多视图图像三维重建技术研究

多视图三维组建技术是在图像中获取所需对象和具有实用价值的三维图像。这种方法目前普遍应用于计算机图形与视觉领域中。此技术的应用对于三维视觉感模型的建立和规模较大的三维图像建模起着至关重要的作用。近年来,该技术逐渐应用到了其他领域,如医学、机器人导航等。然而该技术在实际应用中还存在一些问题。在本研究主要针对多视图三维重建技术进行深入探讨,为三维重建提供解决方案,包括图像特征提取、几何约束计算、鲁棒性参数估计等。     

基于傅里叶变换轮廓术的高速齿科三维扫描仪实现

齿科三维扫描仪是数字化齿科修复的重要组成部分,在种植、正畸、嵌体等齿科修复中发挥着数据获取的关键作用.为了实现三维口腔模型的高速采集,提出了一种基于傅里叶变换轮廓测量法的三维重建算法的牙科三维扫描系统.投射光栅图形到牙齿印模上,采集变形光栅图像,对相机捕获的变形条纹图像信息进行预处理,相位解包裹、三维点云重构和获取三维模型,实现了傅里叶变换轮廓术的高速齿科三维扫描仪.经测试,该扫描仪可在9秒内完成牙齿印模扫描,能达到10微米内的扫描精度,性能表现突出.     

基于三维数据场可视化方法的虚拟MEMS加工工艺的研究

虚拟加工工艺是利用计算机产生三维图形的动态生长来模拟实际的加工过程,而如何生成真实自然的三维图形就成了关键所在。本文提出了一种基于三维数据场可视化来实现虚拟加工的方法。该方法类似于医学数据三维重建, 由一序列的分层切片的二维图像重构三维形体。首先根据给出的虚拟加工工艺数据对原始二维版图进行相应的数学形态学变换生成一系列所需的二维切片图像,然后利用这些二维切片图像对体数据场进行初始化,最后采用Marching Cubes方法从体数据场中构造出等值面。本文主要阐述了如何根据工艺参数对原始版图进行数学形态学变换以及如何构造体数据场进行等值面的绘制。     

深度学习背景下的图像三维重建技术进展综述

三维重建是指从单幅或多幅二维图像中重建出物体的三维模型并对三维模型进行纹理映射的过程。三维重建可获取从任意视角观测并具有色彩纹理的三维模型,是计算机视觉领域的一个重要研究方向。传统的三维重建方法通常需要输入大量图像,并进行相机参数估计、密集点云重建、表面重建和纹理映射等多个步骤。近年来,深度学习背景下的图像三维重建受到了广泛关注,并表现出了优越的性能和发展前景。本文对深度学习背景下的图像三维重建的技术方法、评测方法和数据集进行全面综述。首先对三维重建进行分类,根据三维模型的表示形式可将图像三维重建方法分类为基于体素的三维重建、基于点云的三维重建和基于网格的三维重建;根据输入图像的类型可将图像三维重建分类为单幅图像三维重建和多幅图像三维重建。随后介绍了不同类别的三维重建方法,从三维重建方法的输入、三维模型表示形式、模型纹理颜色、重建网络的基准值类型和特点等方面进行总结,归纳了深度学习背景下的图像三维重建方法的常用数据集和实验对比,最后总结了当前图像三维重建领域的待解决问题以及未来的研究方向。     

一种基于光学定位的自由式三维超声系统研发

自由式三维超声成像是一种新型的采用二维超声原理进行任意部位三维成像的设备,可以在传统的二维超声探头上固定用于空间定位的标记物,对扫描对象进行任意部位、大范围的三维扫描成像。文章介绍了一种可应用于微创手术导航的自由式三维超声成像系统,并详细分析了当前基于距离加权的三维超声重建算法的性能和优缺点。通过对体模和动物器官的超声图像扫描,并使用三维重建系统分别进行超声三维重建,得出了比较满意的结果,验证了三维重建算法及三维重建系统的可行性和有效性。     

基于CT图像的脊椎骨组织分割

研究的内容是对CT图像切片进行三维重建并从重建的三维脊柱模型上分离出单个的脊椎椎骨。主要包括：对原始带噪CT图像进行噪声去除,对CT图像进行单一阀值结合形态学的分割,并仅保留脊椎部分图形;对分割后的结果进行三维重建,得到整个脊柱的三维模型;使用空间超邻域算法,将单个的脊椎椎骨从脊柱三维模型上分离出来。实验结果表明分离出来的单个椎骨效果良好,自动化程度较高,对虚拟脊椎矫正手术有一定的指导意义。     

三维图形数控软件系统：设计与实现

本文介绍了三维图形数控系统的功能、结构、运行环境以及所使用的数学理论,并对三维图形坐标系的选择与变换以及立体零件线框模型的生成进行了详细描述,最后对三维零件图形加工中刀具轨迹的形成和与数控系统联结的方法进行了讨论。     

超媒体系统中的一种图形对象数据模型

本文在分析了图形媒体对象结构的基础上，运用Ｄｅｘｔｅｒ超文本参考模型建立起一种图形对象的数据模型。在该模型中，通过概括和建立起对象的共享属性和操作机制；对象成员存储结构中的锚定点支持层、图元和区域热对象，属性集定义图形对象的类型和检索特性；图形成员对象的实例化向用表现多媒体成员，利用表现规范和锚定点的可视表示提供用户的交互、信息迁移和图元变换表现，实现编辑函数可以保存用户对图形成员对象的修改。     

有理曲面的三维重建

利用离散的几何信息实现三维图像的重建是图像与信号处理中一个十分有意义的问题。本文通过定义二元类差商 ,建立了一类二元有理插值框架 ,给出了这种有理插值的有效算法并通过实例说明 ,满足一定条件的有理曲面如何用其离散的信息进行三维重建     

利用ITK和VTK集成实现三维医学图像的分割

ITK是一个对图像进行分割配准处理的开源的、基于对象的软件系统.它提供几乎所有的主流医学图像分割算法,能够解决虚拟手术中三维图像分割问题.讨论了ITK中区域生长和Level set分割算法,对CT序列图像进行分割,最后通过VTK对分割数据进行三维重建.利用ITK和VTK的功能集成,对医学图像三维组织体分割,并实现分割结果的可视化.实验证明这种方法能够满足医生对局部病变区域观测的要求,实时性良好.     

采用去抖动模糊算法的稠密三维重建

针对无人机在航拍大场景对象进行三维重建时因抖动产生的图像模糊现象,以及二维图像序列经运动恢复结构SFM后得到的点云较为稀疏,可视化差等不足,采用去抖动模糊算法恢复模糊图像的原始图像信息,然后在运动恢复结构的基础上进行基于点云的稠密三维重建,最后对稠密重建后的点云进行泊松表面重建以得到表面致密、均匀的三维模型。实验结果表明,去抖动模糊算法可以有效地提高图像的质量,大场景对象经过基于点云的稠密三维重建后得到的重建效果逼真,可视化强。     

三维带符号的欧氏距离变换及其应用

距离变换是图像处理中历史悠久的研究课题．该文将二维带符号的欧氏距离变换推广到三维，对其进行了优化，分析了它的计算复杂度，并应用于解决计算机图形学中的两个重要问题：第一，将图形对象的三角网格表示转换为它的距离场表示．即首先将三角网格模型离散为体素表示，利用三维带符号的距离变换，将求空间一点到图形对象的最短距离的全局搜索过程，转化为求这一点到离它最近的特征体素所包含的图形对象部分的局部搜索过程；第二，利用类似的思想，求两张空间曲面之间的最短距离．     

Web模式的医学断层图像三维重建

实现了基于Web的医学图像三维重建及显示.用超高速CT扫描获得人体器官的二维图像,基于JavaApplet与JavaApplication编程,采用体绘制法完成二维图像的三维重建与显示.重建实现了在Internet上以Web模式跨平台运行.重建的三维图像能够清晰地显示人体器官的解剖结构,尤其是心脏的整体形态及冠状动脉的走向.用JavaApplet与JavaApplication实现基于Web的医学图像三维重建是可行的,并对三维图像的临床应用起到了推动作用.通过三维重建显示人体器官的立体形态,尤其是冠状动脉的解剖结构,在临床上具有很大的参考价值.     

昆虫器官的三维演示仿真技术研究

针对传统昆虫器官三维立体演示过程中,普遍存在着三维重建效果不理想、精度较低等问题.提出基于改进光线投影的昆虫器官三维立体演示方法.通过对昆虫器官图像进行分析,采用均值滤波对昆虫器官图像中的噪声进行抑制,对去噪后的昆虫器官图像进行锐化处理,来增强昆虫器官图像中被模糊的细节,利用改进光线投影方法对昆虫器官图像进行三维重建,根据重建结果完成三维立体演示.实验结果表明,所提方法昆虫器官图像三维重建效果较为理想并且精度较高,有效避免了伪影的产生,改善了昆虫器官图像三维立体演示的质量.     

基于序列图像的鲁棒三维重建方法

提出了基于序列图像的鲁棒三维重建方法。首先利用两幅图像的最优参数估计,然后添加新图像并采用稀疏调整,减少图像坐标测量值的最小几何误差。通过对三维结构和摄像机参数进行全局优化处理,以提高重建的鲁棒性。实验结果表明,该方法提高了重建的精度和鲁棒性,并真实地再现了物体的三维模型。     

基于视频的三维人体运动跟踪系统的设计与实现

在优化粒子滤波跟踪框架下,设计并实现了一个结合多种图像特征、在多摄像机环境下跟踪人体运动的三维人体运动跟踪系统.通过定义三维人体模型、摄像机模型以及观测似然模型,得到跟踪所需目标函数,并使用优化粒子滤波算法进行求解.实验结果表明,该系统能够对人体运动进行准确的跟踪和三维重建,可应用于体育运动分析和动画制作等领域.     

结构光测距系统仿真研究

结构光测距方法在许多三维扫描系统中有着广泛的应用。对结构光测距系统进行仿真，可对结构光测距系统进行设计优化和性能测试。该文提出了一种使用3DS MAX软件平台的结构光测距系统仿真方法。从仿真系统中获得的扫描图像序列用于三维重建，可精确获取扫描对象的三维表面信息。实验结果验证了该仿真方法的有效性与实用性。     

基于VTK的医学图像重建与三维交互式方法的实现

为实现医学图像的重建与三维空间的交互式操作,使用可视化工具包VTK进行医学图像的三维重建并实现交互操作。通过在个人PC机上进行实验,采用体绘制算法重建出了高质量的三维物体,顺利地实现了三维交互操作并描述了详细的步骤。结果表明基于VTK的三维重建并通过在三维空间中添加回调函数来完成操作事件的拦截与响应是可行的。     

SVG应用中的图层处理算法

目前点阵图像依然是Web环境下表现图形的主要方式,由于其固有的弱点,难以满足实际应用需要.而少量的几种能够在Web环境下表现矢量图形的软件也存在着通用性差、可维护性差、开放性差等问题,不利于推广应用.基于SvG(scalable vector graphics)规范,构建具有多图层描述能力和开放式特征的矢量图形数据结构,设计并实现能够识别多层次结构的矢量图形变换算法,是解决Web环境下复杂图形处理任务的可行途径.利用G元素的可嵌套容器性质构建了支持多图层/图块的矢量图形数据结构;依托图形对象拾取与对象属性控制机制设计了图形对象的变换算法,据此通过脚本语言和DOM(document object model)编程实现了支持多图层结构的矢量图形表现与变换功能的方法.     

基于图形硬件加速的Freehand三维超声图像滤波与插值技术

本文对采用Freehand超声采集方法得到体数据进行三维重建与可视化问题进行了研究。由于传统基于CPU的方法在数据预处理与三维成像的过程中要耗费大量时间,本文应用可编程图形硬件(GPU)技术,实现快速的纹理查找与计算,并进行图像滤波与插值运算。由于可编程图形硬件将很多算法用硬件并行计算,可以明显缩短成像时间。最后比较了两种滤波方法和一种插值算法来提高三维图像的质量,实验证明,基于GPU的同中心插值法能减少噪声信号干扰,缩短绘制时间。