基于双视角的可见外壳三维重建研究

针对双目视觉重建方法在三维重建过程中步骤繁琐与重建效果不理想的问题,文中提出了一种基于双视角下可见外壳的三维重建方法。该方法主要借助平面镜成像原理,在不同视角拍摄包含物体与其成像的两幅图像,并根据成像原理确定物体之间的位置关系。通过相机与周围物体的运动关系求得相机参数,实现相机自标定。然后根据阈值分割及区域生长算法处理边缘信息得到目标轮廓,通过可见外壳方法计算侧影轮廓线,连接轮廓线形成重建模型。该方法通过自适应可见外壳种子体素生长在不了解物体先验知识的情况下完成重建。文中对比文献"基于图像轮廓的三维重建方法"中的单视角重建物体方法,提出了双视角重建物体模型方法。实验结果表明,双视角重建方法简单实用,生成的三维模型准确真实。     

基于侧影轮廓的图像三维重建方法

针对自标定单幅图像的三维重建问题,提出一种基于侧影轮廓的图像三维重建方法。使用成角度平面镜装置拍摄目标物体,对所得图像进行边缘跟踪,得到闭合的轮廓曲线,利用满足平面镜成像原理的2对侧影轮廓计算灭点,根据灭点间的约束关系计算相机参数,在此基础上重建得到物体的三维模型。实验结果表明,该方法能快速重建逼真的三维模型。     

一种辅助轮廓线的断层医学图像三维重建算法

针对轮廓线重建过程中的轮廓分叉问题,提出了一种改进的多轮廓线三维重建算法,通过构造辅助轮廓线将多轮廓线的连接转换为单轮廓线的连接,改进了利用多轮廓线进行三维重建的不足,利用可接受表面实现特征点的三角化,并根据曲率的变化拟合重建过程中的不光滑表面,进而实现断层医学图像的三维重建。实验结果证明,运用本算法在保证重建物体正确的同时,缩短了体数据的构造时间,加快了整个表面的重建速度。     

基于固定式相机对动态目标跟踪的三维重建

通过图像的三维建模方法往往通过移动拍摄设备拍摄静止物体来达到三维重建的目的,却不适用于对移动中的物体进行三维重建。三维重建中常用提取SIFT特征作为图像特征匹配,然而SIFT特征在某些无纹理或者纹理少的情形表现效果不佳,而且错误匹配较多。采用动态目标提取和目标跟踪技术应用到动态目标的三维重建。并用网格运动统计（GMS）的特征点匹配算法来作为图像匹配,用来实现固定相机对动态目标物体的三维重建。     

信号博弈的三维重建形变识别算法

现有双目立体视觉算法常常需要双目相机位置固定,在现实应用中,这类算法难以重构空间三维几何关系.为此,本文提出了一种不受位置限制的多视角图像三维重建与形变检测算法.该算法首先采用sift算法获取成对图像的特征点,以获取形变前后比对点对图像的特征信息;其次,利用信号博弈方法确定图像拍摄时相机的空间位置与视角,以准确获取图像的空间位置坐标;再次,依据上述信息完成物体的三维点云重建;进而,利用三维数据信息比对实现物体形变识别.最后,本文利用真实物体的实验,验证了三维重建形变识别算法的有效性.     

外边界跟踪算法在医学断面图像的应用研究

在医学图像的三维重建、模式识别等应用中,常常需要保留感兴趣的物体区域,从而必须用外边界作为轮廓线,文章介绍一种在背景明确情况下的外边界跟踪方法,该方法无需进行二值化,是一种在医学断面方面通用性较强的算法。     

基于ToF相机的三维重建技术

针对利用ToF相机实现物体的重建提出一种新的三维重建算法,通过分析物体重建过程的特点,对KinectFusion的重建算法进行改进。点云匹配过程包括粗匹配和精匹配两个过程,最后进行全局优化,提高相机位姿估计的精度,从而得到更精确的三维重建结果。利用泊松重建算法重建物体表面,相比于TSDF算法,能够实现完整表面的重建。提出结合强度图对深度图进行多边滤波的算法以及一种新的补空洞法则,增强深度图像。多边滤波算法在PSNR和SSIM的评估中都优于双边滤波结果,提出的三维重建算法与KinectFusion三维重建结果对比,表面更完整,重建结果更优。     

深度学习背景下的图像三维重建技术进展综述

三维重建是指从单幅或多幅二维图像中重建出物体的三维模型并对三维模型进行纹理映射的过程。三维重建可获取从任意视角观测并具有色彩纹理的三维模型,是计算机视觉领域的一个重要研究方向。传统的三维重建方法通常需要输入大量图像,并进行相机参数估计、密集点云重建、表面重建和纹理映射等多个步骤。近年来,深度学习背景下的图像三维重建受到了广泛关注,并表现出了优越的性能和发展前景。本文对深度学习背景下的图像三维重建的技术方法、评测方法和数据集进行全面综述。首先对三维重建进行分类,根据三维模型的表示形式可将图像三维重建方法分类为基于体素的三维重建、基于点云的三维重建和基于网格的三维重建;根据输入图像的类型可将图像三维重建分类为单幅图像三维重建和多幅图像三维重建。随后介绍了不同类别的三维重建方法,从三维重建方法的输入、三维模型表示形式、模型纹理颜色、重建网络的基准值类型和特点等方面进行总结,归纳了深度学习背景下的图像三维重建方法的常用数据集和实验对比,最后总结了当前图像三维重建领域的待解决问题以及未来的研究方向。     

基于轮廓线法的汽车类外观专利图像三维重建

对立体产品的外观设计专利图像进行三维重建是外观设计专利三维检索的基本前提。结合汽车类外观专利图像的特点,提出汽车类外观专利图像三维重建方法。该方法利用三视图理论及汽车模型的对称性,根据俯视图信息确定主视图与后视图之间在不同高度的距离,进而获取三维空间点坐标;对车轮部分的连接进行特殊处理,并按照子轮廓线连接法构造四角面片,实现三维模型的重建。实验结果表明:1)与传统方法相比错误面片数降低了19.4%;2)重建效果图在外形上与实际物体更为接近。     

用单数码相机实现物体表面的三维重建

根据由运动重建物体结构的原理,设计了一个简便易操作的三维重建系统,具体做法是:先用张氏标定法求得内参数矩阵,然后在两个不同的未知位置拍摄物体得到两幅图像,经立体匹配后,利用图像特征点的对应关系求解基本矩阵和本质矩阵,分解本质矩阵获得两个拍摄位置确定的摄像机运动参数(旋转矩阵和平移向量),进而求出相机在两个位置的投影矩阵,最后用三角法计算出物体表面特征点的三维坐标并在OpenGL中重建物体表面.和传统的立体视觉系统相比,本系统只需要一台数码相机和平面方格模板就可以实现三维重建,因此适用于普通相机用户.     

A theoretical 2D image model for locating 3D targets

To construct a water quality monitoring system, challenging issues need to be addressed regarding the acquisition of target information (e.g. 3D location and occlusion) as well as the behavioural analysis of aquatic organisms. This paper presents a novel 3D information acquisition and location method, by means of an information acquisition platform consisting of a monitoring terminal, frame grabbers, a single camera and a single mirror. Using this platform, we propose a theoretical 2D image model for locating 3D targets and then validate it using data obtained from both real and artificial fish. The proposed model is based on the principles of light refraction, plane mirror imaging, underwater objects and camera imaging as well as the technologies of digital to analog conversion and object segmentation. In contrast with existing methods, our method can accurately reflect 3D information of aquatic organisms, thus providing critical technical support for the development of water quality monitoring systems in the future.     

一种采用高斯模型的步态轮廓分割算法

步态识别中大多采用步态轮廓作为识别特征,因此提取完整封闭的运动人体轮廓以准确表达步态特征是正确识别的前提。本文提出一种采用高斯模型的步态轮廓分割算法。在人的运动方向与摄像机成像面平行和摄像机静止的条件下,假设序列图像所有帧中对应像素点背景时刻的灰度值在时间轴上是高斯分布,而目标时刻不满足这种分布,采用统计推断的方法分割出运动目标轮廓。实验结果表明,本文算法不仅能够提取出完整的人体轮廓,并且能有效地去除噪声,对阴影抑制也有一定效果,能够提高步态识别率。算法直接在RGB空间或灰度空间进行,无需进行颜色空间转换,也无需建立单独的背景图像,计算量小,处理实时性高。     

Silhouette coherence for camera calibration under circular motion

We present a new approach to camera calibration as a part of a complete and practical system to recover digital copies of sculpture from uncalibrated image sequences taken under turntable motion. In this paper, we introduce the concept of the silhouette coherence of a set of silhouettes generated by a 3D object. We show how the maximization of the silhouette coherence can be exploited to recover the camera poses and focal length. Silhouette coherence can be considered as a generalization of the well-known epipolar tangency constraint for calculating motion from silhouettes or outlines alone. Further, silhouette coherence exploits all the geometric information encoded in the silhouette (not just at epipolar tangency points) and can be used in many practical situations where point correspondences or outer epipolar tangents are unavailable. We present an algorithm for exploiting silhouette coherence to efficiently and reliably estimate camera motion. We use this algorithm to reconstruct very high quality 3D models from uncalibrated circular motion sequences, even when epipolar tangency points are not available or the silhouettes are truncated. The algorithm has been integrated into a practical system and has been tested on more than 50 uncalibrated sequences to produce high quality photo-realistic models. Three illustrative examples are included in this paper. The algorithm is also evaluated quantitatively by comparing it to a state-of-the-art system that exploits only epipolar tangents     

A new monocular vision measurement method to estimate 3D positions of objects on floor

A new visual measurement method is proposed to estimate three-dimensional (3D) position of the object on the floor based on a single camera. The camera fixed on a robot is in an inclined position with respect to the floor. A measurement model with the camera’s extrinsic parameters such as the height and pitch angle is described. Single image of a chessboard pattern placed on the floor is enough to calibrate the camera’s extrinsic parameters after the camera’s intrinsic parameters are calibrated. Then the position of object on the floor can be computed with the measurement model. Furthermore, the height of object can be calculated with the paired-points in the vertical line sharing the same position on the floor. Compared to the conventional method used to estimate the positions on the plane, this method can obtain the 3D positions. The indoor experiment testifies the accuracy and validity of the proposed method.     

基于镜面成像技术的三维立体视觉测量与重构综述

利用镜面成像技术获取被测物体或场景的三维信息得到研究者越来越多的关注。光线与平面镜或曲面镜交互时产生镜面成像。平面镜的反射属性可以改善视觉效果,基于光路射线展开过程可应用于不同的平面镜成像系统,采用光路展开替代镜面交互应用于三维场景,得到虚拟三维空间,平面镜成像使得复杂的射线交互可以用一种虚拟的方式可视化,且坐标系统的变化容易跟踪。曲面镜成像通常不具有透视投影属性,根据曲面的曲率来改变空间显示。曲面镜常常导致折反射,故针对不同的三维立体视觉测量及重构需设计相应的几何恢复算法。从计算机图形学和计算机视觉的角度,分析了镜面成像的基本原理,对近年来较典型的基于镜面成像技术的三维测量与重构方法及最新研究进展进行综述。     

基于一维移动物体的双目装置自标定

给出了平移运动的一维物体所在平面的虚圆点图像及其对摄像机内参数的约束，和约束方程的数值求解方法，从而获得摄像机的内参数. 进一步通过恢复空间点在摄像机坐标系中的坐标，求解出双目摄像机之间的方位，即摄像机的外参数．对于一维物体的一般刚体运动，给出了把它转化为平移运动的方法．模拟实验和真实图像实验结果表明该方法具有较高的求解精度，同时也有一定的应用价值．     

3D depth information extraction with omni-directional camera

This paper presents a novel 3D depth information extraction method without calibration. Firstly, this paper develops an omni-directional 3D camera system, which consists of a CCD camera, hyperbolic mirror, infrared laser diodes and diffractive of element (DOE). Secondly, a depth measurement model is proposed to obtain the 3D depth information. Finally, in order to calculate the speckle shift accurately between the reference image and the object image, a dot matrix pattern and sequence coding algorithm are designed to find the corresponding speckles in the two images. Experimental results show that the reconstructed depth data have a good correlation with the actual distance. The accuracy of the data is also found to be influenced by the distance between the object and the camera.     

基于单目体系的可见手重构算法研究

首先确立单相机加单平面镜的体系结构，然后研究在该体系下实现三维重构的基本理论和基本方法，具体探讨了以下4个关键问题：（1）手边沿的提取；（2）对应关系的获取；（3）3D重构的基本方法；（4）校准算法，通过揭示出空间物点在像平面上的投影、该物点的对称点在同一像平面上的投影、镜面以及该物点本身这四者之间的关系，得到三维重构的新方法，既便于理论分析，又便于程序设计；既使校准过程简单易行，又保证了三维重构的精度．     

3-D reconstruction using mirror images based on a plane symmetryrecovering method

Three-dimensional reconstruction from a perspective 2D image using mirrors is addressed. The mirrors are used to form symmetrical relations between the direct image and mirror images. By finding correspondences between them, the 3D shape can be reconstructed by means of plane symmetry recovering method using the vanishing point. Two constraints are used in determining the correspondence. In the case where only one mirror is used, invisible parts both in the direct image and in the mirror image may still remain. Using multiple mirrors, however, occluded parts will decrease or disappear, and occlusion-free object reconstruction becomes possible