一种基于形状描述的模型配准方法

针对模型配准中需要预配准操作的问题, 提出了一种基于几何形状描述的模型配准方法。首先利用一种基于距离场的几何形状描述方法从预配准模型中获取特征点并建立对应关系, 即构造预配准模型间的特征点对; 之后, 以特征点对为基础计算模型配准所需的转换矩阵以实现对模型的一步精确配准。实例表明该方法在不需要对模型进行预配准操作的情况下可实现模型的精确配准。     

一种基于曲率的点云自动配准算法

针对兵马俑破碎俑片虚拟复原过程中拼接效率低的问题,提出了一种新型的基于曲率的散乱点云数据自动配准算法.该算法利用MLS表面计算出两组点云中每个点的曲率,提取局部曲率变化最大的特征点,并计算曲率的Hausdorff距离来获得初始匹配点,然后根据初始匹配点之间极大极小曲率的相似度函数,采用粒子群优化算法确定精确匹配点.最后用四元组法求得坐标变换实现粗配准,并且用迭代最近点算法提高配准精度.实验验证了算法的有效性和稳定性.     

基于拉普拉斯谱的医学图像配准算法

提出一种基于拉普拉斯谱的医学图像配准算法,通过将谱图理论应用到医学图像配准中并引入特征向量,以达到提高配准精确度和计算效率的目的.该算法根据医学图像的解剖特征来构造拉普拉斯矩阵,通过分析拉普拉斯矩阵的谱得到匹配关系;采用射影变换模型,计算射影矩阵;通过坐标变换和图像插值方法实现图像配准.实验结果表明,该算法与经典的最大...     

基于SIFT特征和对极几何约束的图像配准算法

基于SIFT（尺度不变特征变换）特征匹配思想,提出了一种应用对极几何约束的图像特征配准算法。首先对图像提取SIFT特征点,然后通过欧氏距离估算对SIFT特征描述子进行初始匹配得到预匹配点集;采用基于单应矩阵的抽样算法计算初始基础矩阵,通过RANSAC算法计算精确的基础矩阵和匹配点集,进而实现图像配准。实验表明,该算法可以获得更准确的匹配点,得到精度较高的图像配准效果。     

基于相移的三维扫描数据自动配准方法研究

在三维扫描过程中,常因受到设备自身因素与点云丢失的限制而难以一次性完成数据采集。为准确实现物体三维模型重构,提出基于相移的三维扫描数据自动配准方法。首先设置旋转台,利用非接触式结构光方法获得转动轴的有关信息,从而采集目标点云数据。在此基础上,结合任意一点与其周围点曲率信息建立曲率图,对全部顶点做曲率运算,将数据划分为连续子块,计算每个子块中平均值和方差,从而提取关键特征点。然后获取两幅具有部分重叠关系图像的相对位移,采用交叉功率谱的傅里叶变换完成位移估计,再通过构造与组合点对、粗略与精确配准去除噪声点,实现三维扫描数据自动配准。仿真实验表明,该方法能够在确保配准精度的同时提高配准方法的运行效率,可靠性和实用性较强。     

基于特征预测与邻域一致性的视频特征快速配准

基于视频图像特征点配准的目标跟踪算法无法兼顾精确性、实时性和鲁棒性,针对该问题,提出一种基于特征位置预测与邻域一致性约束的视频特征快速配准算法。以标注点与目标标记框为模板,通过ORB特征匹配与邻域一致性检验,获得帧间标注点集的对应关系,并计算点集间的尺度变换以确定当前目标框,利用多帧已知标注点位置信息与运动连续性进行多项式回归预测,得到标注点集的位置。在此基础上,对特征点进行局部搜索、提取和描述,根据邻域一致性约束,利用邻域内的支持特征点集实现标注点的稳健匹配。实验结果表明,该算法可对多姿态目标特征点进行配准,与GMS、ORB、SIFT和SURF算法相比,该算法的实时性、准确性和鲁棒性明显提高。     

基于特征相似性的RGBD点云配准

三维点云数据的配准是计算机视觉领域的重要研究课题,也是三维重建的关键步 骤。针对 RGBD 点云数据的配准问题,提出一种基于特征相似性的初始配准方法。首先需要计 算待配准的 RGBD 点云模型的曲率和颜色特征度(CFD),并对 CFD 进行统计分析,若模型颜色 特征足够丰富优先采用颜色相似性策略,反之尝试曲率相似性策略。通过特征点提取精简点云 模型,利用确定的对应点选择策略选择候选对应点对。在候选对应点对上采用优化样本一致性 算法获得初始配准变换矩阵,实现两片点云的初始配准。针对不同颜色纹理的 RGBD 点云模型, 本文方法可以自适应选择合适的特征点选择策略,实现点云间良好的初始配准。实验结果表明, 对于几何特征不明显的 RGBD 模型,本文方法能够自适应选择颜色相似性策略来较好地完成初 始配准。对于不同类型的模型配准结果较好,算法效率更高。     

一种快速多尺度特征点匹配算法

为了快速稳定地进行特征点的跟踪,提出了一种快速多尺度特征点的提取算法.该算法首先利用快速局部窗口极值搜索算法提取出不同尺度空间特征点的局部极值,减少了局部极值搜索的冗余性,然后再利用最近邻算法对特征点进行匹配.实验结果表明,该算法的计算速度快于SIFT算法和MOPS算法,稳定性强于传统的Harris算法,可以用于实时图像配准及目标跟踪.     

逆向工程中基于小波的数据配准

利用小波分析的多分辨率特性与迭代最近点算法(ICP)相结合,提出了多分辨率数据配准算法,实现不同视角测量数据的快速配准。首先对数据点进行三角网格划分,并进行多层小波分解。对最低层网格计算离散曲率,在不同网格数据中搜索曲率最接近的点进行迭代配准,在所得变换的基础上,进行小波重构并在较小的范围内重新搜索最接近点并进行迭代配准,重复这一过程直到实现原始数据配准。通过实例证明,该算法具有迭代速度快,抗噪声干扰等特点。     

曲率约束的激光点云全局优化配准算法

针对对于多视角下测得的散乱点云数据,ICP算法存在不稳定性和易收敛到局部最优的问题,提出基于曲率特征的ICP改进算法。该方法首先引入随机抽样一致性算法查找特征点,以距离最近为判断依据获得特征点对,然后利用四元数法计算配准参数,最后基于模拟退火法得到全局最优配准参数完成点云精确配准。实验表明,与传统ICP算法相比,改进的ICP算法可以有效提高点云配准的稳定性和精度。     

基于局部指纹曲面片的点云三维物体识别

提出一种新的基于局部描述符的点云物体识别算法。算法根据点云的位置信息提取出邻域以及曲率信息,进而得到形状索引信息。根据形状索引提取到特征点,在每个特征点根据样条拟合原理得到测地距离和矢量夹角分割曲面得到曲面片集。每个曲面片的等距测地线构成了曲面片指纹,通过矢量和半径的变化描述,可以把每个模型物体得到的曲面片集描述存入数据库。对于给定的一个物体,根据上面步骤同样得到其曲面片集描述,通过和数据库中模型物体曲面片集的比对,得到初始识别结果。对每对初始识别结果进行对应滤波后,通过最近点迭代方法得到最终的识别结果。最后通过具体的实验说明了算法的有效性和高效性。     

基于局部曲面特征直方图的点云识别

针对三维点云的快速识别问题,文中提出基于局部曲面特征直方图的点云识别算法.首先,采用循环体素滤波算法,将不同分辨率的点云滤波至指定分辨率.再基于邻域曲率均值最大的关键点查找算法选取点云局部特征较明显的点作为关键点,根据关键点邻域内点云重心与邻域曲面内各点的法线和距离的关系计算关键点的特征描述符.然后,根据临近关键点间的空间关系和特征描述符欧氏距离进行特征匹配.最后,采用多线程识别框架,加快在线识别速度.实验表明文中算法识别速度较快.     

三维点云模型特征张量描述符的构造及自相似性分析

三维模型局部自相似性是物体形状分析中的一个基本问题,其中,局部形状描述符的构建对自相似性分析的最终结果至关重要.针对此问题,提出了一种基于张量融合特征描述符的自相似性分析方法.首先利用相关面和反向点对点云模型进行形状直径函数(shapediameterfunction,SDF)的近似计算;然后利用谱聚类对模型进行过分割成模型子块,由K近邻(K-nearest neighbor, KNN)邻域点的SDF、形状指数(shape index, SI)和高斯曲率(Gauss curvature,GS)矩阵构造三维特征张量;最后利用张量范数构造映射得到形状描述符,并定义相似性度量分析模型子块之间的自相似性.对几种最新的方法(包括部分匹配和显著性检测)进行了实验,无论是直观视觉效果,还是相似性测度和相对误差上的评价指标,结果均表明,该方法可有效地对形状进行描述,提高了点云模型相似子块的识别精度.     

基于小波变换的局部形状匹配

为解决仿射变换下的局部形状匹配问题,提出了一种新的基于小波描述子的局部形状匹配方法。算法首先基于分割点将轮廓曲线分段,为了更精确地描述每段子曲线,定义一种新的特征点--等面积分割点,并在子曲线上提取,基于该特征点构造一种新的具有局部特征的小波描述子。新定义的等面积分割点有比一般的特征点（角点、拐点、切点）更精确描述曲线的特性,能解决轮廓曲线平滑特征点少而不能被精确描述的问题;定义的等面积分割点和提取的小波描述子都具有仿射不变性,且均为局部描述符,因而该方法适合于仿射变换且在轮廓局部遮挡和缺失的情况下仍然有效。理论分析和实验结果都证明了该算法的有效性。     

利用局部熵和重复度检测特征点

以三维散乱点在局部邻域内的熵变化为检测准则,利用局部熵突变发生在曲面形状变化剧烈区域的特性,描述采样点属于某个特征的可能性;同时引入重复度;以反映在不同大小的局部窗口下采样点被检测为特征点的频度,获取特征点集．实验结果表明,该算法稳定性较好,能在一定程度上处理密度分布不均的点集。     

基于特征点动态选择的三维人脸点云模型重建

针对典型的点云配准方法中伪特征点过多导致配准效率低和配准结果不精确的问题,提出一种基于特征点动态选择的三维人脸点云模型重建方法。该方法在粗配准阶段,采用动态特征矩阵求解法获取粗匹配特征变换矩阵以避免伪特征点的干扰。在精配准过程中,采用二次加权法向量垂直距离法在人脸流形表面选择更有效的特征点以减少伪特征点的数量,并采用基于特征融合与局部特征一致性的迭代最近点方法进行精配准。经过对比实验验证了算法的可行性,实验结果表明,提出算法能够实现高精度且快速的三维人脸点云模型重建,且均方根误差达到1.816 5 mm,相较于其他算法,在模型重建精度和效率方面都有所提升,具有良好的应用前景。     

基于曲度特征的三维模型检索算法

针对如何提高复杂曲面的三维模型的检索精度的问题,提出了一种基于曲度特征的三维模型检索算法。首先,在模型表面选取随机采样点,计算点所在局部曲面的高斯曲率和平均曲率,通过高斯曲率和平均曲率求出随机点的曲度值,曲度值表明了曲面的凹凸属性。然后,以模型的质心为球心,以随机点与质心距离和曲度值为坐标轴建立坐标系,统计出一定距离范围内曲度值分布的概率,构建距离与曲度的分布矩阵,以此分布矩阵作为三维模型特征描述符。该特征描述符具有旋转不变性和平移不变性,能够很好地反映复杂曲面的几何特征。最后,通过比较分布矩阵给出不同模型间的相似度。实验结果表明,该方法相比形状分布算法的检索性能有较大提高,尤其适用于具有复杂曲面的三维模型检索。