基于细分策略的几何图像方法

几何图像是一类规格化的三维几何模型表示方法,借助其图像阵列的几何表示形式,几何图像已成为有效地解决复杂三维几何数据压缩、传输及渲染等问题的重要工具之一.传统几何图像方法在网格参数化步骤中,会对三维模型的部分区域产生较大程度的拉伸,从而导致采样信息不够精细准确,致使重构模型产生误差.提出了一种基于自适应细分策略的几何图像生成方法,通过计算原始网格和重构网格的误差区域,采用基于自适应细分的重采样,以生成具有更高几何精度的几何图像,有效地提高了重构网格的精度.实验结果表明,该方法可以有效提高模型重构主观质量,重构模型PSNR值也有大幅度提高.     

紧凑的累进网格数据格式及其网络传输

以基于三角形折叠的三角网格简化算法为基础，给出一种支持三维模型数据累进传榆的数据存储格式，并讨论了该格式在网络环境下的数据压缩问题。该方法首先记录网格简化过程中网格局部的连通性（Connectivity）修改信息，并通过对原始网格中的顶点和面片进行重新排序．生成了由基网格和累进记录序列组成的累进网格数据格式；通过对累进数据格式中的连通性信息进行哈夫曼编码，以及顶点数据的区段离散化，实现了网格拓扑信息的无损压缩和可以预测精度的几何信息压缩。结果显示，利用紧缩的累进数据格式，可自由地实现任意三角网格模型连续分辨的变进或变出，并且相关编，解码过程简单、快速，模型数据的压缩比较高。该数据格式及其数据压缩方法可用于三维模型的压缩存储和网络传输。     

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。     

三维人脸模型的约束纹理映射算法研究

约束纹理映射是一种特殊的参数化过程,即在设定约束条件的情况下对模型进行纹理映射.本方法首先通过人工交互在纹理上添加纹理映射约束点,然后根据约束点对纹理及网格模型进行三角剖分,再通过RBF插值求得三角网格内顶点的纹理坐标,并实现三角网格与相对应纹理三角片的纹理映射,最后优化映射结果.实验结果表明本方法切实可行.     

基于多尺度哈尔小波变换的三维人脸识别方法

提出一种基于多尺度哈尔小波变换的三维人脸识别方法.首先将三维人脸模型的上半张人脸区域经过平面参数化和线性插值方法映射至几何图像,然后利用多尺度哈尔小波变换把几何图像分解为不同尺度下包含不同频率、不同方向人脸信息的频域分量,根据实验确定垂直低频分量具有表情不变性并将其线性组合作为人脸特征.在FRGC v2.0数据库中进行的三维人脸识别实验与三维人脸认证实验分别得到了98.81％的Rank_1识别率以及97.2％的正确认证率(错误接受率为0.1％).     

基于半规则纹理和三角块映射的表面流场模拟

针对基于点噪声的流场可视化不够形象的缺点,提出一种更直观的基于半规则纹理和三角块映射的三维表面流场可视化方法。首先,建立模型的三角化网格,并以三角形作为基本单元,以三角形的重心场作为三角形的流场,结合具有方向性的半规则纹理进行纹理映射。同时,建立最大样本集和最优样本集加速场流动过程中纹理重新映射造成的时间损耗。最后,说明了添加矢量点后,三角块流场的合成方式。实验表明,该方法可以获得较好的可视化效果。     

一种基于曲面细分的大规模地物建模方法

结合纹理特征曲线和高程数据,提出了一种曲面细分的算法来构建多分辨率地物模型.将地物表面的高程信息和提取该高程信息的特征值数据映射到三角网格纹理中,该算法给出了一种三角边与纹理特征曲线相交的三角面分裂方法构造自适应细分三角网格.通过设计细分三角网格的二叉树数据结构和开发测试程序进行测试,表明该算法具有建模速度快、保持几何特征较好的特点,可以满足在PC机上实现地物模型的大规模建模和实时交互显示要求.     

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.     

基于几何映射的遥感成像光照仿真方法

光照条件是影响可见光遥感成像结果的重要因素,是成像仿真领域的一项重要研究内容。提出一种基于几何映射的遥感成像光照仿真方法,以单幅遥感图像样本和三维模型为输入,获取不同光照条件仿真图像。对输入的样本图像进行几何定标,并通过逆向渲染提取场景的可见光反射特性数据;利用场景几何模型,通过几何映射方法获取样本图像各像素点的几何信息;根据设定的光照条件在图像空间进行成像仿真计算,获取不同光照条件的仿真结果。实验表明,该方法能够实现较为真实的光照仿真。     

基于正交频谱重构的微波三维成像方法

传统微波三维成像方法的回波数据量非常大, 基于目标场景稀疏的压缩感知成像方法虽然可以降低采样率和数据量, 但字典矩阵内存占用巨大, 且对连续分布目标成像效果不佳。针对上述问题, 本文分析了目标回波在三维频域的数据分布特征, 根据构建的频谱正交投影重构模型实现了目标三维频谱的重构。为了进一步优化重构模型, 以最小图像熵作为判别准则对重构的正则化参数进行了最优估计, 并得到最优的频谱重构结果。本文所提方法具有较好的成像效果, 较高的运算速度和较小的内存占用。计算机仿真实验和微波暗室实验验证了本文所提方法的有效性。     

一种基于正交矩的立体匹配方法

通过引入Tchebichef离散正交矩提出了一种新的基于双目立体匹配的方法，该方法利用了Tchebichef离散正交矩在图像空间中的正交性来描述图像的灰度分布特征，然后根据该分布特征对图像对进逐行逐像素匹配，视差计算通过逆变换或者通过比较重建图像的灰度值进行估计，从而得到视差图。给出了利用正交矩处理图像对的重建结果和立体匹配结果。试验结果表明，该方法是可行和有效的。     

含大规模端口的MEMS宏模型提取及角度参数化

针对含大规模输入输出端口的MEMS结构,提出分块叠加Arnoldi方法提取其宏模型,针对MEMS器件中广泛存在几何形状相同而初始方位不同的结构,采用矩阵坐标变换实现宏模型的角度参数化,解决宏模型的重复提取问题。最后,结合一种微型可编程光栅的设计验证了宏模型的效率与精度,与有限元仿真结果进行比较,基于宏模型的MEMS器件系统级仿真结果相对误差小于2%,时域仿真速度提高了45倍。     

基于拟牛顿算法的自由下落猫的非完整运动规划

研究猫在自由下落时四肢着地的姿态运动规划问题。自由落体的猫在空中转体运动由于角动量守恒，姿态运动方程呈现为非完整形式。系统的控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。首先导出由两个对称刚体组成的力学模型的非完整姿态运动方程。利用最优控制理论和最优化技术，采用输入参数化的方法将连续的最优控制问题转化为离散的最优控制问题。基于拟牛顿方法，给出自由落体猫在空中姿态非完整运动规划算法。最后对自由落体猫作了数值仿真试验，仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于人眼视觉的任意形状区域丢失图像信息重建

任意形状区域丢失图像信息的重建对于图像中遮挡区域的去除、受损图像的复原和红外图像中的目标检测具有十分重要的意义。目前普遍采用的插值重建等方法存在重建后图像的主观视觉质量明显下降的不足。因此提出了基于人眼视觉特性的任意形状区域丢失图像信息的重建模型。利用重建区域外接矩形中余留的已知信息 ,并根据人眼的低通视觉特性 ,以加权最小二乘的方式在DCT域中重建相应的DCT系数 ,然后通过IDCT得到重建后的图像。实验证明 ,通过该方法所得到的任意形状区域的重建图像 ,在主观和客观质量方面都有显著的提高。     

一种新的图像脆弱水印算法

提出一种基于小波变换和QR分解的图像脆弱水印方法。嵌入水印时，首先对原始图像进行三级小波分解，然后提取第三级低频子带的边缘特征，同时对此边缘特征和第三级垂直高频子带进行QR分解，用边缘特征的一部分分解结果替换垂直高频子带分解结果的相应部位未嵌入水印，最后进行小波逆变换得到嵌入水印的图像。图像认证时，首先对观测图像进行三级小波分解，第三级垂直高频子带与低频子带边缘特征的QR分解结果进行比较，就可以准确认证图像是否经过攻击，并可以精确定位受攻击的部位。实验结果表明此方法的有效性和可行性。     

基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR地面动目标成像

针对大斜视条件下合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)地面运动目标成像存在的聚焦困难、几何形变严重、十字旁瓣大等问题, 提出一种基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR动目标成像算法。首先, 在推导具有精确斜距表达式的斜视动目标回波信号模型的基础上, 获得了初步成像结果并提取动目标的感兴趣区域(region of interest, ROI)数据。然后, 构造相位补偿函数并利用最小熵算法完成动目标参数估计, 再根据估计的参数对ROI数据进行相位补偿, 获得聚焦的动目标图像。进一步利用频谱旋转消除了几何形变, 利用稀疏增强方法减小了动目标旁瓣, 最终得到聚焦、无几何形变、低旁瓣的动目标图像。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

一类奇异系统观测器的参数化表示

基于Luenberger最小阶状态观测器的设计,给出了一类奇异系统(或称广义系统、描述变量系统、代数微分系统、不明确系统等)观测器的参数化表示及其状态空间实现。引入了一个附加的真稳定的有理矩阵,以保证观测器的参数化因子都是真稳定的。最后明确揭示了观测器参数化的结构机理。所得结果可用于奇异系统鲁棒观测器的设计及故障检测。     

虚拟环境下的线缆装配建模技术研究

虚拟现实技术为解决线缆的优化布局及可靠性装配问题提供了一种可行的技术途径,而如何在计算机内部组织和表达线缆的模型信息、属性信息和工艺信息等相关信息是实现虚拟环境下线缆装配工艺规划要解决的首要问题。在分析虚拟环境下的线缆模型应包含管理属性、电气功能、几何结构和装配过程这四类信息的基础上;着重介绍了基于离散控制点建模思想的线缆几何结构层次化表达方法以及基于布线任务的工艺规划过程描述方法。并在自主开发的虚拟装配工艺规划系统VAPP上对相关方法和技术进行了实例验证。     

虚拟环境红外物理模型研究

分析了影响自然环境和人造建筑红外特性的各种因素，按照红外辐射的基本规律，建立了红外物理模型，环境的红外辐射图像和可见光图像是密切相关的，增添材料和气候信息，配合视景数据库中的环境，实体几何模型，可计算出观测环境的辐射亮度，最后转化为探测器图像，本文方法可提供包括自然背景，人造建筑在内的虚拟环境的约年探测器图象的显示，适用于动态变化的环境和目标。     

一种新的基于图象内容的半易损水印技术

让原始图象进行1－层小波正变换，让后将其变换后的小波近似系数用混沌序列进行调制从而生成基于图象内容的水印信号；利用原始图象的HVS特性将水印信号嵌入到原始图象的小波域中；检测器能够从接收到的水印图象中提取出原始水印信号，并依据接收到的水印图象生成新的水印信号，从而定位出受到攻击的图象位置，并能区分受到攻击的类型。实验结果表明，该算法具有好的鲁棒性和识别被篡改的区域能力。