一种由阴影恢复物体表面形状算法

提出了一种基于Hamilton方程粘性解理论的由阴影恢复物体表面的改进算法。应用针孔相机模型建模,建立新的Hamilton偏微分方程,从而得到物体三维形状。对合成图像和实际图像的实验表明本文算法可以得到较好的从阴影恢复形状的重构效果图。     

基于阴影恢复形状的织物表面形态研究

分析了一种新的由阴影恢复形状算法,并提出了实现算法的具体步骤和计算方法.对合成图像进行迭代计算,获得了较为准确的表面高度,并对实际织物图像验证了该算法的可行性.     

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％．     

利用图像梯度信息进行形状恢复

对图像梯度与目标表面梯度之间的关系进行了研究,并在此基础上提出了一种利用图像梯度信息恢复目标表面形状的方法.该方法先利用图像梯度和光照方向对目标表面的梯度进行恢复,得到粗糙表面形状;再利用表面的平滑性约束得到光滑的目标表面.利用该方法可以得到较好的形状恢复结果,并具有很快的计算速度.     

基于由阴影恢复形状法的焊接熔池表面高度获取

在Lee-Kuo通用反射图模型的基础上,提出了变因子反射图方程求解方法,采用超松弛方法从实际成像条件下的合成图像中计算出球面的高度.分析了焊接过程中的成像特点,得到了铝合金焊接熔池表面的反射图模型,并针对焊接熔池边缘不光滑特点,提出了实际表面光滑约束条件,计算了铝合金非熔化极气体保护焊(GTAW)熔池表面高度.结果表明,计算结果能够反映熔池的下塌趋势.     

透视投影下的镜面反射表面形状恢复新算法

针对含有镜面反射的表面形状恢复算法存在较大误差的问题,提出一种透视投影下基于Ward模型的从明暗恢复形状的新算法.首先假设光源处在相机的光心处,并引入光强衰减距离因子,用Ward模型建立含有强镜面反射的表面反射图方程,进而由反射图方程构造透视投影下关于形状深度信息的偏微分方程,并用Lax-Friedrichs Sweeping方法和改进的非线性黏性因子求解该偏微分方程,得到表面三维形状.新算法具有准确可靠的特点,比同类算法更加稳定.对合成花瓶图像的实验表明,与基于正交投影的算法相比,新算法恢复高度的平均误差下降了13.5%.     

一种适合漫反射表面从明暗恢复形状的快速算法

针对使用朗伯反射模型描述漫反射表面的形状恢复算法存在较大误差的问题,提出了一种基于Oren-Nayar反射模型的从明暗恢复形状的快速算法(FSFS-ON).首先假定摄像机采用正交投影,其方向与光源方向一致,建立适合漫反射表面的图像辐照度方程,然后将该方程转化为包含物体深度信息的Eikonal偏微分方程,使用单调迎风Godunov Hamiltonian函数和fast marching方法逼近该微分方程的黏性解,进而得到物体表面的三维形状.合成花瓶图像的实验结果表明:与同类算法相比,FSFS-ON算法所需的CPU运行时间有较大幅度的减少;与基于朗伯反射模型的算法相比,FSFS-ON算法恢复三维形状高度的均方根误差降低了35.04%.     

一种由明暗恢复形状的改进变分算法

针对变分算法可能丢失表面细节信息的问题,提出了一种由明暗恢复形状的改进变分算法,使用接近实际的混合反射模型描述的反射图方程和图像梯度方程构造了新的目标泛函,由于图像梯度反映了二维图像的细节信息,新目标泛函比仅使用反射图方程的目标泛函蕴涵了更加丰富的三维形状细节信息.然后,使用变分原理求解该目标泛函,得到由明暗恢复形状的改进变分算法.所提出的算法比基本变分算法三维形状恢复的精度有显著提高.合成半球图像的实验表明,新算法在相同迭代次数时恢复三维形状的平均相对误差比基本变分算法减小了13.45%.实际复杂图像的.三维形状恢复结果表明,新算法在恢复表面三维细节时比基本变分算法更加准确.     

一种从明暗恢复形状的快速黏性解算法

针对传统的从明暗恢复形状(SFS)算法存在误差大、耗时长的问题,提出了一种SFS的快速黏性解算法(PSFS-FVS).首先假定物体表面反射模型为朗伯模型,建立透视投影下的图像辐照度方程,然后将该方程转化为包含物体表面深度信息的静态Hamilton-Jacobi偏微分方程,使用非线性规划原理逼近该微分方程的黏性解,进而得到物体表面的三维形状.合成花瓶图像的实验结果表明:与Prados-Faugeras算法相比,PSFS-FVS算法在相同迭代次数时,恢复三维形状高度的平均相对误差降低了8.7%;在相同的误差条件下,所需的CPU运行时间减少了23.5%.实际人脸图像的三维形状恢复结果表明,PSFS-FVS算法在恢复局部细节信息时更加准确有效.     

一种改进的阴影映射算法

使用动态、静态两种类型深度纹理相结合的方法对传统阴影映射方法进行改进.在渲染复杂场景时,对静止物体应用静态深度纹理,对运动物体应用动态深度纹理,计算阴影时两种深度纹理取最小值再与当前深度进行比较.该方法需要在渲染过程中实时监测场景中物体的运动和静止状态,将不同状态物体的深度信息记录到不同类型的深度纹理中.实验结果表明,该方法在复杂场景下渲染速度明显提升,改进了虚拟现实场景渲染的流畅度.     

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.     

基于小波系数及光学特征的车辆阴影检测

为消除投射阴影对检测交通实景图中行驶车辆的干扰,从阴影区域的图像特征入手,在对实景图与背景图实施“商比例”处理的基础上,提出了基于小波系数分布特征及阴影光学特征的车辆阴影滤除两步法．首先通过对高、低频带小波系数分析,提取出符合阴影特征的小波系数,重构运算后得到准阴影图;然后通过构造基于光学不变性的识别判据,成功识别出虚假阴影区．实验结果表明,本文方法对汽车对象的颜色、大小及阴影的投射方向没有特殊要求,阴影平均检出率超过92％,平均误检率低于3％,且速度较快;与汽车对象同画面行驶的自行车及行人阴影也受到有效抵制和滤除;在适用性、有效性和处理速度等方面反映出较优的品质．     

回转体形状恢复与位姿估计方法

机器人抓取场景中经常包含许多具有回转结构的物体,然而由于这些物体不存在已知的三维模型,无法快速高效地确定回转体形状和位姿。针对这个问题,在现有的基于单视图回转体建模方法的基础上,将位姿估计和重建过程结合,提出回转体形状恢复与位姿估计的方法。首先利用训练好的整体嵌套的边缘检测(holistically-nested edge detection,HED)网络模型得到图像中回转体的边缘轮廓并进行细化处理,再与传统边缘检测方法相融合,提取回转体轮廓信息;其次,根据回转体成像特殊几何约束,依据单张回转体照片建立比例模型;最后,利用同一回转体不同角度的两张图像估计其尺度与位姿。通过实验表明,该方法能够通过两张同一回转体的照片,估计回转体的真实尺度与空间位姿,同时不需要点云信息,是一种鲁棒性较好的回转体形状恢复与位姿估计方法。     

一种改进的实时软阴影算法的设计与实现

在解决实时渲染时的阴影边界走样时,常用的(Percentage Closer Filter，PCF)方法不仅效率低下,而且边界处的平滑效果也很有限。改进了PCF算法,使算法的执行效率更高,且有更好的反走样效果。首先分别以相机和光源为基准来构造裁剪坐标系,通过2次绘制来锁定产生阴影的像素区域,然后用改进的高精度滤波模板对阴影进行适应性反走样处理,使平滑操作集中在对视觉效果有重要影响的边界区域上,有选择地优化了数据,从而大幅提高了全局计算效率。实验结果证明,文中算法比常规的PCF算法在执行速度上有明显提高,效果上也得到一定程度的改善,达到了效率与效果的优化折中。     

高分辨率彩色显象管荫罩面形优化设计

本文采用模拟方法,计算高分辨率彩色显象管荫罩的热分布、热位移以及电子束的着屏误差,并以着屏误差作为目标函数对荫罩曲面面形进行优化,确保高分辨率彩色显象管色纯漂移最小.     

基于形状约束的曲面重构及应用

针对三维数据点重构自由曲面的光顺问题,探讨了一种基于形状结束的曲面重构技术。该技术基于能量优化思想,以物理变形能模型为目标函数,通过引入控制曲面形状的几何约束,从而实现曲面的三维重构。该方法不仅有利于重构曲面与CAD／CAM系统的接口,而且有利于产现设计、制造、检测一体化。     

一种基于Gabor小波和颜色参数模型的阴影检测算法

本文提出了一种基于Gabor小波纹理特征分析和阴影参数模型颜色分析的阴影检测算法.首先,建立背景的混合高斯分布模型,通过对特定帧的颜色分析建立阴影参数模型.对图像序列中的每一帧,首先通过差分法提取出前景区域,然后通过Gabor小波滤波的方法,对背景和前景图中的相同小区域进行纹理特征分析,比较特征向量的距离,以判断潜在的阴影点.然后,通过阴影参数模型对这些潜在的阴影点进行颜色分析,并通过连通区域标记,形态学运算,FPR(去除假阴影)分析等方法,找出真正的阴影区域.实验结果表明,本算法具有较高的阴影检测率和物体检测率,可以满足实时检测的需要.     

一种运动车辆阴影去除的新算法

文章提出一种改进运动车辆阴影去除新算法,首先通过帧差获得车辆和阴影的轮廓图像,然后对轮廓点应用离散K-L变换解除R、G、B分量的相关性,并运用颜色聚类检测出阴影区域,最后用帧差法产生的运动车辆图像与获得的阴影图像差分得到去除阴影的运动车辆,实验表明该方法能够更好地实现运动车辆阴影的去除。     

遮阴水稻转入自然强光后光合作用的光抑制和恢复

以籼型杂交水稻汕优63、2优838和西农优10为试验材料,利用光合速率日变化的积累量,研究了遮阴水稻转入自然强光后的光抑制和恢复.结果表明:转入自然强光后的当天和第4天,积累量都低于CK,说明有光抑制甚至有光破坏的存在;随着对强光的适应,光保护机制增强,光抑制逐渐减轻,但这种恢复能力不同基因型间有明显的差异,汕优63的恢复能力明显低于其余2个品种.该文还对光抑制的原因、种类和恢复条件进行了讨论.