用于三维重构的相机标定算法

为了从物体的二维图像参数中得到三维重构模型,需要通过相机内部参数,建立真实物体与对应成像物体的关系模型,提出一种借助双平面镜进行三维重构的相机自动标定算法.通过两个普通平面镜获取被摄物体的5个不同角度二维图像投影,自动标定算法依赖物体的投影轮廓线计算相机内部参数.试验结果表明,通过相机自动标定算法获取轮廓和相机的参数信息,能有效地实现基于视觉外壳算法的三维重构.     

基于立体视觉的一般物体识别方法

为了使计算机具有与人类相似的在复杂背景下识别一般物体的视觉处理能力,提出了一种基于立体视觉的一般物体识别方法.该方法的核心在于融合二维图像信息和双目相机获取的深度信息,对视野中的环境进行物体定位、图像分割、特征描述以及物体识别.通过双目相机获取环境的三维点云信息,并利用mean-shift算法进行聚类,剔除干扰点,从而实现物体在二维图像上的定位与分割.利用含有空间关系的BoW模型对分割后独立区域内的物体进行识别,得出判别结果.此外,在利用sift算法进行特征点提取以及利用mean-shift算法进行聚类的环节中,采用CUDA环境下的GPU进行加速处理,提高了处理速度.实验结果表明,所提方法具有较好的识别效果和鲁棒性.     

基于Snake和动态规划优化的屋顶轮廓提取算法

提出一种从数字图像中提取建筑屋顶轮廓方法,该方法基于snake算法的能量函数表示图像建筑屋顶轮廓,并利用动态规划函数(DP)进行优化.在思想上建立建筑屋顶轮廓模型,利用内部能量和外部能量相结合表示snake能量函数,并构建边缘能量函数.利用DP对构建的snake建筑轮廓模型优化,通过种子点的确定对轮廓进行初始化,借助鲁棒线性回归技术获取多边形边界,根据边缘点主方向的鲁棒回归技术拟合直线方程式,结合线性回归算法得多边形新的顶点,并通过多次最小能量函数迭代处理发现最优轮廓.通过对实验结果的视觉检查和数值分析评估,与基于变分方法相比,本文算法能够获得较好的收敛效果,对提取建筑屋顶轮廓具有很大的潜在意义.     

基于多视角图像的作物果实三维表型重建

针对基于激光扫描设备获取点云存在操作复杂、成本高、难以被普及等问题,本文研究了基于普通图像的复杂背景中作物果实三维表型重建.我们建立了集SFM算法、PMVS算法以及半自动化去噪方法的优势为一体的三维重建架构.以一组多视角目标作物果实二维图片为输入源,首先基于SIFT算子的比例和旋转不变性参数,提取多幅二维图像特征信息.其次,结合FLANN算法实现不同角度的数据匹配,并提出了基于二维图像关键点和相机参数等信息的稀疏点云快速生成方法.然后,基于PMVS初始特征匹配的种子面片提取、扩散获取密集面片,进一步利用可见性约束过滤不正确匹配导致的错误面片,以实现复杂果实点云模型生成.最后,我们提出了交互式选择和滤波器相结合的、半自动化的果实表型离群点去除方法,解决了作物果实模型的准确重建问题.结果表明,本文的方法能有效解决复杂实验环境中果实表型数据的低成本、准确、方便快捷获取问题.     

基于单幅图像目标空间定位的算法研究

在照相机、摄像机内部参数未知的情况下,提出了一种新的由单幅二雏投影图像来进行空间定位的方法,即采用目标上共面四线与其在二维图像上投影相匹配的策略,来实现目标的定位.其基本步骤包括:图像预处理;用Prewitt算子提取边缘;通过基于轮廓特征和拓扑关系的区域分割方法来确定要处理的图像区域;对相机内参数进行标定;实现二维图像...     

基于二分法判定点集是否在多边形内部的算法

提出一种基于二分法判定点集是否在多边形内部的算法,根据多边形L的顶点和边分布的情况,分割平面的一组平面区域的有序集合R,判定R中每个区域是否在多边形L内部;对于点集S中的点p,用二分法搜索R,找到点p所属的平面区域,从而判定出点p是否在多边形内部。该算法在最坏情况下的时间复杂性为max(O(n log m),O(tm log m),其中n为点集S的点数,m为多边形L的顶点数,t为多边形L所有顶点的X坐标的不同取值个数,在一般情况下该算法比已有的算法效率更高。     

基于模型的增强现实无标识三维注册追踪方法

为了克服物体表面缺少足够的纹理特征且算法搜索空间太大的缺陷,提出了一种基于模型与自然特征点相融合的三维注册追踪方法.采用保持旋转和尺度不变性的线性并行多模态(LINE-MOD)模板匹配方法快速识别目标物体、获取与当前视角接近的参考视图而完成相机位姿的粗略估计,并缩小算法的搜索空间;采用基于自然特征点的方法完成相机位姿的精确计算;为了避免因特征点较少而引起的位姿抖动或扰动,引入了有效的非迭代透视n点问题(RPnP)算法以提高注册追踪的精度和速度.结果表明,所提出的注册追踪方法能够进行快速三维注册,具有良好的实时性和鲁棒性,其运算速度可达30帧/s.     

基于插入法构建油藏剖面图中的多边形图元

为了获取指定剖面上油藏内部参数场的空间分布情况,需要依据剖面与油藏模型间的交点集构建多边形,进而根据不同油藏参数得到相应的剖面图.在研究常用多边形构建算法的基础上,根据交点数据集的特点,提出了基于插入法的多边形构建算法:利用矢量叉积性质,根据点与射线位置关系,确定待排序点在有序顶点集合中的位置,对有序顶点依次连接构成多边形.应用结果表明,该算法能够有效地解决油藏模型剖面可视化中多边形的构建问题.     

基于改进ICP算法和CAD模型库的单目视觉位姿测量

针对单目视觉条件下测量三维物体的位姿问题,提出一种基于改进迭代最近点(iterative closest point, ICP)算法和CAD(computer aided design)模型库的单目相机位姿测量方法.首先,利用OpenGL绘制物体几何模型,基于一系列虚拟观察点得到物体在虚拟相机下的投影图,提取边缘点集构成模板库;然后,通过改进的Hausdorff距离将待处理图像的边缘点集与模板库的点集模型进行匹配,得到粗略位姿,再在此基础上采用改进的ICP算法对待测图像的边缘点集与物体三维边缘点集进行迭代优化得到精确的位姿参数.实验结果表明,该方法求得的位姿参数误差较小,进而验证了所提方法的有效性.     

面向三维人体重建的前、后片配准算法

针对传统三维图像配准算法需要获取目标物体多个模型数据的不便,以及三维重建过程耗时较长的不足,提出了一种基于三维人体表面前、后片模型的配准算法.该算法首先使用Kinect三维扫描设备获取的人体表面前、后片模型点云数据,作为配准过程的参考点集和目标点集;然后,选取前、后片模型的边缘轮廓信息作为配准特征点,通过迭代优化过程,使得前、后片能够较好地配准;最后,通过空间曲线插值方法填充模型边缘缝隙,得到完整的三维人体模型.试验结果表明,该算法只需要获取目标物体的前、后片三维数据,模型采集及配准效率高,配准精度好,即使针对初始位置相差较大的两个模型片也能得到准确的配准效果.     

基于圆形特征点的非线性相机标定方法

针对高精度标定板制作困难费用高的问题,提出了一种快速简易的相机标定方法。用数码相机对一张具有不同大小圆形特征点的标定表绕着光轴旋转拍摄几幅图像,利用亚像素边缘轮廓检测算法检测图像中的轮廓;采用最小二乘椭圆拟合方法得到亚像素椭圆中心坐标,用稳定的图像点与空间点的对应算法确定图像点与空间点的对应,计算过程中对所求参数进行了非线性优化。实验表明,重投影平均误差在0．2个像素以下,证明了该方法的可行性和较高的标定精度。     

一种采用单照相机的三维人体测量方法

非接触式三维人体自动测量是现代化人体测量技术的主要特征,也是今后人体测量的趋势所在.在分析国内外非接触式三维人体测量方法的基础上,提出一种采用单照相机的三维人体测量方法.首先通过在单照相机前加一套镜面组合系统,进行实时拍照,获得一张同时记录人体的正面和侧面的照片;然后通过基于图像的人体特征区域和特征参数提取得到人体尺寸信息(尺寸、轮廓点和轮廓线).试验结果验证了此方法的可行性.     

一种基于动态背景的运动目标提取方法

为了实现旋转摄像头下运动目标的监控,提出了一种动态背景下提取运动目标的方法.在全局运动估计过程中,首先提取当前帧的特征点并将其离散化,然后以特征点为中心在当前帧和前一帧之间进行块匹配,其后用3σ准则除去误差块,从而得到全局运动估计量,并且在VC平台上实现了该算法.     

TrueType字体自动打标机软件设计

通过分析TrueType字体文件结构和提取出字符轮廓信息,实现了对字符的无失真任意放大和缩小以及旋转等特效,曲线轮廓可以进行填充。将二次Bezier曲线构成的字符轮廓,通过最小二分法转换成一组能够保持曲线轮廓形状的小折线,将原有的字体轮廓数据从用曲线轮廓表示转变为用多边形顶点控制,用一组点及其先后顺序来描述轮廓。研究了字形交叉的消隐处理方法,解决了笔画重叠的问题。打标机将得到的多边形顶点信息准确打标。     

基于OpenCV的二维定位系统设计

提出一种在照、摄像机内部参数未知的条件下,由单幅二维投影图像进行目标定位的方法和系统设计方案。即对目标平面上位置已知的参考特征点与他们在二维图像上的投影仅进行一次匹配训练,便可由单幅二维图像确定目标方位。文中以Intel公司开发的开源计算机视觉库OpenCV作为定位系统的开发工具,充分利用其提供的函数库功能,根据本系统的特点在组件层次上进行设计和优化,提高了定位的精度和效率,具有良好的跨平台移植性,可以满足多种计算机视觉系统的需要。     

基于轮廓线匹配的2D碎片物体复原方法

目的 为了快速地进行2D碎片物体的复原。方法 采用一种基于轮廓线匹配的2D碎片物体的复原方法，轮廓线用多边形逼近表示。这一表示在旋转和平移变换下是不变的。将多边形的本质参数连接点作为匹配的特征集，并采用对特征集排序方法提高了匹配速度。结果 所给出的匹配算法有效，有一定的实用价值。结论 基于保持几何属性和拓扑属性的特征选取，使得多边形的匹配变为1D字符的匹配，从而使得2D碎片物体的复原简单、快速。     

基于双目立体视觉的三维建模算法

根据双目立体视觉成像原理来完成特征点深度信息的恢复,提出了一种基于图像的三维建模方法。利用该方法标定出相机的全部内外参数;利用双目立体视觉成像原理,根据不同位置拍摄的2幅或多幅照片中的对应点的图像坐标,计算它们在空间中对应点的三维坐标,实现了由多幅图像来恢复物体的深度信息;最后,利用这些坐标在Rhino中实现了由离散的稀疏点云数据建立三维实体模型。     

单目视觉SLAM车载摄像机快速位姿估计及景物重构

针对单目视觉同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping, SLAM)应用,提出一种快速车载摄像机位姿估计及景物结构3D重构算法。在无具体标定物的情况下,利用移动机器人二自由度运动导致摄像机采集视图中对应极点的特殊性质,标定出真实摄像机与虚拟摄像机间的相对姿态,并利用主动视觉方法进一步标定出移动机器人坐标系与虚拟摄像机坐标系间的相对位移;构造无穷单应变换,将真实视图中通过SIFT算法得到的假设欧氏匹配点集转换为对应虚拟摄像机的虚拟假设欧氏匹配点集,并利用基于RANSAC的归一化三点算法快速地对本质矩阵进行估计和分解;利用已观测到的路标三维信息,递归地剔除本质矩阵分解出的平移量的尺度不确定性,并利用线性三角形法重构出景物结构。实验结果表明:该算法在保证运算精度的同时,具有更快的运算速度。     

多边形面积坐标约束条件的构造方法

提出一般多边形面积坐标约束条件的构造方法，即根据基多边形选取合适的形状特征参数，然后用形状特征参数表示出一组特定的点的面积坐标，由此得出多边形面积坐标的约束条件。最后就四边形、五边形情形，给出多组等价的面积坐标约束条件，利用面积坐标约束条件解决面积坐标分量相等的点的存在性问题。