基于一阶展开多项式快速趋近的非线性ICP配准理论模型

针对传统离散点云ICP配准算法迭代次数多、收敛慢等特点,提出以3D点集间共轭点欧氏距离之和最小为理论基础的非线性最小二乘配准数学模型。通过对真实激光雷达扫描点云进行配准对比实验,表明在初值条件相同情况下,所提出的非线性ICP配准模型不仅能与传统ICP配准达到同样的配准精度,而且能在6~7次左右达到快速迭代收敛,是实现传统ICP配准模型的一种新途径。     

基于ICP算法的脊椎手术导航配准技术

针对计算机辅助脊椎手术三维导航技术中术前CT图像与术中实际对象的配准问题,提出一种基于Visualization Toolkit(VTK)的在三维可视化平台环境下通过电磁定位系统进行配准的两步配准策略:首先,在虚拟空间和实际空间中的脊椎骨表面取几个特征点,进行粗配准;然后,在实际空间利用电磁定位探针在脊椎骨表面取点,并从虚拟空间提取对应的脊椎骨表面点;最后通过ICP(最近点迭代)算法进行精细配准.同时对ICP算法进行了模拟验证和精度分析,以脊柱模型骨为对象进行了脊柱手术导航配准精度实验,并进行了误差分析.结果表明这种配准方法简单可靠,在模型骨情况下最后的配准精度可达到临床手术的要求.     

基于遗传算法和最近点迭代法的多视角数据配准

针对复杂零件多视角下测量的数据,最近点迭代法（ICP）对两个点云相对初始位置不能相差太远的要求,提出了一种初始对齐和精配准相结合的方法来进行测量数据的配准,通过简单易行的各视角点群形心的坐标变换进行初始对齐,以提高遗传算法（GA）二次配准的寻优速度,再利用ICP实现快速的精确配准,具有更高的可靠性和稳定性.     

多项式展开的快速扩散张量图像配准

提出一种基于多项式展开的扩散张量图像快速配准方法.采用拉普拉斯算子提取经图像增强处理的各向异性测度图像的边缘特征点,给出一种图像变换模型,利用边缘特征点来定义图像的特征,并以此校正图像的方向.利用基于多项式展开的配准模型,对已经经过方向校正的各向异性测度图像进行全局像素点稠密配准.实验结果表明该方法有效地提高了配准效率和配准精度.     

基于ICP算法的距离图像配准研究

距离图像为构造物体准确的三维几何模型提供了非常好的数据,距离图像配准是三维数字图像造型技术中的关键.文中简要介绍了距离图像的获取原理,详细介绍了基本ICP算法及其常用的最优化解析方法-奇异值分解算法和四元数算法,较全面地分析了人们对ICP算法的各个阶段的改进技术.针对两幅不同视点的距离图像,利用ICP匹配算法,选择合理的匹配策略,通过编程实现了两幅距离图像的配准,取得了较好的效果.     

基于非刚性ICP的三维人脸数据配准算法

三维人脸扫描数据的配准是三维人脸统计学习的基础和前提。为了解决离散点群数据的精确配准问题,该文提出一种融合弹性形变的非刚性最近点迭代(ICP)三维人脸数据配准算法。该算法利用稀疏的特征点逐步形变一个高分辨率的三维模板网格(模板三维人脸)以逼近三维人脸扫描数据(目标三维人脸)。此形变过程可以建模为一个关于模板人脸上每个顶点的仿射变换的优化问题。此外,该算法通过引入弹性形变在不损失配准精度的前提下加速了配准过程。在此基础上,该文提出一种融合弹性形变和三维配准的三维人脸的头部缺失数据补齐算法,使得三维人脸模型更具有真实感和完整性。实验表明,该算法比一种目前较为广泛应用的人脸头部补齐算法更具鲁棒性。     

一种基于几何特征由粗到细点云配准算法

针对点云配准算法对初始位置敏感且收敛速度慢的问题,提出一种基于几何特征由粗到细点云配准算法。在粗配准阶段,通过投影法提取源点云和目标点云各4个轮廓点,然后利用曲率特征和轮廓点之间的距离寻找稳健的特征点对,计算得到初始刚性变换参数;细配准阶段,计算点云法向量及法向量夹角,以法向量为特征进行特征匹配,然后使用法向量夹角来启发搜索,使迭代最近点(iterative closest points, ICP)算法快速收敛。实验结果表明,所提出的由粗到细的配准算法鲁棒性强,具有较高的精度和速度。     

一种基于子图特征的快速图像配准算法

针对大面积图像配准鲁棒性和实时性差的问题,提出一种基于子图特征的快速图像配准算法. 提取对比度强、 结构清晰的子图,依次采用改进的Harris检测算法提取角点,4阶梯度向量对角点进行描述,欧氏距离进行特征向量相似性度量,并利用最小二乘法进行变换参数估计,采用双线性插值法重建待配准图像. 实验结果表明,子图法不但比大图法的配准精度高,配准速度快,而且这种思想可以推广到FMT和MI配准法等其他配准算法.      

基于空间结构约束的改进迭代最近点影像配准

提出了一种改进的基于空间结构约束的迭代最近点(ICP)影像配准方法.该方法通过结合特征点的空间结构相似性和特征相似性获得特征点的匹配矩阵,其中特征相似性通过特征点的局部特征描述算子进行计算,空间相似性则通过特征点的空间位置进行计算.特征点之间的空间结构相似性不仅包括了对应特征点之间的空间距离,还包含了特征点到邻近特征点的空间距离.在匹配过程中,分别从参考影像和待配准影像的角度出发,实现了匹配的对称性处理.通过对具有不同影像特征的真实遥感影像进行实验,结果表明该算法具有较高的配准精度.     

一种基于标记点的近景摄影测量系统

给出了一种基于标记点的鲁棒三维重建摄影测量系统;采用编码点和非编码点等标记点方式.为了减少不同图像间误匹配的概率,采用一种新的基于编码点的匹配方法,不同图像间非编码点的匹配从编码点开始,并通过相似性准则、模糊度准则和距离误差准则来剔除误匹配,可获得非常高的正确匹配率.采用一种新的基于标记点的加权迭代特征算法,用编码点恢复相机的投影矩阵,从而可以确定相机的外部姿态参数;用非编码点恢复3D坐标.与已有的加权迭代特征算法比较,该算法避免了所有点参与计算相机的投影矩阵,运算速度更快.由于采用标记点的亚像素定位方法,提高了3D重建精度.实验结果表明,在3D重建方面,该系统是强壮和精确的.     

基于服务器的虚拟三维地理信息系统的研究与开发

随着GIS应用的深入,人们越来越多地要求从真三维空间来处理问题.文章阐述了基于服务器的企业级虚拟三维地理信息系统的设计与实现,系统主要采用了开放式的系统结构、网络化的服务方式和多数据源的融合技术,结合了高效的三维建模算法,允许企业将自己的二维GIS数据融合进三维GIS系统中,从而支持企业特定的应用.     

基于混合DEM数据存储结构的三维地形可视化

为了解决三维地形可视化中的海量数据快速高精度渲染问题,基于创建三维地形所使用的两种主要数字高程模型TIN（Triangulated Irregular Network）和GRID,研究了模
型采样点的分布特征、各自优缺点以及存储数据结构,给出了构建混合DEM（Digital Elevation Models）模型的方法,详述了构建混合模型,计算地形复杂度的方法,混合模型的数据结构及三角网生成算法。通过实验说明了混合模型用于三维地形可视化的优势。     

基于二维灰度图像的“非规则形体”三维重建

由二维灰度图像恢复形体的三维形状已经成为计算机视觉领域的一个研究热点,对该问题进行了深入的研究,提出了一种基于单幅图像,利用轮廓线特征点进行非规则形体三维重构的方法;该方法从一幅二维灰度图像中提取非规则形体作为研究对象,通过角点检测方法并结合检测阈值获取每条轮廓线的主次特征点;根据主特征点确定轮廓线间的形状匹配关系完成分段连接,根据次特征点并结合最小对角线优化策略完成三角面片拼接,最终实现非规则形体表面的三维重建;实验证明,该方法可以根据形体的二维灰度图像方便有效的重建出其三维形状。     

基于Cesium 的地下三维管网3D Tiles 模型构建与可视化

Cesium作为目前日益流行的开源三维地图引擎,在各领域都有着广泛的应用前景.但目前原生Cesium不具备渲染地下管网模型可视化的条件.基于Cesium提出了一种利用shapefile二维地下管网数据自动构建三维地下管网3D Tiles模型的建模方法并完成了模型的可视化展示.具体步骤是首先将二维shapefile数据分级处理构建四叉树结构关系,通过迭代遍历各级的单块二维数据,将点、线要素分别进行逐瓦片的模型变换矩阵计算和模型构建,将点要素封装为i3dm模型,线要素封装为b3dm模型,得到3D Tiles地下管网模型;然后基于Cesium二次开发实现数据模型对接、地表透明化、裙摆关闭、摄像机地下视角等功能,完成模型的可视化展示.本方法使用辽宁省盖州市北海新区管网shapefile实例数据进行测试.结果 表明,二维地下管网shapefile数据能够快速生成3D Tiles模型,实现良好的地下三维模型可视化展示,为后续Cesium地下空间相关研究工作提供技术支持和方法参考,有助于完善B/S架构的地下空间三维可视化管理系统,支持数字孪生城市建设.     

基于广义变换矩阵的机械零件三维模型骨架匹配

提出了一种基于广义变换矩阵的机械零件三维模型骨架匹配方法。骨架中两骨架点间的连线称为骨架枝,借鉴机器人学中广义连杆之间关系的表示方法,将骨架枝看成若干个连杆,在骨架点处建立固定坐标系及骨架枝坐标系,采用广义变换矩阵表示骨架枝。将广义变换矩阵转化成向量,引用统计学中的相关性度量方法,通过计算2个向量的皮尔逊相关系数得到2个广义变换矩阵的相似度,即得到2个骨架枝的相似度。搜索相匹配的骨架枝并计算整个骨架的相似度。通过实例验证和实验分析,表明该算法具有较快的检索速度和较高的准确度。     

基于局部分块三维物体表面三角划分算法

基于三维重建工作中物体截面轮廓线序列中相邻轮廓线基本相似的事实,提出了物体截面轮廓线点集之间三角划分的一种快速算法．算法首先寻找轮廓线的控制点,对每两条相邻轮廓线的控制点进行配对;然后将这样两条轮廓线之间的三角划分分配在多个小曲线段对之间进行,并且根据事先匹配的控制点,在每个小的区域中进行简便快速的三角划分．实验验证了算法的有效性．     

基于近似模型和遗传算法的等离子喷焊工艺参数多目标优化

为了对等离子喷焊工艺参数进行优化,提高喷焊层的质量,通过径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络近似模型和非支配排序遗传算法(non dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)遗传算法相结合的方法,对等离子喷焊试验数据,基于MATLAB平台...     

基于Unity3D的三维地质模型网络共享实现

针对三维地质项目模型信息展示的需求, 基于Unity3D三维引擎, 提出了一种模型网络共享的方法, 并设计实现了系统的拾取对象地质信息查询、 隐藏和显示地质体对象、 实时剖面切割和模型炸开等功能。系统更注重三维尺度的模型展示, 更方便研究人员对模型反映的深部地质信息的获取, 在实际运行中取得了很好效果。     

基于雅可比算法的着装人体三维模型重建

根据数字像机拍摄的两幅正面着装人体图像和侧面图像，重建着装人体三雏模型的雅可比（Jacobi）算法，在利用平面旋转变换矩阵对基本矩阵进行正交相似变换雅可比方法处理后，计算出特征点三雄坐标并组成稀疏的三维网格结构，然后采用分步紧支撑径向基函数进行三雏插值逼近运算，重建相应的着装人体三维模型，并根据图像纹理数字化记录技术，将其映射到三维模型上，得到三维着装人体结构渲染效果图．