基于尺度不变Harris特征的准稠密匹配算法

准稠密匹配是多视图三维重建的重要技术,其性能对重建结果至关重要。针对常用的Sift算法提取的种子点进行准稠密匹配正确率较低、重建效果不佳的问题,提出了一种基于尺度不变Harris角点特征的准稠密匹配算法。该算法首先在图像多尺度空间构造尺度不变Harris特征,并采用余弦距离测度对不同视图进行双向匹配;然后根据稀疏匹配获取种子点,采用最优最先匹配扩散策略进行准稠密扩散;最后采用局部非极大值抑制策略对匹配结果进行重采样。实验表明,本文算法提取的种子点既能够体现场景结构信息,又具有尺度不变特性,用于准稠密匹配能够提高匹配的效果和精度,是一种有效的用于三维重建的准稠密匹配算法。     

视差图提取技术与OpenGL三维重建

在研究区域匹配算法和特征匹配算法的基础上,提出了改进的基于视差梯度的区域匹配算法和基于尺度不变性的Harris角点特征匹配算法,并进一步利用互补策略将两种算法结合起来,提出了一种区域和特征匹配相结合的立体匹配算法,该算法具有速度快、精度高和鲁棒性强等优点。利用该算法提取视差图,进而提取深度图,最后利用OpenGL进行三维重建,获得了良好的重建效果。     

一种用于未标定图像三维重建的立体匹配算法*

提出了一种适用于未标定图像三维重建的立体匹配算法。该算法首先引入限制因子来消除Harris角点聚簇的现象,使用高斯曲面拟合内插使Harris角点达到亚像素级;接着采用特征点的Sift特征描述符进行初始匹配,利用随机抽样算法估计基础矩阵的同时剔除误匹配点对;最后在估计的基础矩阵的引导下进行双向匹配。实验证明,该算法能够很好地恢复物体的结构,是一种有效的用于未标定图像三维重建的立体匹配算法。     

基于SIFT特征与区域相结合的双目视觉匹配算法

以SIFT特征对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性的特点,使用双目视觉系统从两个不同的视觉角度采集立体图像对,提出基于SIFT特征匹配和改进的区域匹配相结合的匹配算法。该方法确定符合SIFT特征的边缘为可靠特征点,并确定其视差;根据视差梯度原理确定其他点的视差,最后生成稠密的视差图。实验结果表明,SIFT特征与区域相结合的匹配算法的引入,提高了特征点视差的准确性,一些弱纹理区的匹配也有所改善。     

基于角点特征值和视差梯度约束的角点匹配

提出了一种基于角点特征值的角点匹配快速算法,并利用视差梯度约束去除误匹配的结果。首先把提取角点时得到的角点特征值作为匹配的一个约束,提高了基于灰度相关的角点粗匹配运算的速度,然后利用视差梯度约束对粗匹配的结果进行求精运算,去除误匹配的结果,实验结果证明了该算法的有效性。     

立体视觉中误匹配滤波方法的研究

从二维空间和三维空间2种角度研究误匹配滤波算法,提出在匹配前用于降低误匹配的灰度预处理算法和一种基于真实控制点的视差滤波算法。前者只针对2幅图像的重叠区域进行灰度均衡,可以减少计算量,后者在传统视差均值滤波的基础上可进一步提高误匹配的滤波效率。基于真实图像的实验结果表明,新算法可以有效滤除误匹配,提高三维重建精度,保证重建效果。     

基于准稠密匹配的结构化场景三维重建

传统的准稠密对应点匹配算法大都是针对一般场景开发的,未考虑场景的结构特点.为此,针对结构化场景提出一种基于平面单应约束的准稠密匹配方法.首先采用基于仿射不变量的方法检测和匹配稀疏平面种子区域,然后根据平面间的几何约束和对应点相似性约束,利用区域增长的方法实现准稠密扩散匹配.最优种子区域优先扩散策略的应用大大减小了初始错误种子区域对扩散过程的影响,而对不可靠扩散点的后处理也有效地提高了最终三维重建的精度.实验结果表明,相比传统的准稠密匹配方法,对于结构化场景,采用文中方法更加精确和稳定.     

一种基于彩色分割的改进DSM视差匹配算法

提出了一种改进的视差匹配算法.采用基于图像彩色分割的自适应权重方法,提高了DSM算法中像素点显著性估计的准确度,降低了视差匹配的误匹配率;并利用同一彩色区域的像素视差的相关性,缩小了视差匹配的搜索范围,减少了视差匹配的运算量.使用Middlebury网站的标准测试图像对文中的视差匹配算法进行了评估,实验结果表明,提出的视差匹配算法与DSM算法相比,降低了误匹配率,并且提高了运算速度.     

基于分割稳健而快速的局部立体匹配及医学应用

为了快速消除双目立体匹配的歧义性,提出一种基于局部信息和分割、快速高效的两步立体匹配算法.首先分割彩色立体图像对,并基于改进的Geman-McClure函数得到初始匹配成本;在水平、垂直双方向上采用分割自适应权重方法,消除匹配特征的相似歧义,计算鲁棒匹配代价,择优选取初始视差.为了最优地分配遮挡等歧义区域,采用贪婪策略估计视差,包括不可靠视差检测、基于分割窄遮挡处理、基于极线最小二乘填充及基于映射的视差组合.实验结果表明,该算法结构简单、计算快速高效,能有效地消除匹配歧义,得到分段平滑、精度高的稠密视差图;可在临床医学疾病诊断应用中自动地为计算机辅助诊断系统提供可靠深度信息感知.     

基于图像分割的自适应窗口双目立体匹配算法研究

针对传统双目立体匹配算法采用固定窗口导致弱纹理区域匹配精度较低的问题,提出了一种基于图像分割的自适应窗口立体匹配算法.首先,采用Mean-shift算法对图像进行分割,之后对分割图像进行局部子区灰度标准差统计,在此基础上提出了一种根据纹理丰富程度进行窗口大小自适应设定的算子.基于自适应窗口大小设定,组合使用Census变换和梯度值计算匹配代价,并分别通过自适应权重代价聚合及"胜者为王"策略进行初始视差计算,最后利用左右视差一致性原则和加权中值滤波得到稠密视差图.采用提出的自适应窗口匹配算法与固定窗口匹配算法对Middlebury数据集上的标准图片进行匹配实验,实验结果表明,所提算法的平均匹配错误率为2.04％,相比对比算法,所提方法的匹配错误率分别降低了4.5％和7.9％.     

A quasi-dense approach to surface reconstruction from uncalibrated images

This paper proposes a quasi-dense approach to 3D surface model acquisition from uncalibrated images. First, correspondence information and geometry are computed based on new quasi-dense point features that are resampled subpixel points from a disparity map. The quasi-dense approach gives more robust and accurate geometry estimations than the standard sparse approach. The robustness is measured as the success rate of full automatic geometry estimation with all involved parameters fixed. The accuracy is measured by a fast gauge-free uncertainty estimation algorithm. The quasi-dense approach also works for more largely separated images than the sparse approach, therefore, it requires fewer images for modeling. More importantly, the quasi-dense approach delivers a high density of reconstructed 3D points on which a surface representation can be reconstructed. This fills the gap of insufficiency of the sparse approach for surface reconstruction, essential for modeling and visualization applications. Second, surface reconstruction methods from the given quasi-dense geometry are also developed. The algorithm optimizes new unified functionals integrating both 3D quasi-dense points and 2D image information, including silhouettes. Combining both 3D data and 2D images is more robust than the existing methods using only 2D information or only 3D data. An efficient bounded regularization method is proposed to implement the surface evolution by level-set methods. Its properties are discussed and proven for some cases. As a whole, a complete automatic and practical system of 3D modeling from raw images captured by hand-held cameras to surface representation is proposed. Extensive experiments demonstrate the superior performance of the quasi-dense approach with respect to the standard sparse approach in robustness, accuracy, and applicability.     

Match propagation for image-based modeling and rendering

This paper presents a quasi-dense matching algorithm between images based on the match propagation principle. The algorithm starts from a set of sparse seed matches, then propagates to the neighboring pixels by the best-first strategy, and produces a quasi-dense disparity map. The quasi-dense matching aims at broad modeling and visualization applications which rely heavily on matching information. Our algorithm is robust to initial sparse match outliers due to the best-first strategy. It is efficient in time and space as it is only output sensitive. It handles half-occluded areas because of the simultaneous enforcement of newly introduced discrete 2D gradient disparity limit and the uniqueness constraint. The properties of the algorithm are discussed and empirically demonstrated. The quality of quasi-dense matching are validated through intensive real examples.     

基于未标定彩色图像三维重建的立体匹配算法

提出了一种用于三维重建的未标定彩色图像立体匹配算法。针对Harris角点的聚簇现象,引入了限制因子来消除,通过采用精度较高的邻域彩色相关法进行匹配。针对相机平移旋转较小的情况,提出了利用抖率一致性剔除明显的误匹配,然后运用随机抽样算法估计基础矩阵,同时进一步剔除误匹配点对,最后用基础矩阵引导未匹配特征点进行匹配。实验表明,该算法用于三维重建,能够较好地恢复物体的结构,是一种有效的匹配算法。     

基于色彩空间分块匹配的三维动画融合技术

为了提高影视动画制作的三维图像成像质量,需要进行动画图像的动态信息融合处理,提出一种基于二维色彩空间分块匹配的三维动画图像的动态信息融合处理技术,采用虚拟视景重构技术进行三维动画图像采集和特征投影处理,对三维动画图像进行二值拟合和边缘轮廓检测,采用RGB分解技术进行三维动画图像的颜色分量提取,采用颜色模板空间投影算法进行三维动画图像的分块融合处理,提高三维动画图像的边缘像素点的特征配对性能,结合三维动画图像的色彩空间分块融合结果进行像素特征优化配置,计算匹配窗口相关系数,实现三维动画图像的动态信息融合处理。仿真结果表明,采用该方法进行三维动画图像的动态信息融合处理,能提高图像输出峰值信噪比,提高动态成像质量。     

匹配图像与3维模型特征点的真实感3维头重建

提出并实现一种基于两张正交图像和一个标准3维头模型,并利用2D图像特征点和3D模型特征点的匹配进行3维头模型重建的算法。首先,进行面部区域和头发区域的分割,利用色彩传递对输入图像进行颜色处理。对正面图像利用改进后的ASM（主动形状模型）模型进行特征点定位。改进局部最大曲率跟踪(LMCT)方法,更为鲁棒的定位了侧面特征点。在匹配图像特征点与标准3维头上预先定义的特征点的基础上,利用径向基函数进行标准头形变,获得特定人的3维头部形状模型。采用重建好的3维头作为桥梁,自动匹配输入图像,进行无缝纹理融合。最后,将所得纹理映射到形状模型上,获得对应输入图像的特定真实感3维头模型。     

乒乓球的三维运动轨迹重建

主要基于图像序列对乒乓球的运动轨迹进行三维重建,并对乒乓球运动形态进行分析.首先对采集的图像进行立体校正,利用颜色识别和改进的霍夫圆检测算法提取出序列图像中乒乓球的圆心坐标;然后根据前后帧图像的特征点坐标差值在时间序列上匹配特征点;最后,利用三角测量法对匹配的特征点进行三维重建,并计算出乒乓球不同时刻的速度和加速度,实现了动态物体的三维运动重建.实验结果表明该三维运动重建方法提高了特征提取的准确性,有效地实现了时间序列上的匹配,获得了物体的三维运动数据.     

基于未标定多幅图的三维重建算法

为得到鲁棒的三维重建效果,提出了一种基于未标定多幅图像的三维重建算法。该算法首先采用Harris算法检测特征点,针对双向匹配算法匹配速度慢的缺点,使用改进的双向匹配算法进行特征点匹配,在已知摄像机参数的情况下进行两幅图的三维重建;接着采用四元数算法进行坐标转换,将由每两幅图得到的不同部分的重建结果转移到同一坐标系下,实现了多幅图像的三维重建;最后利用集束调整优化重建结果。实验结果证明,该算法能获得比较满意的重建效果。     

建筑物场景宽基线图像的准稠密匹配

室外建筑物纹理通常重复而且单一,在进行宽基线图像匹配时,得到的初始种子点匹配数量通常比较少,而且在匹配和扩散时存在匹配多义性问题,使得应用传统的宽基线准稠密匹配算法不能得到满意的结果。针对这一问题,提出了一种针对室外建筑物的宽基线图像准稠密匹配算法。算法从高斯差分空间提取最大稳定极值区域,以获取数量更多的初始种子点匹配;在仿射传递过程中,采用自适应支持加权计算匹配分数,去除匹配多义性问题。实验表明,提出的算法能获得比较满意的准稠密匹配结果。