基于可视化技术的船体制造数据管控方法

为解决传统船体建造过程中存在生产数据记录与管理混乱、生产数据分析不深入,工作人员缺乏现场有效的决策支持与生产指导等问题,通过以制造阶段为导向对船体制造数据流的分析,构建相关工序的指标关系模型与船体制造数据库;基于Echarts、three.js等可视化技术与B/S架构将船体产品模型及指标模型集成到船体制造管控系统,实现产品模型信息与数据模型信息的统一呈现,以及船体制造数据的查询、修改、录入等功能,达到辅助管理人员现场生产决策的效果。

一种可见外壳生成算法

提出了一种可见外壳(visual hulls)生成算法.该算法充分发挥了自适应采样距离场(adaptively sampled distance fields,简称ADFs)表示物体时在逼近精度和内存消耗方面的优越性.与传统的通过体素求交生成可见外壳的方法不同,该算法引入ADFs作为描述可见外壳的采样距离场的空间数据组织形式,从而极大地简化了求交运算,提高了算法的效率.最后通过改进的SurfaceNets算法,将可见外壳的ADF表示转化为面片表示.实验结果表明,该算法可以快速地生成具有较高精度的复杂模型.

多视图立体三维重建中的孔洞修复算法

为了解决多视图立体三维重建算法不能很好地处理弱纹理或无纹理及高光区域的重建问题,提出一种基于可见外壳与多视图三维点云有机融合的多视图立体三维重建孔洞修复算法.该算法以可见外壳及多视图三维点云为输入,首先提取出可见外壳内满足点云稀疏度约束的叶节点,然后利用可见外壳法向量射线约束去除包裹在三维点云外层的叶节点,最后通过加入三维点云曲面曲率约束来消除点云中凹陷区域的影响.实验结果表明,文中算法有效地解决了物体缺乏纹理区域表面的孔洞修复问题,使得最终生成的三维网格模型完整和平滑,具有参数可调、易于实现的特点,对于不同的模型都具有非常好的鲁棒性.

GPU并行计算加速的实时可视外壳三维重建及其虚实交互

针对现有的基于图像的三维重建方法难以实现真实物体的快速三维重建,无法满足虚实交互等应用需求的问题,提出一种基于GPU并行计算的实时三维重建及其虚实交互方法.首先把物体所在空间剖分成具有数据独立性的体素集合,结合可视外壳重建算法和精确行进立方体算法并行遍历每个体素得到体素状态序列;然后并行压缩体素状态序列得到非空体素集合,对非空体素进行并行三角形网格化,并利用图形硬件的多重纹理映射和可编程功能进行基于像素的纹理映射;最后假定虚拟物体的粒子为运动受限的拉格朗日流体粒子,重建物体网格顶点为流体边界,通过流体动力学方程的并行光滑粒子动力学方法求解来计算虚实交互.实验结果表明,该方法在GPU上进行完全并行求解,在32×32×32的空间剖分精度下,实现了实时三维重建和20帧/s左右的虚实交互计算,适用于计算机图形学和虚拟现实等领域中的虚实交互应用.

一种基于多视角三维表面重建的方法

提出了一种基于可见外壳(Visual Hull)思想的三维表面重建方法。通过处理不同角度拍摄到的真实物体的多幅图像,进而获取人体表面三维信息,并借助VTK(The Visualization Toolkit)技术生成人体表面三维模型。

应用于PPGIS的一种图形参与技术

IDM是一种新的决策支持技术,首次把它作为PPGIS中公众参与支撑技术进行探讨。介绍了PPGIS的概念,在分析PPGIS中公众参与方法的基础上提出一种基于图形的参与技术———IDM技术,阐述了基于图形的参与技术的数学原理———convex hull理论,构建了IDM技术在PPGIS中的应用模式,并通过资源规划决策地图分析了IDM技术应用于PPGIS的灵活性及优势。

一种无需包围盒的自适应采样可见外壳生成算法

针对可见外壳的体构造方法需要事先知道包围盒和转成三角面表示时低曲率区域存在大量小三角面的问题,本文提出一种基于体素生长的自适应采样可见外壳构造方法.将物体三维表面视为等值面,用多目立体匹配的方法求得等值面附近的一个空间点;然后以该点为中心构造体素,将体素在等值面上生长直至遍历整个等值面;同时根据体素的曲率变化控制下一个生长体素的大小.实验结果表明本文方法在不知道物体包围盒大小的情况下能够计算出可见外壳,而自适应采样可解决过多小三角面的问题.

联合LBS和Snake的3D人体外形和运动跟踪方法

为了解决基于多目视频轮廓信息的3D人体外形和运动跟踪问题,提出一种联合线性混合蒙皮和Snake变形模型的算法框架.首先建立人物对象的蒙皮模型,以每一帧多目同步视频的轮廓作为输入,采用一种基于剪影轮廓的可视外壳重建算法,使得作为3D特征的可视外壳保持了局部细节且更加光滑;并使用关节型迭代最近点算法进行匹配以捕获出每一帧骨架子空间下的人物3D外形及运动;再一次使用当前帧的多目轮廓信息,让Snake内外力共同作用于人物网格模型上的顶点,使之自由地趋近于目标对象.使用带ground-truth的合成数据进行对比实验的结果表明,该方法因同时使用3D误差约束和2D误差约束,提高了跟踪精度.

自由拍摄视点下的可见外壳生成算法

给出了一种使用手持相机拍摄的多幅图像构造可见外壳的方法 ,该方法无需对相机运动方式作任何限定 ,而是利用多幅图像上的对应特征点求出每一幅图像的拍摄方位 ,因而可以非常灵活地获取某些较大规模的室外场景的几何模型 实验结果表明 ,利用该方法生成的可见外壳模型准确真实 。

采用窄带图切割的多目重构方法

针对目前多目重构研究中物体表面获取和凹陷区域恢复的难题,提出采用窄带图切割的可见外壳和多目立体匹配相融合的方法.在可见外壳的拓扑约束下,通过最小化能量泛函使得重构表面与多目立体匹配得到的稠密点云形状一致;并利用窄带图切割计算能量泛函的全局最优解.实验结果表明,该方法能重构封闭表面和凹陷区域;窄带图切割在获得最优解的同时提高了计算效率,与全图切割相比速度提高了3倍以上.

基于图像轮廓的三维重建方法

根据平面镜成像原理,提出了一种基于单幅图像的侧影轮廓线可见外壳重建方法。利用成角度平面镜装置模拟实现多相机同时拍摄,对图像中各轮廓线之间极线几何关系的分析得到对应的相机参数,实现目标物体的三维重建。实验结果表明,该方法简单有效,不需要通过实验室条件下的特殊仪器进行标定即可实现目标物体的三维重建,具有一定的实用价值。

多视图像的三维重建并行计算仿真平台

针对基于视频图像的三维重建所需设备复杂和计算量大的问题,提出基于CUDA的可视外壳并行计算仿真实验平台。用三维图形绘制管线中的视点模拟真实相机,应用相机参数将各图像中物体轮廓坐标统一转换到世界坐标系,利用CUDA并行计算可视外壳。在此平台上将基于体素的可视外壳生成算法转化为CUDA线程块并行计算,仿真实验表明加速效果明显。

基于图像的点云建模及其真实感绘制

从视觉凸壳的理论出发,提出了一种基于图像的真实物体的点云建模和绘制方法。在建模方面,首先从不同视点采集目标物体的图像,然后对采样图像所形成的视觉凸壳进行均匀的点采样。同时,利用等间隔索引表来组织每幅采样图像的轮廓边,从而提高了建模效率。在绘制方面,首先分析目标物体在各种不同光照条件下的图像,并得到点云模型的离散反射属性,然后通过优化的插值方法实现真实感的绘制效果。实验表明,该方法的建模速度快,绘制结果具有很强的真实感。

一种可视外壳的快速拓扑生成算法

针对各种传统可视外壳生成算法中数据冗余及壮健性不足等问题 ,提出了一种新的从阴影图像中快速重构物体可视外壳的壮健的算法 ,即首先利用物体表面的拓扑结构直接生成外壳 ,然后使用改进的 Surface Net算法光滑三维表面 ,从而在保留经典的体求交方法壮健性的基础上 ,克服了对于物体内部点的冗余计算和存储问题 ,不仅使得计算的时间复杂度降低到仅线性依赖于外壳上结点的数目 ,而且降低了像片数对算法复杂度产生的影响 ,实验结果表明 ,在算法复杂度和壮健性上优于诸如八叉树等传统可视外壳算法。

采用平面-空间颜色局部一致性的点云模型描述

为了避免在建模过程中对动态模型进行网格化处理和纹理映射,获得较高的建模速度及良好的模型外观,提出一种基于点云模型的动态物体模型重建方法.通过分水岭分割原理进行图像分割并提取分水岭轮廓;然后采用剪影轮廓序列建模方法重建物体的稀疏点云模型;最后根据平面-空间颜色局部一致性原理扩充模型,获得稠密点云模型.实验结果表明,该方法能够快速生成紧致性描述且具有外观表象的三维模型.

船体曲板成型在线检测技术与系统应用介绍

针对船舶制造过程中曲板成型工艺,分析了不同检测方法的优缺点,提出了基于主动双目激光三维扫描的船体曲面成型检测方法,建立了主动双目视觉测量的应用流程,研制了一套基于主动双目激光三维扫描的船体曲面成型检测原型系统,实现了水火弯板过程中船体曲面的在位检测、偏差计算与显示。

一种鲁棒的可视外壳生成算法

针对各种传统可视外壳生成算法中数据冗余、精确度低、健壮性不足等问题,提出了一种新的可视外壳生成算法,即采用加权线段求交、线段集合中心线性过滤、多边形边界检测等方法重建物体模型。与传统方法相比,本算法能够更稳定地计算线段交集,表面边界提取更加准确,重建结果精确逼近真实物体。实验表明,通过该算法计算的物体可视外壳能够更好地逼近真实模型,精度高。

多视角可视外壳生成算法

提出一种从图像序列重建三维物体多面体的算法,与传统算法相比,具有数据冗余度较低、精度较高、健壮性较好等优点.实验结果表明,使用该算法计算、生成的物体可视外壳更加逼近真实物体.

用于三维重构的相机标定算法

为了从物体的二维图像参数中得到三维重构模型,需要通过相机内部参数,建立真实物体与对应成像物体的关系模型,提出一种借助双平面镜进行三维重构的相机自动标定算法.通过两个普通平面镜获取被摄物体的5个不同角度二维图像投影,自动标定算法依赖物体的投影轮廓线计算相机内部参数.试验结果表明,通过相机自动标定算法获取轮廓和相机的参数信息,能有效地实现基于视觉外壳算法的三维重构.

基于轮廓和多相关局部顶点优化的三维重构法

如何快速准确的获取真实物体的三维模型受到了人们的普遍关注,针对这个问题,给出了一种能够利用一系列已标定图像中的侧影轮廓线信息重构模型的建模方法。方法中摄像机以物体为中心做圆周运动,间隔固定的角度进行拍照。对获取的图像进行处理,提取其侧影轮廓线。使用Marching Cubes算法重构物体的表面,利用物体在多幅图像中的纹理一致性原理,进行多相关局部顶点优化,并应用到了模型顶点的优化过程之中。最终可以得到品质较好的三维网格表示的物体的三维模型。