基于反射图增强的矿井低照度图像增强算法

针对现有图像增强算法未针对矿井环境进行优化,导致噪点、伪影和真实感丧失的问题,提出基于反射图增强的Retinex图像增强算法。首先,采用基于卷积神经网络的模型去除图像噪声;其次,调整光照增强纹理信息丰富的反射图;最后,融合经过基于图像环境反射强度自适应伽马校正的光照图与增强的反射图,消除光晕伪影并且避免过度曝光。实验结果表明,将该算法与多种对比算法比较,所提算法可以有效提高矿下低质图像的清晰度、亮度和真实自然感,减少图像噪声、色彩失真。

折反射全向图像柱面展开校正算法研究

传统图像校正方法无法直接应用于折反射全向图像。为了有效解决折反射全向图像的校正问题,提出了一种通过校正对应柱面展开图来校正折反射全向图像的方法。该文首先分析了全向图的获取与展开,而后根据柱面全景图像成像原理,讨论了其对极几何约束与求解;接着依据校正图像是否充分有效利用参考图像,提出了图像校正重采样效应的评估准则;最后分析了在这一准则下,柱面图像的基于极线采样校正方法在像素保持率和像素有效率上的优势,并重点研究了如何依据对极几何来最大限度对参考图像进行采样,以减少像素损失和图像畸变。实验结果表明,该方法可以有效提高校正图像的像素保持率和像素有效率。

反射阴影图的采样改进及异构CPU-GPU效率分析

为改进虚拟场景的近似全局光照计算的实时性,提出一种反射阴影图的采样自适应细化算法。通过阴影图深度方差分析,设计一种阴影图采样点的层次划分方法。分析采样点在世界空间坐标系下的距离关系并估算采样区域内有效虚拟点光源的分布,对阴影图进行层次划分。利用不同的采样分辨率计算间接光照。实验表明,自适应细化采样与反射阴影图的采样算法相比,在最好情况下,可以减少20%的采样数量,并保持画面质量。算法为CPU和GPU之间的任务划分建立两个间接光照及采样数据库,分别计算和存储场景点的深度、表面法向量、flux通量、方差及片段着色器中采样的分级结构,记录任务的划分比例,通过异构CPU-GPU平台对不同任务划分及虚拟点光源的间接光照计算对比,实现有效的负载平衡和运算峰值。

遥感图像辅助的折反射全向图三维重构

提出了一种针对室外场景的单幅折反射全向图三维重构方法,能够自动重构出全向图中360°视野内景物的三维模型,并实现自由漫游。基于全向图与遥感图匹配把全向图分为水平地面、垂直建筑物立面和垂直背景景物面三类区域,得到全向图场景的基本结构;在此基础上利用折反射光路投射模型计算出全向图中每个像素点的三维几何位置,从而实现了折反射全向图的重构。实验证明该方法具有采集简单、视野大、处理过程全自动化、能够重构非平面场景等特点。

基于反射阴影图的间接光照绘制改进算法

提出了基于反射阴影图的间接光照绘制改进算法。利用间接光照变化平滑的特点对低空间分辨率间接光照的计算结果进行插值得到高分辨率间接光照的结果。由于边界区域间接光照的变化是高频的,必须对边界和非边界区域分别计算。利用可视场景点的几何属性图,检测场景中几何对象的边界,将可视场景区域分为边界区域和非边界区域。边界区域的间接光照在高分辨率下直接计算,其它区域则由低分辨率的间接光照结果插值得来,最后使用自适应区域滤波方法对高分辨率间接光照的结果进行滤波得到最终间接光照结果。实验结果表明,相比于原始的基于反射阴影图的间接光照绘制算法,本算法显著提高了绘制效率,并通过设置插值分辨率阈值来增强算法的适应性。

应用反射光路图解析《伤寒论》六经体系

目的通过系统全面的动态展示辅助理解中医思维与教学,通过设计并制作模型实践来体现和反映伤寒六经传变理论知识的应用,达到增强理解记忆的效果,加深学习中医的整体观和六经辨证等的观点。方法以《李克绍伤寒解惑论》思想为主导,在对六经传变,六经辨证的基本概念及相关内容掌握的基础上,以光学基本原理为手段,显现出特有而多变的动态光路,定性定量地控制模型的有效尺度、形状,以及模型内部光路的明显程度、起止及内部路线等物性参数分布,建立满足动态性及向异性特征的模型。结果以中医辨证论治思想为指导,遵从整体观念和《伤寒论》中极有特色的对日数的分析,设计出一个更直观的六经传变模型,并用平面图,立体图、成品模型形式加以展现。结论基于光的传播和反射原理建立了一种用于伤寒六经传变的物理实验的模型制作方法。

基于融合技术的单幅红外图像增强方法

为更有效的提升红外图像的整体视觉效果并凸显其中的场景细节,提出了一个基于融合技术的单幅红外图像增强方法。首先,利用现有图像增强方法构建多个富含不同有效分量的融合源。然后,以构建融合权重图的方式对融合源中的分量进行逐像素识别。最后,基于图像拉普拉斯金字塔模型,以分层融合的形式合成出增强后的图像。主观及客观对比实验结果证明了本方法具有良好的鲁棒性,及在视觉效果增强、有效信息增益方面的优势。

基于混合反射模型的SFS有限元方法的研究

提出了基于混合反射模型的由明暗恢复物体三维形状的有限元算法。用正方形面元逼近光滑曲面,把曲面表示为所有节点基函数的线性组合;基于既含有漫反射成分又有镜面反射成分的混合模型,结合节点基函数,将反射图线性化。考虑数字图像的特点,直接使用离散形式的SFS问题的亮度约束形式,用最小化方法得到高度满足的线性方程;使用Kaczmarz算法计算出表面三维形状。使用合成图像和实际图像验证该文算法的有效性,探讨了该算法的性能。

一种含有镜面反射由明暗恢复形状的新算法

提出了一种基于混合反射模型的由明暗恢复形状的离散算法.采用有限差分近似微分运算,将一阶非线性微分方程所描述的反射图方程转化为关于未知表面高度的代数方程,再由反射图方程和图像梯度信息构造目标方程,进而用Newton迭代算法求出该方程的数值解,得到表面三维形状.所提出的新算法具有快速准确的特点,在恢复物体的细节和边缘时,比同类算法更准确.合成半球图像的实验结果表明,与三角形面元算法相比,新算法恢复高度的平均相对误差和CPU运行时间分别减少了37.2%和20.22%.

基于多幅图像的三维形状恢复新算法研究

提出了基于多幅图像的由明暗恢复三维形状的新算法。传统的SFS是基于一幅图像,而反射图方程是含有两个自由度的PDE,因此SFS是一个病态问题。本文提出了一种基于三幅图像的SFS新算法,克服了SFS的病态性。首先在图像的Lambertian反射模型的基础上,由三幅图像的逐个象素点的图像灰度值,建立物体表面方向的一次代数方程组,得到表示物体表面方向的唯一梯度向量。然后经过梯度恢复高度的算法,得到物体表面的形状。最后给出的仿真实例表明算法的有效性。

基于Phong模型的多幅图像SFS算法研究

三维形状恢复是计算机视觉领域的热点之一。目前基于Shape-From-Shading(SFS)的三维形状恢复方法采用描述漫反射的Lambertian模型,其数学形式简单,但重构结果与实际有较大差距。文中提出了一种基于Phong模型的多幅图像SFS三维形状恢复算法,该模型是一种典型的描述镜面反射的非Lambertian模型。首先由摄象机获得单目三幅不同光源位置的图像。然后求解由Phong模型描述的三个反射图方程,得到物体表面梯度向量。进一步利用灰度约束和梯度分量约束条件构造目标泛函,建立相应的Eulor-Poision方程并采用离散差分近似微分运算,得到物体表面三维形状恢复的迭代算法。提出的算法利用三幅图像的灰度值建立方程组,求得唯一确定的表面梯度数值,解决了传统单幅图像恢复三维形状的病态问题。同时基于非Lambertian模型建立反射图方程,可对含有镜面反射的表面进行三维形状恢复。最后通过仿真实验说明算法的有效性。

一种基于混合反射模型的Shape-From-Shading直接算法

提出了一种基于混合反射模型的Shape-From-Shading直接算法。使用接近实际的混合反射模型描述的反射图方程作为求解对象,用有限差分近似微分运算,将反射图方程离散化,得到所求高度函数满足的代数方程,进而用迭代算法计算出表面高度。最后,用以合成图像和实际图像的三维形状恢复实验说明提出算法的有效性。

对物体表面反射特性的数学描述

本文对物体表面的反射特性进行了分析,并在图象分析中引入了梯度空间的概念,以将物体表面的灰度与相应点的表面取向联系起来,推导出在一定光照条件下物体表面的反射先强度函数。

从图像恢复2A14铝合金脉冲GTAW熔池形状方法研究

智能化是运载火箭推进剂贮箱焊接的发展趋势,而智能化的基础是焊接过程中焊缝成形信息的实时传感。熔池表面高度对于焊接过程智能控制具有非常重要的作用,但是由于焊接过程独有的特点使得熔池表面高度的计算和测量极其困难。从阴影恢复形状方法是计算机视觉领域从图像提取物体形状的方法,其原理是基于物体的单幅图像通过求解物体表面的反射图方程来计算物体的表面高度。本文根据2A14铝合金脉冲GTAW熔池表面反射图模型采用最小值方法计算了熔池表面高度,并对不同送丝速度下熔池形状进行了对比,结果表明计算结果的变化趋势能够反映熔池表面形状随送丝速度变化的趋势,从而证明了从阴影恢复形状方法获取焊接熔池形状的可行性。

基于环境贴图的实时光照及其在VR中的应用

为了解决全局光照下漫反射和高光反射的实时计算,提出了一种利用环境贴图实现漫反射和高光反射实时渲染的综合算法。通过对原始光照环境贴图进行分级,改进了原有计算漫反射贴图的滤波算法,提高了运算速度。同时在保证一定逼真度的条件下,利用硬件完成了高光反射贴图的生成。最终通过可编程图形管道,完成了光照的实时计算和渲染。实验结果表明,这种综合算法可以在VR程序中达到比较满意的效果。

神奇的刻画“全息”图

镜面反射"全息"图是一种基于光镜面反射原理的"全息"图,通过在反光性能较好的平面上控制光线反射路径和角度,在三维空间形成图案,图案会随观察方向的变化而变化.提出一种在亚克力板等反射性能较好的表面上刻画圆来制作镜面反射"全息"图的方法,对这种"全息"图的几何成像光路原理,影响成像的因素及成像性质进行了分析,提出了这种镜面反射"全息"图的应用前景.

一种体素步进的反射阴影贴图可见性判断算法

针对全局光照中反射阴影贴图算法无法判断着色点与次级光源之间可见性的问题,提出了在体素间光线步进实现可见性判断的算法。通过最小轴对齐包围盒(Axis-Aligned Bounding Box,AABB)将模型体素化并记录AABB中体素与非体素信息,借助体素信息生成AABB内的距离场。通过次级光源与着色点连成的射线与AABB求交来进行初步可见性判断。若射线与AABB相交,则在AABB内利用各体素储存的距离场信息进行自适应光线步进。经实验证明,该算法有效解决了反射阴影贴图计算次级光源贡献时无法判断可见性的问题。

基于由阴影恢复形状法的焊接熔池表面高度获取

在Lee-Kuo通用反射图模型的基础上,提出了变因子反射图方程求解方法,采用超松弛方法从实际成像条件下的合成图像中计算出球面的高度.分析了焊接过程中的成像特点,得到了铝合金焊接熔池表面的反射图模型,并针对焊接熔池边缘不光滑特点,提出了实际表面光滑约束条件,计算了铝合金非熔化极气体保护焊(GTAW)熔池表面高度.结果表明,计算结果能够反映熔池的下塌趋势.

用从明暗恢复形状方法提取焊接熔池的表面高度

介绍了Lee-Kuo提出的通用反射图方程,引入光滑性约束条件和变化光滑因子以及收敛条件对该算法进行改进并对反射图方程的求解也进行了改进,在实际成像条件下的合成图像恢复了物体的表面高度,并与Lee-Kuo方法的结果进行了对比。分析了焊接过程中的成像特点,得到了焊接熔池的反射图方程,并获取了实际焊接熔池的正面形状信息。

基于光度立体的物体三维表面重建

本文采用不同光照条件下拍摄的多幅影像，利用光度立体技术建立了物体表面反射图和表面方向的关系，在规一化条件下解求物体表面的方向并进而确定表面梯度，从而克服了ｓｈａｐｅｆｒｏｍｓｈａｄｉｎｇ中的不适定问题，并提出了一种基于表面光滑准则的物体表面重建算法，在单点深度已知的约束条件下可以确定重建表面的绝对深度。实验结果表明了该重建算法的正用性和可行性。