由灰度图像重构曲面三维形状算法研究与实现

由物体表面的二维灰度图像重构其三维几何形状法(由明暗恢复形状法),其关键是寻求对应的数学物理模型稳定可靠的数值解法.首先利用变分原理,将一个非线性的双曲方程问题转化为一个泛函的极小化问题;然后应用有限差分思想和非线性最小二乘问题的高斯-牛顿法将泛函中的变量离散化和线性化;最后应用高斯-塞德尔迭代法形成了曲面各点的梯度值及高度值.对合成和实际图像的计算及数控仿形加工实验验证表明,该算法有效可行.

基于灰度图像信息的三维形状重建

分析了现行的灰度图像重建三维表面的技术,讨论了影响表面重建精度的因素,并介绍了其关键技术以及发展趋势,从而形成一个基于图像信息的反向工程新方法.

由单幅图像恢复物体三维形状的应用研究

由阴影恢复物体表面形状的方法是计算机三维视觉领域中的一个重要分支。首先给出了利用多幅图像由阴影恢复物体表面三维形状算法的计算结果 ,并进行了详细分析 ,进而提出了针对单幅图像的改进算法 ,包括引入表面光滑约束、边界条件和误差的灰度加权调整等。利用合成图像验证了这种算法的准确性。最后结合实际焊接过程熔池成像特点 。

由单幅图像重构表面形状的B样条变分法研究

针对 SFS(Shape From Shading)问题中的 L agrange乘子难题 ,经过 B样条插值 ,将 SFS问题的可积性、光滑性限制隐含 ,消除 L agrange乘子的不利影响 ,采用 B样条变分法解决了 SFS问题 ;并根据 B样条特殊结构 ,设计了 SFS问题变分格式的层次基变换共轭梯度加速算法 .初步的计算实例表明 ,此方法在精度、速度上有所提高 ,效果令人满意 .

汽车类外观专利图像三维重建

为实现由汽车类外观设计专利图像到三维模型的恢复,结合汽车类外观专利图像的特点,提出融合从明暗恢复形状(SFS)与轮廓线法的汽车类外观专利图像三维重建方法。结合右视图及主视图的轮廓对由SFS得到的模型进行深度校正,得到较为精确的单幅图像三维模型;利用轮廓法恢复物体的整体模型,通过计算各单幅图像模型及整体模型的位置坐标,进行各模型之间的对齐操作,使两种方法得到的模型融为一体,得到融合模型。实验结果表明,与其它方法相比,该方法得到的三维模型在整体与细节方面都得到较大提升。

基于改进光照模型由SFS方法重构SMT焊点三维形状技术

在采用SFS方法重构SMT焊点三维形状技术中,由于焊点表面镜面反射而在图像中产生的亮点会影响重构形状,从而降低SMT焊点三维重构精度,为此提出一种改进光照模型,该模型不仅对物体表面漫反射分量进行了改进,同时考虑了物体表面镜面反射分量对表面重构所产生的影响,把漫反射分量和镜面反射分量线性叠加,在采用图像处理技术对焊点图像进行适当处理后,利用改进模型对SMT焊点进行三维重构.结果表明,采用改进光照模型与传统光照模型相比,改进光照模型能较好地减少镜面反射对重构结果的影响.

OpenInventor在基于单幅图像三维重构中的应用

阐述由单幅图像获得物体三维数据的数学物理方法,通过变分法将模型转换为泛函的极小值问题,并将其归结为求解线性方程组,由迭代法求解。提出以VC++.net 2003为开发平台,将OpenInventor应用于由单幅图像所获得的三维数据的可视化开发。实例表明,所提出的方法能很好地满足基于图像三维重构的要求。

基于单幅图像的三维视觉测量与缺陷检测技术研究

研究了一种基于明暗恢复形状的三维视觉测量方法,可以通过单幅灰度图像获取表面三维形貌信息,进而对工件表面加工质量或缺陷进行检测。本文采用了轴承表面质量进行检测分析,实验证明该三维测量方法能够精确获取工件表面的深度信息,并可以检测出轴承工件的表面缺陷区域的深度信息。同时,该方法具有操作简单,硬件成本低,处理速度快,精度较高的特点,能够用于工业在线检测。

基于图像三维重建的退役零件表面失效特征表征方法

退役零件的失效程度是判断其可再制造性的关键因素之一,为克服失效程度难以快速精确量化的问题,提出一种基于图像三维重建的退役零件失效特征表征方法。针对失效特征重建精度要求高的特点,在由运动恢复形状(Shape from motion,SFM)算法的基础上提出一种自标定全局SFM三维点云重建算法,利用光束平差法优化相机焦距、径向畸变参数,实现了相机自标定,增加了全局SFM算法的鲁棒性;以重建有效三维点数量占比、点云完整度和相机位姿准确度为评价指标,构建了重建精度评价模型,实现了图像三维重建精度的量化评价;提出了退役零件表面失效特征量化方法和实施流程,并定义了失效特征信息计算公式;最后,以电梯导靴为例,对其表面磨损失效特征进行了量化表征。试验结果表明,该方法可以有效地用于毫米级及以上的退役零件表面失效特征的快速量化表征。

一种快速有效的医学图像灰度插值算法

介绍一种用于快速有效的医学图像灰度插值算法。通过在两幅已知图像上寻找对应点 ,有效地解决了线性插值边界模糊的问题 ,同时避免了基于形状的插值算法中图像分割的问题 ,具有较强的适用范围。

基于单张图像的三维人脸重建

利用一种基于法线的模型变形方法,从单张图像重建高质量的三维人脸。利用球谐函数和一个初始参考模型计算得到模型上每个顶点的法线,利用法线使参考模型变形。实验结果表明:提出的算法可以从单幅图像重建具有细节的高质量三维人脸。

基于图像明暗信息的三维重建技术应用研究

对基于图像明暗信息的三维重建技术(Shape From Shading,SFS)进行介绍,讲述基于明暗信息恢复目标三维物体形状的常用方法、SFS的基本原理、单幅图像光源参数估计以及常用的SFS算法,SFS技术能够利用单幅图像的明暗变化重建目标物体的三维表面形状,而且不需要复杂设备,具有良好的应用前景。

基于多粒度匹配的高超速飞行体三维重构方法

针对高超速飞行体在飞行过程中能获取到的图像信息较少,无法完全复现其轮廓信息,提出一种基于多粒度匹配的三维重构优化方法;首先通过两台高分辨率CCD相机正交的阴影照相站系统采集高超速飞行体多幅图像信息,利用图像分割技术提取物体的二维轮廓;然后采用改进的SFS算法求解出物体表面各点的相对高度和表面法向量,恢复其三维形貌;最后使用图像拼接优化技术实现高超速飞行体表面的三维重构;并经过实体模型的三维重构验证所提方法的可行性及有效性。

反求工程中基于图像的汽车零部件曲面的重建

从明暗恢复形状是计算机视觉中的一个重要的研究课题,其目的是利用单幅图像中明暗变化等信息来恢复其表面形状。本文提出的是一种基于汽车零部件曲面图像的三维数据模型重建方法,根据从明暗恢复形状原理实现汽车零部件灰度图像的深度信息提取,通过可视化编程实现建模过程。

基于三维形貌重建的镗加工表面粗糙度检测

以计算机显微视觉为检测手段,采用明暗恢复形状方法重建加工表面微观形貌,进而检测加工表面粗糙度.根据微观金属表面反射特性,采用基于Torrance-Sparrow光照模型的明暗恢复形状算法,完成了镗加工表面图像三维形貌重构与表面粗糙度参数检测.

利用曲面逼近进行三维形状恢复

通过对表面形状的平滑性约束 ,给出了一个关于表面深度和图像亮度的能量函数。并通过对预先给定的曲面进行调整使得这个能量函数达到极小值 ,来逼近实际的表面 ,从而恢复表面形状。这一方法同时利用了图像的局部和全局阴影 ,避免了只利用局部或全局阴影所带来的误差。通过对合成图像以及实际图像进行的实验 ,证明该方法是行之有效的。

基于SFS技术的纹理力触觉再现方法研究

虚拟现实技术中,纹理的力触觉表达通常需要提取纹理表面的高度轮廓特征,从而再现纹理的凹凸感,而图像纹理则反映的是纹理表面的二维灰度特征。提出了一种根据图像灰度信息恢复表面三维轮廓(shape from shading,SFS),并用于纹理的力触觉表达的方法。采用Tsai&Shah算法从二维纹理图像中恢复出表面三维微观形状,并用力触觉模型渲染。该方法无需专门仪器测量物体表面的微观轮廓,无需设计专用的纹理力触觉表达装置。实验表明该方法是可行的,并通过对实验结果的分析给出了改进方向。

基于力反馈设备的文检虚拟触摸鉴定方法

传统的文件检验鉴定是在显微镜中观察文件检材并鉴定文件真伪,针对这种文检方法缺少高度信息且不能全面反映文件物证特征的缺陷,提出一种基于力反馈设备的文检虚拟触摸鉴定方法。该方法是通过阴影恢复形状法获取文检图像的相对高度信息后在虚拟现实中三维重构和渲染,在重构的三维模型上采用力反馈设备触摸鉴定。实验表明,这种虚拟三维重构技术将文检鉴定方法由二维扩展到三维,并且采用力反馈触摸比对可以给鉴定人员直观的触觉感受,从而使文检鉴定由单纯的视觉变为视觉、触觉一体的鉴别,提高了鉴别的可靠性。