一种基于双幅图像的物体3维重建

随着虚拟现实技术的发展,对物体进行快速有效建模逐渐成为了研究热点。基于图像建模技术是一种有效的建模方法,其最大的优点是可以利用图像中的信息直接建立物体的几何模型,并且可以迅速构建出具有“照片级”真实感的3维模型。常规的方法是先求解摄像机内外参数,再求解空间中各点在世界坐标系下的位置。提出了一种基于两幅图像利用灭点性质进行建模的新方法。该方法首先利用灭点属性推导出了相机中心在世界坐标系下的坐标位置的解析表达式,再利用两幅图像之间的空间几何约束关系,从空间约束关系中反算出物体各点的空间位置从而重建出物体几何模型,最后进行纹理映射。在物体重建的过程中只利用到了相机内参数,而跳过了对相机外参数的标定,实验结果表明,该方法简单可靠,可用于实现对拥有规则表面的物体3维重建。     

基于算子系统的渐进式图像建模方法*

提出了一个基于单幅或多幅未校准图像的渐进交互式三维建模方法及相应系统。该方法的主要特点在于,按照一般人的建模习惯,由粗到细地通过图像重建目标三维模型,在确定大致形状的基础上,由用户添加或者修改投影约束与空间约束,并施加拓扑修改,逐步实现照相机定标,粗糙模型的求精,并最终完成对具有任意几何及拓扑物体的重建。在交互过程中,实时地求解几何参数与照相机投影矩阵,并在一个三维窗口中显示重建结果。     

基于射影几何的CCD相机几何模型研究

为提高由多幅二维图像解算出的空间坐标信息的精度,基于射影几何原理,提出一种像方空间与物方空间的几何形状计算方法。分析电荷耦合器件( CCD)相机成像射影几何原理,根据透视变换和交比不变性质,利用直线之间存在平行、垂直和相交等关系,建立基于直线特征的相机成像几何模型,已知相机参数,证明并推导像方空间二维影像和物方空间形状与坐标信息的几何转换关系。分析结果表明,该方法结合了整幅图像的几何信息,能提高空间点等几何特征的坐标信息计算精度,以及视觉测量和三维重建的精度。     

基于CV／CAD的三维物体几何建模

在虚拟现实等技术领域中,都涉及到由现实世界中的实际景物建立对应的计算机描述的虚拟景物的问题,为此提出了利用计算机视觉与CAD几何建模技术相结合的三维珠体建模途径,首先通过编码光栅方法获取三维物体的深度图象,并采用数学形态学的方法加以分割,然后利用代数曲面拟合手段对分割后的三维曲面片进行重建,并使用CAD几何建模工具由重建的曲面片构成物体的几何模型,该文给出了初步的实验结果,证明所提出的技术途径基本可行。     

真实场景中基于体表示的目标外形和纹理获取

传统的基于图像的三维重建方法中,图像间的相关特征匹配是影响重建模型质量和精度的主要因素之一。提出一种基于体表示的真实目标的重建方法,回避了二维图像间的特征匹配问题,简化了建模的复杂度。该方法首先提取目标物的轮廓信息;其次单向单层遍历场景空间中目标物的最小三维包围盒,利用目标物固有的颜色信息不变性判断体元反向投影的一致性,从而获取目标的三维信息;最后利用获取的三维信息绘制得到真实目标的逼真模型。实验结果表明该方法建模精度较高,真实感强。     

一种有效的双目视觉动态检校方法

针对采用普通视频CCD摄像机进行立体动态量测,存在镜头畸变差大、图像分辨率低、有效焦距不确定等问题,提出了一种利用物方空间已知几何关系,解决该问题的方法与计算步骤,这其中包括：像方特征点线的实时自动提取;像点坐标的自动解算量测;摄像机成像（含畸变差）数学模型的建立;通过三维直接线性变换法进行CCD摄像机内外方位元素的解求及物方空间点的获取等内容。实验结果表明该方法基本适用于对精度要求不高的动态量测中。     

结合三维几何形状信息和二维纹理的3D目标匹配

为了实现场景中三维目标与模型之间的匹配,提出了一种结合三维几何形状信息和二维纹理的三维目标匹配方法。首先提取场景中深度图像的尺度不变特征变换(SIFT)特征,用SIFT算法与三维模型重建时所用到的一系列2.5维深度图像进行一一匹配,找到与场景中目标姿态最为相似的深度图像,提取此深度图像的三维几何形状特征与模型进行匹配,实现模型的初始化,即将模型重置到与场景目标相接近的姿态。最后用融合二维纹理信息的迭代就近点（ICP）算法实现场景中目标与模型之间的匹配,从而得到场景中三维目标的准确姿态。实验结果验证了方法的可行性与精确性。     

基于独立三视图的图像序列三维重建

针对图像序列的高效、稳定三维重建问题,提出一种基于独立三视图的三维重建方法.首先以三视图为重建单元,叠加三视图约束,实现基础矩阵的鲁棒性计算,然后通过三角测量恢复得到三视图对应的三维场景局部三维点云.对于三视图的稳定三维点云刚体结构,通过求解相邻三视图间转换参数,将整个图像序列的三维点云统一到同一空间坐标系,实现完整图像序列的三维点云重建.实验表明,所提出算法计算简单、效率高,并且不产生误差累积,重投影误差在1个像素左右,实现建模所需可靠三维点云数据的快速生成.     

引入坐标映射原理的弹载SAR图像几何校正算法

针对弹载合成孔径雷达(SAR)在下压阶段采用频谱分析(SPECAN)算法时所得到的SAR图像存在几何失真的问题,提出一种基于坐标映射思想的高精度弹载SAR图像几何校正算法.首先根据弹载SAR下压阶段的三维几何关系建立点目标的回波模型;然后详细分析了适于下压阶段SPECAN算法的坐标映射原理,通过将SAR图像坐标系上的点逐一映射到空间地距坐标系中完成几何校正.仿真实验结果表明,文中算法是有效的,误差分析结果也表明该算法比其他算法精度高.     

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。     

Hierarchical adaptive stereo matching algorithm for obstacle detection with dynamic programming

An adaptive weighted stereo matching algorithm with multilevel and bidirectional dynamic programming based on ground control points （GCPs） is presented. To decrease time complexity without losing matching precision, using a multilevel search scheme, the coarse matching is processed in typical disparity space image, while the fine matching is processed in disparity-offset space image. In the upper level, GCPs are obtained by enhanced volumetric iterative algorithm enforcing the mutual constraint and the threshold constraint. Under the supervision of the highly reliable GCPs, bidirectional dynamic programming framework is employed to solve the inconsistency in the optimization path. In the lower level, to reduce running time, disparity-offset space is proposed to efficiently achieve the dense disparity image. In addition, an adaptive dual support-weight strategy is presented to aggregate matching cost, which considers photometric and geometric information. Further, post-processing algorithm can ameliorate disparity results in areas with depth discontinuities and related by occlusions using dual threshold algorithm, where missing stereo information is substituted from surrounding regions. To demonstrate the effectiveness of the algorithm, we present the two groups of experimental results for four widely used standard stereo data sets, including discussion on performance and comparison with other methods, which show that the algorithm has not only a fast speed, but also significantly improves the efficiency of holistic optimization.     

基于单目仿人机器人的障碍物测距方法

为了能够实时测量机器人与障碍物的距离,提出一种单目视觉的方法。首先将机器人获取的 RGB 图像转换为HSV图像,在HSV颜色空间对障碍物进行检测和识别,然后利用小孔成像原理和几何坐标变换,计算障碍物与机器人的距离。最后将该方法应用到实验室 Darwin 仿人机器人上,实验结果表明该方法具有可行性和有效性。     

三维空间RFID定位系统方法及其应用研究

为了提高室内定位系统的性能, 提出了一种三维空间内利用RFID技术定位目标物体的算法。算法通过接收信号强度获得天线和目标标签之间的距离, 然后采用梯度下降法计算得到目标电子标签的位置。仓库定位网络实验结果显示, 所建立的算法可以逐步逼近目标标签的真实位置, 有效提高了三维空间内目标的定位精度, 在仓库管理等室内定位系统中具有较强的实用性。     

Fusion of color edge detection and color quantization for color image watermarking using principal axes analysis

In the past few years, many gray-level image watermarking schemes have been proposed, although the extension to the color case is rare and regularly accomplished by marking the image luminance, or by processing each color channel separately. This paper presents a new color image watermarking scheme that combines color edge detection and color quantization using principal axes analysis in three-dimensional color space. The watermark is hidden within the data by modifying a subset of carefully selected edge points to resist both geometric distortion and signal processing attacks. Experimental results show the robustness of the proposed scheme to resist common attacks.     

配送中心存储布局的一种动态调度方法

货物在配送中心仓储空间内的定位可以描述为一个NP-Hard的装填问题。把仓储空间分为若干单位空间,并结合空间、时间性质,提出了货物存储空间动态调度的优化算法,在一段连续的调度计划时间段内,整个调度方法被分成三部分。第一部分通过考虑空间约束、离库时间产生对应于不同时间片的货物初步分组集合。第二部分设计了遗传算法来实现初步分组后的货物在单位空间内的优化布局。由于GA的全局搜索特性及精华策略、去负策略的应用,可以实现一个单位空间内的较优货物布局方案。为了克服零散货物占用空间的问题,第三部分是进行手工微调。最后两个仿真例子验证了所提方法的有效性。     

基于三角网下的仿射不变几何约束的图像匹配算法研究

针对当前图像匹配方法在进行图像匹配时,主要通过度量特征向量之间的距离来完成图像匹配,导致算法鲁棒性差、误配率较高及效率较低等不足,本文提出了基于三角网下的仿射不变几何约束的图像匹配算法。首先,在尺度空间上通过Hessian矩阵对特征点进行检测,利用子块的三角特征与对角特征对SUR机制进行改进,用以生成新的特征描述子,并通过定义阀值评估策略,对图像特征点匹配,从而生成了初始匹配点;然后,引入 三角网,对初始匹配点进行聚类,以获取匹配三角形,将三角形以外的无效特征点剔除。最后,引入仿射不变几何约束,对匹配三角形进行细化,通过细化的匹配三角形获取最终的匹配特征点,有效剔除误配点,进一步提高配准精度。仿真结果表明,与当前图像匹配算法相比,本文算法具有更好的鲁棒性,且其具有更佳的匹配精度与效率,有效剔除了误配点。     

一种新的基于OpenCV的立体视觉三维测量方法

主要探讨一种实现双目视觉三维测量建模的新方法;即在对已获得的两幅标定图像特征提取后,采用一种融合立体匹配方法得到两两对应的像素点,进而提出一种考虑方程组所代表几何意义的束调整算法求取物体三维空间点坐标;利用异面直线公垂线中点逼近物体空间点,并进一步优化获得更精确结果,同时给出基于Opencv算法,充分发挥了OpenCV的函数库功能;通过实验、数值分析与计算,最终验证了该方法理论分析的正确性及实践可行性。     

Efficient Minimum Distance Computation for Solids of Revolution

We present a highly efficient algorithm for computing the minimum distance between two solids of revolution, each of which is defined by a planar cross-section region and a rotation axis. The boundary profile curve for the cross-section is first approximated by a bounding volume hierarchy (BVH) of fat arcs. By rotating the fat arcs around the axis, we generate the BVH of fat tori that bounds the surface of revolution. The minimum distance between two solids of revolution is then computed very efficiently using the distance between fat tori, which can be boiled down to the minimum distance computation for circles in the three-dimensional space. Our circle-based approach to the solids of revolution has distinctive features of geometric simplification. The main advantage is in the effectiveness of our approach in handling the complex cases where the minimum distance is obtained in non-convex regions of the solids under consideration. Though we are dealing with a geometric problem for solids, the algorithm actually works in a computational style similar to that of handling planar curves. Compared with conventional BVH-based methods, our algorithm demonstrates outperformance in computing speed, often 10–100 times faster. Moreover, the minimum distance can be computed very efficiently for the solids of revolution under deformation, where the dynamic reconstruction of fat arcs dominates the overall computation time and takes a few milliseconds.     

单幅植物叶片图像的3维重建

目的 植物叶片形态复杂,在虚拟场景中很难真实表现。为了从信息量有限的单幅图像中恢复植物叶片的3维形状,本文基于从明暗恢复形状（shape from shading,SFS）的方法,利用亮度统计规律和植物形态特征恢复叶片的3维形状。方法 在SFS的基础上,设计基于图像骨架的距离场偏置加强表面细节;针对SFS对恢复宏观几何形状的不足,提出根据图像亮度统计分布选取控制点控制表面宏观形状变化,并利用叶片中轴的距离场约束恢复宏观几何形状,每种方法对于表面宏观几何形状恢复的权重基于恢复的反射图和输入图像间的相似度设定;将表面细节添加到宏观几何形状上得到目标对象的3维形状。结果 选取植物叶片图像进行实验,并与其他方法进行比较,实验结果表明本文方法增强了表面细节显示,并有明显的宏观几何形状变化。同时为了验证本文方法对其他物体表面细节恢复的适用性,分别对硬币和恐龙恢复表面细节,实验结果表明提出的增强表面细节的方法同样适用于其他物体。结论 针对单幅植物叶片图像的3维重建,在SFS的基础上提出了根据骨架特征加强表面细节,根据图像亮度统计分布和叶片中轴距离场约束共同恢复表面宏观几何形状的算法,实验结果验证了本文方法的可行性。