物体三维断层点云重建的光幕测量方法

针对嵌入式点云显示的复杂性、运算效率低、算法理论少、应用少等问题,提出了一种物体三维断层点云重建方法。该方法通过断层信息和长度信息重建物体的三维点云,通过收集光幕传感器的测量信息得到物体的断层信息,若物体倾斜,则采用几何方法对断层信息进行校正,采用坐标相移将二维断层信息重建为三维点云。开发了基于FPGA的双光幕测量系统,实验结果表明,三维断层点云重建方法可以准确地显示物体的点云轮廓。该算法简单有效,执行效率高,为嵌入式点云应用提供了理论基础。     

一种平面微观形态三维信息获取与处理方法

为获取平面微观形态信息,提出了一种基于线激光扫描和精密程控平移台的点云信息自动采集方案,实现了对A3纸张尺寸范围内低厚物品的分幅面全自动扫描;并自动对所获取的各幅面点云数据进行无缝拼接,生成被测物体的全幅面点云集,重建出被测物体三维模型。为便于观测分析并实现3D打印,对获取的点云集进行了区域选择、高度直方图统计、等高线绘制以及三角网格化,得到被测物体的三维模型;并对模型表面积进行计算。所设计的系统实现了平面精度±0.01 mm,高程精度±0.002 mm的点云采集。     

基于RBF神经网络的三维点云数据孔洞修补

三维扫描获取点云数据,往往由于被测物体自身形状复杂,扫描设备本身局限或者外部遮挡而出现孔洞,影响后续重构精度.由此提出一种基于RBF神经网络的三维扫描点云数据孔洞修补方法.该方法首先基于法线信息和KD tree提取三维点云的孔洞边缘信息,基于蒙特卡罗法在特征平面内生成填充数据点;然后将采集到的孔洞边缘特征点作为样本点集...     

地面三维激光扫描仪的测量误差分析

三维激光扫描技术的出现为快速、有效、准确获取三维空间信息提供了全新的技术支持.三维激光扫描仪能够不受白天黑夜的限制,全天侯对任意物体进行扫描并获取高精度的物体表面点的三维信息及反射率信息,从而快速实现物体的三维重建.然而,由于在应用过程中,受到仪器本身技术的限制以及外界的影响,使得外业采集的点云数据的精度受到不同程度的影响,从而使得后续的点云数据处理变得复杂且缓慢,甚至使得最终生成的三维模型与实际物体不一致.主要针对地面三维激光扫描仪在测量过程中存在的测距误差、测角误差以及误差来源进行了详细地分析并构建了点位误差模型,为提高三维激光点云数据处理的效率和精度提供了必要的条件.     

基于移动平台的激光点云与数字影像融合方法

车载激光扫描系统集成多种传感器,可以在获取三维激光点云数据的同时获取相应的光学影像,融合处理激光点云和光学影像能实现城市场景的真彩色三维可视化.本文讨论如何在车载系统的基础上对纹理的采集,纹理的重建进行研究和改进.分析了采集平台、采集的原则,建立了激光点云与数字影像的映射关系,生成彩色激光点云,重点阐述原始彩色激光点云...     

计算机与光学相结合的体视全息三维显示

在计算机制全息技术和光学全息技术的基础上,研究用计算机-光学方法联合制作体视全息三维立体显示技术.根据人眼立体视觉原理获取三维物体带有视差信息的体视图,通过计算机计算得到计算全息图H1;将H1严格对位,用激光再现获得带有视差信息的再现像,并以此再现像为对象,用光学全息的方法拍摄彩虹全息图H2;用白光再现H2,通过双眼综合出三维立体图像.在全息图的计算过程中,采用快速傅里叶变换算法提高了计算速度,将计算全息与光学全息相结合,发挥了各自的优势.     

激光扫描成像系统的全息扫描装置设计

激光全息扫描成像系统具有体积小、重量轻、结构简单等特点 .它可用于小型物体的三维成像、大型物体某一侧面的浮雕式图像及地貌图的制作等 ,同时它又能克服传统电子扫描摄像系统无法采集三维空间信息的缺陷 ,这为计算机进行三维图像处理提供了必要的条件 .根据给定的分辨率和扫描区域纵横比设计了用于扫描成像系统的全息扫描装置 ,并对此进行了讨论 .     

基于数字全息和计算全息的动态三色全息三维显示

为了实现数字全息图和计算全息图再现像的融合,将数字全息、计算全息与空间光调制器相结合,构建了一个数字化动态三色全息三维显示系统,用数字全息术记录实际物体的全息图,用计算全息术计算得到虚拟物体的全息图,然后将2种全息图输入到空间光调制器中.结果显示:通过空间光调制器的衍射,在空间中得到虚拟信息与实际信息融合的再现像.该方法实现了数字全息图和计算全息图再现像的融合,达到了增强真实物体的三维显示效果.     

体全息成像系统的研究

体全息成像系统是结合一个作为光学场处理的体全息组件的成像系统.本文提出了一种利用体全息元件在三维成像中的应用的新的方法.体全息透镜由于其用于全息记录的感光胶膜的厚度和所具有的布拉格选择性,使得体全息成像系统可以利用光分层进行体全息三维成像且可选择识别物体的特殊属性(如空间位置、光谱信号等).     

基于深度学习图像描述子的三维彩色点云配准

不断发展的激光扫描技术使得获取三维空间中的彩色点云信息更加方便.但是,如何将多个采集点生成的彩色点云数据统一在同一个坐标系下,构建一个完整的数据模型仍是一个挑战.因此,提出了一种基于深度学习的图像描述子,将其应用于三维彩色点云配准中,能够以较高精度获取点云配准的初始位姿.首先,根据点云和图像之间的一一对应关系,将三维彩色点云投影为图像;其次,使用卷积神经网络提取关键点邻域的局部特征,结合方向梯度直方图,形成组合描述子;再次,根据计算出的组合描述子计算点云的匹配点对,得出点云间的转换关系,实现点云粗配准.以实际的三维彩色点云数据与多种配准算法进行对比,验证了所提方法的有效性.     

用于面部虚拟整形的三维人脸重建系统设计

为解决面部整形手术成功率低的问题,设计了用于面部虚拟整形的三维面部重建系统。该系统首先利用高精度深度相机采集人脸多角度深度图像,将每幅深度图像分别转换为对应点云模型并进行去噪预处理。接着,将正面点云和侧面点云进行粗匹配实现点云拼接,并提出一种改进的精配准算法进行精配准,得到目标人脸三维点云模型。对点云模型网格化处理后,提出一种基于半边结构的细分算法来提高重建模形精度,最后完成贴图即可构建人脸模型。为了验证所设计系统的重建精度,设计了对比实验。结果表明:系统重构人脸与其他重建系统相比,提高了人脸精度,且与真实人脸间差距小于2 mm,可以将其应用于面部虚拟整形,从而对专业医师提供术前指导,提高手术成功率。     

三维非轴对称温度场的实时全息干涉层析测试技术

介绍了激光实时全息干涉层析技术用于三维温度场测量的原理、实验装置 ,对实验中的一些技术问题进行了探讨 .通过采集多个方向上的全息干涉图投影数据 ,用代数重建技术对三维温度场进行重建 ,得到较为满意的结果 .文中还对不同算法对重建结果的影响进行了讨论 .     

基于彩色条纹结构光的物体三维重建方法

提出了一种新的基于结构光的彩色条纹编码方法完成彩色投影图案的设计.将投影投射到待测量物体表面后,需要对获得的图像进行颜色区分来获得代码信息.基于阈值和HSI空间分色算法,研究了彩色编码中8种颜色的有效区分方法.得到投影图像中条纹的代码信息后,利用摄像机和投影仪的参数计算物体的三维信息.研究了摄像机和投影仪标定以及物体三维信息的计算方法,进而研究了基于样条插值的物体表面三维重建方法.利用提出的方法对石膏模型和人手表面进行三维测量与重建.实验结果表明,所提出的三维重建方法具有较高的重建精度和良好的实时性品质指标.     

基于RGB-D的室内场景实时三维重建算法

针对基于视觉的室内场景三维重建过程中存在三维点云匹配不准确、过程耗时和深度信息部分缺失的问题,提出一种带有深度约束和局部近邻约束的基于RGB-D的室内场景实时三维重建算法.该算法首先利用RGB-D相机采集到的RGB图像做哈里斯角点检测,再用SURF特征点描述方法对检测到的特征点生成64维特征描述子.接着利用特征点集合的深度信息和局部近邻特征点信息作为约束,初步筛选出相邻帧间正确的匹配点对,再结合随机抽样一致性(RANSAC)算法去除外点,以此得到相机的姿态估计.最后利用RGB-D的深度图像,在图优化方法(g2o)的基础上生成三维点云,实现室内场景的三维重建.实验中,RGB-D摄像头装载在自主移动导航的小车上,实时重构的三维场景验证了所提算法的可行性和准确性.     

基于保持内容的变形算法的虚拟展示系统

采用基于图像渲染的算法实现了三维虚拟展示系统.该系统可以从不同角度,以不同放缩比例交互式浏览真实物体.首先基于SfM算法来重建原始摄像机轨迹和稀疏的三维点云,并拟合摄像机轨迹为三维平面圆.在两连续视点之间使用对极变换算法,将特征点集投射到新视图,最后使用基于保持内容的变形算法生成新视图图像.两视点都能生成对应的新视点图像,连续两个视点可以生成内部新视点的两幅新视图.最后新视图和原始视图合成视频.该系统通过操作视频实现放缩和旋转的交互式浏览方式,优点在于不需要对物体做三维重建,仅基于图片的方式来展示物体.和基于三维重建的三维展示系统不同的是,该系统基于图像渲染,运算量小,交互方式简洁、更真实.     

基于点云拼接的植物三维模型重建

针对采用点云配准法对植物三维模型重建的运算时间长、配准精度对参数要求高等问题,提出一种基于点云拼接法的植物三维模型重建算法。首先将转盘水平放置于地面上,利用Kinect获得转盘轴线相对于摄像头的位置信息,将植物放置于转盘上并以60°等间隔旋转转盘并对植物进行6次图像采集;然后将彩色和深度图像数据融合得到植物点云,并对原始点云进行背景去除、离群点去除等操作获得理想的点云;最后将来自6个视角的点云分别绕轴旋转相应的角度,从而将点云拼接到一起。实验证明所提出算法的重建效果与点云配准算法的重建效果相似,并且本文算法的运算时间大为减少,具有较高的工程实用价值。     

计算机制彩色全息颜色系统转换的研究

为提高计算机制彩色全息颜色再现的质量,对彩色全息的颜色传递、变换以及产生的色差问题进行了较为深入的研究.鉴于计算彩色全息所用的目标物体彩色信息都来自标准制式的摄像系统,与彩色全息必须采用的光谱色三原色不一致,为了尽可能地减少再现色差,选取与标准制式相匹配的显示器三原色的主波长作为计算彩色全息的三原色,在此基础上分析了计算彩色全息图RGB颜色系统与CIE1931-XYZ系统之间的三原色转换关系,并对全息再现像的颜色误差进行了计算和讨论.     

数字实时全息对物体微小形变的测量研究

本文介绍了实时全息法和数字全息法的发展近况,实验中以透明物件横向受压产生形变的过程,采用数字实时全息干涉摄影系统记录试件应力场分布及其变化,用MATLAB编程处理视频文件连续的呈现出物体的实时变化情况.     

一种新的物体连续切片图象的截面三维重建

描述了一种新的截面三维重建方法,它是在截面重建法的基础上,引入仿射变换作为旋转、投影变换,利用线性插值消隐填充算法,生成物体的可视侧面,直接利用重建图象的深度信息计算可视侧面的灰度,在显示平面获得物体可视侧面的三维结构及形状信息.并可通过旋转投影变换获得物体任一可视侧面的重建显示图象.     

数字全息三维轮廓生成方法的研究

依据数字全息的光场分布公式，对数字全息三维轮廓生成的原理进行理论分析，推导出了不同的数字全息轮廓生成方法的分辨率公式，并进行计算机模拟验证．该方法克服了光学全息三维轮廓生成的困难，并且可以直接得到数值化的结果，是一种对微小物体三维形貌进行快速、高精度测量的方法．