基于线对应的单应矩阵估计及其在视觉测量中的应用

单应矩阵估计在视觉测量、摄像机标定、三维重建等领域有重要的应用价值, 但是在具体应用中如何鲁棒、精确地估计单应矩阵仍是一个没有很好解决的问题. 在研究和实际应用中我们发现,直接线性方法在基于线对应的单应矩阵估计中会出现在某些特殊的摄像机姿态下误差较大的情况. 针对这一情况, 我们提出了一种基于线对应的归一化单应矩阵估计方法并将其应用到视觉测量中,即通过简单的归一化操作使测量矩阵元素的大小分布尽量均匀, 从而降低了测量矩阵的条件数, 提高了算法的鲁棒性, 同时又保持了直接线性方法简单、快速、易实现等优点. 模拟实验和真实图像实验均验证了该方法的有效性.     

基于一维标定物的反射折射摄像机标定方法

一维标定物是指一组任意两点距离已知的共线点.基于一维标定物的标定方法相对基于二维、三维标定物的方法更加灵活,在实际中有很高的应用价值.文中提出一种基于一维标定物的反射折射摄像机标定算法.如果一维标定物包含5个或5个以上的共线点,则通过一维标定物的3次或3次以上的一般刚体运动,就能够标定反射折射摄像机的参数.算法分为两步:首先,使用一维标定物的图像和主点满足的不变量计算主点;然后,通过一维标定物图像所隐含的正交消影点信息,线性地求解绝对二次曲线的像(IAC),并对IAC矩阵进行Cholesky分解确定尺度因子和畸变因子.此外,文中方法还能够给出镜面参数的解析表示以及一维标定物相对于视球中心的位置.模拟实验中,作者在两种镜面配置下比较了文中的方法和基于圆环点的方法,结果表明文中的方法在不同的镜面配置下都能得到较好的标定结果.真实实验也验证了文中方法的正确性和可行性.     

Hough变换的新定义

本文的主要工作有以下三个方面：首先通过多方面分析，指出文献中Ｈｏｕｇｈ变换的模板匹配式定义是不完善的；其次我们发现Ｈｏｕｇｈ变换具有一种固有的概率特征，它和待处理的图像无关，但对Ｈｏｕｇｈ变换的性能有根本性的影响，为了描述这种概率特征，本文提出了曲线（曲面）密度函数的概念；最后基于上述两方面的分析，本文给出了Ｈｏｕｇｈ变换的一种新定义。     

随机Hough变换与Tabu搜索算法在基元提取中的比较

Ｈｏｕｇｈ变换（ＨＴ）是目前应用最广的几何基元提取方法,其基本思想在于通过证据积累来提取基元。最近不少人又提出了通过代价函数的全局优化来提取几何基元的思想。随机Ｈｏｕｇｈ变换（ＲＨＴ）和Ｔａｂｕ搜索（ＴＳ）分别是Ｈｏｕｇｈ变换和优化方法中的佼佼者。ＲＨＴ和ＴＳ分别基于不同的策略,两种方法的相互比较在许多文献中已有提及,但目前尚无较完整的理论分析和系统的比较。本文在提取单个基元所需对最小点集的采样次     

视皮层中的视差计算

对应问题是从图像恢复物体三维几何形状的核心问题,也是计算机视觉领域长久以来没有很好解决的问题.尽管文献中 有大量对应点匹配算法报道,但这些主体基于数学和工程的方法,在鲁棒性方面离人类视觉还有很大的差距.所以,建立基于生理机理的 立体感知模型,可望有效提高匹配的鲁棒性.然而,要建立这种基于生理机制的计算模型, 需要对生物立体感知的机理有所了解.基于此,本文对近年来 关于生物立体感知的进展和主要研究成果进行了总结,包括初级区域V1, V2, V3区,以及 背部通道的MT, MST, IPS和腹部通道的V4, IT区.除了对这些区域 关于神经生理的成果进行介绍外,我们还简单介绍了著名的视差能量模型及其推广模型.本文对研究计算机视觉的人员有一定的参考价值.     

基于语义交互的三维重建

三维重建是计算机视觉的核心问题.随着三维重建技术的发展,人们越来越认识到从图像到空间结构这种自底向上的重建方法,不管如何刻意设计和优化都很难达到对场景具有高层语义意义下的重建.基于此,提出一种基于高层语义交互的重建方法,在底层重建结果的基础上,利用自然语言交互进一步完善重建结果.最后通过2组简单实验验证了文中算法的可行...     

线性确定无穷远平面的单应矩阵和摄象机自标定

引入了一种新的对无穷远平面的单应性矩阵(The infinite homography)的约束方程并 据此提出了一种新的摄象机线性自标定算法.与文献中已有的方法相比,该方法对摄象机的运 动要求不苛刻(如不要求摄象机的运动为正交运动),只须摄象机作一次平移运动和两次任意刚 体运动,就可线性唯一确定内参数.该方法主要优点在于:在确定无穷远平面的单应性矩阵的过 程中,不需要射影重构,也不需要有限远平面信息,唯一所需要的信息是图象极点,从而简化了 文献中现有的算法.另外同时给出了由极点确定(运动组)关于无穷远平面单应性矩阵的充分必 要条件.模拟实验和实际图象实验验证了该方法的正确性和可行性.     

多平面多视点单应矩阵间的约束

用代数方法系统地讨论了多平面多视点下单应矩阵间的约束关系.主要结论有(A)如 果视点间摄像机的运动为纯平移运动,则1)对于所有平面关于两视点间的单应矩阵的集合,或 单个平面关于所有视点的单应矩阵的集合的秩均等于4,2)对于多平面多视点的标准单应矩阵 的集合其秩仍等于4,3)根据以上结论可推出现有文献中关于"相对单应矩阵"约束的所有结 果;(B)如果视点间摄像机的运动为一般运动,则1)对于所有平面关于两个视点间的单应矩阵 集合的秩等于4的结论仍成立,2)对于其它情况其秩不再等于4而是等于9.     

一种新的基于圆环点的摄像机自标定方法

提出了一种基于圆环点的新的摄像机自标定方法.该方法仅要求摄像机在3个(或3个以上)不同方位摄取一个含有若干条直径的圆的图像,即可线性求解全部摄像机内参数.该方法原理简单,完全摆脱了匹配问题,也无须知道任何物理度量.整个定标过程不需要人的干预,可以自动进行,非常适合非视觉专业人员使用.模拟和真实图像实验表明,该方法精确度较高,鲁棒性较强,有一定的实用性.     

基于宽基线图像远距离场景的自动三维重建

图像获取时距离场景较远,由于图像对应点间视差较小,如果相机模型选取不合适,将导致本来不在同一个平面上的点重建在一个平面上.针对该问题,提出一种基于宽基线图像远距离场景的自动三维重建方法.该方法对相机模型的成像过程进行分析,给出了适用于远距离场景的透视相机模型;通过调整约束方程的权重系数,提高了仿射相机模型自标定过程的鲁棒性;利用分块的捆绑调整技术与分解法,解决了多视角重建结果融合的问题.室外远距离场景的重建实验结果表明,采用文中方法可取得较好的视觉效果.