Study of a new method for three-dimensional restoration from single image

The aim of three-dimensional recovery technology from the image is to recover the relative height of each point on the surface from the light variations in the single image and carry out the recovery. A new method that recovers three-dimensional is presented object based on radius basis function for the image from the unknown light source direction, which constructs a surface equation by the network, uses the reflectivity function as a constraint, continuonsly estimates the light source direction in the self-learning process of the network from the bright spots around the spread of the image, and eventually obtains a satisfactory surface equation. This method makes the resumption of surface good continuity and smoothness, and can recover the height value of each network point of the image and be automatically inserted in any point the among the network. It is suitable for the image of Lambert reflection model and the image of the Specular reflection model and the mixed-reflex model.     

Study of a new method for three-dimensional restoration from single image

The aim of three-dimensional recovery technology from the image is to recover the relative height of each point on the surface from the light variations in the single image and carry out the recovery.A new method that recovers three-dimensional is presented object based on radius basis function for the image from the unknown light source direction,which constructs a surface equation by the network,uses the reflectivity function as a constraint,continuonsly estimates the light source direction in the self-le...     

一种不受高光和阴影约束的形状恢复算法

针对高光和阴影同时存在时，用传统的4光源光度立体法进行三维形状恢复存在较大误差这一问题，提出一种4光源法向量选取算法．通过将不同像素恢复的法向量与镜面反射方向进行比较，并选取与之最接近的法向量为所求法向量进行形状恢复，避免了传统算法中用阈值剔除高光和阴影造成的误差，去除了高光和阴影对算法的约束，扩大了算法的适用范围，在高光和阴影未知的情况下，可以更加稳定地恢复出物体形状，而且大大提高了恢复的精度．仿真表明，该算法可以恢复不同颜色和材质的物体形状，与传统算法相比，在最坏的输入情况下，高度相对误差从40％～50％下降到5％左右．     

Shape recovery using high dynamic range images

An effective method for object shape recovery using HDRIs (high dynamic range images) is proposed. The radiance values of each point on the reference sphere and target object are firstly calculated, thus the set of candidate normals of each target point are found by comparing its radiance to that of each reference sphere point. In single-image shape recovery, a smoothness operation is applied to the target normals to obtain a stable and reasonable result; while in photometric stereo, radiance vectors of reference and target objects formed due to illuminations under different light source directions are directly compared to get the most suitable target normals. Finally, the height values can be recovered from the resulting normal field. Because diffuse and specular reflection are handled in an unified framework with radiance, our approach eliminates the limitation presented in most recovery strategies, i.e., only Lambertian model can be used. The experiment results from the real and synthesized images show the performance of our approach.     

柱塞式汽车制动器总泵活塞表面缺陷视觉检测的光源优化

分析了柱塞式汽车制动器总泵活塞表面的缺陷特点及其视觉成像难点,设计并优化了适用于柱塞式活塞表面缺陷机器视觉检测的立体组合光源,通过柔和光线设计减少了检测图像的噪点.同时,建立了光线发射-反射-成像全过程的光强度折损数学模型,对光源和镜头采用偏振光滤除技术,通过合理选择偏振片的透振方向,达到了减弱无缺陷位置亮度、减小反光带宽度和增强图像对比度的效果,通过光源优化,对活塞表面缺陷进行了图像采集,并建立了表面缺陷类型数据库.经样本数量为300的随机抽样实验结果表明,优化光源系统后的视觉检测无漏检现象发生,误检率不大于2%,达到了预期效果.     

一种点目标三维重构的新算法

双目立体视觉研究利用二维投影图像恢复三维景物世界的问题,其中三维重构是立体视觉测量过程的主要组成部分之一,是从二维图像恢复三维景物的关键环节.针对空间点目标的三维重构,传统的方法是采用最小二乘法进行的,但是由于最小二乘法没有考虑所建立的超定方程组所代表的几何意义,所以计算出的点坐标精度不高.对此,从几何学的角度出发,提出了一种异面直线公垂线段中心法来提高点目标的重构精度.实验表明,该方法比传统的最小二乘法具有更高的测量精度.     

基于三维纹理合成图像的重光照研究

在三维纹理合成图像的基础上,提出设置三维视图,并进行曲面光源模式的算法.扩展了原有基于图像的绘制技术中只能改变视点位置和视线方向的限制,使之可以通过改变场景本身的组成成分产生出更加丰富的光照效果.重光照方法。     

基于镜面反射原理进行水位视觉检测的新方法

在现有的水位视觉检测技术中,光照和水面倒影的干扰是不可避免的。针对这一问题,利用水面具有镜面反射现象提出一种水位检测的新方法。首先,采集不同水位高度的10幅图像作为训练样本,建立图像像素坐标与相应的实际水位高度之间映射关系的神经网络模型;然后,利用辅助光源照射在岸边产生镜面反射现象,采集水位图像并提取水位高度相应的图像坐标;最后,根据建立的神经网络模型,以200幅水位图像作为测试样本,计算出水位实际高度。在量程为400 mm的精度下,神经网络模型的平均误差为0.02 mm,计算结果的平均误差为0.53 mm。由于减少了镜面反射的影响,取得了较高的精度,为水位视觉自动检测装置的开发提供了理论基础。     

机动车多点源排放空气污染物浓度解析模式

针对公路机动车排放源和环境特点，建立了风速和扩散系数随高度变化的公路机动车多源排放空气污染平流扩散方程。提出了在地面和对流层边界对污染物为全反射条件下的定解问题。引用Green函数的概念，提出了公路机动车多源扩散方程的求解思路，利用微分方程的特征理论，求得了Green函数的横风和垂直向分量。通过Green函数分量与排放源强的线性组合，得到了公路机动车排放为多点源、线源和面源时污染物浓度三维分布的解析解。指出了广泛使用的高斯扩散模式在公路机动车排气污染物浓度计算中的局限性。     

磁光薄膜表面反射二次谐波Kerr效应的理论研究

利用级数展开法,推出了磁光薄膜各晶面对p极化光反射的二次谐波强度和磁光Kerr角;分析了入射角与各晶面反射的二次谐波强度及磁光Kerr角的相互关系,结果发现:①各晶面反射的二次谐波强度与入射光的强度之比正比于入射光的强度,且是入射角的函数,同时其比值在入射角的取值范围内存在极值;②各晶面反射的二次谐波的Kerr角与入射光的强度无关,只与薄膜的性质和入射角有关;③从保护薄膜的角度来看,读写激光不宜采用正入射方式.     

求解结构可靠指标的线性可行方向算法

为克服当极限状态曲面方程非线性程度较高时应用一次二阶矩法求解可靠指标可能不收敛的问题,提出一种求解结构可靠指标的线性可行方向算法.该算法采用求解约束极值问题的可行方向策略,在迭代过程中综合考虑了目标函数和极限状态曲面方程的影响.算法在每步迭代中先计算极限状态曲面在前步迭代点处的切平面,然后在此切平面上选定一个点,使该点和原点的连线与极限状态曲面的交点满足可行方向和收敛的要求.数值算例表明,无论极限状态曲面方程非线性程度如何,该算法都具有较高的精度和效率.这为结构可靠指标的计算提供了新的方法.     

基于投影网格上的Phillips谱真实感海浪仿真模拟

针对如何有效利用现代图形硬件渲染大规模真实感海浪场景的难题,构建了一种基于投影网格上的Phillips谱海浪模型,利用GPU得到的海面浪高渲染为实时高度浮点纹理图,对每个像素进行求梯度得到海水法向纹理图。提出了基于GLSL语言的海水光照算法,实现动态海面光照效果,通过对程序参数的调节,进行不同风向风速下海面浪高的控制以及能见度、太阳高度角等不同气象要素下的真实感海浪绘制。仿真结果表明,该模型及渲染方法能够获得逼真的场景特效。     

海面反射特性研究

建立目标的红外热成像理论模型是国内外有关研究机构的热点之一。在军事目标红外理论建模研究红外热像的成像过程中,海天背景与舰船的红外辐射场的相互作用尤为重要。其中需解决的关键问题和技术难点便是在成像过程中舰船辐射场在海面上的反射成分的计算。作者较为详细地讨论了海面的反射特性,计算了平静海成和Ｃｏｘ－Ｍｕｎｋ海面对特定红外波段（３－５ｕｍ）入射光的反射,并对两种模型进行了比较,分析了Ｃｏｘ－Ｍｕｎｋ海面     

毛细管X光平行束透镜坪区特性的研究

玻璃对X射线的折射率接近1，无法使用传统的光学透镜对其进行会聚或平行调控．将大量毛细管按照一定方式排列组合，在符合全反射原理的情况下，对点X光源发射的X射线进行调控；着重于研究整体毛细管X光平行束透镜，利用光线追迹法进行数值模拟，设计仿真模拟程序，模拟出X射线在整体毛细管X光平行束透镜中的传播路径；通过改变毛细管的子管参数和排列方式，使毛细管X光平行束透镜的出射光束出现光束坪区，并设计出出光均匀性80%以上的毛细管X光平行束透镜；通过试验分别使用等径和变径毛细管X光平行束透镜对X点光源进行成像，验证了变径优化对出射光束均匀性的改善作用，其中变径X光平行束透镜的出射光束的发散角低至11.7 mrad．      

三维激光扫描地形数据获取处理

利用三维激光扫描测量技术测得的点云数据获取数字地面模型的关键之处在于将地面点与非地面点进行分离。提出了一种基于高程直方图进行多阈值分割的方法。首先对点云进行离散化,然后进行多阈值分割分层,再对各层中的地面点进行连通,最后利用趋势面拟合法再次对各层地面点进行滤波,最终即可获取纯净的地面点。经试验验证,该方法有效可行。     

一种含有镜面反射由明暗恢复形状的新算法

提出了一种基于混合反射模型的由明暗恢复形状的离散算法．采用有限差分近似微分运算，将一阶非线性微分方程所描述的反射图方程转化为关于未知表面高度的代数方程，再由反射图方程和图像梯度信息构造目标方程，进而用Newton迭代算法求出该方程的数值解，得到表面三维形状．所提出的新算法具有快速准确的特点，在恢复物体的细节和边缘时，比同类算法更准确．合成半球图像的实验结果表明，与三角形面元算法相比，新算法恢复高度的平均相对误差和CPU运行时间分别减少了37．2％和20．22％．     

3种光源下的朗伯体表面反射模型

为了理想化物体表面反射模型，通过辐射度学和球面三角公式推导出条形光源、均匀光源和半球均匀光源照射下的朗伯体场景辐射亮度，进而得到了3种光源下的朗伯体表面反射模型.     

直线检测的灰度投影积分方法

为了提高图像上直线检测的鲁棒性和精度,提出一种灰度投影积分(GP I)方法。GP I方法将需要检测的图像直接在直角坐标空间沿某个投影方向进行投影,将对应到同一投影点的像素灰度值进行累加,得到灰度投影积分向量,再旋转投影方向计算不同投影方向的灰度投影积分向量,从而得到一个原图像的灰度投影积分矩阵,再由该矩阵的极值元素所在的行和列求出图像中直线的方程。实验结果表明,GP I方法不需要事先提取边缘点,就能够快速准确地检测出图像中的直线,避免了传统方法在提取边缘点时阈值选取不当带来的直线检测误差。     

顾及起算数据误差的三维测边网点位权函数建立的力学方法

利用三堆测边网和空间桁架结构形状相似的特点,将三雏测边网模拟成桁架结构,运用力学中的虚功原理和单位荷载法,计算桁架节点位移,建立顾及起算数据误差的三堆测边网点位权函数式,并且从理论上加以论证.提供了一种理论严谨,方法简单,规律性强,便于编程的新方法,为进一步拓宽力学计算方法的使用,探索新领域做些尝试.图3,参10.     

摄影测量与图像识别在滑坡位移监测中的应用

获取地表的变形位移信息对于滑坡灾害监测预警具有重要意义。本文基于摄影测量和图像识别技术提出了一种滑坡表面三维位移辨识方法,通过建立室内滑坡模型,模拟滑带渗水软化与堆载共同作用下滑坡的形成,利用MATLAB软件作为处理平台对获取到的坡体表面图像数据进行三维位移识别,并与全站仪的测量结果作了精度对比验证。试验结果表明,在滑带渗水和堆载的双重作用下,滑坡经历了缓慢蠕滑、上部压缩、整体滑移直至破坏的孕育演化过程,提出的三维位移辨识方法对于滑坡模型在各个变形阶段的三维位移变化均具有较高灵敏度,可识别毫米级的微小位移。利用本文提出的三维位移辨识方法不仅可以精准识别滑坡不同变形阶段的表面三维位移,还可以根据标识点的空间位移结果确定滑坡表面变形位移方向,分析滑坡的变形破坏情况。