一种快速的人工场景图像消失点检测方法

人工场景中包含了大量的空间平行线以及垂直边,这些空间平行线映射到图像中相交产生的交点即消失点。消失点检测对摄像机标定、三维场景重建等都有着重要的意义。传统的消失点检测算法往往基于二维霍夫参数空间,复杂度高、效率低。因此,提出一种新的方法,先检测图像中较长的边界线,并将检测到的线段进行筛选、分组;然后利用消失点与焦距之间的制约关系,确定三向消失点的位置以及焦距的大小。该方法将传统的二维霍夫参数空间转换为二级一维霍夫参数空间。实验表明,这种方法运算复杂度低、运行时间短。在室外场景图像中,鲁棒性好,且保持较高的准确率。     

基于消失点检测的铁路环境视频自动拼接算法研究

提出了一种基于铁路环境视频的全景图自动拼接算法。根据铁路环境视频中的场景几何特性,检测场景中的线段及消失点,从而生成场景的空间布局关系;在此基础上,自动构建合适的采样区域,以达到无缝拼接的效果;最后实现全景图的自动拼接。实验结果表明,该方法实现了铁路环境视频的自动化拼接,且得到了更加令人满意的拼接效果。     

基于消失点的坐标校准算法

提出一种新的基于消失点的坐标校准算法,并将此算法应用于运动车辆的跟踪检测。该算法只需要知道消失点和已知尺寸物体在图像中的位置就可以实现坐标校准。与其他算法相比,该算法不需要预先知道摄像机的配置和参数,具有更广泛的适应性和更高的灵活性。在算法实现的过程中,使用了一维数组来表示前景分布矩阵,而非二维数组,从而有效地降低了算法空间复杂度。     

全局图像特征分析与实时层次化消失点检测

为了使道路场景的消失点检测能够适应不同的道路条件,提出基于全局图像特征的层次化消失点检测方法。通过全局图像特征提取全局道路特征,将道路分为4类并粗粒度定位道路区域。根据分类选择提取道路标识或边缘特征进行尺度变换的线段检测或区域分割并投票消失点集,再选择使用逆透视仿射变换或色彩纹理信息验证获得有效消失点。通过图像预处理移除道路车辆及阴影干扰,进一步提高检测精度。实验证明道路特征分类有效,在光照阴影、色彩纹理及遮挡等条件各异的场景中,层次化消失点检测方法均获得实时鲁棒的检测结果,比现有在复杂场景平均误差较小的基于本征直线方向与色彩纹理的检测方法精度与效率分别提高37.5%和20%。     

基于鲁棒估计灭点分层重建的研究

灭点是分层重建过程的重要信息,其求解的准确程度直接关系到最后三维重建的效果。提出了一种基于Hough算法的直线聚类检测方法求取图像中的直线信息以及基于RANSAC的由直线信息估计灭点信息的改进算法,以提高估计灭点的鲁棒性。经试验证明,将所提出的算法应用到分层重建的系统中,在仅有两幅图像的情况下能准确地对目标模型进行重建。     

基于空间仿射对应点列的双曲抛物面三维构建及分析

利用计算机3D 软件构建基于空间仿射对应点列的双曲抛物面。对双曲抛 物面进行不同方向的投射,可以准确得到双曲抛物面不同方位和角度的投影图。从这些投影 图中,可以更直观、清楚的了解双曲抛物面的投影特点。使用多个不同位置的平面对双曲抛 物面进行截切,并通过分析、观察截交线的变化趋势,得出几点规律性的结论。     

基于图像的高度测量方法

文中提出了一种基于单幅图像的高度测量方法。该方法首先根据单幅图像提供的一些几何信息——地平面(或者是与地平面平行的平面)上两对不同方向的平行线和竖直方向的一对平行线——在图像上求得地平面的消影线和竖直方向的消影点；然后，用一个已知的参考高度来确定高度测量方程中的比例因子α；最后只要输入待测高度的端点坐标就可以获得该高度的实际值。经实验验证，该方法简单有效，实用性强。     

基于平面镜的摄像机内参数线性标定方法

提出了一种全新的基于平面镜的摄像机标定方法。该方法无需任何标定物,利用平面镜的反射性质和灭点、灭线等理论,通过移动摄像机或平面镜作至少2次平移运动(各次平移间应存在旋转运动)即可线性地标定摄像机的内参数。模拟图像实验和真实图像实验表明所提出的方法能快速、方便地对摄像机进行标定,具有较好的稳定性和精度。     

由灭点进行径向畸变的自动校正

目的镜头畸变影响着3维重建、几何量测等工作的质量。根据图像中的灭点几何约束条件,提出一种根据灭点进行弱径向畸变自动校正方法。方法为避免包含畸变中心参数的非线性模型优化结果的不稳定性,在求解径向畸变系数之后进一步对畸变中心进行优化。首先根据灭点几何约束条件建立关于灭点与径向畸变系数的非线性模型,使用Levenberg-Marquardt(LM)算法估计灭点坐标与径向畸变参数,然后根据质量评价准则对畸变中心和径向畸变系数进一步迭代优化;最后,通过真实图像对该方法的可行性进行分析验证。结果采用不同的数据对径向畸变进行了有效地校正,并采用校正后的数据进行了相机标定,标定结果相对于传统基于非量测校正方法有明显的提高。结论充分利用图像中的灭点属性,提出一种新的镜头径向畸变校正方法。实验结果表明,该方法能够有效地对径向畸变进行校正,并克服了传统基于非量测畸变校正方法的不稳定性。     

基于2个灭点和局部尺度的三维空间尺度估计

三维空间尺度估计是三维重建中的一个重要工作,现实世界中也存在一些基于单幅图像进行三维空间尺度估计的需求。通常情况下,尺度估计需先对相机进行标定。根据单目图像符合透视原理的特性,提出了一种基于2个灭点和局部尺度信息的方法对相机进行标定,从而得到单目图像物体中三维空间尺度信息的估计。首先,从单目图像中选择2组互相正交的平行线组,得到对应2个灭点的坐标;然后,利用灭点坐标和焦距信息得到世界坐标系和相机坐标系之间的旋转矩阵,再利用灭点的性质和已知局部尺度信息得到平移向量,完成单目相机的标定;最后,还原二维图像中像素点对应的三维世界坐标值,计算出图像中2个像素点在三维空间的尺度信息。实验结果表明,该方法能有效地对单幅图像中的建筑物体进行尺度估计。     

结合图像分割和点云分割的障碍物检测算法

针对单目图像检测障碍物的低可靠性和当前双目视觉检测障碍物的局限性的问题,提出一种结合图像分割和点云分割技术的双目视觉障碍物检测方法。通过设定检测深度范围,分割障碍物点云与道路点云;采用将分割出的障碍物点云对应的视差图与图像分割得到的子图进行比较的策略,有效解决对不同深度、倾斜面和不规则障碍物检测效果差的问题。通过实验验证了在获得稀疏三维点云的情况下,该方法对障碍物的检测具有较好的鲁棒性。     

一种基于图像的运动物体检测及高度分析算法

现代监控系统要求做到无人值守，而智能视觉监控能很好满足这个要求。文中为实现这种智能视觉监控系统做了一些算法上的研究工作：实现了对运动物体进行实时检测和追踪，并利用透视几何中的消影点、消影线以及交比的约束方法对运动物体高度进行了分析。试验结果表明，此方法将自适应阈值应用到物体检测中使检测结果更加精确，并且自动估算出的物体的高度误差也很小，具有一定的实用性。     

交互的极线几何建模方法

讨论了一种基于图像的交互式几何建模方法，该方法利用手动方式标定模型的平行线、特征点，得到照相机参数，进而计算出模型的几何信息，并从图像中提取纹理，提出一种最优纹理选取算法，以确保拼接纹理的合理性，该算法主要应用于构造形状规则的模型，不需要知识照相机的内外参数，简便实用，实验结果表明，该方法在一定的场合下可以满足重建要求，重建出的三维模型具有照片真实感，并且能够实时漫游。     

基于改进SIS算法和LSD的车道线检测方法研究

为了降低车道线识别算法在车道线存在阴影遮挡、路面出现泛白现象等不同道路环境下的误检率,提出了一种基于改进简单图像统计(SIS)阈值算法和直线段检测(LSD)的车道线检测算法。首先,在图像预处理阶段采用改进的SIS阈值算法进行二值化。然后采用直线段检测(LSD)算法检测直线,通过平行线对来估计消失点位置并利用消失点去除干扰。最后,利用车道线连续性和车道间距确定车道线感兴趣区并精确确定车道线位置。分别采用加州理工学院的车道数据集和实际采集的城市道路、高速公路的视频对所提出方法进行了实验验证,实验结果表明,该算法误检率低,鲁棒性高,能在复杂环境下快速、准确识别车道线。     

基于物方几何约束提取建筑物垂直边缘

航空影像中，垂直边缘对建筑物提取具有重要意义。为快速准确地提取垂直边缘，依据航空摄影测量学的有关知识，利用摄影测量成像模型推导出垂直边缘灭点位置，并结合物方空间几何约束和图像空间边缘信息，采用一种自适应模糊Hough变换算法，实现了建筑物垂直边缘的自动提取。实验证明，该算法是行之有效的。     

一种三维数据融合中旋转台角度测量方法

为了降低成本,在简易设备上实现多视点下三维数据的融合,文中提出了一种简单易行的工作台旋转角度测量方法。人们知道消影点v反向投影成方向为d的射线,消影点v仅依赖于该射线的方向d,而与空间点的具体位置无关。所以可以通过计算消影点来求解工作台的旋转角度。该方法具有较高的计算精度,对系统的要求低,易于实现。把该方法应用于结构光的三维重构中,实验结果表明计算精度能满足三维数据融合的要求。     

在点模型上实现三维纹理合成的算法

为了避免网格重建过程而直接在三维点采样表面上进行纹理合成,研究了在点模型上的三维纹理合成的算法。利用KDtree这种数据结构在离散采样点上构建点与点的邻域关系,通过投影和建立匹配窗得到每一个待合成纹理的点与样图的映射关系,根据映射关系在样图中找出与待定点纹理值最佳匹配的点。最后将该匹配点的纹理值赋给待定点,同时结合邻域关系实现多点同时赋值。实验结果表明,该算法能有效地保持了生成的纹理结构和视觉效果的连续性和平滑性,具有耗时短、灵活可控、较好的鲁棒性等特点。     

试飞测试中摄像机标定方法研究

随着数码相机技术和摄影测量技术的发展,越来越多的数字摄像机应用于试飞测试中,而摄像机标定是其成功应用于飞行试验的关键之一。为了突破试飞测试中现有的仅以点特征作为控制,充分利用现有设备条件,更好地解决加装在飞机上的摄像机在飞行过程中的实时标定问题,采取内标定与实时外标定两步实现摄像机标定的方法。着重探讨了一种基于平行直线的摄像机内标定方法,详细论述了基于灭点约束和直线几何约束的摄像机标定解算模型,该方法在无控制点的情况下可得到每个摄像机的内方位元素、各项畸变改正系数和外方位角元素;并简要介绍了基于单片后方交会的实时外标定方法。实际数据的试验结果表明,该方法切实可行,能够获得精确、稳定的参数结果,有效减少了摄像机标定过程中所需布设的控制点数,从而提高了试飞测试中精确测量导弹运动轨迹、机翼变形测量等工作的可实施性。     

基于点云面的区域性三维重建及点云拼接*

目前基于点云面的三维重建方法中,重建的区域性选择存在着两个问题：重建区域过大会导致目标物体不明确,效果不佳,运行时间长;重建区域过小会导致目标物体不完整,信息丢失。针对重建窗口过大时,本文采用改进的snake的区域性重建算法,即通过轮廓提取只对窗口内的目标物进行重建;针对重建窗口过小时,本文采用基于投影面的点云拼接算法,即通过重建后的点云进行拼接的方法使目标物体恢复完整。以上两点改进弥补了点云三维重建及拼接时出现的应用局限性和不稳定性,减少重建时间,提高重建有效性,鲁棒性。     

3D可视化输电线路中杆塔空间挂点计算

将3D可视化技术应用于输电线路管理是当前电力信息化的发展方向.地球是一个不规则椭球体,很难计算出杆塔挂点在地球空间的坐标,因此无法真实、准确地表达线路与杆塔挂点的连接情况.为此,结合大量分析和研究,提出了一种基于Google Earth的杆塔空间挂点计算方法,并应用于所开发的输电线路管理系统中.实践表明,该方法具有计算简单、空间定位精度高、线路与挂点连接逼真等特点,能够满足现有应用的要求.