一种由阴影恢复物体表面形状算法

提出了一种基于Hamilton方程粘性解理论的由阴影恢复物体表面的改进算法。应用针孔相机模型建模,建立新的Hamilton偏微分方程,从而得到物体三维形状。对合成图像和实际图像的实验表明本文算法可以得到较好的从阴影恢复形状的重构效果图。     

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％．     

一种改进的区域增长三角剖分方法

传统的区域增长三角剖分方法很难保证含有尖锐边界的物体表面网格剖分的正确性,针对这一问题,本文提出一种改进的区域增长三角剖分方法。通过引入并计算边界边的权值来确定网格生长的方向,网格生长过程是由权值小的边逐步扩展到权值大的边,从而实现物体表面由"平坦"到"不平坦"的剖分过渡,并且相应的网格拓扑操作及队列更新机制保证了边界边队列的正确性。实验表明,该方法能生成反映原始物体表面形状的三角网格,并成功实现了对含有尖锐边界的物体表面的三角剖分。     

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．     

半透明物体表面阴影的渲染

基于阴影映射算法,提出一种半透明物体表面阴影的渲染方法.考虑半透明物体的次表面散射的光学特性,在获得阴影图后加入阴影接收表面的材质散射系数,确定随机取样的范围,使用加权平均方法计算目标点处于阴影区域的概率值,最终渲染场景.实验证明,该方法能够真实模拟半透明物体表面阴影中散影区的渲染效果.     

3种光源下的朗伯体表面反射模型

为了理想化物体表面反射模型，通过辐射度学和球面三角公式推导出条形光源、均匀光源和半球均匀光源照射下的朗伯体场景辐射亮度，进而得到了3种光源下的朗伯体表面反射模型.     

用SFS法进行三维表面重建的分析和实现

为适应快速产品开发的需要，基于阴影恢复形状技术，采用SFS方法，快速、准确地获取物体表面的三维几何信息，生成图云数据。通过适当的算法对数据进行处理，获得轮廓文件切片，重构了满足精度的三维CAD模型，从而简化了反求的步骤。通过实例证明了方法的可行性。     

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。     

弱散射体的宽谱BRDF测量与分析

弱反射体粗糙表面具有复杂的散射现象.随着入射光天顶角的增加,这类弱反射体的光反射由方向性漫散射过渡到镜面反射,且波长不同的反射光出现不同强度的镜面反射.为了研究这个波动光学现象,使用一台宽谱全向反射计测量了两个弱反射体样品在多个可见波长的双向反射分布函数;使用一台探针式表面轮廓仪测量了样品的表面轮廓,进而获得了样品表面统计特性.一个基于波动光学的BRDF模型通过拟牛顿法优化算法逐次逼近被拟合到测量数据,准确地描述了散射光随角度和波长的变化.通过拟合结果和测量数据比较,证明基于波动光学的BRDF模型适用于解释该现象.     

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.     

3-D图象压缩编码的一种新方法

根据三维表面的可见不变特征分割图象,采用连续逻辑对瓶体三维图象进行编码,并且实现3-D形状的重构。计算机模拟结果表明这是一种可行的图象数据的压缩传输方式。     

Personalized Multi-View Face Animation with Lifelike Textures

Realistic personalized face animation mainly depends on a picture-perfect appearance and natural head rotation. This paper describes a face model for generation of novel view facial textures with various realistic expressions and poses. The model is achieved from corpora of a talking person using machine learning techniques. In face modeling, the facial texture variation is expressed by a multiview facial texture space model, with the facial shape variation represented by a compact 3-D point distribution model (PDM). The facial texture space and the shape space are connected by bridging 2-D mesh structures. Levenberg-Marquardt optimization is employed for fine model fitting. Animation trajectory is trained for smooth and continuous image sequences. The test results show that this approach can achieve a vivid talking face sequence in various views. Moreover, the animation complexity is significantly reduced by the vector representation.     

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。     

二维图像小波分析的滤波器设计

滤波器的设计是实现二维图像小波分析的关键。在研究图像信号特征和一维小波变换理论的基础上，根据图像信号邻近像素的相关性提出了一种准对称边界延拓方法，用一维小波变换实现了二维离散小波变换，同时，在理论上证明了行的反向数据流的离散小波变换也是反向的，离散细节信号除反向外并改变符号的性质，并利用双正交滤波器的对称性建立了一种实现二维离散小波变换的滤波器结构，实现证明此方法有较好的图像重构性和信噪比。     

序列切片图像中斑块状污染的消除

为消除序列切片显微图像中的斑块状污染噪声,提出了一种三维截面图像顺序滤波的处理算法。根据斑块状污染噪声随机出现在单个层片的特点,通过数据重构,得到三维图像体数据,并针对斑块状污染噪声在不同观察方向上的形态退化,分别进行特定方向的中值滤波。算法可有效消除原始图像中的斑块状污染噪声,使图像分割和三维图像重构组织的连通关系得以保证,该算法等价于采用特殊的序列三维中值滤波器对图像进行处理。     

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.     

用抽样分布对双参数威布尔分布参数的区间估计

本文提出了一种完全不同于现成方法的、以两个抽样分布为基础的估计仅参数威布尔分布的形状参数和尺度参数的置信限的方法。该法是直接用样本观察值进行估计。虽然由于采用了一阶近似对其中一个抽样分布作了简化处理，从而使估计结果偏于保守，但算例表明，估计结果有足够的精度且优于某些现有的方法。并且该法简便，尤其适于工程应用。     

晶格Boltzmann方法模拟流体在三维圆管的流场

简要介绍了三维D3Q19晶格Boltzmann方法(LBM)及其常见几种的边界条件,并通过模拟有精确数学分析解的三维圆管的流场分布,证明了LBM方法可以精确模拟流场的分布,且算法简单、边界易处理、适合并行处理等,还给出LBM在不同边界条件和格子数的模拟精度.结果显示Mei等改进的曲线边界条件能够提高模拟精度,而反弹边界条件尽管算法简单且易处理,但模拟精度要低一个数量级.模拟中,应根据所取的弛豫时间和入口、出口之间的压强差选择合适的格点数,格点数太少影响模拟精度,太多不仅增加计算量,而且也不会提高模拟精度.     

三维服装模型的计算机表示及三维衣片的展开

本文根据计算机图形学的原理及三维CAD在服装设计方面应用的具体情况,提出了一种三维人体模型的测量方法及计算机表示法,进而得到计算机表示的三维服装模型。面向实际应用,创造了一种行之有效的三维衣片展成平面的方法;通过误差分析,证明了只要服装模型建立恰当,这种展开方法得到的平面衣片,做成服装后是能够达到适体的目的。另外,本文还对制服类三维服装CAD进行了初步探讨。     

A network that learns to recognize three-dimensional objects

The visual recognition of three-dimensional (3-D) objects on the basis of their shape poses at least two difficult problems. First, there is the problem of variable illumination, which can be addressed by working with relatively stable features such as intensity edges rather than the raw intensity images. Second, there is the problem of the initially unknown pose of the object relative to the viewer. In one approach to this problem, a hypothesis is first made about the viewpoint, then the appearance of a model object from such a viewpoint is computed and compared with the actual image. Such recognition schemes generally employ 3-D models of objects, but the automatic learning of 3-D models is itself a difficult problem. To address this problem in computational vision, we have developed a scheme, based on the theory of approximation of multivariate functions, that learns from a small set of perspective views a function mapping any viewpoint to a standard view. A network equivalent to this scheme will thus 'recognize' the object on which it was trained from any viewpoint.