非接触式三维重建技术综述

三维重建是获得物体三维信息的技术,是计算机视觉和计算机图形学领域的研究热点,广泛应用在机器人视觉导航、工业制造、医学等领域,具有较高的研究价值。目前,三维重建技术的方法众多,三维重建的外界环境、使用设备和物体的几何形状等因素都会对三维重建效果的准确性、稳定性产生一定的影响。通过分析原理,对主动式三维重建的飞行时间法、光栅重建、结构光重建和被动式三维重建的单目、双目、多目重建等非接触式三维重建技术进行了分析。     

胶片非线性特性对电子断层摄影术成像质量的影响

为了分析胶片的非线性特性对电子断层摄影术成像质量的影响,以Kodak4463(SO-163)型电子显微镜胶片为例,按照其成像光密度值与电子曝光量对数值之间的关系曲线(D-lgE曲线)对模型样品的线性投影像实施变换,并采用计算机仿真方法进行了三维重构.计算结果表明,随着最大曝光范围对应的D-lgE曲线片段的非线性度的增加,三维重构图像质量下降,尤其当最大曝光范围向D-lgE曲线的饱和区扩展时,三维重构的图像出现了严重失真的现象(重构图像与模型样品图像之间的相关系数从线性投影像对应的0.85减小到0.6以下).分析结果表明,调整样品的电子曝光量来改变胶片最大曝光范围在D-lgE曲线上的位置,可以降低胶片非线性特性对三维重构图像质量的影响,该研究结果对用胶片为记录媒体的电镜三维重构具有指导意义.     

基于PRO/E的回转类刀具螺旋刃刀齿三维实体造型

通过对多齿螺旋刃回转类刀具建模难度最大的刀齿部分深入分析,建立了描述回转类刀具螺旋刃刀齿几何形状的数学模型,从而可以创建等径或不等径螺旋线导引轨迹。在此基础上,应用Pro/E的扫描混合法,创建了回转类刀具螺旋刃刀齿的三维实体模型。最后,以精加工中被广泛应用的螺旋齿刃铰刀为典型实例,介绍了三维实体模型的主要设计步骤。文章提出的方法可以为解决类似的形状复杂零件三维实体造型提供有益参考。     

基于孔隙度分类的超维重建算法

由于超维算法在字典建立过程和三维重建过程都涉及到大量的模式匹配，导致超维算法耗时较长，在实际的应用中还有一定难度.针对这个问题，本文提出了一种基于孔隙度分类的超维重建算法，能够较大程度上减少三维重建的时间成本.首先，结合字典元素的孔隙度这一特征对字典集进行分类；其次，利用孔隙度分类字典在重建时采取依孔隙度的搜索方式，优先搜索相应的字典区间；然后，针对不同的训练图像进行三维重建，结合孔隙度分布，提出了一种自适应的搜索范围确定方法；最后，通过对高中低三种孔隙度的训练图像分别进行多次重建，将传统超维算法和新算法的重建结果与真实岩心三维结构的统计特征函数、孔隙参数以及两种算法重建时间的进行对比分析，验证算法的有效性.     

模拟退火算法在三维重建问题中的应用

讨论了目前常用的三维重建的方法,针对这些方法的局限性,提出了一种解决此类问题的方法,即将模拟退火算法应用在三维重建中。实践证明,这种方法是有效的,并且对解决其他类似问题具有一定的启发作用。     

三维重构仿真平台

基于运用Radon理论的三维重构,建立了三维重构软件仿真平台.该平台采用VC 和MATLAB混合编程,可以生成多种样品模型及其不同倾斜角度条件下的投影像、计算对应不同样品倾斜范围的系列投影像的重构图像以及显示投影像和三维结构的表面及断层图像.实验结果表明:该系统具有精度高、运行时间短、使用方便等优点,能够运用且目前已成功地应用于电子显微术三维重构的研究中.     

带参数校正模型的三维超声重建算法

在采用旋转扫描的三维超声系统中,基于传统的三维重建算法提出了一种带校正参数模型的三维重建算法.通过引入该参数模型,更加准确地描述了用于三维重建的二维序列图像的空间位置,从而可获得更高重建精度和更小几何变形的三维超声图像.校正参数模型通过参数优化的方法获得.该方法在模拟数据和实际三维超声数据中获得了验证,与传统三维重建方法相比,具有更高的重建精度,为在低制造精度下获得高精度三维超声图像提供了一种有效手段.     

锥形束X线直接体积成像的理论研究

对由锥形束Ｘ线投影重建体积数据的直接体积成像方法进行了理论研究，提出了基于Ｒａｄｏｎ变换的体积成像几何结构的完全性条件，构造了基于中间函数的体积重建算法。在不同的成像结构下得到了直接体积重建的计算机数值仿真结果，理论研究表明，锥形束Ｘ线直接体积重建对开发新一代体积扫描装置具有重要的意义．。     

Envelope structure of Semliki Forest virus reconstructed from cryo-electron micrographs

The basic principles of the architecture of many viral protein shells have been successfully established from electron microscopy and X-ray data, but enveloped viruses have been more difficult to study because they resist crystallization and are easily deformed when prepared for electron microscopy. To avoid the limitations of conventional techniques when applied to enveloped viruses, we have used a cryo-electron microscopy method in which unfixed and unstained viruses are observed in an unsupported thin layer of vitrified suspension. Because of electron beam damage, the many different views required for high-resolution three-dimensional reconstruction cannot be obtained from a tilt series of the same particle. The images of many differently oriented viruses are combined using a novel reconstruction method, 'reconstruction by optimized series expansion' (ROSE). The structure of the envelope of Semliki Forest virus has been reconstructed to 3.5-nm resolution. The T = 4 geometry of the surface lattice, the shape of the trimeric spikes and their arrangement on the lipid bilayer are visualized.     

基于多幅未标定图像的三维度量重构

提出了一种基于多幅未标定图像,恢复场景三维几何的优化矩阵分解算法,该算法先通过迭代逼近得到射影重构,然后通过估计绝对二次曲面,将射影重构更新到度量重构。采用真实图像测试,获得好的实验结果,说明该方法简单易用。     

非对称火焰三维温度分布测量的重构算法

为了适应非对称火焰三维温度分布测量的需要，发展了一种三维重构算法。该算法既有别于医学成像和机械探伤等领域常用的变换法，便于在算法中加入火焰的某些先验信息，又不同于通常的有限级数扩展法，具有较快的运算速度，从而可以减少三维重构误差。采用这一算法在保证一定精度的前提下，可通过少投影实现火焰的三维温度分布测量。仿真运算及实验结果均证明此算法是可行的。     

笔段型液晶显示器图形基元的计算机辅助设计系统

利用AutoLIST语言编程,对AutoCADR12系统进行二次开发,开发出绘制笔段型液晶显示器图形基元的计算机辅助设计系统"BJ"．使人机交工绘制基元图形的过程,转化为通过给定设计参数,自动生成基元图形的过程。节省了作图时间,降低了繁琐作图过程对菲林设计的干扰。     

基于改进的匹配算法的岩石样本图像三维重建

为了提高岩石样本图像三维重建的准确率和重建效率,提出了基于改进的匹配算法的三维重建方法。该方法采用“回”字型分块思想,有效地提高了ORB算法中BRIEF特征描述符的学习效率,从而改善了ORB算法的匹配效果;再利用向量场一致（VFC）算法对改进的ORB算子所得的匹配对进行误匹配剔除。实验结果表明,该方法不仅能够保证岩石样本图像三维重建的精度,而且在速度上也具有较大提升。     

基于多变量相空间重构的地下水动态神经网络预测模型

从多元变量时间序列出发,以相空间重构理论为基础,结合偏最小二乘回归与神经网络方法,提出了基于多变量相空间重构地下水动态预测的神经网络模型.通过分别确定各个时间序列的时间延迟和嵌入维数的方法对地下水动态的多变量时间序列进行相空间重构,采用偏最小二乘回归法提取对系统解释最强的成分作为网络输入,利用神经网络模型进行各成分之间的非线性拟合.将基于多变量相空间重构地下水动态预测的神经网络模型应用于黑龙洞泉域地下水位预测,并通过分析与比较验证了该方法的有效性.     

Distance-measuring technology using LD for auto anti-collision

Auto anti-collision technology is one of the main research subjects of automobiles‘ safety technology. Aiming at the key technology of Auto anti-collision, measuring the distance from obstacles, based on the theory of phase laser distance ranging, Laser Diode (LD) distance-measuring system for auto anti-collision has been developed to solve the problem of on-line measuring distance technology in middle to long distance utilizing the good characteristics of LD when modulating its optical intensity and adopting typical kinds of filter techniques in this paper. By theoretical analysis, adopting typical kinds of filter techniques can reduce the interference of strong light, so distance-measuring range can be 0. 5-100 m in daytime or 1-200 m at night. And more, from theoretical analysis and experiment result, it can guarantee the high measuring resolution which can be less than 24. 5 mmutilizing the method of two Laser Diode optical intensity modulating wavelength and complimenting precise calibration and revision. The idea of LD distance-measuring technology is novel and feasible and this technology can be applied in Auto anti-collision.     

分层介质结构介质剖面重建的唯一性问题

该文分析讨论了圆柱面分层介质结构介质剖面重建的唯一性问题，文中提出了一种以相关的线性代数方程取代原非线性代数方程的线性化方法，该线性化方法对原始的积分方程无严格的要求，可以在一般意义上解决任意几何形状分层介质结构介质剖面重建的唯一性问题。     

光栅投影式测量点云数据的曲面重构技术

提出了一种通过光栅投影式测量方法所得结果来获取新的按明暗变化规律分布的三维点群方法．它包括对被测物体进行三维几何模型重构、对被测物体的普通图像进行抖动处理以及将抖动所得图像中的白色像素点向重构的曲面进行投射三个主要步骤．分析了该方法面临的关键问题——线状分布原始三维测量点的曲面重构,提出了一种基于线状分布原始三维测量点的三角片几何模型重构算法,算法简单,可以确保生成性状良好的三角片对曲面进行拟合,并且能够避免出现曲面裂口,从而使曲面连续、光顺．     

基于三维虚拟vr的历史街景重现技术

传统方法采集点云数据时容易丢失信息,无法保证历史街景重现的完整性。为此,提出一种新的基于三维虚拟vr的历史街景重现技术,对采集的0像素值点进行去噪处理,防止大量空洞产生。通过取交集对由三维采样点构成的集合进行多帧融合处理,求出各三维采样点的深度可信度,根据深度可信度排序对三维采样点进行无重复融合处理,获取历史街景完整三维点云。依据ICP法,通过不停查找对应点集及运算变换关系的过程,找到目标点集与参照点集间的旋转矩阵与平移向量,将感兴趣重建部分从整个场景中分离实现点云配准。将历史街景三维重建模型添加至Google Earth平台,在Google Earth平台实现历史街景重现。实验结果表明,所提方法能够有效实现历史街景重现,重建精度高、完整性强。     

用摄影测量与CAD设计运动鞋的理论和方法

本文介绍了适合于运动鞋鞋楦三维数据采集的近景摄影测量与在计算机上建立，鞋样设计功能的理论和方法，近景摄影获取的数据，通过双三次Ｂ样条曲面拟合形成光滑的鞋楦三维立体模型，并用数学方法进行曲面展开，在充分开发Ａｕｔｏ ＣＡＤ图形功能的基础上用Ａｕｔｏ Ｌｉｓｐ语言编制了运动鞋的系列设计功能，使计算机设计运动鞋成为现实。     

三维定量构效关系最新研究进展

在简要回顾了经典的Ｈａｎｓｃｈ方法的基础上，重点讨论了４种典型的３Ｄ－ＱＳＡＲ方法，即分子形状分析（ＭＳＡ）、距离几何学方法（ＤＧ）、比较分子力场分析（ＣＯＭＦＡ）和假想活性位点阵（ＨＡＳＬ）的基本原理，并介绍了人工神经网络在３Ｄ－ＱＳＡＲ的原理和应用