三维显示技术

正真实世界是三维立体的,照片、影像里的世界都是二维平面。传统显示技术无法真实重现客观世界,三维显示技术却能将物体的深度感、层次感、空间位置等一一展现。三维显示技术是虚拟现实/增强现实技术的关键技术之一,科学家正致力于使三维显示器上的图像与真实事物完全一致。目前研究主要集中于体三维显示、光场三维显示、全息三维显示、光栅三维显示及集成成像三维显示技术5种。     

增强现实与机器学习在高校信息化建设中的应用

传统网站采用单向传播模式,所包含的多媒体信息以二维方式展示,缺乏空间感和沉浸式体验,导致富媒体建设不足,交互性差.融合增强现实与机器学习技术,在Unity3D环境下,采用ARFoundation,ARCore和TensorFlowSharp设计了具备平面识别、图片识别、物体识别和命令交互等功能的应用.介绍了应用的技术方案,详细论述了实现步骤.测试表明应用提供了具备三维虚拟融合显示和自然交互方式的富媒体,给用户带来了空间沉浸感和良好的交互体验.新的信息化建设方法激发了用户访问网站的兴趣和主动性.     

基于仿射不变性特征的视点空间划分

为了简化三维物体的识别过程,提高三维物体识别的识别率,该文利用Multi-scale autoconvolution、Trace变换、Zernike矩3种仿射不变性特征,对飞机、汽车、人等三维物体进行视点空间划分,用尽可能少的不等间隔的三维物体的二维投影图像来表达三维物体,并以此为依据进行三维物体识别。在此基础上提出一种针对不同类型物体的仿射不变性特征提取策略,并建立一个实现三维物体任意姿态识别的软件系统平台,应用Princeton形状标准库中的部分模型对该平台进行测试。结果表明,该方法能够取得较好的识别效果,识别率在90%以上。     

基于仿射不变性特征的视点空间划分

为了简化三维物体的识别过程,提高三维物体识别的识别率,该文利用Multi-scale autoconvolution、Trace变换、Zernike矩3种仿射不变性特征,对飞机、汽车、人等三维物体进行视点空间划分,用尽可能少的不等间隔的三维物体的二维投影图像来表达三维物体,并以此为依据进行三维物体识别。在此基础上提出一种针对不同类型物体的仿射不变性特征提取策略,并建立一个实现三维物体任意姿态识别的软件系统平台,应用Princeton形状标准库中的部分模型对该平台进行测试。结果表明,该方法能够取得较好的识别效果,识别率在90%以上。     

基于二维成像的三维物体形状特征分析

目前三维物体识别方法在识别过程中所需数据量大、难以实用。该文简化三维物体识别过程,构建了一个基于单视点二维投影图像的三维物体识别系统。分别选取Zernike矩、基于Trace变换的Triple特征、MSA等三种形状特征,实现了对物体的视点空间的聚类划分。在普林斯顿三维模型库上,通过分类识别实验分析三种形状特征的性能。实验表明:特征对不同类别物体的分类效果差异明显。该文由此提出了针对目标物体形状及应用环境的特征选取方案。     

封面图片说明：三维显示技术

 真实世界是三维立体的，照片、影像里的世界都是二维平面。传统显示技术无法真实重现客观世界，三维显示技术却能将物体的深度感、层次感、空间位置等一一展现。三维显示技术是虚拟现实/增强现实技术的关键技术之一，科学家正致力于使三维显示器上的图像与真实少物完全一致。目前研究主要集中于体三维显示、光场三维显示、全息三维显示、光栅三维显示及集成成像三维显示技术5种。     

面向自然特征的增强现实中高精度目标跟踪注册研究

增强现实技术已经在医疗、军事、教育、建筑、娱乐等多个领域得到了广泛应用,为了实现虚拟世界信息与真实世界信息的无缝叠加,要求虚拟场景信息与真实环境信息利用跟踪注册技术在三维空间位置中进行配准,通过研究3种坐标系的变换,使用单应性估计完成虚拟物体的三维注册,实验效果良好.     

基于Unity3D交互式三维虚拟校园平台设计与研究

针对目前三维虚拟校园平台在真实性和交互性等方面的不足,提出基于Unity3D三维虚拟校园的实现方法.首先,考察实际地形和采集真实数据信息,完成场景地形和建筑景观模型构建;然后,导入Unity3D平台,通过二次开发,实现三维场景搭建及三维物理效应仿真等.该平台使用的实验数据真实有效,很好的实现了三维虚拟校园的各项性能指标,高效的实现漫游仿真.     

基于超复数计算的3D径向坐标可视化映射方法

提出一种多维数据3D空间可视化方法。在二维径向坐标映射基础上,引入雷达图的面积特征作为第三维,构成三维径向坐标映射。基于超复数实现径向坐标在3D空间的计算。实验结果表明,三维映射较二维映射更能反映数据结构信息,有效处理了二维径向坐标映射中映射数据点易堆叠的问题。     

一种基于PVDAC描述子的RGB-D三维点云配准方法

利用RGB-D数据进行三维点云配准时容易陷入局部最优.针对这个难题,提出了一种基于多维特征的PVDAC描述子实现三维点云配准的方法.该方法首先通过ORB特征检测算法提取二维数据的关键点,并计算关键点在2D下的灰度特征,然后构建关键点在3D下的局部像素值距离、点云法线角度以及曲率特征,接着将2D特征和3D特征联合生成全新的PVDAC像素描述子,并利用PVDAC像素描述子描述关键点实现三维点云的粗配准,最后基于ICP算法完成三维点云的精细化配准.实验表明,本文算法在大场景点云配准时总体均方误差约为0.05 m2,在小场景单物体点云配准时达到了0.000 2 m2的较小误差,实现了三维点云的精确配准.     

基于体素的医学图像三维表面模型重建

三维表面模型重建是将CT和MRI等医疗影像设备获得的二维图像重建成三维立体表面显示图像的过程·重点研究了其重建算法的具体实现:在建模上采用了基于体素的三维物体体积重建;在显示上提出了基于Ray Casting的三维物体二维直接显示技术·所以,和传统采用三角面拟合的方法相比,具有图像重建过程无需生成中间数据,无需进行3D物体的边界检测等优点,同时该算法并行性好,易于采用硬件方法实现加速·     

基于空间三维物体重构的光场显示技术综述

目前的三维显示技术,如视差屏障显示、柱镜光栅显示、多投影显示、扫描立体显示,通过运用双目视差、视觉暂留效应使人眼获得三维图像。这些显示技术将物体显示在二维平面上,并不是在空间中重构出三维物体,丢失了深度信息,易引起聚焦辐辏调节冲突。体三维显示和全息显示可以在空间中重构出三维物体,但所需处理的数据量巨大,目前在计算速度、传输速率等方面都有技术限制。基于空间三维物体重构的光场显示技术利用光场在空间中重构出三维物体,主要包括层叠光场显示、快门光场显示、集成成像光场显示和矢量光场显示。该文分析了各种光场显示技术的原理和特点,认为矢量光场显示技术具有广阔的发展前景。     

夜间低照度条件下苹果采摘机器人的图像识别

为提高苹果采摘机器人的环境适应能力,使其能够在夜间低照度人工光源条件下识别图像进行采摘,综合所采集图像的全部色彩信息和苹果表面像素点在RGB色彩空间中的聚集特性,在三维空间中首先用最小二乘拟合法对苹果表面典型样点进行空间直线拟合,再依据样点到直线距离的均值和标准差建立阈值分割模型,初步识别夜间的图像.针对夜间图像中存在的阴影问题,采用相同的方法并结合阴影区域像素的二维位置信息对图像进行修正,实现图像识别的精确性和完整性.在光照范围内,不考虑过度遮挡,识别率可达90%以上,提高了夜间识别的精度和工作效率.     

一种平行透视下的三维拾取方法

提出一种“针刺取点”的三维拾取方法,介绍了在平行透视模型中,将二维点输入设备在屏幕坐标系下得到的二维屏幕坐标,反算成其在物体坐标系下真实的空间三维价值的方法及其实现。相比于OpenGL所带的以机制,本方法精度高、适用性强,而且容易实现。     

二三维一体化环境中的空间数据可视化研究

信息时代的来临使传统的二维信息表达不能满足新的需要,计算机的发展使显示和描述物体的三维几何特征和属性特征成为可能,研究二维环境下地图信息的有效表达是当前的一项紧迫任务在空间三维可视化经过前期的发展以后重视对二维地图符号系统的特点在新条件下的作用研究,是地图制图科学螺旋式上升的辩证观。该文详细探讨了三维环境中二维地图符号中优势,论证了三维可视化环境与二维地图符号的关系。     

基于三维环境的二维地图符号可视化研究

信息时代的来临使传统的二维信息表达不能满足新的需要,计算机的发展使显示和描述物体的三维几何特征和属性特征成为可能,研究二维环境下地图信息的有效表达是当前的一项紧迫任务在空间三维可视化经过前期的发展以后重视对二维地图符号系统的特点在新条件下的作用研究,是地图制图科学螺旋式上升的辩证观。该文详细探讨了三维环境中二维地图符号中优势,论证了三维可视化环境与二维地图符号的关系。     

基于线结构光检测的Arduino分拣机械臂

通过对当前工业机器人技术应用发展状况及机械臂智能化现状的研究,设计了一种基于Arduino的智能小型机械臂,采用D-H法描述了4自由度模块化机械臂操作空间,获得以关节角度为变量的正运动学模型。运用矩阵逆乘的解析法,得到了机械臂逆运动学的完整解析解。结合线结构光三维视觉,实现了目标物体的识别抓取功能,弥补了二维相机获取深度信息的不足。实验证明,该智能小型机械臂设计合理,具备良好的准确性和稳定性,简单轻便且实用价值高,具有一定的市场前景。     

基于物联网技术的汽车智能监测系统的实现

针对当前汽车使用的安全隐患,利用Zigbee传输技术、GSM通讯技术、WebService技术,设计了一套汽车智能监测系统,该系统由无线传感器集群、信息采集网关、移动智能终端和服务器组成,可以实现温湿度数据测量、红外移动物体感知、环境图像采集、无线数据传输、历史数据保存、智能风险预警等功能,轻便可靠,灵敏度高,能够有效地对车内环境进行监测,预防事故的发生。     

矿山个人双向信息传输系统设计与实现

 针对煤矿工人下井后难以了解所处环境安全性的问题,提出了一种基于矿山个人双向信息终端的解决方案。介绍了基于Wi-Fi的矿山个人双向信息传输系统结构与功能,以低功耗GS1011智能芯片为核心,设计并实现智能矿灯嵌入式个人信息终端,分析了双向信息终端的工作原理,设计并实现了智能终端的实时定位算法,利用智能终端技术与三维井巷建模技术构建了煤矿三维虚拟现实系统。系统主要功能为主动感知周围安全环境、与地面及其他矿工信息交流、对矿工进行实时定位跟踪管理。本系统应用于徐州夹河煤矿物联网示范工程,取得良好效果。     

基于LineMod的弱纹理多目标遮挡检测方法

在遮挡情况下,LineMod算法对物体的识别能力较弱,为此提出一种基于LineMod的聚类匹配识别方法CMRL。首先利用特征点的4D附加特征与3D空间特征共同形成更深层次的7D特征块,分析各特征点的内在逻辑关联性以获取新的特征点分类方式,增加独特特征(物体边缘、角、弧等)在特征点分类过程中的影响比重;然后利用数据降维算法与K_means方法相结合的方式,将7D特征信息降维为新的3D特征信息,从而实现对特征块的重新分配,得到具有更多匹配信息的模板作为最终模板。实验结果表明,该方法在多目标遮挡的复杂场景下的鲁棒性、识别率以及准确率都有较大的提高。