激光共焦扫描光学显微镜系统中的图像层间插值技术

由断层图像恢复出目标物体的三维图像是激光共焦扫描光学显微镜 (LCSM)系统的重要部分。提出了基于距离变换的断层图像插值方法来获得三维重构时的数据场。此方法由于在插值时考虑了目标物体的整体特征 ,从而使插值具有连续性     

肝脏三维重建中模型平滑和网格细化方法

针对力触觉再现系统对三维模型真实性和准确性的要求,在基于二维医学图像重构肝脏三维模型的过程中,提出了一种基于B样条拟合曲线的模型平滑方法和基于最邻近点搜索插值的模型网格细化方法。前者是以最初获得的轮廓点为控制顶点,拟合出平滑的B样条曲线并重新采样,以此实现对模型的平滑操作。后者是在每一次连线构造三角形面片过程中,取两点之间的几何中心作为插值点,以此实现三维网格模型的细化。实验表明,这两种算法能够有效提高肝脏三维模型的重建效果,增强力触觉再现系统的真实性。     

引入曲率与角度校正的柔性机构三维形状多芯光纤重构方法

为提高柔性机构三维位形参数光纤测量精度,提出了基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法。通过引入方向角和曲率校正系数,改进了柔性三维形变多芯光纤重构算法;利用准分子激光器和相位掩膜法制备了多芯光纤光栅传感阵列,建立了多芯光纤三维形状重构实验系统;实验测量了不同曲率比例因子下的形状重构误差,分析了曲率与角度校正前后形状重构误差;通过对应变进行了三次样条插值,并对方向角和曲率进行了校正,得到了形状重构误差平均值为0.74 mm、最大值为1.64 mm;利用校正后的多芯光纤传感系统进行三维螺旋形变重构实验,得出重构精度提高了10.2%。研究结果表明,基于曲率与角度校正的多芯光纤三维形状重构方法具有更高精度,在柔性机构三维位形实时监测中具有应用前景。     

DMD芯片在光栅投影三维轮廓测量技术中的应用

光栅投影成像法经常用于物体的非接触形状测量和形变测量。通过莫尔相移法,可以实时获得物体表面的等高轮廓线。但是在测量高速运动物体三维轮廓图像时误差较大,因为相移法需要拍摄几张经过相移后的变形光栅。在加入了DMD芯片后,可以在CCD的一帧图像时间内完成所有的相移后变形光栅的图像拍摄,有效地降低了高速运动物体三维轮廓成像的误差。     

基于光纤激光的高精度三维视觉测量技术

随着现代数字制造技术的快速发展,在工业产品测量领域,对微型物体几何尺寸的测量需要满足非接触、高精度、多尺寸等需求,而现有测量技术还不能达到这些要求。为了实现多尺寸、高效、快速、非接触式的精确测量,文中利用光纤耦合激光器光束质量好、线宽超细、精度高、单色性好、体积小以及免调节等优势,研制了基于光纤激光的精密非接触测量系统,提出了一种基于光纤耦合激光的超精密视觉测量方法,主要包含基于光纤线激光的目标成像、激光线滤波与提取、测量模型建立及几何参数标定、数据转换和三维重建测量等关键技术。利用光纤激光器向测量物体表面连续发射激光线,采用高分辨率相机,通过照明/不照明两次成像技术获取物体的平面尺寸和高度信息。对激光线图像进行滤波校正,快速提取激光线,对几何参数进行标定和坐标转换,然后进行处理数据,获取物体测量部位的三维测量值。实物测量和对比实验验证了文中测量方法的准确性、快速性和有效性,测量精度可达微米级。为微型物体几何尺寸的三维非接触、高精度、多尺寸测量提供了有效方法和测量仪器。     

基于高光消除的SFS三维重构算法研究

从明暗恢复形状（SFS）是三维重构的有效技术之一,本文在对SFS算法分析的基础上,针对SFS算法易受高光分量影响的缺点,设计了基于多项式拟合的高光消除方法对输入图像进行预处理,然后对预处理后的图像采用Oren-Nayar光照模型建立辐照度方程,并利用Tsai的线性近似方法对辐照度方程进行求解,进而获得高度信息以实现物体的三维重构。实验结果表明,本文提出的方法能较好的消除输入图像中高光分量的不利影响,有效提升三维重构效果。     

目标高真实感红外图像生成方法

为满足仿真实验对高真实感目标红外图像的需求,提出了一种基于实测图像与三维数字仿真相结合的红外图像生成方法。通过测量获得物体表面实际辐射分布,以此为基础数据,建立真实温度分布的数学反演模型,生成目标红外纹理。再将纹理映射到几何模型,利用三维渲染技术生成高真实感红外图像。实验结果表明:该方法仿真灵活性高,生成的目标红外特征自然、准确,纹理细节丰富,图像实用性强。     

基于投影栅相位法的强反射表面三维测量

结构光三维测量技术以其非接触、精度高等优点而具有广泛的应用,但对于强反射物体表面,所采集的结构光图像会形成局部亮度饱和,导致信息失真或丢失,无法进行精确的三维重建.为实现强反射表面的测量,采用了一种改进的基于投影栅相位法的三维测量方法,对投影的相移编码图像二值化,并采用多幅不同曝光时间下所采集的图像进行融合,重建条纹图像序列,该方法增强了编码图像的鲁棒性,较好地解决了相机动态范围与物体表面反射亮度范围不一致的问题.实验结果表明,所提方法能够克服已有方法中图像局部饱和所导致的测量信息丢失的缺陷,实现对强反射曲面的结构光三维形貌的高精度完整测量.     

激光共焦扫描显微镜中一种新的三维重构算法

由序列断层图像恢复出目标物体的三维图像是激光共焦扫描显微镜(LCSM)系统的重要组成部分。根据精细物体表面的特点,提出了一种新的基于物体表面的三维重构算法,并应用在LCSM系统中,得到了较好的结果。     

基于多聚焦红外图像的温度测量及三维重构

由于红外镜头景深小,测量表面超过景深范围的样品不能得到所有位置均清晰聚焦的红外图像。提出了基于多聚焦图像融合的曲面温度测量及被测物体三维重构的方法。该方法采集同一视场不同聚焦深度的红外图像,利用多聚焦图像融合算法,获取所有位置均清晰聚焦的红外图像,即准确的红外信息。再查温度标定表,根据灰度值可得准确的温度值。最后,利用多聚焦图像系列附带的深度信息重构出表面三维高度图。实验表明,应用此方法可以准确测量物体表面温度信息,三维重构图与全聚焦图像形成信息互补。     

基于功率谱AR模型的3D激光虚拟图像重建研究

当前常用的无样本图像重建方法具有分辨率低的弊端,有样本图像重建方法得到的3D激光虚拟图像重建结果有很大误差。为此,提出一种基于功率谱AR模型的3D激光虚拟图像重建方法。建立功率谱AR模型,将Burg技术和自相关法结合在一起,得到合理的AR模型参数。在存在平移、旋转参数的情况下,在功率谱AR模型基础上对图像进行配准处理,先完成旋转步长,然后进行平移估计与步长,以提高旋转配准精度与平移配准精度。将3D激光虚拟图像信息看作希尔伯特空间的元素,依据配准结果,在重建的3D激光虚拟图像重建视觉效果达到要求或连续若干次迭代结果改变情况区域稳定的情况下,结束迭代,实现3D激光虚拟图像重建。经验证,所提方法重建精度最低为97%,重建误差最低为2%,而且重建花费时间较短,证明了本文方法在图像重建方面的优越性,可应用于图像重建的相关工作中。     

Feature points matching for face reconstruction based on the window unique property of pseudo-random coded image

Structured light vision systems have been successfully used for accurate measurement of the 3D surfaces of an object, in which a pseudo-random coded structured light image pattern is projected onto the target object through a projector, and the coded information image produced by its surface is captured by a CCD camera in order to recover its 3D surfaces. In this kind of computer vision technology, 3D face reconstruction is a hot research topic. This paper presents a method for feature points matching used in 3D reconstruction. In this method, the feature points can be identified exclusively taking advantage of the window unique property of a pseudo-random array. Thus, the matching problem can be solved by finding the correspondence between 2D coordinates of feature points in the pixel image and those in the code of the projected template. Then, the 3D reconstruction can be carried out with only a single image with the benefit of easy operation and simple calculation. An experiment for 3D face reconstruction with simulated data is given. The performances show that this method has high matching precision for object matching of feature points.     

一种适于镜面反射表面的从明暗恢复形状算法

为了实现镜面反射表面快速重构的需求,提出了一种基于高阶Fast Marching方法的从明暗恢复形状算法。首先假定光源为点光源,且位于无穷远处,其次认为摄像机遵循正交投影,其方向与光源方向保持一致,接着使用Blinn-Phong模型来描述镜面反射表面的反射特性,建立基于Blinn-Phong反射模型的镜面表面图像辐照度方程,然后将该辐照度方程转化为含有高度信息的Eikonal偏微分方程,利用高阶Fast Marching方法计算上述Eikonal方程的解,从而获得镜面反射表面的三维形状。实验结果表明:提出的方法可以快速精确地实现镜面反射表面的三维重构。     

基于映射图像匹配的子孔径拼接技术

为实现微球形貌检测中子孔径数据的快速、准确拼接,给出基于点衍射干涉原理的微球形貌检测模型,分析了干涉场横向分辨率的分布规律,提出基于映射图像匹配的子孔径拼接方法。通过形貌数据的等尺度变换,实现横向分辨率均匀化,并将三维点云数据进行降维处理,映射生成二维图像,从而将形貌数据的旋转关系转化为图像坐标的平移关系,再通过图像匹配算法对特征点进行匹配,得出子孔径坐标系间的对应关系,从而实现拼接。最后通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。     

图像测量技术在微型齿轮测量中的应用

在分析传统接触式微型齿轮测量技术难点的基础上,提出了一种基于CCD图像的微型齿轮非接触测量的方法,采用A102fCCD数字摄像头作为图像传感器,利用图像测量技术对微型齿轮进行非接触测量.主要步骤包括:图像的采集;采用边缘保持滤波器进行滤波、降噪;采用阈值法将图像二值化,并进行边缘检测形成单像素的轮廓边缘;采用随机Hough变换对齿轮中心孔进行提取;系统的标定以及齿轮有关参数的计算等.并实际测量了微型齿轮的齿形误差和齿距误差,对测量精度进行了分析,通过对比试验证明了本系统提出测量原理是正确的、可行的,所开发的软件能够满足实际生产的需要.     

基于激光点云数据的三维运动图像重构技术北大核心CSCD

为了解决三维运动图重构时存在的重构测量距离与实际距离误差大、激光点云数据数量多和重构图像清晰度对比低的问题,提出了基于激光点云数据的三维运动图像重构技术,通过配准多帧激光点云数据,从中获取激光点云数据集,再采用平面拟合方法对激光点云数据集实行去噪处理,最后利用曲面重构法完成对曲面模型的拟合,实现三维运动图像重构。实验结果表明,通过对三维运动图像重构进行测量距离与实际距离的对比、激光点云数据数量的对比和测量图像与实际图像清晰度的对比测试,验证了三维运动图像重构技术的实用性高。     

Rapid 3D face reconstruction by fusion of SFS and Local Morphable Model

Various modeling methodologies have been proposed to model the human face realistically. However, despite the fact that these methods can give high-quality results, the time, cost, and labor required to generate such models by these methods are often high. In this paper, we propose an integrated modeling approach combining Shape-From-Shading (SFS) and Local Morphable Model (LMM), which can rapidly create a realistic 3D face model on the basis of a single 2D image rapidly. This method obtains 3D contour face quickly by SFS firstly; then, recovers local accurate 3D data by LMM; lastly, reconstructs a 3D face model of high-accuracy by carrying out interpolation smoothing on the 3D contour face with local 3D accurate data. Experimental results show that this method has the advantages of modeling with higher accuracy and lower complexity, and can reconstruct personalized 3D face model from a single real-world photo in a short time.     

基于双目会聚型立体摄像机的目标深度测量

目标物体的三维测量是双目立体视觉的一项重要任务。基于视差的平行摄像机模型是最常见的用于三维重建的双目摄像机模型。一般双目立体摄像机不是严格平行的,所以采用上述方式进行三维重建时需要进行极线校正。提出了一种新的用于三维测量的双目摄像机模型,该模型针对一般常见的非平行的会聚立体摄像机模型。采用该模型进行目标物体的三维测距时,根据摄像机标定得到的相对外参,即可快速得到目标物体的深度信息。同时,本文从分辨率的角度对提出的深度测量方法进行了精度分析。实验结果验证了提出方法的有效性和可靠性。     

密集残差网络红外图像超分辨率重构

单幅红外图像超分辨率重构算法作为红外图像分辨率提升应用的关键技术,近年来得到了广泛的研究。为了提高红外图像的分辨力,提出了一种基于残差密集对抗式生成网络的单幅红外图像分辨力提升方法。与以往基于对抗式生成网络的分辨力提升方法不同,本文方法的新颖性主要包含两个方面。首先,在网络架构方面进行改进,以提高性能。设计密集残差网络作为对抗式生成网络的生成网络,充分利用了低分辨率图像的有效特征。在生成网络中引入了一种连续内存机制,以利用密集的剩余块。其次,将Wasserstein-GAN作为损失函数,对判别网络模型进行修正,以达到稳定训练的目的。利用红外高分辨率图像数据集进行了大量的实验,结果表明,该方法在客观评价和主观评价方面均优于目前最新的方法。