基于空间三维物体重构的光场显示技术综述

目前的三维显示技术,如视差屏障显示、柱镜光栅显示、多投影显示、扫描立体显示,通过运用双目视差、视觉暂留效应使人眼获得三维图像。这些显示技术将物体显示在二维平面上,并不是在空间中重构出三维物体,丢失了深度信息,易引起聚焦辐辏调节冲突。体三维显示和全息显示可以在空间中重构出三维物体,但所需处理的数据量巨大,目前在计算速度、传输速率等方面都有技术限制。基于空间三维物体重构的光场显示技术利用光场在空间中重构出三维物体,主要包括层叠光场显示、快门光场显示、集成成像光场显示和矢量光场显示。该文分析了各种光场显示技术的原理和特点,认为矢量光场显示技术具有广阔的发展前景。     

基于核函数因素分解模型的表情合成与识别

人脸图像合成是新一代人机交互中的重要技术。传统的三维模型加生理模型的方法可以生成真实的人脸表情图像,但是其中的计算复杂度很高。该文提出了一种基于样本的方法,将不同的人和不同的表情看作影响人脸表情图像的两种变化因素,利用因素分解模型巧妙地进行人脸表情图像合成。同时,分析了因素分解模型获得的身份子空间和表情子空间的特点,提出了一种在子空间中利用余弦距离进行身份和表情识别的新思路。从实验结果来看,这里提出的方法可以仅利用一张训练集内、外的人脸图像合成出该人在不同表情下逼真的脸部表情图像,同时可以合成库内的人在新表情下的表情图像。     

利用空间正交约束的相机自标定和三维重建

提出了一种用2幅未标定的图像进行三维重构的算法.利用空间 3 组垂直方向的正交结构与其在图像平面上消失点的对应关系,线性计算出相机的内参数,再利用3组匹配线段计算相机在2个视角的运动参数,最后根据得到的相机参数采用三角测量法计算空间点的三维坐标值.该算法与利用三正交运动的主动标定法相比,把相机的正交运动约束转换成空间正交结构约束,使用简单,适应性强,可直接利用参数未知的手持数码相机拍摄图像进行三维重建.对真实的建筑场景图像进行三维重建实验,重建后的三维模型在新视点生成的图像与所观察的场景一致,重构的2个平面夹角与实际值的测量误差在1 5%~2 6%之内.     

基于真实感三维头重建的人脸替换

传统的人脸替换技术需要输入的源图像中的人脸与待替换的目标图像中的人脸姿态相似,这限制了人脸替换技术的应用。该文提出一种基于特定三维头模型重建的人脸替换技术。首先,利用替换者的2张正交图像(1张正面图像和1张侧面图像)进行三维头重建。整个三维头重建过程分为人脸图像配准、特征点匹配、标准三维头形变和纹理贴图4个部分。形变部分利用了径向基函数对标准三维头进行形变以获得最终的特定三维头模型。通过建立替换者的真实感三维头模型,渲染出与任意目标图像姿态相一致的人脸图像。为了让渲染后的人脸图像与目标图像进行无缝纹理融合,还进行了色彩传递和基于多分辨率技术的边界融合。用此方法可将故事书中的任意角色替换成用户,以此提供个性化的图书。     

基于前视钻孔摄像提取全景图像的方法

依据前视钻孔窥视仪在地质勘探中的相关数据,提出一种将前视图像进行数字图像处理得到对应全景图像的方法,将钻孔孔壁全景范围内的三维柱面空间投影到二维平面.首先根据图像特征确定图像的圆心并划定半径,然后利用极坐标转换结合插值算法,得到矩形平面展开图,再利用图像灰度特征相似度准则和滤波技术进行图像匹配拼接,得到满足定量分析要求的全景图.     

基于双目立体视觉的三维建模算法

根据双目立体视觉成像原理来完成特征点深度信息的恢复,提出了一种基于图像的三维建模方法。利用该方法标定出相机的全部内外参数;利用双目立体视觉成像原理,根据不同位置拍摄的2幅或多幅照片中的对应点的图像坐标,计算它们在空间中对应点的三维坐标,实现了由多幅图像来恢复物体的深度信息;最后,利用这些坐标在Rhino中实现了由离散的稀疏点云数据建立三维实体模型。     

妈祖宫庙三维全景地理信息平台设计

以地图学、空间信息技术、人文地理学为理论基础,基于三维全景技术、网络地理信息系统等技术,实现妈祖宫庙的三维信息可视化管理。采集高分辨率图像序列以及经纬度信息,经消除图像噪点及光照差异后进行拼接与投影得到最终全景影像数据,建立三维全景影像数据库与空间数据库;然后根据全景影像像素坐标与地理坐标之间的映射关系,实现三维全景影像与空间数据的无缝集成,设计妈祖宫庙三维全景地理信息平台。该平台可实现妈祖宫庙空间查询与分析,以全方位场景漫游的形式直观呈现宫庙及其周围环境纹理信息,为妈祖宫庙信息化管理与旅游服务提供有效支持。     

光笔式三维坐标视觉测量方法研究

基于便携式双目测量系统,提出了一种新型便携式光笔测量方法。利用标定参数已知的双目像机进行图像采集,结合图像坐标系与空间坐标系的对应关系求得标志点空间坐标;利用最小二乘方法拟合空间直线,得到测头三维坐标与标志点三维坐标数学关系,求解测头坐标。实验结果表明,在摄像机视场范围内,空间坐标测量精度达到1 mm,证明了该光笔测量系统的实用性。     

双目立体视觉系统的研究

随着视觉神经学、计算机技术、图像处理技术以及人工智能技术等的发展,使得机器人模仿人的视觉系统成为可能。为了重建三维场景,研究了基于双目摄像机的双目立体视觉系统。融合人的眼睛处理视觉景物的方式,获取三维场景的深度信息。通过双目摄像头获取了被测物体不同位置的两幅图像,通过采集卡将图像信息传输给计算机,计算机通过图像预处理、选取颜色空间、图像分割、特征提取、立体匹配、三维重建等图像处理,真实再现了三维场景的几何信息。     

三维显示技术

正真实世界是三维立体的,照片、影像里的世界都是二维平面。传统显示技术无法真实重现客观世界,三维显示技术却能将物体的深度感、层次感、空间位置等一一展现。三维显示技术是虚拟现实/增强现实技术的关键技术之一,科学家正致力于使三维显示器上的图像与真实事物完全一致。目前研究主要集中于体三维显示、光场三维显示、全息三维显示、光栅三维显示及集成成像三维显示技术5种。     

非相干光记录二维真假彩色全息图光刻胶母版技术

描述一种用非相干光制作二维真、假彩色模压全息图母版的新技术．色彩编码是从记录了狭缝像的“彩虹版”上进行条纹复制而获得．彩虹版可以无数次重复使用，所以全息图的记录实际上只有一步．全息图母版用紫外灯作为记录光源，记录系统中不用任何光学元件，记录过程不需防震条件．该技术投资小、效率高，制出的全息图质量好，对大批量模压全息图制造有很高实用价值．     

光带法激光三维彩色数字化技术

针对三堆彩色数字化技术的应用问题,利用基于光学三角形原理的光带法激光三堆数字化技术实现对物体的三堆数字化,采用直接拍照的方法实现对物体的彩色数字化,并利用传感器标定技术实现了三维信息与彩色信息的匹配,进而得到物体的三维彩色数字化模型．在此基础上,对三维彩色物体进行了数字化实验,实验结果真实反映了被测物体的三维彩色信息,验证了所提出理论和算法的正确性．     

基于JAVA技术的三维碰撞检查研究

介绍了 JAVA及其三维图形编程技术 ,通过典型例子 ,研究 JAVA语言在三维图形碰撞检查方面的应用 .     

基于鼠标跟踪的三维交互机制的研究

目的实现三维场景中符合自然习惯的六自由度的三维交互方式。方法在三维场景中建立一个和物理鼠标运动保持一致的3D鼠标(三维模型),3D鼠标在地图空间和视景体之内可以沿各个方向自由运动,超出时进行越界处理,以OpenGL的拾取机制为基础研究新的适用于3D鼠标的拾取方法。结果设计了一种基于鼠标跟踪的三维交互机制,描述了该机制的详细设计策略及原理,提出了3D鼠标运动、越界检测、拾取的有效算法,通过模拟实验实现了融于三维场景的真正意义上的3D鼠标。结论该3D鼠标操作逼真,能够在三维场景中自由运动、有效地进行越界检测以及精确地拾取三维场景中的物体,理论和实践证明该设计机制是可行的。     

条形散斑屏与双高斯镜头用于一步彩虹全息

研究一步彩虹全息术中,提高激光束能量利用率及增大制版面积的新方法。结论引入本方法,可大大提高激光能量利用率,为一步彩虹全息在２Ｄ／３Ｄ制版实用化提供了有利条件。     

结构光三维扫描测量的三维拼接技术

为满足工业零件尺寸测量的复杂要求 ,对结构光三维扫描法的基本工作原理进行了全面分析。并在此基础上实现了一种新的三维拼接技术 ,其核心是利用一个步进电机驱动的旋转工作台对不同视场的数据点云进数据缝合 ,以提供完整的零件表面三维信息。新方法不仅提高了系统精度和灵敏度 ,而且降低了对硬件系统的要求。实验表明系统具有较好的操作性和较高的精度     

调频连续波雷达自旋目标干涉三维成像方法

相比脉冲体制雷达,调频连续波雷达具有功耗低、成本低、重量轻等优点,发展前景广阔,同时雷达三维成像技术可为目标的分类识别提供重要的特征信息。但是自旋目标在调频连续波信号条件下会产生一维距离走动以及回波相位的改变,这对干涉三维成像产生了影响。针对自旋目标在线性调频连续波雷达中的干涉三维成像技术进行了研究,分析了自旋产生的回波调制效应与相位变化,结合分析所得的调制前后目标在距离 慢时间像上微动特征的变化关系与扩展Hough变换提取的微动参数,解决了干涉三维成像中由于回波调制效应导致的目标坐标畸变问题,提出了基于调频连续波雷达的自旋目标干涉三维成像的具体处理方法。仿真实验证明,所提方法有效提高了自旋目标的干涉三维成像质量。     

3D-LookStailorX 系统在服装基础纸样设计中的应用

服装数字技术已经广泛应用于服装行业的诸多领域,尤其是服装CAD技术的成熟应用为服装纸样设计提供了全数字化工作平台,但依然没有摆脱二维设计模式。通过对3D‐LookStailorX 系统特征进行分析,结合服装纸样设计现状,突破传统服装纸样的二维设计模式,将3D‐LookStailorX 系统应用于服装基础纸样设计,为服装纸样设计提供了新的设计思路和方法。     

计算机与光学联合制三维物体彩色全息图的新方法

针对光学漫射物体彩色全息图制作过程中光能利用率低和彩色图像质量不高的问题,利用计算全息的灵活性,并结合光学全息的特点,提出了计算机与光学相结合的三维物体真彩色全息图制作的新方法.首先用计算机算出3张分色菲涅耳全息图,由全息图的再现像位置以及物点和线全息图的对应关系,控制好这3张菲涅耳全息图的记录距离和全息图大小,使它们放置同一个平面时,其再现像能完全重合.再用光学的方法记录它们的再现重合像,在白光下可见一真彩色立体像.该方法简单易行,光能利用率高.     

几种时间相位展开方法的比较

相位场的展开是基于结构光投影光学三维面形测量方法的关键步骤,复杂相位场的展开也是该方法面临的主要问题之一,时间相位展开方法提供了解决这一难题的一种有效手段.时间相位展开方法利用从多套不同频率条纹图中调解得到的三维截断相位分布,沿时间轴方向上将每点的相位进行独立展开,可以避免二维截断相位图展开过程中引入的误差扩散问题.本文对比了负指数时间相位展开法、三频时间相位展开法、三频外差时间相位展开法以及一次外差时间相位展开法,并引入分块拟合的方法来得到更准确的相位计算结果.完成了计算机模拟和实验验证,标准平面测量时,采用分段拟和的相位误差远小于以前采用的全场拟和法.