虚拟地景仿真中地物的几何建模技术

地物的几何建模技术是虚拟地景仿真中最重要的研究领域之一。本文重点对几何形态建模、纹理映射建模等技术进行了较为详细的论述,并建成了“虚拟小区”三维视景模型。     

一种高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法

针对大规模虚拟战场地理信息建模与绘制的需求,研究提出一种可充分发挥GPU和多CPU核微处理器处理能力的、高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法.该方法直接利用GPU进行高效的纹理压缩解压,采用基于多CPU核微处理器的多线程并行调度策略,实现了视点相关的纹理数据的高效预取和调度,并根据等地理长度映射原理实现了单一精度的大规模遥感影像纹理数据在大规模LOD地形上的精确匹配.实验表明,此方法可有效提高大规模三维地理信息场景.绘制的速度,纹理和地形的匹配精度高,增强了三维地理信息漫游的真实感.     

近似人脸全视角图生成及在特定人脸模型映射

用二维人脸照片构造三维特定人脸模型是三维人脸建模研究的热点问题,其中三维人脸纹理映射直接影响着生成三维人脸的逼真度.采用基于人脸正侧面照片特征点的分层、分部位的径向基函数重构一般人脸模型,得到部位轮廓特征明显的三维特定人脸模型,并提出了基于拉普拉斯金字塔分解的拼接图像交接处色彩融合算法,对人脸正侧面照片进行拼接融合,得到近似的人脸全视角纹理图.然后将近似人脸全视角纹理图映射到三维特定人脸模型,从而得到三维特定真实感人脸模型.实验结果表明该方法计算近似人脸全视角纹理图简单,生成特定人脸模型效果逼真,可应用于特定人脸动画制作的逼真人脸建模中.     

三维激光扫描测量系统中的摄像机标定

三维激光扫描系统能够快速精确地获取周围场景的三维几何信息,而表面纹理信息需由高分辨率相机获取,必然存在不同数据源信息融合问题.在自主开发的三维激光扫描系统AX-LMS200基础上,通过相机内外参数标定,提出一种三维激光数据与二维纹理图像数据融合的方法,方便灵活地将三维激光数据与二维纹理图像数据相互映射.     

基于无人机遥感影像的三维战场构建技术研究

针对三维战场环境快速构建需求,提出了一种基于无人机遥感影像全自动构建三维战场环境的技术方法.利用无人机快速获取预定区域的遥感影像,基于运动与结构的方法完成场景的稀疏重建和影像标定,使用多视立体匹配算法重建场景的稠密点云,对点云进行曲面拟合和纹理映射生成三维战场数字模型.实验结果表明,提出的方法能够快速构建作战区域的三维场景,有效提高三维建模的效率,在地形分析、情报侦察、作战评估等方面有着重要意义.     

双向纹理映射

在计算机图形学中,纹理映射是高质量图像生成技术中的一个重要内容,本文分析了传统的纹理映射方法的不足之处,提出了一种通用的双向纹理映射方法。并且,根据双向映射的思想,给出了一幅图像映射到三维空间任意平面多边形上的映射算法。     

基于灭点的三维物体重建

在总结灭点属性的基础上,提出了一种基于灭点的三维物体重建方法.首先利用灭点计算出相机的内、外部参数,在此基础上,计算出物体上各点的三维空间坐标,然后通过对物体进行绘制及纹理映射,实现三维物体的重建.实验表明,这种基于灭点的物体重建方法能够恢复场景中各点之间的位置关系,以及各线段之间的长度比例关系,满足虚拟现实系统的需要.     

基于多投影面和高清摄影的数字正摄影像图

数字正摄影像图是文物现状调查基础资料,也是文物现状保留及相关保护的重要手段。以千手观音为例,提出基于多投影面和高清摄影的数字正摄影像图处理方法和流程,对同一千手观音手,选择多个投影面进行高清摄影,并基于多投影基准面进行纹理映射来生成高精度数字正摄影像图。本方法可以减少传统单个投影面产生的图像投影变形,提高数字正摄影像图的精度和逼真度。     

基于预积分体渲染技术的水下三维声场体可视化

海洋水声环境对海军作战具有重要影响。三维可视化技术能够更直观、有效地刻画和描述海洋水声环境,提高作战指挥人员对环境效应的理解和应用。该技术应用OpenGL的多纹理技术,采用预积分体渲染方法对舰艇水下三维声场进行体可视化表达。在对可视化效果的讨论中发现,采用预积分纹理映射方法在不增加切片数量、不增加绘制时间情况下,提高了图形质量,较好的解决了传统切片纹理映射方法的缺点,使指挥人员能够更加清楚地得到此时舰艇水下声传播规律,声场结构,为其制定战术决策提供可靠的技术支持。     

基于激光扫描数据的三维可视化建模

利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据,进行了三维空间地物可视化建模研究,提出了利用地面固定激光扫描数据建立建筑物三维可视化模型的框架。针对激光扫描数据的特点进行了地物分离和降噪处理,提取目标建筑物,去除测量噪声和遮挡物;应用平面分割和Hough变换对目标物识别并提取特征点、线、面,进行目标建筑物立面整体匹配纠正,在此基础上,对原始测量数据进行重新采样和多站点拼接配准,得到正确的、完整的目标建筑物立面信息;通过构建三角网建立三维表面模型,通过进行纹理映射实现三维模型可视化表达。试验结果表明,利用上述方法可以有效地处理三维激光扫描获取的空间点位数据,实现对建筑物快速三维可视化建模。     

基于图像的脸部模型调整及表情动画技术研究

采用一种基于图像的三维人脸模型主动调整方法,实现了三维特定人脸模型的真实感重建和表情动画生成。通过特定人脸的正面和正侧面图像上的93个人脸表情特征点,采用整体调整及基于径向基函数插值的局部调整方法对通用三维人脸模型进行几何调整,并利用变形拼接及多分辨率图像融合技术生成无缝的人脸纹理镶嵌图,实现具有真实感的三维特定人脸模型重建。改进了人脸肌肉物理模型并结合弹性约束模型,避免了在表情动画处理中由于肌肉收缩力过大导致网格三角片毁坏而破坏人脸的拓扑结构问题,其局部网格动态细分策略,使生成的表情动画更加细腻。     

基于卷积神经网络及有限元仿真的电容层析成像图像重建

为求解电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重建非线性病态逆问题,提出基于一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network,1D CNN)的电容层析成像图像重建算法.通过1D CNN建立了ECT系统独立测量...     

理想成象面上飞行器运动轨迹映射研究

研究了飞行器轨迹三维坐标在理想观测象面上的二维映射方法，在此基础上，对飞行器在位于地球静止轨道上的传感器理想象面上的映射进行了仿真，实验效果较为理想。仿真过程中作者提出了把映射中用到的参数分为相机指向参数和定位参数等方法以更准确地描述飞行器运动轨迹的在理想象面上的映射。     

基于深度图像绘制的视图合成

基于深度图像绘制（DIBR）的视图合成是3DTV中的关键技术。为了消除或减小合成视图中的空洞,常需要对深度图像进行平滑,但这往往会造成图像质量的下降,并造成“视图失真”。提出了一种新的基于DIBR的视图合成方法。该方法执行两次三维图像变换,第一次变换采用平滑后的深度图像,得到含有较小空洞的目标图像：第二次变换采用原始的深度图像,得到含有较大空洞的目标图像,然后以第二次变换得到的目标图像为基准将两幅目标图像融合,最后对得到的目标图像进行空洞填充。实验结果表明该方法合成的图像的质量令人满意,适用于3DTV中的视图合成。     

海上战役态势三维显示的研究与实现

战役态势的三维显示为指挥者提供对战役态势直观明确和快速的理解,是提高指挥自动化程度的重要技术措施。针对作战仿真中海上战役态势三维显示的需求,研究实现了地球遥感纹理的校正拼接以及与地形高程结合的三维漫游显示。在此基础上,通过HLA接收仿真网络中的作战实体状态,将实体与环境进行合成,实现了卫星、舰艇和武器等多种作战实体的三维立体战役态势显示。研究成果独立开发完成、并作为一个相对独立的联邦成员形式运行。     

基于对应点的三维医学图像相关性插值

现有的插值方法在进行医学断层图像插值时，要么不能兼顾灰度和形状的变化，要么计算量太大。为解决这一问题，文中提出一种基于对应点的三维医学图像相关性插值算法。通过对两幅断层图像进行门限分割，获得体素的分割值。在相同密度物质的区域内，采用体素的相关性来进行插值，不同密度物质区域采用缩放区域大小作为插值数据，使新的图像不仅在灰度上，而且在组织形状上，介于原来的断层图像之间，满足了医学图像插值的要求。与线性插值相比，新算法的视觉效果好，计算误差小；与小波插值相比，新算法的计算量极大地减少。插值结果可有效地应用于构建三维体模型.     

基于空谱信息协同与Gram-Schmidt变换的多源遥感图像融合方法

多光谱和合成孔径雷达图像的融合可以保留每个数据的优势, 有利于提高土地覆盖分类精度。然而, 当前的一些图像融合方法不能完全利用原始数据的光谱信息与纹理细节。为了克服上述问题, 提出一种基于空谱信息协同和Gram-Schmidt变换的融合方法。在所提方法中, Sentinel-2A图像和高分三号(GaoFen-3, GF-3)图像分别经过不同的预处理操作。由于灰度共生矩阵能有效提取图像的纹理信息, 因此将其应用于Sentinel-2A图像以提取结构特征, 并将空谱信息协同的多光谱图像与GF-3图像通过Gram-Schmidt变换进行融合。实验采用主成分分析法和传统的Gram-Schmidt变换作为比较方法。为了确定融合算法的有效性, 采用5项评价指标(包括平均梯度、空间频率、均值、标准差和相关系数)来衡量融合图像的质量。此外, 由于随机森林具有优秀的训练速度和出色的分类性能, 将其用于土地覆盖分类。随机森林的分类精度、Kappa系数和分类结果图作为融合方法的评价标准。实验结果表明, 与单独使用原始Sentinel-2A相比, 所提方法可以将整体精度提高多达5%, 具有提高遥感卫星图像土地覆盖分类精度的潜力。     

基于运动结构图的无人机序列影像三维重建

无人机序列影像具有重叠度高、拓扑联系强的特点。针对现有增量式三维重建算法在处理大规模无人机影像时效率低、输出不稳定的问题,提出基于运动结构图的无人机序列影像三维重建方法。顾及地理位置信息与IMU(Inertial measurement unit) 数据建立图像索引集,提高图像匹配效率,并使用随机抽样一致性算法计算相对运动;使用运动结构图表示影像之间的“ 关联”,采用闭环检测剔除错误边;借助李代数与李群的映射关系, 融合1 L 范式与M 估计一次性求解影像全局运动,期间只进行一次光束法平差,降低了计算复杂度。实验验证本文方法在效率和效果上得到了提高。     

多视角SAR图像的静态建模与显示仿真

针对SAR图像对于目标姿态角的高度敏感性问题,提出一种多视角SAR图像的静态建模方法,该方法将来自多个视角的图像集成到一个综合的数据结构中,并且进行重新排列组织,使该数据结构与目标散射中心有关而与角度无关。探讨了这种静态建模方法的原理、建模过程,分析了静态模型在SAR图像显示方面的优势。与传统的角度图像集合相比,这种建模方法在显示和分类方面都有其优越性。     

卫星图像的格矢量量化编码压缩方法研究

卫星图像是一个种高熵值图像,本文针对卫星图像研究了格矢量量化编码压缩方法,分析了格矢量量化特性,并列举了几种格。实验结果表明,格矢量量化编码压缩方法失真小,计算量少,比较适用于卫星图像编码压缩。