Calibration for 3D Structured Light Measurement

A calibration procedure was developed for three-dimensional(3D) binocular structured light measurement systems. In virtue of a specially designed pattern, matching points in stereo images are extracted. And then sufficient 3D space points are obtained through pairs of images with the intrinsic and extrinsic parameters of each camera estimated prior and consequently some lights are calibrated by means of multi point fitting. Finally, a mathematical model is applied to interpolate and approximate all dynamic scanning lights based on geometry. The process of calibration method is successfully used in the binocular 3D measurement system based on structured lights and the 3D reconstruction results are satisfying.     

Stereo Matching of Planar Curves Composed of Time Stamped Points

IntroductionMatching features such as points,lines,curvesegments,etc.in stereo images is a key step forscene reconstruction.The curve matching techniquesfor spatial curve segments and planar curve segmentshave been presented.Alibhai and Zucker[1]described…     

多视点标定图像的交替迭代度量重建方法

提出了一种针对相机内部参数已标定的多视点图像交替迭代度量重建方法.该方法以目标空间中重建的3D点到匹配特征点的反投影线间的距离作为重建误差的测度,使误差函数形式上更简洁且具有明确的几何意义.重建过程通过对相机外部参数中的旋转矩阵、平移量和3D重建点交替迭代完成,其中平移量和3D点一起估计,避免了它们与旋转矩阵中的元素间的尺度差异引起的数值偏差.利用合成数据和真实图像的计算分析均表明本文方法有较高的重建精度,具有实用性.     

基于车载连续序列图像的道路曲率计算方法

提出一种基于车载连续序列图像的道路曲率计算方法.算法首先利用车载视 觉系统进行内外参数标定实现对路面车道线的三维重建,利用三维重建误差模型对重建 的数据点进行误差估计,并对数据点进行选弃.对序列图像中路面车道线重建出来的曲线 采用ICP 算法进行曲线匹配,并将匹配后的曲线映射到统一的参考坐标系中.最后利用匹 配曲线上的数据点进行圆周拟合,计算道路曲率.实验中利用真实的车载连续序列图像对 算法进行验证.针对曲率半径分别为96 m和430 m两段不同程度的弯道,利用本文算法计 算对应道路的曲率半径.结果表明,本文算法能够精确地计算出不同弯道的道路曲率,特 别是针对平缓弯道的曲率计算,比基于单幅图像的曲率计算方法更加准确与稳定.     

基于立体视觉技术的磨粒显微测量方法

铁谱分析在航空发动机运行状态监控和故障诊断中有着极其重要的实际应用价值，准确获取铁谱磨粒的几何参数是进行有效分析的关键。但到目前为止，铁语磨粒的三维尺寸特别是厚度的测量仍然没有一套经济有效的方法，据此对基于立体视觉的磨粒显微测量方法做了长期的研究，并提出相应的软硬件系统和实现方法，初步解决了磨粒的三维测量问题。该方法根据双目立体视觉的深度感知机理，利用光学显微镜模拟体视模式进行光学成像，并辅助相应的匹配方法和计算方法来处理像对，获取微粒的厚度尺寸，并根据高度分布重建磨粒的表面形态。该方法达到了较好的实验效果，数据和模型结果均实现预期目标。     

工业机器人单目双视的应用研究

工业机器人单目双视系统充分利用机器人位姿便于调整的优势,在机器人带动摄像机一起运动过程中,对包含工件的场景进行多次图像采集,实现目标点三维坐标的识别。论文介绍了机器人摄像机的非线性快速补偿算法的定标原理,给出了机器人单目双视三维检测实验。单目双视结合工业机器人控制软件,可使工业机器人能实时调整运动轨迹也可对工件进行非接触测量,提高了工业机器人的适应性和灵活性。     

A STUDY OF HIGH FRAME RATE ULTRASONIC IMAGING WITH LIMITED DIFFRACTION BEAMS

ThepioneeringworkofBrittingham[1] suggest edthe possibilityofsolutionstoMaxwell’sequationsdescribinglocalizednondispersivetransferofelectromagneticenergyinspace .Theoriginallyproposedsolutions ,termedfocuswavemodes(FWMs) ,werecontinuousandnonsingular ,hadathree dimensionalpulsestructure ,werenondisper siveforalltime ,andpropagatedatlightvelocityinstraightlines .Torendertheenergycontentofthosesolutionsfinite ,Brittinghamintroducedtwosurfac esofdiscontinuityinfinitelyextendedalongthedi rectio…     

基于纹理的三维地震数据场体绘制

传统的地震资料可视化方法中,采用一组二维切片来表示三维地震数据.这种方法的缺点是不能反映整个原始数据场的全貌及细节,直观性差.体绘制方法克服了这一缺点,它能根据三维数据场在屏幕上产生细节丰富的三维图像,成像质量高.基于纹理映射的体绘制方法借助于图形硬件,采用由硬件实现的纹理映射功能来进行三维地震数据的体绘制,从而明显提高了计算速度.     

一种改进的SIFT图像立体匹配算法

针对SIFT算法复杂度高、计算时间长、影响立体匹配的实时性等问题,提出了一种改进的立体视觉特征点匹配算法该算法从两个方面对SIFT算法进行改进:首先利用24维特征描述符代替128维特征描述符,以降低计算复杂度;其次在图像对匹配过程中采用改进的BBF搜索算法,通过引入最小优先级队列的限制条件和匹配精度更高的马氏距离判断两幅图像特征点的匹配性.采用经典图像和未知的室外环境下拍摄的图像对本文算法进行实验验证,结果表明,本文提出的算法每100个特征点检测时间为0.01 s,正确匹配率平均为89.65%,相对于原算法,提高了匹配的准确度,并降低了匹配时间.      

Semantic driven design reuse for 3D scene modeling

The increasing scale and complexity of 3D scene design work urge an efficient way to understand the design in multi-disciplinary team and exploit the experiences and underlying knowledge in previous works for reuse. However the previous researches lack of concerning on relationship maintaining and design reuse in knowledge level. We propose a novel semantic driven design reuse system, including a property computation algorithm that enables our system to compute the properties while modeling process to maintain the semantic consistency, and a vertex statics based algorithm that enables the system to recognize scene design pattern as universal semantic model for the same type of scenes. With the universal semantic model, the system conducts the modeling process of future design works by suggestions and constraints on operation. The proposed framework empowers the reuse of 3D scene design on both model level and knowledge level.     

Viewpoint manipulation for interactive television by using human pose estimation

In current interactive television schemes, the viewpoints should be manipulated by the user. However, there is no efficient method, to assist a user in automatically identifying and tracking the optimum viewpoint when the user observes the object of interest because many objects, most often humans, move rapidly and frequently. This paper proposes a novel framework for determining and tracking the virtual camera to best capture the front of the person of interest (PoI). First, one PoI is interactively chosen in a segmented 3D scene reconstructed by space carving method. Second, key points of the human torso of the PoI are detected by using a model-based method and the human’s global motion including rotation and translation is estimated by using a close-formed method with 3 corresponding points. At the last step, the front direction of PoI is tracked temporally by using the unscented particle filter (UPF). Experimental results show that the method can properly compute the front direction of the PoI and robustly track the best viewpoints.     

Model-based gait representation via spatial point reconstruction

This paper proposed a novel model-based feature representation method to characterize human walking properties for individual recognition by gait. First, a new spatial point reconstruction approach is proposed to recover the coordinates of 3D points from 2D images by the related coordinate conversion factor (CCF). The images are captured by a monocular camera. Second, the human body is represented by a connected three-stick model. Then the parameters of the body model are recovered by the method of projective geometry using the related CCF. Finally, the gait feature composed of those parameters is defined, and it is proved by experiments that those features can partially avoid the influence of viewing angles between the optical axis of the camera and walking direction of the subject. Foundation item: the National Natural Science Foundation of China (No. 60675024)     

射线垂距法进行象对相对定向的理论与方法

在解析空中三角测量中,其象点坐标的量测误差是不可避免的。所谓同名点并非真正同名,象对左右射线束里的相应光线不可能同时相交。通过移动和转动一个线来的位置,可使对应射线间的垂直距离平方和最小,从而决定出最可能的相应交点,作为相对定向的结果。象对中的点数不限于六个,可增多到十四个或更多,但仍仅只有五个法方程式。本文中的数值实例结果表明,这种理论和方法是可行的。     

基于ArcGIS的公路全景动态仿真

提出了一种以ArcGIS为基础平台的公路全景动态仿真的新方法.该方法采用ArcGIS由矢量等高线地形图构建可视化数字高程模型(DEM);采用ArcObjects提供的接口编辑DEM,实现由道路设计数据生成道路主体;利用3DMax和AutoCAD对构造物、公路附属设施等三维实体进行建模;在ArcScene中完成公路场景制作,最终实现行车模拟和漫游.由此,可直观地判断公路设计的合理性与安全性,展现所设计公路的效果.该方法不仅制作周期短,而且对三维编程能力要求也不高.     

交通事故摄影图像的自标定三维重建模型

为了提高交通事故现场的勘测效率和摄影测量技术的使用方便性,在基础矩阵估计的基础上,建立了基于普通数码相机的交通事故摄影图像自标定三维重建模型。模型以特征点对应匹配为基础,通过基础矩阵计算和本质矩阵分解,进行道路交通事故摄影图像自标定三维重建。实验结果表明该模型可以在无现场标定参考点设置的情况下,用普通数码相机对道路交通事故现场进行三维重建,三维重建结果与实际三维数据仅相差一个比例因子。     

增强半虚拟现实座舱技术

为提高半虚拟现实座舱中用户视觉真实感与人-座舱交互性能,提出了一种增强半虚拟现实座舱技术,将手图像实时融合到虚拟座舱环境中,使用户能实时看到自己的真实手。通过肤色检测算法实时分割摄像机采集图像,应用改进的自适应加权立体匹配算法与视图变形算法对图像进行视点校正,通过虚实匹配与虚实融合将手图像无缝融合到虚拟环境中,为用户提供增强虚拟环境中的可视化图像。测试结果表明:增强半虚拟现实座舱技术方案中触觉与视觉反馈真实,在头盔式虚拟环境中用户交互能点击到的最小方块边长为8mm。采用增强半虚拟现实技术方案完成座舱内典型交互动作的时间比传统数据手套方案与半虚拟交互方案平均分别降低约50%与18%,极大提高了人-座舱交互性能,可有效增强虚拟现实座舱系统实用性,并降低开发成本。     

基于数字图像技术的沥青路表面三维构造获取系统

为了客观、真实地评价沥青路表面三维构造,利用数字图像技术研制了一种沥青路表面三维构造获取系统.首先基于经典的漫反射模型the Lambertian Model,获取3张红、蓝、绿二维图像;然后根据光度立体法,利用3张图像的反射光强度计算其x、y方向上的梯度数据;最后借助Frankot-Chellappa全局积分算法将梯度数据进行傅立叶变换,计算得到高度值,实现路表面构造的三维重建.研究结果表明,该系统获取的高度值精度达到0.000 1 mm,满足分析构造深度的要求;与传统方法铺砂法的测试结果相关系数R=0.887 5,相关性较好,证明了该系统应用的可行性.      

基于Creator/OSG的数字校园虚拟现实系统

本文以南通航运职业技术学院为对象,利用三维建模软件Creator和实景驱动引擎OSG,开发了一个"数字校园"虚拟现实系统,对系统中涉及的模型构建和优化、纹理映射、视景漫游、人机交互控制、碰撞检测等技术进行了探讨。     

道路三维场景的实时动态显示技术

实时动态显示技术是实现道路三维可视化设计的关键，应用Delaunay三角化算法构建数字地面模型，基于分割—归并思想完成道路三维实体造型，在此基础上，提出并实现了有效的道路三维模型的视相关简化算法，并结合真实感图形绘制技术开发了道路三维场景的实时动态浏览平台，将该平台与路线CAD系统集成，实现了道路设计过程和设计成果的可视化。