基于双视角的可见外壳三维重建研究

针对双目视觉重建方法在三维重建过程中步骤繁琐与重建效果不理想的问题,文中提出了一种基于双视角下可见外壳的三维重建方法。该方法主要借助平面镜成像原理,在不同视角拍摄包含物体与其成像的两幅图像,并根据成像原理确定物体之间的位置关系。通过相机与周围物体的运动关系求得相机参数,实现相机自标定。然后根据阈值分割及区域生长算法处理边缘信息得到目标轮廓,通过可见外壳方法计算侧影轮廓线,连接轮廓线形成重建模型。该方法通过自适应可见外壳种子体素生长在不了解物体先验知识的情况下完成重建。文中对比文献"基于图像轮廓的三维重建方法"中的单视角重建物体方法,提出了双视角重建物体模型方法。实验结果表明,双视角重建方法简单实用,生成的三维模型准确真实。     

自由拍摄视点下的可见外壳生成算法

给出了一种使用手持相机拍摄的多幅图像构造可见外壳的方法,该方法无需对相机运动方式作任何限定,而是利用多幅图像上的对应特征点求出每一幅图像的拍摄方位,因而可以非常灵活地获取某些较大规模的室外场景的几何模型．实验结果表明,利用该方法生成的可见外壳模型准确真实,能够满足虚拟现实等应用中的要求．     

基于轮廓和多相关局部顶点优化的三维重构法

如何快速准确的获取真实物体的三维模型受到了人们的普遍关注,针对这个问题,给出了一种能够利用一系列已标定图像中的侧影轮廓线信息重构模型的建模方法.方法中摄像机以物体为中心做圆周运动,间隔固定的角度进行拍照.对获取的图像进行处理,提取其侧影轮廓线.使用Marching Cubes算法重构物体的表面,利用物体在多幅图像中的纹理一致性原理,进行多相关局部顶点优化,并应用到了模型顶点的优化过程之中.最终可以得到品质较好的三维网格表示的物体的三维模型.     

图像序列的增量式运动结构恢复

目的 传统增量式运动结构恢复算法中,初始图像对选择鲁棒性差,增量求解过程效率较低,捆绑调整策略存在计算冗余,模型修正后仍存在较大误差。为解决上述问题,以基于图像序列的3维重建为基础,提出一种新的增量式运动结构恢复算法（SFM-Y）。方法 首先,采用改进的自适应异常值过滤方法增强初始图像对选择的鲁棒性,得到用于初始重建的初始图像对;其次,通过增量迭代重建丰富点云模型,采用改进的EPNP（efficient perspective-n-point）解算方法提高增量添加过程的计算效率和精确度;最后,采用优化的捆绑调整策略进行模型修正,解决模型漂移问题,修正重投影误差。结果 实验选取不同数据规模的数据集,在本文方法及传统方法间进行测试对比,以便更加全面地分析算法性能。实验结果表明,SFM-Y算法相比传统的增量式运动结构恢复算法,在计算效率和结果质量方面均有所提高,根据性能分析对比的结果所示,本文方法较传统方法在计算效率和重建精度上约有10%的提升。结论 提出的增量式运动结构恢复算法能够高效准确地实现基于图像序列的3维重建优于传统方法,计算效率较高,初始重建鲁棒性强,生成模型质量较好。     

基于图像轮廓的三维重建方法

根据平面镜成像原理,提出了一种基于单幅图像的侧影轮廓线可见外壳重建方法。利用成角度平面镜装置模拟实现多相机同时拍摄,对图像中各轮廓线之间极线几何关系的分析得到对应的相机参数,实现目标物体的三维重建。实验结果表明,该方法简单有效,不需要通过实验室条件下的特殊仪器进行标定即可实现目标物体的三维重建,具有一定的实用价值。     

一种可见外壳生成算法

提出了一种可见外壳(visual hulls)生成算法.该算法充分发挥了自适应采样距离场(adaptively sampled distance fields,简称ADFs)表示物体时在逼近精度和内存消耗方面的优越性.与传统的通过体素求交生成可见外壳的方法不同,该算法引入ADFs作为描述可见外壳的采样距离场的空间数据组织形式,从而极大地简化了求交运算,提高了算法的效率.最后通过改进的SurfaceNets算法,将可见外壳的ADF表示转化为面片表示.实验结果表明,该算法可以快速地生成具有较高精度的复杂模型.     

双重视图下的3维网格模型可见水印

目的 为保护3维模型数据的版权,提出一种在3维视图下和线框视图下都可察觉的3维网格可见水印,并针对三角形网格建立了相应的可见水印算法。方法 该算法首先将待嵌入区域投影到2维平面上,再将矢量形式的水印信息嵌入其中,最后将该区域投影到原模型上。算法的核心过程是将三角形划分成在水印信息内和在水印信息外的两部分。文中借鉴了Sutherland-Hodgeman多边形裁剪算法,将其应用于水印嵌入的过程。结果 为验证算法的可行性,使用3个3维模型数据进行了实验,实验结果表明该算法较好地保持了原模型的外观,且嵌入的水印信息在两种视图下清晰可见,嵌入水印后的数据增加量约为10%。结论 本文算法可有效地嵌入水印信息,达到保护3维模型数据版权的目的。     

一种无需包围盒的自适应采样可见外壳生成算法

针对可见外壳的体构造方法需要事先知道包围盒和转成三角面表示时低曲率区域存在大量小三角面的问题,本文提出一种基于体素生长的自适应采样可见外壳构造方法.将物体三维表面视为等值面,用多目立体匹配的方法求得等值面附近的一个空间点;然后以该点为中心构造体素,将体素在等值面上生长直至遍历整个等值面;同时根据体素的曲率变化控制下一个生长体素的大小.实验结果表明本文方法在不知道物体包围盒大小的情况下能够计算出可见外壳,而自适应采样可解决过多小三角面的问题.     

Freehand 3维超声重建算法综述

Freehand 3维超声是近年来超声图像3维重建技术领域的研究热点之一。在对3维超声按获取方式不同进行分类的基础上,阐述了Freehand 3维超声系统特点及其重建原理,对Freehand 3维超声重建算法进行了综述和比较分析,并指出了今后面临的主要挑战和未来发展方向。     

基于网格变形的从图像重建三维人脸

从图像重建高质量三维人脸一直是计算机视觉和图形学的一个重要研究问题.不同于传统的基于立体匹配的窄基线多视几何和数据驱动的人脸形变方法,提出一种结合网格变形技术和立体视觉原理的、从图像重建高质量三维人脸模型方法.给定从不同视角拍摄的几幅人脸图像,基于健壮图像特征获得可靠的相机外部参数和稀疏三维点;在此基础上,提出一种结合几何细节保持和图像一致性约束的三维人脸变形算法重建三维人脸,通过对人脸模板的网格变形,使得变形人脸在多幅图像中的可见投影具有一致性的图像颜色强度.基于模板的人脸变形可以有效地解决三维模型成像中的遮挡问题,采用健壮估计法消除噪声、离群点和光照对目标函数收敛性的影响,对目标函数的多次非线性优化求解进一步改进了人脸重建的质量.采用合成人脸图像和真实人脸图像重建三维人脸的实验结果表明,文中算法可以从几幅宽基线图像重建高质量的三维人脸模型.     

一种鲁棒的可视外壳生成算法*

针对各种传统可视外壳生成算法中数据冗余、精确度低、健壮性不足等问题, 提出了一种新的可视外壳生成算法,即采用加权线段求交、线段集合中心线性过滤、多边形边界检测等方法重建物体模型。与传统方法相比,本算法能够更稳定地计算线段交集,表面边界提取更加准确,重建结果精确逼近真实物体。实验表明, 通过该算法计算的物体可视外壳能够更好地逼近真实模型,精度高。     

一种可视外壳的快速拓扑生成算法

针对各种传统可视外壳生成算法中数据冗余及壮健性不足等问题，提出了一种新的从阴影图像中快速重构物体可视外壳的壮健的算法，即首先利用物体表面的拓扑结构直接生成外壳，然后使用改进的SurfaceNet算法光滑三维表面，从而在保留经典的体求交方法壮健性的基础上，克服了对于物体内部点的冗余计算和存储问题，不仅使得计算的时间复杂度降低到仅线性依赖于外壳上结点的数目，而且降低了像片数对算法复杂度产生的影响，实验结果表明，在算法复杂度和壮健性上优于诸如八叉树等传统可视外壳算法。     

基于侧影轮廓的三维模型快速重建

提出一种基于侧影轮廓进行三维模型重建的新方法,将传统的三维锥形交叉问题转换成二维轮廓交叉问题。首先,将不同视角下的二维侧影轮廓反投影到若干个平行的三维平面上,然后在三维平面上计算所有反投影轮廓的交叉轮廓,最后对相邻三维平面上的交叉轮廓进行匹配并重建物体的表面。理论分析和实验结果表明该算法的时间复杂度和视角数目呈线性关系。由于该方法主要以增加视角数目来提高模型的精确度,所以比三维锥形交叉的方法能更快速地重建物体精确的三维模型。     

Bending polyhedral objects

A geometric algorithm for performing bending operations on polyhedral objects is described. The hypotheses, conditions and model of the bending process are defined, and then the mathematical model of bending is developed for each element of the boundary representation of a polyhedron. The algorithm has applications as a new means of generating geometric models and, in the CAD/CAM field, for simulating bending processes used to manufacture parts. The algorithm has been implemented and examples are given of objects transformed by the bending operation.     

软件开发方法中的增量模型在三维动画建模中的应用

通过对传统建模方法与软件工程开发模型对比、分析,推断出这种传统的建模方法和软件开发模型中瀑布模型十分类似.但这种建模方法和瀑布模型不适合大型软件项目开发,也不适用于复杂三维动画模型的搭建.并尝试用软件开发模型中的增量模型的理念建模,去实现三维动画中模型的搭建.着重分析了在增量式建模中每一次增量,每次增量的过程都是由镜头...     

Projective Visual Hulls

This article presents a novel method for computing the visual hull of a solid bounded by a smooth surface and observed by a finite set of cameras. The visual hull is the intersection of the visual cones formed by back-projecting the silhouettes found in the corresponding images. We characterize its surface as a generalized polyhedron whose faces are visual cone patches; edges are intersection curves between two viewing cones; and vertices are frontier points where the intersection of two cones is singular, or intersection points where triples of cones meet. We use the mathematical framework of oriented projective differential geometry to develop an image-based algorithm for computing the visual hull. This algorithm works in a weakly calibrated setting–-that is, it only requires projective camera matrices or, equivalently, fundamental matrices for each pair of cameras. The promise of the proposed algorithm is demonstrated with experiments on several challenging data sets and a comparison to another state-of-the-art method.     

单张图片树木L-system的智能提取算法

介绍了一种新颖的从单张树木图片中提取树木的L-system规则的算法,并将其应用于三维树木建模。用户首先在图片上勾画出树木的主要可见枝干和树冠轮廓,通过图像处理的方法识别出树木的可见枝干的二维骨架;然后依据树木枝干的分布规律对骨架进行三维重建,并抽取其L-system生长规则和几何参数。所得L-system规则在树冠轮廓的约束下,经过迭代生长可以重建树木的分支结构。实验证明,相比以往的规则提取方法,该方法在保持模型质量的前提下,成本更低,方法更加简便。     

复杂三维多面体环境中空地协作追逃问题

结合无人机(UAV)的空中移动和无人车(UGV)的地面移动特点,本文提出了一种UAV/UGV空地协作系统,并且针对其在复杂地形中的追逃问题,提出了一种复杂三维多面体环境中UAV/UGV空地协作追逃策略.首先介绍了UAV/UGV空地协作系统的结构与协作追逃问题描述.接着将边界值问题(BVP)改进并离散化作为博弈走法生成器...     

Reconstruction of dynamic 3D scene based on visual hull and view morphing

In this paper, we propose a new method that processes multiple synchronized video sequences and generates 3D rendering of dynamic objects in the video. It exploits an efficient image‐based reconstruction scheme that constructs and shades 3D models of objects from silhouette images by combining image‐based visual hull and view morphing. The proposed hybrid method improves the speed and the quality of the previous visual hull sampling methods. We designed and implemented a system based on this method which is relatively low cost and does not require any special hardware or specific environment. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.