基于无人机序列图像的三维场景重建

阐述了无人机拍摄的序列图像三维重建的方法,主要涉及图像之间特征点的提取与匹配、稀疏点云重建、密集点云重建、三维点云格网化、纹理映射,最后通过实例演示三维重建过程和最终效果,表明此方法可以重建出高精度、照片级逼真的三维场景.     

基于分类的纹理映射方法综述

对纹理映射的算法进行分类,从二维纹理映射和三维纹理映射两个大类分别进行阐述.二维纹理映射包括纹理的获取方法和映射方法两部分,映射方法中涵盖了参数化曲面、非参数化曲面和基于小变形的纹理映射方法的介绍.三维纹理映射介绍了基于三维纹理函数的映射,包括三维纹理的定义和映射方法研究;由于在虚拟世界的建造中对真实物体计算机重建的需要,就用于实物计算机三维重建中实物三维表面纹理的提取和映射算法等进行了研究和探讨.     

基于分类的纹理映射方法综述

对纹理映射的算法进行分类,从二维纹理映射和三维纹理映射两个大类分别进行阐述.二维纹理映射包括纹理的获取方法和映射方法两部分,映射方法中涵盖了参数化曲面、非参数化曲面和基于小变形的纹理映射方法的介绍.三维纹理映射介绍了基于三维纹理函数的映射,包括三维纹理的定义和映射方法研究;由于在虚拟世界的建造中对真实物体计算机重建的需要,就用于实物计算机三维重建中实物三维表面纹理的提取和映射算法等进行了研究和探讨.     

基于柱面反投影算法的三维物体表面纹理重建

从图像中提取纹理用作纹理映射是三维重建的常用方法之一,然而通过相机获取的照片纹理经常存在失真变形,不能直接用于纹理映射,故需要研究失真纹理的校正.针对圆柱面物体提出一种柱面反投影算法,将物体在圆柱面上的影像纹理投影到二维视平面上显示,并用线性插值算法对缺损的像素值进行插值校正,然后利用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)尺度不变特征点匹配算法对校正后的纹理图像进行特征点提取与匹配,最后采用加权平滑算法实现图像的拼接,从而得到宽视角的纹理图像.实验表明,利用上述方法能够有效地生成三维重建所需的纹理.     

三分细分模式的纹理映射算法

纹理映射是计算机真实感绘图过程中一个重要的环节.本文针对传统纹理映射技术存在纹理接缝及收敛速度慢的问题,将基于网格曲面的三分细分模式应用于纹理映射,设计了基于三分细分模式的纹理映射算法.该算法首先对曲面控制网格和纹理图像进行相同次数的三分细分,并为所得的曲面网格坐标和纹理图像坐标建立索引表,然后通过索引表建立它们之间的对应关系,以获得纹理曲面.仿真实验结果表明,基于三分细分的纹理映射在保证较快的网格曲面收敛速度的同时,可获得较高的纹理质量.     

基于物体几何性质的单幅图像三维重建

基于单幅图像的三维重建,需要的信息少,避免了基于多幅图像三维重建时图像匹配的难点,成为基于图像三维重建研究的一个热点。物体的深度值的计算是单幅图像三维重建的研究难点,针对此难点,利用规则物体的几何性质,对单幅未标定图像进行三维重建。首先利用消失点进行摄像机标定,然后手动获得需要的最少二维点,通过标定矩阵和物体几何性质计算出这些二维点的三维坐标,进而得到物体精确重建需要的所有信息,最后利用OpenGL实现三维重建和纹理映射。实验表明,此方法可恢复出目标物体的精确三维结构,能够满足一般虚拟现实的需要。     

最小二乘支持向量机的点云数据孔洞修补算法

为了获得理想的点云数据孔洞修补结果, 针对当前算法存在的缺陷, 提出一种基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的点云数据孔洞修补算法. 首先根据散乱点云边界估计孔洞修补范围, 然后根据孔洞及周围点的信息, 采用最小二乘支持向量机建立一个曲面, 并对曲面点云数据的孔洞进行修补, 最后采用C++语言编程实现仿真实验. 实验结果表明, 最小二乘支持向量机能有效修补各种复杂的孔洞, 且修补效果优于其他算法.     

用纹理映射技术实现三维着装效果展示

介绍了二维纹理图像对三维曲面的映射原理,论述了产生三维着装效果的诸如曲面建模、映射关系确定、光照纹理模型建立等纹理映射的计算过程。     

文物三维重建技术综述

本文综述了文物三维重建中的关键技术-3D建模、纹理映射，并对文物三维重建技术领域的未来发展进行了总结和展望。     

文物数字化的关键技术

以文物三维网格模型的获取、三维纹理映射为重点,对文物保护方面相关的若干工作进行了探讨.利用三维激光扫描仪InSpeck 3D-DF采集文物几何数据,然后使用三维建模工具对文物几何数据进行后续处理,来建构特定文物的网格模型.在此基础上,给出了以建构好的网格模型与彩色图像之间的纹理映射关系,基本方法是根据一个透视投影模型,利用文物网格模型和各幅图像之间手工标记的特征对应来求解图像与模型间的纹理映射,并最终把各个模型点实际对应的多个纹理值进行合成,得到较好的纹理映射效果.     

融合航摄影像与地面照片三维重建技术在考古中的应用

随着摄影测量与三维建模技术的快速发展,三维数字化重建已成为当前考古研究及文物保护的重要途径。由于考古遗址通常占地面积较大而细部结构复杂精细,单一的数据采集手段很难满足建模需要。以广西桂林靖江王陵为研究对象,介绍了影像建模的原理,同时从数据采集的范围、效率入手对无人机倾斜摄影与地面拍照两种数据采集方式进行了分析,提出了航摄影像与地面照片自动融合的三维数字化重建方法。最后通过与高精度三维扫描仪获取的点云数据进行同名点精度检验,分析了获取的模型点云精度。结论表明,该三维建模方法具有全面、快速、高精度的特点,对于考古研究及文化遗产的保护具有重要的意义。     

用于面部虚拟整形的三维人脸重建系统设计

为解决面部整形手术成功率低的问题,设计了用于面部虚拟整形的三维面部重建系统。该系统首先利用高精度深度相机采集人脸多角度深度图像,将每幅深度图像分别转换为对应点云模型并进行去噪预处理。接着,将正面点云和侧面点云进行粗匹配实现点云拼接,并提出一种改进的精配准算法进行精配准,得到目标人脸三维点云模型。对点云模型网格化处理后,提出一种基于半边结构的细分算法来提高重建模形精度,最后完成贴图即可构建人脸模型。为了验证所设计系统的重建精度,设计了对比实验。结果表明:系统重构人脸与其他重建系统相比,提高了人脸精度,且与真实人脸间差距小于2 mm,可以将其应用于面部虚拟整形,从而对专业医师提供术前指导,提高手术成功率。     

间接法数字化印模及3D数据偏差对比实验研究

针对口腔数字化诊疗中的牙植入体逆向建模过程利用光栅3维扫描的曲面拟合误差影响建模精度,传统漏洞修补重构的点云数据拼合失真等问题;通过对间接牙模型进行逆向建模及拼接误差对比实验,找出数字化印模重构特征曲面与有效降噪的曲面重构平顺性弥补方法;得出了优化的实验流程,通过3D数据对比验证不同扫描方式优劣的3D分析结果,研究结果表明改进的实验对比方法有效找出了间接数字化印模的3DP植入体在临床应用中存在误差的原因,并验证了提高3维扫描精度的有效方法,降低了逆向建模中点云数据漏洞修补畸变率.      

基于单线激光雷达的廊道环境数字重构技术

针对廊道环境的数字重构问题,设计了一种基于单线激光雷达的数字重构系统.该系统利用移动机器人搭载单线激光雷达传感器,构建三维雷达扫描系统,实现廊道环境的自动扫描和实时重构.首先进行系统的硬件搭建,其次详细介绍了系统的数字重构过程,主要包括移动机器人控制模块设计、坐标转换、数据融合等.为了解决移动机器人运动偏离的问题,在控制系统中加入模糊PID(porportion integral differential)控制算法,保证了系统数据采集的准确性.对于2D点云到3D点云的转换的问题,提出了一种里程计数据和激光雷达传感器数据融合的方法.最后进行实验测试.结果 表明:该系统可以实现对一般复杂的廊道场景进行自动化采集和实时重构,不仅精度高而且重构特征明显.     

排球扣球动作的三维手势重建系统设计

为了精确、快速、低成本地获得运动员的排球扣球动作三维手势模型并对其进行数字化模拟,需要对排球扣球动作的三维手势进行重建系统设计。传统的基于多台Kinect的排球扣球动作三维手势重建系统设计方法,首先使用两台Kinect分别采集运动员排球扣球动作二维手势图像的点云数据,通过标定得到两台Kinect采集到的排球扣球动作二维手势图像姿态关系;然后基于标定结果,使用迭代最近点算法对两部分排球扣球动作三维手势图像的点云数据进行配准得到完整的排球扣球动作三维模型。存在重建成本高,噪声干扰严重导致重建系统失真严重的问题。为了降低噪声干扰,提高重建精确度,降低成本,提出一种基于立体视觉的排球扣球动作三维手势重建系统设计方法,首先通过传感器或摄像机等设备获取排球扣球动作二维手势图像,并对其进行平滑去噪;然后采用基于2D平面标靶的标定原理,建立摄像机成像的排球扣球动作三维手势图像几何模型并获得其参数;最后利用双目立体视觉算法实现对排球扣球动作三维手势图像的特征提取与匹配,完成三维手势重建。实验结果分析证明,所提方法可以提高排球扣球动作三维手势重建效率,提高重建精确度,降低噪声影响,具有更加广泛的使用价值。     

基于卫星云图的DBSCAN聚类云团分类方法

针对云分类问题提出一种新的云团分类方法.该方法先利用风云二号静止气象卫星实时云图图像资料建立多种云和地表类型的样本库,提取分析已知样本的光谱特征和纹理特征;再使用中值滤波器对云图进行预处理,并采用具有噪声的基于密度的聚类算法对云区聚类;最后对聚类得到的云团光谱特征和纹理特征进行匹配,确定云团所属的云类别.实验结果表明,该方法以云团为单位进行划分,易实现云团分类自动化.     

基于三维曲面重建的CT图像肺边界缺陷修复

针对CT图像的肺实质分割中由边界粘连型肿瘤造成的肺边界缺陷修复问题,提出了一种基于三维曲面重建的修复方法.对肺实质边界曲率变化较大处的缺陷,二维图像上无法获得足够多的特征对肺实质边界进行修复.本文方法首先使用质心灰度法改进了三维区域生长算法,提取肺实质进行三维重建.再使用阈值法提取分布在缺陷周围的三维点云,对三维点云进...     

基于激光点云的树木三维几何建模系统的设计与实现

根据树木的几何拓扑原理,直接利用地面激光扫描仪扫描获得的活立木点云数据,提出了一种基于点云数据的树木三维高精度、真实感的快速重建技术,重点解决了树木骨架点的提取、枝条系统分级重建、模型交互式编辑等关键技术.应用结果表明,基于点云的树木三维几何建模系统能够克服传统树木建模精度低、效率低、形态逼真度差等不足,依据点云数据能快速高效地重建出忠实于现实树木形态结构的三维真实感模型.系统具有良好、灵活的交互性以及较强的实用性,可广泛应用于森林资源管理、精准农业、古树名木管理、园林规划设计等领域.     

地面激光点云结合摄影测量的建筑物三维建模

当地面激光扫描仪扫描建筑物时,由于地物的遮挡、或者某些地方不便设站等原因,造成了点云缺失,导致点云数据不完整.本文主要是以安徽师范大学敬文图书馆为例,在利用地面激光扫描测量生成建筑物点云的基础上,借助航拍摄影测量技术获取图书馆顶部的点云数据,对点云空洞进行修补,即在获取地面激光点云数据和摄影测量点云数据之后,对两种点云数据进行配准、几何建模及纹理映射,最终生成图书馆的三维立体模型,实现建筑物的三维可视化表达.     

基于蛇模型的管路三维重建方法

针对航空航天中大量应用的管路高精度快速测量难题,提出了基于蛇模型的管路三维重建方法.该方法充分利用管路灰度图像边缘特征,借助阈值分割和高斯滤波消除图像噪声,先结合蛇模型获取精准的管路图像边缘,贪心算法进行迭代以保证收敛效率,利用极线约束原理得到二维管路中心线点云,然后根据视觉投影原理,重建管路三维模型,最后使用多目视觉系统拍摄的照片进行结果优化以保证重建精度.结果表明:该方法对管路的测量精度为±0.15 mm,简便高效,无需过多的人工操作.同时,实现了管路圆弧段弯曲半径的测量,满足工业应用需求.