三维重建中特征点提取与匹配算法研究

提取图像的特征点并进行匹配,是三维重建中的关键技术之一,也是计算机视觉的一个瓶颈,至今仍未得到彻底解决.本文研究了Harris和SIFT两种应用广泛的特征点提取算法,对提取的特征点采用欧式距离度量点对的相似性,利用最近邻法搜索策略进行特征匹配.通过实验比较了两种算法的特征点提取结果,Harris算法对特征点进行了非最大抑制,特征点比较分散,SIFT特征点具有尺度不变特性,定位精度达到子像素级.最后,对SIFT特征点进行了宽基线下的匹配.     

利用轮廓特征的多视点几何数据配准

以三维激光扫描仪为获取数据平台,针对扫描过程中存在的数据配准问题,提出了利用轮廓特征的大规模三维场景多视点几何数据自动配准算法。首先采用自适应曲线拟合技术提取三维轮廓特征,在此基础上建立八叉树数据检索结构。引入马氏距离,以八叉树叶结点为匹配单元计算初始转换矩阵,并经ICRP算法逐步优化直至获得两视点的最佳配准。最后,采用就近原则,给出大规模三维场景多视点全局配准策略。并通过对室内、室外和古建等场景的三维配准实验,证明算法的鲁棒性。     

一种基于全局和局部光照估计的Retinex图像增强算法

具有色彩还原特性的Retinex算法,可以实现图像对比度、亮度提高及色彩还原;但是增强后的图像色彩饱和度下降严重,色彩失真,其关键在于光照分量的估计失真。针对上述问题,提出了基于全局光照和局部光照细分的Retinex增强算法,实现了图像光照分量的精确计算;并通过实验证明增强后的图像在提高亮度突出细节的同时,最大程度保持了原来的真实色彩。     

基于立体视觉的三维曲面测量关键技术研究

利用立体视觉测量曲面有三个难点一是摄像机标定,建立图像点与空间点的映射关系;二是立体匹配,在左右图像上寻找对应点;三是测量大型物体时,需要拼接图像.首先根据人眼感知事物的原理,利用神经网络拟合图像点与空间点的映射关系,避开直接对摄像机标定;接着以光栅投影曲线为特征,利用小波边缘检测和搜索式无监督聚类,结合视觉几何不变性,实现亚像素级的立体精匹配;最后采用小波多尺度多非分辨率的特性,拼接图像,融合数据,实现曲面全方位测量,且测量精度在0.5mm/m以内.     

采用光学成像法的航空稳定平台振动幅度检测

针对专用航空稳定平台振动检测设备成本高、难以在高光谱成像系统平台上集成应用等问题,提出了采用光学成像法的平台振动检测方法。将面阵CCD传感器与线阵高光谱传感器呈刚性紧密安装在航空稳定平台上进行影像数据的获取,并对获取的影像序列进行简化SIFT特征提取和分层金字塔实施的光流特征跟踪。考虑到振动对光谱成像等的影响,将振动分解在沿飞行方向和垂直于飞行方向2个方向上,并根据帧间相对运动模型解算出相对运动向量,然后由单次简谐振动造成的帧间特征不匹配,推导振动过程中振幅解算模型,并根据帧间运动矢量进行振幅的解算。实验结果表明,基于光学成像法进行振动检测可以达到微米级精度,满足系统集成应用需求,且其成本仅为多普勒振动测量方法的十几分之一。     

大型古文物真三维数字化方法

古文物数字化保护已经成为关系全球的社会化问题。提出了一种以三维激光扫描技术和CCD摄像技术为主要数据获取手段的真三维、真尺寸、真纹理的古文物数字化工程方法。首先，对三维数据进行去除噪声和补洞等预处理；接着，利用一种改进的ICP算法，实现渐进式多视点三维数据配准；最后，由体绘制方法将所有视点的三维数据整合成连贯的完整的三维网格，并给出纹理映射方法，建立真三维、真纹理的古文物数字化模型。提出的方法已经在云冈石窟和古建数字化工程的实践中得到了充分验证。