真实场景中的物体识别与环境理解:开放世界的视觉问题

机器视觉研究的主要目的是提出能够在真实场景中开展有效工作的物体识别与环境理解方法与系统.近年来,随着深度学习与大模型技术的广泛使用,机器视觉已经在结构化静态物体与环境的识别等领域取得了巨大的进步,为信息技术产业的发展提供了坚实的技术基础.

大型古文物真三维数字化方法

古文物数字化保护已经成为关系全球的社会化问题。提出了一种以三维激光扫描技术和CCD摄像技术为主要数据获取手段的真三维、真尺寸、真纹理的古文物数字化工程方法。首先,对三维数据进行去除噪声和补洞等预处理;接着,利用一种改进的ICP算法,实现渐进式多视点三维数据配准;最后,由体绘制方法将所有视点的三维数据整合成连贯的完整的三维网格,并给出纹理映射方法,建立真三维、真纹理的古文物数字化模型。提出的方法已经在云冈石窟和古建数字化工程的实践中得到了充分验证。

基于三维模型和仿射对应原理的人脸姿态估计方法

该文提出了一种基于人脸三维模型和仿射对应原理从单目视频图像序列中估计人脸空间姿态的方法.其主要思想是利用人脸的三维模型生成特征点正面平行投影,并估算输入帧和该正面平行投影之间的仿射变换参数,然后根据圆椭圆之间的仿射对应关系得到描述人脸空间姿态的6个参数(3个旋转分量,3个平移分量)的粗略估计值,最后通过基于ICP(IterativeClosestPoints反复最近点)算法的优化迭代过程得到精确值.对石膏像和真实人脸进行的实验结果表明该算法能在较大的姿态变化范围内实现精确的人脸姿态估计.

3维点云的拓扑结构表征与计算技术

拓扑结构特征在3维点云的简化、变形、曲面重建、匹配与检索、形状分析与理解、压缩与传输以及实际应用中具有重要的作用,是3维点云信息的一类关键特征。该文综述了3维点云拓扑结构表征与计算的一些有关概念、方法和技术,评述了点云拓扑结构表征与计算的典型方法及其最新进展,介绍了点云拓扑结构表征及计算的一些实际应用,给出了一些研究结果,并展望了这些问题的发展趋势。

一种基于2维多边形集相似性的3维模型检索方法

提出了一种基于 2维多边形集相似性度量的 3维模型检索方法 ,它的主要思想是用一组沿着特定方向的2维切片表示 3维模型 ,其中这些 2维切片由多个多边形组成 ,从而将 3维形状之间的匹配问题转换为多边形集之间的相似性度量问题。这种方法涉及以下 3个问题 :切片方向的选择、切割方法和多边形集之间的相似性度量。针对这些问题 ,分别给出了相应的方法和规则 。

基于自适应背景模型的全方位视觉人体运动检测

设计了一种新的全方位视觉系统 ,用来在室内对多个人体目标进行实时运动检测。系统中使用全方位摄像机作为图像采集设备 ,能在一幅图像中获取水平方向 36 0°的环境信息。在检测开始之前 ,首先由摄像机对无人环境持续观测一段时间 ,建立背景的统计模型 ;在检测开始之后 ,将每一时刻全方位摄像机采集到的图像变换成柱状全景图像 ,再利用背景的统计模型 ,通过自适应的动态背景减除算法得到前景区域 ,同时在线更新背景模型。最后进行区域分割 ,确定人体的位置。试验结果表明 ,该系统在复杂背景的室内环境下 。

数字几何处理及其应用的最新进展

详细回顾了最近20年来数字几何处理技术的发展历史:从最初的局部研究到当前的整体研究;从各个不同应用分支研究到系统性研究;从工程化的研究到统一理论框架下的系统研究;从兴趣出发的研究到满足应用需求的研究.从中可以了解到该领域的技术积累及存在的问题,并给出今后该领域的研究方向.

激光扫描在面部畸形三维重建及测量中的初步应用

目的开发建立一套面部三维结构重建、测量及诊断分析系统。方法应用系统建立标准石膏立方体试件以及石膏头像三维计算机模型并进行定点、测量,测量值与标准值比较获得系统建模误差以及定点误差范围;2例面部畸形患者进行了面部三维扫描建模,应用系统对患者面部计算机模型进行了定点、线距、角度测量以及初步对称性分析。结果三维计算机模型的建模误差在0.2 mm以内,定点误差在0.5 mm以内。应用本系统可以完成三维计算机模型的定点、线距、角度测量及对称性分析工作,基本能够达到临床要求。结论三维激光扫描技术为颌面部畸形患者面部软组织三维结构重建和非接触式测量提供了一种简便、精确、高效的方法。

基于特征分组加权聚类的表情识别

给出一种基于特征加权聚类的表情识别算法.首先通过特征分组加权充分考虑特征之间度量值的不均衡性,更好地描述了同类表情中不同特征作用的差异;其次利用模糊聚类思想在算法中引入表情不确定性描述,给出了基于形状特征识别表情时表情的模糊表示方法.该算法实现简单,计算复杂度低,能够实时、动态地更新训练结果,并且有良好的分类效果.

基于BPLI从二维平行轮廓线重建三维表面的新算法

系统分析了BPLI方法的基本原理 ,在保持BPLI解决分支问题和对应问题的优越性的基础上提出系列新算法 :首先提出一种新的轮廓线分段匹配算法 ,简化了轮廓线细化工作并提高了匹配效果 ;其次 ,提出一种求解空间多边形三角剖分的新算法 ,消除了退化区域。这些工作还使得新算法进行三维表面重构有效地提高了计算效率。

大型三维网格模型的简化及基于视点的LOD控制

传统的三维网格简化及多分辨率建模方法对数据量超出内存限制的大型网格模型已不适用·提出一种基于外存的网格简化和基于视点的细节层次控制方法·该方法建立在网格分割的基础上,利用分割边界的对应性,在一次遍历中对所有的网格分块进行简化,从而克服了通常的网格分割简化方法需要多次分割、重复简化的缺点;同时实现了针对大型网格模型的基于视点的选择性绘制·对模型进行绘制时,模型局部细节可以被快速抽取出来,并且网格的分辨率在整个模型表面呈连续分布·

大规模复杂场景的可见性问题研究

大规模复杂场景的快速绘制技术是虚拟现实、实时仿真以及三维交互设计等许多重要应用的底层支撑技术 ,也是诸多研究领域面临的一个基本问题 作为其中一个技术解决手段 ,可见性问题在近年来得到了高度重视并取得了一系列研究成果 通过对相关可见性算法进行分析与总结 ,阐述了可见性问题的研究内容 ,提出了方法的优劣判别标准 ,给出了可见性判断算法所应包含的基本组成部分和步骤 。

基于LOD控制与内外存调度的大型三维点云数据绘制

通过结合基于视点的细节层次(level-of-detail,LOD)控制技术和内外存调度的数据控制策略,实现大型三维点云数据在一般配置PC机上的实时交互浏览.首先将输入点云分为大小相等的若干块,然后对每块数据分别建立误差控制下的多分辨率数据结构,并进行内外存分配.在交互绘制中,通过用户视点来确定当前的感兴趣区域,以控制模型表面的细节层次分布.该算法不但可以实现大型点云数据的实时交互绘制,而且可有效地提高一般点云数据绘制时的内存使用效率.

位移蝶形细分面片的渐进传输

随着三维激光扫描和建模技术的不断进步 ,三维网格模型的数据量越来越大 与此同时 ,无处不在的智能计算要求数据必须能够在网络上进行快速的传输 现有的三维网格渐进传输技术无论是基于任意拓扑结构网格的渐进网格技术 ,还是基于参数化细分面片的渐进传输技术 ,都存在着传输数据量大、渐进显示效果差的问题 针对这些缺点 ,提出了首先利用位移蝶形细分面片重建原来的网格模型 ,然后对于重建后的位移蝶形细分面片设计了一种新的数据简化方法 ,进而构造了一种渐进传输算法 该算法在减少传输数据总量的同时 。

小型植物真实感绘制

植物重建是计算机图形学以及虚拟现实领域一个重要的研究课题.鉴于植物的复杂结构,提出一种基于布告板类簇重现2种不同形态植物的方法.对于大叶片植物,采用基于图像的方法自动化重建与原植物几何结构较为符合的布告板类簇,并依据已有布告板绘制新视点布告板;而对稀疏针形叶片植物,利用激光扫描数据估计其空间分布,并结合有限视点的图像数据生成布告板类簇,在绘制阶段同样采用基于视点的布告板绘制模型.实验结果表明,该方法能够利用有限幅图像真实感重现植物原貌.

解决足球机器人运动死锁问题的模糊决策方法

在分析足球机器人比赛中常见的机器人运动死锁现象的基础上,采用双层模糊控制器判断本方机器人是否需要退让,从而主动解决运动死锁问题.通过本方机器人、对方机器人和球的位置关系建立了一系列模糊规则,并通过实验检验了该方法的有效性.

蝶形细分面片的光顺

使用蝶形细分法细分一般的初始控制网格得到的细分面片光滑而不光顺 ,面片的视觉效果很差 ,而运用现有的光顺技术 ,又只能直接光顺细分以后的结果 ,其需要保存的数据不仅量大 ,而且会引入误差 .针对这一问题 ,提出了一种新的光顺方法 ,即通过调整初始网格顶点位置来光顺细分以后的结果 .在添加合适的约束后 ,该方法不仅可以在光顺细分面片的同时 ,降低细分面片和三维真实物体表面之间的逼近误差 ,而且由于最终输出的是初始控制网格 ,故需要保存的数据量小 .

基于几何模型与彩色图像融合的地质化石数字化

随着计算机和同络技术的高速发展,各种化石和标本的远程显示系统已成为地质学和古生物学研究的有效工具之一.在这个显示过程中,物体的表面纹理和三维几何信息对于专业工作者鉴定化石和矿石形成的年代和环境非常重要,因此对其建模具有一定的特殊性要求.本文针对这种特殊性,详细介绍我们对三维实测数据与彩色图像进行融合来建立真实感地质化石模型的过程,对在建模过程中所遇到的一些关键问题进行分析,并提出一些解决这些难题的方法,如三维几何数据采集的视点规划、全景纹理图片的合成及其映射等.最后,通过对实物建模的结果显示这些方法的有效性,并对存在的问题进行探讨.

利用轮廓特征的多视点几何数据配准

以三维激光扫描仪为获取数据平台,针对扫描过程中存在的数据配准问题,提出了利用轮廓特征的大规模三维场景多视点几何数据自动配准算法。首先采用自适应曲线拟合技术提取三维轮廓特征,在此基础上建立八叉树数据检索结构。引入马氏距离,以八叉树叶结点为匹配单元计算初始转换矩阵,并经ICRP算法逐步优化直至获得两视点的最佳配准。最后,采用就近原则,给出大规模三维场景多视点全局配准策略。并通过对室内、室外和古建等场景的三维配准实验,证明算法的鲁棒性。

基于局部字袋模型的三维部分形状检索方法

提出一种新的基于"局部字袋混合模型"表示的三维部分形状检索方法。该方法首先定义一种支撑范围相互重叠的三维局部字袋模型表示,并在该形状表示下,给出"推土机距离"的基础距离度量的定义,并运用"层次匹配核"方法计算三维模型间部分相似性的具体步骤,显著提高了原方法的效率和鲁棒性。在理论上证明了所提出的距离度量改进了整体字袋模型低估三维形状之间距离的问题。实验结果显示了该方法对三维部分形状检索的有效性。