附加多视线特征约束的城市场景网格模型优化

基于多视立体几何技术重建的城市场景密集点云难免会包含噪声,尤其是在建筑边缘区域,这会导致三维模型在建筑边缘处发生扭曲,缺乏应有的平直锐利性.针对这一问题,该文提出一种三维网格模型优化方法:首先,从多视影像中提取二维线特征,定位建筑模型边缘区域,并构造多视线特征约束;然后,以网格顶点的影像灰度一致性约束和多视线特征约束作...     

影像信息驱动的三角网格模型优化方法

提出一种基于影像信息驱动的三角网格优化方法,以解决现有利用三角网格实现三维重建出现的问题。根据影像信息,将影像利用物方三角面片重投影至其他可视影像上,利用梯度下降法,通过影像归一化互相关系数对物方顶点坐标进行求导,得到其梯度变化值。根据该变化值在法向量方向上调整物方三角网的顶点,使得区域的匹配代价最小,实现三角网格模型的优化,进而达到改善三维重建的目的。试验结果表明,本文方法可有效地提高物方三角网的结果精度,从而有效地改善重建三维模型的效果。     

联合地物轮廓线的三维重建算法研究

针对现有三维重建研究中对线特征利用不充分,重建精度低的问题,提出了一种联合地物轮廓线的三维重建算法。利用BDCN模型和相应预处理算法,提取出二维影像上的边缘轮廓线;基于对极几何原理的核线引导和三角测量原理,建立线段的初始匹配假设;通过相似性计算和图聚类算法重建出三维轮廓线模型结果;将结果应用于三维网格模型的优化。使用Building-Imagery-P36和DTU MVS数据集对本文算法进行验证,结果表明：本文方法提取出的轮廓线段精简而完整。相比经典的Line3D++算法,MAE和标准差值平均降低了0.321、0.699,重建时间平均降低了58%,精度和效率都有明显提升。附加三维轮廓线约束后,生成的网格模型视觉效果更佳,细节信息更为丰富。     

改进SFS的月面撞击坑三维恢复算法研究

为了实现探月二期中单幅影像条件下的月面撞击坑三维地形恢复,文章基于Lommel-Seeliger反射模型,提出了正则化约束的明暗恢复形状(SFS)三维恢复算法,以特征边缘线点的梯度比例作为起算,演化得到撞击坑内部所有点的梯度比例,实现了反射方程的正则化.采用实际月面撞击坑影像和模拟影像验证分析,结果证明本文提出的算法优于Tsai算法,能够有效地实现月面撞击坑地形的三维恢复.     

目标边缘保持约束的图像联合解卷积复原算法

针对图像复原过程中去噪与目标边缘特征保持之间的矛盾,该文提出了一种基于目标边缘保持的图像联合解卷积复原算法。首先,构建了一个目标边缘保持约束模型,实现对图像小梯度特征(噪声为主)的平滑、对图像大梯度特征(目标边缘为主)的保留,平衡复原处理过程中图像去噪与目标边缘保持之间的矛盾;然后,将目标边缘保持约束先验模型,引入MAP图像复原框架,提升MAP复原算法的可靠性和收敛性;最后,利用共轭梯度迭代优化计算过程,加快算法收敛速度。实验结果表明,该算法能较好地平衡图像去噪与目标边缘特征保持之间的矛盾,实现了图像高清晰复原。     

多源高分辨率遥感影像自动匹配算法

提出一种基于同名直线约束的多源高分辨率遥感影像自动匹配方法。对影像建立高斯滤波模型去噪,然后进行边缘检测,在边缘影像上进行Hough变换,通过端点检测的方法来获取直线;通过粗匹配参数进行同名直线粗匹配,应用梯度模型对同名直线进行精匹配;对影像提取特征点,特征点经过同名直线约束后,在对应影像上利用同名直线约束建立匹配范围。采用最小欧式距离准则在给定范围内提取初始同名点;利用RANSAC算法剔除错误同名点对,以获取最终的匹配结果。实验结果表明,与传统的SIFT匹配算法比较,方法具有可靠性好、提取同名点数量多的优点。     

一种改进的极大验后估计序列超分辨率重建算法

提出一种基于极大验后估计(MAP)超分辨率重建算法的新的改进算法.该算法将MAP算法或其他超分辨率重建算法所获得的高分辨率影像引入到MAP算法中,主要思想是基于所求取的分辨率应该与理想的高分辨率影像最大相关的原理.最后采取基于灰度的四参数仿射变换模型的配准算法,采用共轭梯度算法来迭代求解超分辨率重建方程.仿真试验证明,...     

一种优化的基于倾斜刃边的点扩散函数重建方法

已有的倾斜刃边法受边缘亚像素定位精度、边缘扩散函数(ESF)样本质量及ESF曲线拟合方法的限制,点扩散函数(PSF)重建的稳定性和精度不高。为此,提出了一种优化的基于倾斜刃边的PSF估计方法,将梯度算子引入刃边直线拟合,对刃边边缘进行了高精度的亚像素位置修正;并采用基于移动窗口的ESF去噪及重采样方法精化ESF样本质量;最后通过高斯函数拟合得到稳健的PSF估计值。实验结果表明,改进算法的边缘直线拟合精度优化效果明显,且PSF重建精度较高,稳定性强。     

几何约束和改进SIFT的SAR影像和光学影像自动配准方法

提出一种基于几何约束和改进SIFT的SAR影像和光学影像自动配准方法。首先根据影像间的几何关系进行影像粗纠正,消除影像间旋转和分辨率差异;然后基于主方向改进的SIFT特征提取方法提取SIFT特征并利用其结构性信息引入结构相似性指数(SSIM)作为相似性测度获得初始匹配,经过视差空间和角度特征空间聚类优化得到稳定同名匹配;最后由随机抽样一致性算法(RANSAC)根据透视变换模型精化匹配结果获取变换模型参数。整个配准过程自动完成。本方法适用于差异较大的SAR影像与光学影像之间配准。     

基于非线性尺度空间的多源遥感影像匹配

针对遥感影像匹配中经典SIFT算法提取特征点时,高斯分解易造成边缘模糊和纹理细节信息丢失,从而使得边缘匹配稳定性差和误匹配点多的问题,文章引入最新的基于非线性尺度空间的KAZE算法并提出了限以空间约束的方法进行多源遥感影像匹配:通过特征点优选并进行特征匹配来计算几何变换模型,并对匹配点的搜索空间进行约束来提高匹配速度和精度,最后通过均方根误差迭代剔除误配点。实验结果表明KAZE算法提取特征点比SIFT稳定性高,易于后期误配点剔除;限以空间约束的匹配策略优于传统匹配策略;对于细节及纹理模糊的影像,KAZE算法相比SIFT算法有独特的优势。     

影像一致性优化的视图选取策略

在三维重建中,网格优化通常用于解决密集点云构建的三角网格含有较多噪声且缺少细节的问题。现有的变分优化方法利用完整的影像数据对初始网格进行影像一致性优化,但在一定程度上忽视了影像信息的冗余以及视图的质量对网格优化的影响。对此,本文提出主视图选取与从视图选取策略,以提升网格优化的效率与质量。首先综合影像梯度幅值与轮廓检测,构建马尔科夫随机场,为每个三角面选取主视图;其次根据相应的观测条件为每个主视图选取从视图;然后计算主、从视图间归一化加权的影像一致性;最后利用梯度下降法最小化表面能量函数,实现网格优化。试验在定性和定量上证实了本文方法的有效性,表明本文方法能恢复更多精细细节,且优化的时间更短、精度更高。     

城市场景结构感知的网格模型简化算法

针对二次误差测度(QEM)网格简化算法全局几何特征信息损失严重的缺点,提出一种具有结构感知功能面向城市三维模型重建的网格简化算法。该算法顾及城市影像中平面结构特征,以代理平面为全局特征约束条件,使模型在简化过程中全局结构特征更多地被保持,以利于多层次细节模型(LOD技术)、网格优化提速等模型后续操作。以倾斜摄影获取影像生成的初始三角网格模型为试验数据,采用所给算法对其进行网格简化并与QEM算法进行对比。结果表明:所给算法简化精度及简化效率均优于QEM算法。     

一种快速高效的无缝纹理匀光方法

针对倾斜影像三维重建后纹理间存在明显的色差、接缝且处理低效的问题,本文提出了一种快速高效的无缝纹理匀光方法。该方法首先对输入的去畸变影像进行影像增强预处理,通过对模型所有的顶点和边建立约束方程,求解得到每个顶点的颜色改正值;其次根据3个顶点插值得到三角面内部像素的颜色改正值;然后通过纹理扩充得到全局无色差的纹理块;最后对纹理块进行降分辨率泊松编辑。试验结果表明,采用本文方法进行纹理匀光处理,具有纹理块间无色差、接缝线处纹理过渡自然、计算速度更快等优势,能增强三维模型的可读性与改善三维模型的显示效果。     

一种顾及多重约束的三维地形简化方法

三维模型在许多领域内均有着越来越深入的应用,为保证三维模型在不同存储空间、不同图形绘制能力、不同显示分辨率的终端电子设备上显示的统一性和一致性,在很多情况下需要对三维模型进行适度的简化。对于三维地形而言,纹理颜色、地形区域边界和重要顶点是其非常重要的视觉特征,本文将这三项特征作为约束因子引入到三维地形的简化过程中,并根据这三项特征对现有的二次误差测度算法和边折叠代价的计算方法进行了改进,使其在三维地形简化过程中不会出现明显退化。本文还将改进后的算法与原来算法进行了实验对比,结果表明,改进后的简化算法不仅能够在不同精度上保持三维地形视觉上的一致性,而且产生的几何误差也相对较小。     

同名点及高程平面约束的航空影像直线匹配算法

针对直线匹配的难点问题及匹配约束的有效性,提出了同名点及高程平面约束的航空影像直线匹配算法。该算法在边缘点匹配结果和直线提取结果的基础上,首先利用直线邻域内的同名点确定候选直线及直线投影平面的高程值,再结合物方和像方相似性约束确定同名直线;然后根据直线索引对"一配多"的匹配结果进行整合,并对结果中的多直线进行合并,得到"一对一"的同名直线;最后利用"像方-物方-像方"的映射模式确定同名直线的同名端点。论文选取典型纹理特征的航空影像进行直线匹配试验,结果表明,本文算法能获得可靠的直线匹配结果。     

基于多比例尺地图数据的线状要素综合方法

提出了一种基于多比例尺地图数据的线状要素综合方法,若一个顶点在两个不同比例尺的对应线状要素上都存在,则它在中间比例尺线状要素上也应该得到保留。首先,利用不同比例尺线状要素进行同名点识别,并在较大比例尺线状要素上进行标记;然后,以标记的同名点为断点,将大比例尺线状要素分割成多个线段;最后,对分割后的各线段结合Douglas-Peucker算法进行综合。通过实验分析论证了该方法的可行性及有效性。     

高分辨率光学遥感几何与纹理约束的线段优化算法

针对高分辨率光学遥感影像线段断裂问题,提出一种基于几何与纹理约束的线段优化算法。首先,将线段视为地物轮廓表达的一种方式,由此从同一地物边缘角度出发,提出线段断裂的几何与纹理规律;其次,提出线段优化算法,以提取线段结果为处理基元,依据线段长度确定初始优化线段,设定跟踪矩形,建立针对断裂线段的几何纹理约束模型,构建动态优化模型,并给出完整的线段优化流程。最后,通过多幅不同实际场景、不同类型高分辨率遥感影像的试验结果分析,表明本文算法不仅能够解决由地物遮挡、边缘模糊及边缘锯齿化造成的线段断裂问题,并且在优化线段长度以及抑制线段过提取问题方面,均表现出较大的优势。     

复杂背景下航拍图像的电力线自动提取算法

无人机对电力线巡检的关键问题是如何从复杂背景的航拍图像中准确地提取电力线。本文提出了一种基于二维变分模态分解 (2D-VMD) 提取电力线的新算法。首先对原始航拍图像进行预处理,加快数据处理速度;然后采用2D-VMD算法对预处理后的图像进行分解,通过改进后的点锐度算法,选取带有电力线特征的IMF分量图,并利用Roberts算子进行边缘检测;最后利用形态学改进的Hough变换,完成对电力线的提取。试验结果表明,本文方法比传统的Canny算子结合Hough变换方法、LSD方法、Roberts 算法结合形态学改进的Hough变换方法更具精确性、抗噪性、自动化。     

Progressive Visualization of Complex 3D Models Over the Internet

The online transmission and real‐time rendering of complex 3D models have always been a bottleneck which limits the performance of Web 3D simulation systems. To improve the efficiency of data transmission and mesh reconstruction, this article proposes a novel progressive mesh structure. In the first stage of progressive visualization, the base data and the base index generated by vertex clustering simplification are transmitted to the client for the fundamental rendering. Then the incremental data and corresponding indexes at higher levels are transmitted, as the viewpoint approaches the simulation object. The multi‐scale incremental data organization benefits the performance and efficiency of the Web 3D simulation system by separately transmitting and reconstructing the corresponding level of mesh details. To demonstrate the adaptability and reliability of this algorithm, we developed an experimental prototype system to conduct a series of experiments. The results of experiments show that the improved progressive mesh structure described in this article takes good advantage of the vertex clustering simplification scheme to increase the efficiency of online transmission and mesh reconstruction, and the average frame rate of the progressive visualization has been increased to some extent, especially for massive data in large scale scenes.