水下环境中基于曲线约束的SIFT特征匹配算法研究

针对水下双目图像匹配时不再满足空气中极线约束条件以及尺度不变特征变换(SIFT)特征匹配算法处理水下图像误匹配率较高等问题,提出一种基于曲线约束的水下特征匹配算法。对双目摄像机进行标定获取相关参数,再获取参考图和待匹配图;利用SIFT算法对两幅图像进行匹配,同时利用由参考图提取的特征点推导出其在待匹配图上对应的曲线,将该曲线作为约束条件判定待匹配图上对应特征点是否在曲线上,从而剔除误匹配点,以达到提高精度的目的。实验结果表明,该算法优于SIFT算法,可以有效地剔除误匹配点,比SIFT算法匹配精度提高约12%,解决了SIFT算法在水下双目立体匹配中误匹配率高的问题。     

基于FPFH特征的三维场景重建

文章在阐述不同视角下在对一对三维点云数据集两两配准的基础之上,针对ICP精确匹配算法须使初始点云收敛否则无法获取准确匹配结果的问题,提出了基于FPFH特征描述子的特征点云粗匹配。调整两片点云的初始位置,为ICP算法提供了良好的初始位置进一步提高点云的匹配精度。并且在此基础上通过大量实验得到点云对应点对之间的最大距离与拟合系数的函数关系,得到粗匹配最优值,进而得到最佳配准效果。实验证明通过粗匹配最高能将匹配拟合系数提高60.3%。     

三维点云中关键点误匹配剔除方法

三维点云关键点配准与识别过程中存在寻找匹配对不理想、大量误匹配对及配准与识别准确率下降等问题,提出了一种新颖的关键点误匹配剔除方法。在关键点检测阶段,基于边缘点及其邻域点大多分布在同侧的特性,提出了一种边缘点检测算法,剔除处于边缘的关键点,以提高关键点的可重复性和可匹配性,并降低关键点特征匹配的误匹配率。在关键点特征匹配阶段,对经由最近邻算法得到的初始关键点匹配对,通过Kmeans算法和分裂法,剔除掉大量错误的关键点匹配对,从而提高三维点云之间关键点的匹配率。实验结果表明,该方法能够剔除完整三维点云匹配完整三维点云、完整三维点云匹配杂乱且有遮挡的三维点云、部分点云匹配部分点云所产生的大量关键点误匹配对,提升了关键点匹配效果;同时在时间上,本文算法较随机取样一致性算法更有效率,是最邻近算法的有益补充。     

多视高分辨率纹理图像与双目三维点云的映射方法

针对双目立体视觉重建点云模型与高分辨率纹理图像的融合问题,本文提出了一种新的纹理映射方法。在双目立体视觉系统上增设长焦纹理相机拍摄高分辨率纹理图像,利用高分辨率纹理图像与双目图像的二维特征匹配,以双目图像为桥梁,得到纹理图像与三维点云模型的匹配关系,进而实现高分辨率纹理图像到三维点云模型的映射。同时,针对映射过程中多视纹理图像重叠部分的数据冗余,提出一种引导线点云数据分区方法,有效解决了多视纹理图像重叠部分的映射问题。通过实验验证,所提方法能够方便准确地实现多视纹理图像与双目三维点云模型的纹理映射。在本文实验条件下,三维模型的纹理可分辨原始线宽为0.157 mm的线对,与双目系统直接产生的三维模型相比,其纹理分辨率提高了1倍,验证了所提出的多视高分辨率纹理映射方法的有效性。     

三维人手关节点的提取研究*

近年来以计算机为载体的人机交互愈发成为人们日常生活中的一个重要组成部分,人手作为仅次于语言的交流方式,有着不可或缺的作用,在人机交互中作为主要媒介有着重要的研究价值。本文在关节点的提取上基于特征匹配提出了一种新的研究方法-跨维匹配。在立体视觉手势交互的基础上,用kinect相机采集带有关节点标记的彩色图像和三维点云,通过特征点提取和匹配的方法,获得手势点云平面图的屏幕坐标,并与三维手势点云一一对应得到手势关节点的三维坐标。实验表明本文的方法是可行的,并且在手势关节点的提取效果上也很精确,能够很容易的应用到手势变换中。     

基于稀疏光流法的ORB特征匹配优化

针对图像特征误匹配数量大的问题，提出一种基于稀疏光流法的ORB图像特征点匹配算法。对特征点进行暴力匹配得到初始匹配点集，利用稀疏光流法计算特征点运动向量，估计出特征点在待匹配图像中的二维坐标位置，剔除偏离估计位置较远的特征点匹配对，最后利用随机抽样一致算法进行几何校验进一步优化匹配结果，达到剔除误匹配的效果。实验结果表明:该算法相较于ORB算子、SIFT算子、SURF算子准确率平均提升了21.6%，较RANSAC-ORB算法准确率平均提升了2%，且该算法对图像光照变换、视角变换、模糊变换、旋转和缩放变换和光照变化具有较好的通用性。     

双目视觉测量系统特征点提取与匹配技术研究

自主研发了一种光笔式双目立体视觉大工件尺寸测量系统,对测量系统中特征点的提取及其匹配技术进行了研究。测量系统采用 Canny 算子和 Zernike 矩相结合的算法实现椭圆光斑的亚像素边缘提取,根据得到的亚像素边缘点,采用基于最小二乘的曲线拟合法得到椭圆光斑的中心坐标。针对特征点的匹配问题,提出了一种基于位置约束的快速匹配方法。实验结果显示:所提方法能提取到椭圆光斑亚像素边缘,可精确计算出椭圆光斑中心坐标,匹配率达到95%以上。     

一种基于场景轮廓特征的三维地形重建方法

为了提升双目视觉系统三维重建的准确性和实时性,提出了一种基于区域分割和匹配的方法。针对实际场景中存在大面积灰度相近区域的现象以及稠密三维重建存在实时性差的问题,采用分水岭算法提取区域轮廓进行三维重建;针对轮廓边缘的误匹配问题,建立区域匹配和边缘点匹配的双重约束条件进行优化匹配;根据平行轴双目立体视觉模型进行三维重建。结果表明:采用轮廓特征进行匹配因其匹配点数大为减少,匹配用时提高了90%;由于采用了双重匹配策略,匹配和重建的准确性得到了保证。     

双目视觉用于鱼苗尺寸测量

为了有效地提高鱼苗尺寸测量的效率及精度,搭建了平行式双目立体视觉系统。根据双目视觉原理,首先基于改进后的由多组同心圆构成的标定板对双目视觉测量系统进行定标;然后利用Harris角点提取算法获取鱼苗图像的关键特征点,并基于归一化互相关(Normalized Cross Correlation,NCC)立体匹配算法对关键特征点进行匹配,提取坐标数据;最后根据坐标数据进行计算,得到鱼苗的空间坐标,实现对鱼苗尺寸的精确测量。结果表明,由所搭建的平行式双目立体视觉系统测量的相对误差在8%以内,为双目视觉应用于鱼类养殖业的可行性提供了依据。     

基于双目立体视觉实现物体三维测量的研究

以双目立体视觉理论为基础,提取立体图像的Harris角点作为特征点,经过基于小波变换的子线段匹配方法,采用由粗到细的匹配策略匹配端点,盒滤波技术加速法,解决了匹配准确度和匹配速度之间的平衡问题.采用该方法对水泥冷却机内熟料进行测量,实验表明该方法能够较精确的对物体实现三维测量.     

三维点云数据超分辨率技术

随着机器视觉技术的发展,如何准确、高效地对真实世界进行精确记录与建模已成为热点问题.由于硬件条件的限制,通常采集到的点云数据分辨率较低,无法满足实际应用需求,因此有必要对点云数据超分辨率技术进行研究.本文介绍三维点云数据超分辨率技术的意义、进展及评价方法,并对经典超分辨率算法和基于机器学习的超分辨率算法分别进行梳理,总...     

一种高效的人脸三维点云超分辨率融合方法

三维人脸识别技术是当前研究和应用的热点。提出了一种专门针对人脸的三维点云融合方法,通过人脸检测、人脸姿态校正、点云对准和三视点投影等步骤实现三维点云超分辨率融合。实验结果表明,该方法可提高点云的分辨率,降低噪声的干扰,消除孔洞,能较好地重构人脸表面,能大幅度地降低融合的计算复杂度,提高融合的效率。     

基于三角测量的三维激光扫描仪设计

基于三角测量原理,设计了一套三维激光扫描仪.分析了光信号在不同表面上的反射性质,设计出较为准确的亚像素光点中心定位算法.实验表明即使在红外光较强的环境下,也具备较好的抗干扰能力,具有较高性价比.     

基于改进的局部表面凸性算法三维点云分割

点云分割是点云分类、识别以及三维重建等处理的基础,分割结果对后续应用影响巨大。本文提出利用连通点集改进局部表面凸性算法中邻近点关系的方法,解决目前激光三维成像系统点云分割算法在处理复杂环境散乱点云时存在分割过度及分割不充分的问题,通过主顶点与周围点构成连通集,作为分割判断局部子点集,形成有效分割区域。该方法解决了常用点云分割方法无法对形状不规则物体进行有效分割的问题,提高了分割精度。算法实验结果表明,相比于最小切割算法和区域生长算法,基于连通点集的改进局部表面凸性算法对实际路面环境信息的分割效果更好,并能在一定程度上避免分割过度和分割不充分的情况,证明该方法适用于复杂环境散乱点云数据分割。     

基于点云模型的人体尺寸提取算法

针对人体尺寸自动提取的问题,提出一种基于PCL点云库的交互式算法。通过单台Microsoft Kinect采集人体点云数据,使用邻域平均法进行去噪预处理;通过人机交互的方式选取特征点得到所对应的点云轮廓;采用改进的凸包算法估算人体胸围、腰围、脖围尺寸。实现了全面的非接触式人机交互,具有操作便捷、速度快的特点。实验结果表明交互式人体尺寸提取方法能够适用于不同人群,改进的凸包算法能够有效地提高尺寸精度;提取的人体尺寸满足GB/T 23698-2009的精度要求。     

激光扫描匹配方法研究综述

激光扫描匹配是利用激光雷达进行导航、定位与地图构建的基础,本文对各类激光扫描匹配方法进行了综述。将现有方法归纳为基于点的扫描匹配方法、基于特征的扫描匹配方法和基于数学特性的扫描匹配方法 3类,系统总结了相应类型的常见方法;对典型的算法及其改进算法进行了梳理,并指出了存在的主要问题和发展趋势;介绍了激光扫描匹配方法性能评价和对比的最新研究进展,最后,展望了激光扫描匹配技术未来的研究方向。     

激光雷达辅助驾驶道路参数计算方法研究

针对特定场景辅助驾驶的需求,构建道路场景车载激光雷达三维扫描系统,并设计基于三维激光点云的道路参数提取与计算方法,包括路面宽度、横杆或桥梁或隧道限高、拐弯半径等等,为辅助判断道路的可通过性提供决策依据。测试和对比实验表明,所设计算法效果稳定、精度良好,在效率和自动化程度上有一定优势,可为辅助驾驶提供非常有益的决策参数。     

Small angle neutron scattering from micellar solutions of triton X-100

Micellar solutions of non-ionic surfactant triton X-100 (8% by weight) show phase separation at cloud pointT _cp ～ 335 K. This paper reports results of small angle neutron scattering (SANS) experiments from this solution as a function of temperature between 298 and 332 K. The range of wave-vector transferQ, covered in these experiments is from 0.02 to 0.15 Å^?1. It is seen that as one approachesT _cp, the neutron scattering cross section diverges in the region of lowQ (<0.06 Å^?1) while it is independent of temperature in region of largeQ(>0.06 Å^?1). We believe that the divergence of scattering at lowQ with an increase in temperature is because of changes in the structure factorS(Q) of the solution. The measured distributions have been analyzed using four different models for inter-micellar potential. The models used to calculate the structure factorS(Q) are (1) mean spherical approximation (MSA) with Yukawa tail for attractive potential, (2) MSA with an attractive square well potential, (3) random phase approximation (RPA) with an attractive square-well potential and (4) Sticky hard sphere model (attractive square-well potential with Percus-Yevick approximation). The strengths of the attractive potential required to fit the SANS data are (?6.6 to ? 14.4)/kt for model (1), (? 6.6 to ? 15.0)/kt for model (2), (? 3.8 to ? 7.3)/k _B T for model (3) and (?2 to ?2.7)/kt for model (4). On the basis of reasonableness of the derived strength of the potential near the phase separation temperature and its relative temperature dependence, it is concluded that present data favour the Sticky hard sphere model.     

基于改进迭代最近点算法的两视角激光雷达数据配准

两视角激光雷达数据配准是空地探测遮蔽目标研究领域中的一项重要内容,迭代最近点（ICP）算法为其提供了理论基础,但遮蔽条件下激光雷达数据的复杂性使ICP算法在对应点确定上面临很大困难。在分析ICP算法基本原理和遮蔽条件下激光雷达数据特点的基础上,从控制点选择、对应点匹配和伪点对剔除三个方面给出了ICP算法的具体应用策略和改进措施,并提出一种基于固定-自适应重叠率的伪点对剔除方法。详细阐述了基于改进ICP算法的两视角激光雷达数据配准的具体步骤,并进行了实验验证。实验结果表明：改进后的ICP算法能够有效实现了遮蔽条件下的激光雷达数据配准,且与其他算法相比,具有较强的稳建性和较高的配准精度。