一种不受高光和阴影约束的形状恢复算法

针对高光和阴影同时存在时，用传统的4光源光度立体法进行三维形状恢复存在较大误差这一问题，提出一种4光源法向量选取算法．通过将不同像素恢复的法向量与镜面反射方向进行比较，并选取与之最接近的法向量为所求法向量进行形状恢复，避免了传统算法中用阈值剔除高光和阴影造成的误差，去除了高光和阴影对算法的约束，扩大了算法的适用范围，在高光和阴影未知的情况下，可以更加稳定地恢复出物体形状，而且大大提高了恢复的精度．仿真表明，该算法可以恢复不同颜色和材质的物体形状，与传统算法相比，在最坏的输入情况下，高度相对误差从40％～50％下降到5％左右．     

一种从明暗恢复形状的快速黏性解算法

针对传统的从明暗恢复形状(SFS)算法存在误差大、耗时长的问题,提出了一种SFS的快速黏性解算法(PSFS-FVS).首先假定物体表面反射模型为朗伯模型,建立透视投影下的图像辐照度方程,然后将该方程转化为包含物体表面深度信息的静态Hamilton-Jacobi偏微分方程,使用非线性规划原理逼近该微分方程的黏性解,进而得到物体表面的三维形状.合成花瓶图像的实验结果表明:与Prados-Faugeras算法相比,PSFS-FVS算法在相同迭代次数时,恢复三维形状高度的平均相对误差降低了8.7%;在相同的误差条件下,所需的CPU运行时间减少了23.5%.实际人脸图像的三维形状恢复结果表明,PSFS-FVS算法在恢复局部细节信息时更加准确有效.     

利用单幅图象的阴影恢复物体形状

本文研究和探讨如何由单幅图象的阴影进行三维信息的提取,以恢复物体表面的形状。通过引入立体投影的概念,并附加适当的约束条件,利用边缘信息提供的边界条件,推导出由阴影计算物体表面形状的迭代算法,最后完成立体显示。     

一种适合漫反射表面从明暗恢复形状的快速算法

针对使用朗伯反射模型描述漫反射表面的形状恢复算法存在较大误差的问题,提出了一种基于Oren-Nayar反射模型的从明暗恢复形状的快速算法(FSFS-ON).首先假定摄像机采用正交投影,其方向与光源方向一致,建立适合漫反射表面的图像辐照度方程,然后将该方程转化为包含物体深度信息的Eikonal偏微分方程,使用单调迎风Godunov Hamiltonian函数和fast marching方法逼近该微分方程的黏性解,进而得到物体表面的三维形状.合成花瓶图像的实验结果表明:与同类算法相比,FSFS-ON算法所需的CPU运行时间有较大幅度的减少;与基于朗伯反射模型的算法相比,FSFS-ON算法恢复三维形状高度的均方根误差降低了35.04%.     

基于阴影恢复形状的织物表面形态研究

分析了一种新的由阴影恢复形状算法,并提出了实现算法的具体步骤和计算方法.对合成图像进行迭代计算,获得了较为准确的表面高度,并对实际织物图像验证了该算法的可行性.     

一种含有镜面反射由明暗恢复形状的新算法

提出了一种基于混合反射模型的由明暗恢复形状的离散算法．采用有限差分近似微分运算，将一阶非线性微分方程所描述的反射图方程转化为关于未知表面高度的代数方程，再由反射图方程和图像梯度信息构造目标方程，进而用Newton迭代算法求出该方程的数值解，得到表面三维形状．所提出的新算法具有快速准确的特点，在恢复物体的细节和边缘时，比同类算法更准确．合成半球图像的实验结果表明，与三角形面元算法相比，新算法恢复高度的平均相对误差和CPU运行时间分别减少了37．2％和20．22％．     

一种由明暗恢复形状的改进变分算法

针对变分算法可能丢失表面细节信息的问题,提出了一种由明暗恢复形状的改进变分算法,使用接近实际的混合反射模型描述的反射图方程和图像梯度方程构造了新的目标泛函,由于图像梯度反映了二维图像的细节信息,新目标泛函比仅使用反射图方程的目标泛函蕴涵了更加丰富的三维形状细节信息.然后,使用变分原理求解该目标泛函,得到由明暗恢复形状的改进变分算法.所提出的算法比基本变分算法三维形状恢复的精度有显著提高.合成半球图像的实验表明,新算法在相同迭代次数时恢复三维形状的平均相对误差比基本变分算法减小了13.45%.实际复杂图像的.三维形状恢复结果表明,新算法在恢复表面三维细节时比基本变分算法更加准确.     

基于图像灰度信息的三维曲面测量方法应用

提出一种由图像灰度信息恢复三维形状的自由曲面测量方法,以自然方式提取物体表面的形状信息,实现了系统间的信息集成。介绍了一种适合于自由曲面测量的改进光照模型及其参数的确定方法,给出了基于改进光照模型的由单幅灰度图像和单目多幅灰度图像的曲面重构算法,并用数字相机拍摄的实际图像对算法进行验证-结果表明该测量方法有效可行。     

基于轮廓层次树的图像表达和匹配

建立轮廓层次树实现图像层次表达;对局部轮廓特征进行量化得到轮廓形状的表达;通过对树的匹配以及轮廓形状的相似性计算,实现了对图像的匹配. 针对图片库的实验表明,该算法对物体类图片有较好的查全率.     

基于边缘梯度的散焦图像深度恢复

在散焦图像中,点的模糊程度随物体的深度而变化,因此可以利用散焦图像中点的散焦程度来估计物体的深度信息。本文提出了一种基于散焦图像中物体的边缘梯度关系来恢复图像深度图的新算法,用一个已知参数的高斯函数对图像进行再模糊,然后求出模糊后的物体边缘梯度,再与原图像中物体边缘梯度相比,再将该比值与图像的深度关联,求出图像中物体边缘处的深度,再利用后续深度插值方法和深度图优化恢复出整幅图的深度信息。这种算法仅需要一幅图像即可进行深度信息恢复,有较好的有效性。     

形状及纹理分析方法在图形学中的应用研究

从图像、图形融合的思想出发,介绍了基于图像分析的表面形状恢复及纹理三维特征获取方法,并将其应用于图形建模和纹理映射．首先利用不同视点下的遮挡边缘序列,并结合其它视觉信息的分析,获取了表面点的三维几何坐标,实现了基于图像分析的表面形状绘制．接着利用阴影分析方法,提取纹理图像的表面起伏特征,将该特征结合像素点的颜色属性,进行图形纹理映射,实现了基于图像特征分析的图形纹理生成．实验结果证明了图像、图形融合思路的可行性和有效性及图像、图形融合方法的巨大潜力．     

光照条件变化下的图像生成方法

提出了两种图像生成的方法：(1)由图像分割、三维重建和投影生成构成。该方法考虑了图像中各部分表面发射模型的差异，通过将图像各区域向1分成朗伯表面和镜面反射，分别进行三维重建，然后融合两结果，改变光照方向和强度，投影生成新的图像；(2)将Shape from shading和Shape from texture技术融合起来。采用Gabor滤波器将图像中的纹理成分和阴影成分区分开来，再用两种方法各自生成三维立体图像，依据它们的特性在频域融合两个三维图像，然后再改变视角和光照的强度、方向，生成仿真的二维图像。实验表明，由该两种方法恢复出的形状优于传统的估计方法，生成的图像真实感强。     

Perception of shape from shading

The human visual system can rapidly and accurately derive the three-dimensional orientation of surfaces by using variations in image intensity alone. This ability to perceive shape from shading is one of the most important yet poorly understood aspects of human vision. Here we present several findings which may help reveal computational mechanisms underlying this ability. First, we find that perception of shape from shading is a global operation which assumes that there is only one light source illuminating the entire visual image. This implies that if two identical objects are viewed simultaneously and illuminated from different angles, then we would be able to perceive three-dimensional shape accurately in only one of them at a time. Second, three-dimensional shapes that are defined exclusively by shading can provide tokens for the perception of apparent motion, suggesting that the motion mechanism is remarkably versatile in the kinds of inputs it can use. Lastly, the occluding edges which delineate an object from its background can also powerfully influence the perception of three-dimensional shape from shading.     

混合状态哈密顿元

提出了一种混合状态哈密顿元,克服了原有方法所建立的单元不能组装的困难。给出了将系统中转化为哈密顿正则方程的方法。利用所得结果可在任意形状区域内建立哈密顿体系,能把一般的复杂形状边界的有限元分析问题在哈密顿体系内求解。     

由粗到精的三维人脸稀疏重建方法

针对传统三维人脸重建算法精度不高的问题, 提出一种由粗到精的三维人脸稀疏重建方法。根据稀疏形变模型方法对待重建人脸的部分区域显著点进行重建, 得到第1步重建结果, 并在此基础上进行后续重建。将第1步的重建结果作为新的参考模型, 求取待重建人脸与参考模型的特征点的坐标投影距离, 从而求取参考模型的形变因子, 完成最终三维人脸的重建。由于两步稀疏重建的作用不同, 对重建过程中参数的选取也采用不同方式。实验结果表明, 该方法能有效提高人脸重建精度, 同时保持较快的重建速度。     

基于锥角计算的Phong混合反射模型反射参数估算

针对Phong混合反射模型中漫反射和镜面反射比例难以估算问题,提出一种实用的镜面反射系数及高光指数的估算方法。首先,采用边缘检测与链码跟踪相结合的方法,精确确定可观察到镜面反射的区域的轮廓范围;再利用基于朗伯体反射模型的SFS方法,得到由于存在镜面反射而形成的亮斑的边缘点梯度值,并计算出表示可观察到镜面反射的区域的锥角大小;最后,利用合成图像找出不同镜面反射系数下高光指数与锥角间的关系式,从而实现高光指数的估算。仿真结果表明,该方法能够有效提高SFS的重构精度及普适性。     

遮阴对银杏光合性能及其叶片产量的影响

２年生银杏实生苗遮阴处理４个月后,对其部分形态和生理指标进行了测定。结果表明：（１）就单株叶面积而言,一层遮阴〉全光照〉二层遮阴〉三层遮阴;（２）叶片相对含水率（ＲＷＣ）、叶绿素含量随着遮阴强度加大而显提高;（３）就叶片羧化效率（ＣＥ）和二氧化碳补偿点而言,一层遮阴与全光照相差不大,二层遮阴和三层遮阴条件下ＣＥ显降低,而二氧化碳补偿点（Γ）显升高;（４）就叶片表观量子产量（ＡＱＹ）而言,二层     

遮光对贵州原产两种金花茶生长发育和生理特性的影响

【目的】探讨遮光对贵州金花茶和离蕊金花茶扦插苗生长、发育和生理指标的影响,为其栽培、人工授粉和自然更新提供理论支持。【方法】以两种金花茶3年生扦插苗为试验材料,搭建遮阳网,设置全光照(CK)、30%遮光率、60%遮光率和90%遮光率的4种处理。处理12个月后,测定苗高、地径、冠幅、花蕾数、开花数、有机物积累、叶绿素和丙二醛(MDA)含量。【结果】贵州金花茶苗高、冠幅、抽梢数和叶片数在60%遮光处理下最高,可溶性糖和MDA含量在CK中最高;离蕊金花茶苗高和抽梢数在60%遮光处理下最高,地径、叶片数、可溶性糖、可溶性蛋白和MDA含量在30%遮光处理中最高;两种金花茶在90%遮光下叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量较高;同一遮光处理下,离蕊金花茶可溶性蛋白含量是贵州金花茶的3.3~6.2倍。观察发现,贵州金花茶的花期为1—3月,而离蕊金花茶的花期为10—12月;贵州金花茶盛花期为3月,而离蕊金花茶盛花期为11月。以隶属函数法分析认为,两种金花茶在不同遮光处理下各指标得分的综合排名均在60%遮光中最高,CK中最低。【结论】遮光处理会影响金花茶的生长、花芽分化和生理特性,贵州金花茶扦插苗在30%~60%遮光范围、离蕊金花茶在60%~90%遮光范围生长和发育更好。     

利用亮度特性的形象复原

提示了从明暗图像中复原三维信息的新方法.Photometric Stereo Method(PSM)一般以直接照明为前提.在研究中采取PSM间接扩散照明,适用了漫反射成分和全反射成分所构成的混性反射模型.在混性反射模型和间接扩散照明的条件下,物体面的亮度分布比率与表面法线向量的关系中导出了反射函数.接着把得出的反射函数带入到输入在相机的物体像素亮度,从而得到发现向量.利用这个发现向量可以复原物体的三维形象.物体的三维形象复原是通过物体表面粗糙,表面反射率,还有物体像素亮度而得出的表面法线向量来求出的.因为所提示的研究采用了亮度参照表,形象复原的速度既快又准确.反射函数被广泛定义,对具有多种形态表面特性的物体适用可行.