基于组合方法对图像的双三次多项式拟合

提出了基于图像数据构造拟合曲面的新方法.假设给定的图像数据所对应的原场景曲面能用分片二次多项式曲面表示,原场景曲面称为原曲面.现有方法通常是用图像数据作为插值数据构造原曲面的拟合曲面,而新方法以图像数据生成公式为约束,通过反向采样过程来构造对图像数据拟合的曲面,从而使拟合曲面具有更好的逼近精度.由于图像边缘处的质量对图像的视觉效果起着关键的作用,我们也把图像边缘做为约束条件用于拟合曲面的构造.对于每一个数据点及其邻近区域,新方法以采样公式和图像边缘作为约束条件局部地构造一张二次多项式曲面片,该曲面片具有二次多项式精度.所有的二次多项式曲面片的加权组合形成逼近原曲面的拟合曲面.对算法比较的实验表明,由新方法生成的放大图像具有较高的精度和较好的视觉效果.     

基于局部插值的双三次图像放大

以距离和边缘特征为约束,提出构造分片定义的双三次多项式曲面实现图像放大 的新方法,分为构造拟合曲面和修正曲面。以距离和边缘为约束构造对小邻域上像素拟合的二 次多项式采样曲面,所有二次多项式采样曲面加权组合生成分片定义的双三次多项式整体曲面。 由放大图像计算误差图像,由误差图像构造修正曲面的技术,进而提高放大图像精度和视觉效 果。为减少构造二次多项式的计算量,提出对二次多项式系数分类计算算法,能够实现对图像 任意倍数的放大。实验结果表明,该方法不仅提高了放大图像的峰值信噪比(PSNR)、结构相似 度(SSIM)数值精度,也提高了图像的视觉效果。     

Efficient generation of discontinuity-preserving adaptive triangulations from range images

This paper presents an efficient technique for generating adaptive triangular meshes from range images. The algorithm consists of two stages. First, a user-defined number of points is adaptively sampled from the given range image. Those points are chosen by taking into account the surface shapes represented in the range image in such a way that points tend to group in areas of high curvature and to disperse in low-variation regions. This selection process is done through a noniterative, inherently parallel algorithm in order to gain efficiency. Once the image has been subsampled, the second stage applies a two and one half-dimensional Delaunay triangulation to obtain an initial triangular mesh. To favor the preservation of surface and orientation discontinuities (jump and crease edges) present in the original range image, the aforementioned triangular mesh is iteratively modified by applying an efficient edge flipping technique. Results with real range images show accurate triangular approximations of the given range images with low processing times.     

拓扑结构正确的三线性插值曲面的三角片逼近

在等值面的三角片逼近问题中，采样点的选择对于逼近等值面拓扑结构的正确性和逼近的精确性都非常关键．现有的Marching Cubes以及对其进行改进的方法缺乏对原始曲面拓扑结构的考虑，通常选择同类采样点，无法保证逼近等值面具有正确的拓扑结构．为解决上述问题，将Morse理论的基本思想引入到等值面逼近问题中，提出基于拓扑复杂度的等值面逼近的新方法，该方法根据体元内部曲面拓扑复杂度不同，自适应地提取两类等值点作为采样点：临界点和边界等值点．由于临界点是反映曲面拓扑结构的关键点，因此，无论原始曲面的拓扑结构复杂与否，新方法都能保证逼近等值面具有正确的拓扑结构、较高的逼近精度且基本不增加计算量和数据量．用实例对新方法和已有方法的逼近结果做了比较．     

边缘识别的二维正交多项式拟合及结构变形检测

数字图像中边缘附近的灰度是沿边缘方向和跨边缘方向二维变化的,以前边缘识别的多项式拟合大多采用跨边缘方向的一维拟合。介绍一种采用二维正交多项式进行边缘识别的新方法,由于二维拟合更符合边缘附近小区域内像素灰度二维变化的实际,因此拟合结果优于一维拟合。在进行拟合时,利用正交多项式的正交性将优化方程对角化,避免求逆或解方程,没有多项式拟合优化方程的病态问题,采用高阶多项式拟合可以提高拟合精度。对生成图像的边缘识别结果表明,二维正交多项式拟合识别边缘的精度和稳定性较好。简支梁模型试验表明,采用正交多项式边缘拟合方法检测梁的静变形,图像变形检测精度在0.1像素之内,适当选择图像采集设备和采集范围,点检测精度与传统检测方法的精度相当,边缘检测属线状高密度检测,检测范围远大于传统方法。     

Image zooming via surface fitting based on edge constraint

In this paper we present a new image zooming algorithm based on surface fitting with edge constraint.In surface fitting,we consider not only the relationship of corresponding pixels between the original image and the enlarged image,but also the neighbor pixels in the enlarged image according to the local structure of original image.Furthermore,during surface fitting,more interpolation constraints are used in the new algorithm for improving the precision of the super sampling pixels.The experimental results show that the new method outperforms the previous methods which based on surface fitting.     

结合小波滤波和形态学的图像边缘检测方法

针对传统的边缘检测方法对含噪图像检测效果不理想,提出了一种小波滤波和多结构元素的数学形态学相结合的图像边缘检测方法。用广义交叉验证准则进行小波阈值的自适应选取,用此阈值的广义阈值函数的小波滤波方法对含噪图像去噪;构造4种具有代表性的结构元素,根据边缘方向自动选择相应方向的结构元素,用改进的形态学边缘检测算子对图像进行边缘检测,得到在噪声存在条件下较为理想的图像边缘。实验结果表明,该算法能够有效地抑制噪声,检测的边缘较清晰、连续,其检测效果优于传统边缘检测算法。     

一种印刷电路板缺陷图像边缘信息提取方法

为了较好地提取印刷电路板缺陷图像边缘信息,提出了基于二阶曲线拟合、模式聚类与阈值比较法相结合的印刷电路板缺陷图像边缘信息提取方法。首先分析了最小二乘法拟合的基本原理;然后在此基础上提出了采用二阶曲线拟合法来设定阈值进行拟合得到大致的图像边缘,并分析了其基本原理;最后在模式聚类基础上利用阈值比较法选择适当阈值截取拟合曲线得到图像边缘点、去除噪声边缘点,连接各个图像边缘点可得到缺陷图像的边缘信息。用由显微镜及CCD获取的4幅印刷电路板缺陷图像进行了实验;从实验主观效果看,用该方法提取出图像边缘信息的效果较好,图像边缘比较连续,噪声点极少;从实验客观效果评价看,用该方法所得到的图像边缘信息熵较大。实验结果表明,该方法结合了二阶曲线拟合、模式聚类与阈值比较法优点,可较好地提取出印刷电路板缺陷图像的边缘信息。     

基于小波维纳滤波和各项异性扩散的图像去噪

提出一种基于小波和各项异性非线性扩散的新图像去噪算法。小波域局部阈值维纳滤波是一种简单有效的去噪方法,利用该方法先对原始图像进行初步去噪,以此引导非线性扩散模型中的边缘检测函数,再用非线性扩散进行去噪。实验表明:该算法不仅很好地保存了图像的边缘信息,而且有效地去除了图像中的大部分噪声,无论是视觉效果还是客观标准上都优于单纯的小波域维纳滤波或各项异性非线性扩散去噪。     

Improvements to image magnification

The main limitation of state-of-the-art magnifying techniques is that they do not introduce any new information to the original image. This lack of information, more precisely the absence of high spatial frequency components is responsible for the perceptible degradation of the enlarged image. The idea underlying this work is to estimate the phases and frequencies of absent waveforms of absent frequencies from the original low resolution image and then to synthesize them in the high resolution image. The developed technique takes advantage of sub-pixel edge estimations from the low resolution image to direct the subsequent polynomial interpolation step. To improve perceptible image quality, the n-degree polynomial interpolating curve is user-controllable allowing both sharp and smooth edges to be synthesized. The proposed approach has been applied both to gray-level images and to color images.     

On marching cubes

A characterization and classification of the isosurfaces of trilinear functions is presented. Based upon these results, a new algorithm for computing a triangular mesh approximation to isosurfaces for data given on a 3D rectilinear grid is presented. The original marching cubes algorithm is based upon linear interpolation along edges of the voxels. The asymptotic decider method is based upon bilinear interpolation on faces of the voxels. The algorithm of this paper carries this theme forward to using trilinear interpolation on the interior of voxels. The algorithm described here will produce a triangular mesh surface approximation to an isosurface which preserves the same connectivity/separation of vertices as given by the isosurface of trilinear interpolation.     

基于PTM模型文物纹理映射算法

针对三维重建物体纹理不真实与不精确问题，提出了基于PTM（Polynomial Texture Maps）模型的文物纹理映射算法，该算法利用了多项式颜色依赖性的特质，采取表征颜色与亮度依赖关系的双二次多项式系数进行存储纹素数据，从而实现在变化的光照条件下重建物体的表面纹理。此外针对原PTM模型中存在的原始采集图像漫反射异常、亮度信息分布不均匀、重建拟合系数不精确，导致的重建图像纹理模糊、存在重影、物体细节纹理缺失等问题，提出了改进多项式的基函数和优化拟合系数的PTM算法以及PTM图像采集设备的优化方法，最后经实验验证，提出的算法使得重建物体纹理的真实性与精确度均得到了有效提高。     

基于粒子纹理融合的流场可视化方法

基于纹理的可视化方法可以描述流场的整体结构,但传统方法计算耗时,生成可视化图像对比度比较低。从加速可视化整体流程出发,提出了一种基于粒子纹理融合的流场可视化方法。此方法首先随机产生一组噪声图像作为初始粒子分布图,然后依次将初始粒子分布图与根据流动而变形的数据网格加权融合得到粒子轨迹图,最后一帧帧彼此相邻的粒子轨迹图组成一个流场的动态显示。该方法具有独立于流场数据、绘制速度快、生成图像对比度高的特点,参数物理意义明显,不同参数选择可得到不同视觉效果的可视化输出结果,能够充分利用现有硬件图形显示加速设备,已经被成功应用于空间晶体生长实验流场数据的可视化,获得了较好的效果。     

一种基于新的图象力的水平集算法

针对用传统的水平集方法处理心脏MRI(核磁共振图)这类含有强噪音、弱边界等现象的图像很难取得理想的分割结果的问题,这里将聚类信息和图像ROI信息相结合,构造基于新的图像力的水平集速度函数,该速度函数有较强的抗噪性能,并且能够处理含有弱边界、低对比度的图像。实验表明该方法具有良好的分割效果。     

基于匹配与平差的景象镶嵌方法

在概括介绍消附相邻景象辐射差异常用算法的基础上,为有效消除相邻景象间几何位置的差异,提出了一种将影象匹配与平差理论相结合的影象镶嵌新算法,该方法是在镶嵌影象的重叠部分进行基于特征的影象匹配,即首先获取一序列同名点,且这些同名点的匹配精度在一个象元以内;然后用正形多项式模拟这些同名点间的几何位置差异,再按最小二乘法原理对右边影象进行平差改正,以实现两影象空间位置上的无缝连接。实验结果表明,庐镶嵌方法具有良好的效果。     

基于医学图像序列轮廓线重建三维表面的改进算法

基于医学图像重建三维表面是医学图像可视化的主要手段之一。传统的方法直接采用由序列轮廓线生成的三角片来拟合曲面,重建的效果和表达的信息均有限。该文提出一种基于三角Bernstein-Bezier曲面拟合和纹理映射的改进算法,即在对生成的单个三角片进行三角Bernstein-Bezier曲面拟合的基础上,通过对三角片三顶点法矢的二次插值来重新计算三角Bernstein-Bezier曲面的法矢,使拟合曲面的显示效果整体连续且光滑;同时通过对重建后的表面模型施以平面剖切,并给剖切后模型的断面和截面贴上纹理来增加图像信息。该算法已运用于伽玛刀治疗计划系统中,重建效果较传统算法取得了较大的改善。     

采用正交多项式曲面拟合法的边缘检测

本文介绍了一种应用局部曲面拟合技术检测图象边缘的方法.其拟合函数是由两个一维 三阶正交多项式的张量积构成,图象中的边缘点定义为梯度方向上二阶导数的过零点.文中 证明了:采用正交函数进行曲面拟合后的图象及其各阶偏导数均可用卷积完成,而它又可分 解为两次一维卷积,从而使计算量大大下降.实验表明,同传统的边缘检测技术相比,该方法 具有良好的噪音抑制特性,边缘点的位置确定也很令人满意.     

Comparison of four random to grid methods

Interpolation of randomly spaced two-dimensional data on a rectangular grid—gridding—is a useful numerical procedure which facilitates subsequent processing such as filtering, contouring by hand or machine, and comparison with other data. Common problems in gridding methods for geological and geophysical data are: (1) obtaining accuracy in regions of sparse data, (2) representing short wavelength features in the data whereas also avoiding introduction of spurious features in the gridded surface, and (3) interpolation near the edges of the sampled area. Four gridding methods were analyzed and their performance compared by application to the same data set. The four methods are: (1) weighted average of closest points, (2) weighted average of three closest points with some azimuth control, (3) local polynomial surface fitting, and (4) piecewise cubic polynomial interpolation along profiles. The local polynomial surface-fitting method, which was developed for this study, is shown to be more versatile and results in a more accurate grid surface than the other gridding techniques investigated.     

一种基于B样条曲面的深度图像重抽样方法

银行深度图像处理中由于等角测距造成的几何失真,根据非等网格深度数据的数值特点,文中提出了一种基于B样条曲面的深度图像重抽样方法,并且与其它一些三维插值方法进行了精度比较。该文利用真实深度图像进行了重抽样实验,结果表明,基于B样条曲面的重抽样方法有效地克服了原始图像数据中存在的几何失真以及测量噪声,为后续的三维表面处理提供了更为精确的三维网格深度数据。     

Designing C1 surfaces consisting of triangular cubic patches

An algorithm is described that constructs the Bézier control vertices of cubic triangular polynomial patches from a grid of hexagons with a honeycomb structure.