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一种基于混合反射模型的Shape-From-Shading直接算法
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作者 杨磊 韩九强 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期2007-2010,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 明暗恢复形状 混合反射模型 反射图方程 非线性方程 迭代算法
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基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建 被引量:8
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作者 曾蔚 王汇源 +3 位作者 刘莹奇 王斌 张振铎 曾子晗 《中国光学》 EI CAS 2014年第3期376-388,共13页
在利用单幅影像的明暗恢复形状(Shape From Shading,SFS)三维重构算法的基础上,提出同时考虑外界辐射源和目标自身红外辐射的IR-SFS(infrared-SFS)算法。首先通过分析SFS算法原理和空间目标的红外成像特性,建立IR-SFS辐射方程并进行了... 在利用单幅影像的明暗恢复形状(Shape From Shading,SFS)三维重构算法的基础上,提出同时考虑外界辐射源和目标自身红外辐射的IR-SFS(infrared-SFS)算法。首先通过分析SFS算法原理和空间目标的红外成像特性,建立IR-SFS辐射方程并进行了仿真研究,然后利用温度场估计获得红外差值图,在人工合成的理想半球体、半圆柱体卫星红外影像上进行算法测试,并以美国STS107真实红外影像作为实验目标进行三维重建。实验结果表明,所提出IR-SFS算法经过参数优化后,与原SFS算法相比,重建模型的峰值信噪比更高,对STS107顶部舱门、尾翼、机舱、机舱内方形部件具有更佳显示度,整体效果得到明显改善。 展开更多
关键词 红外影像 明暗恢复形状 三维重建 空间目标
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基于形态学的SFS法物体表面三维恢复 被引量:1
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作者 杨浩 吴国良 罗建 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第10期3941-3944,共4页
目前采用的从明暗恢复形状(shape from shading,SFS)法存在对物体表面光滑度要求高,对噪声敏感等问题,为此,提出了一种基于数学形态学的SFS法,通过数学形态学提取图像灰度函数的峰、谷、脊、沟,鞍等形状特征,并采用球状点假设法确定物... 目前采用的从明暗恢复形状(shape from shading,SFS)法存在对物体表面光滑度要求高,对噪声敏感等问题,为此,提出了一种基于数学形态学的SFS法,通过数学形态学提取图像灰度函数的峰、谷、脊、沟,鞍等形状特征,并采用球状点假设法确定物体的表面方向,恢复物体三维表面。实验表明,该方法具有更好的精度和抗噪性能。 展开更多
关键词 数学形态学 球状点假设 从明暗恢复形状
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基于径向基函数网络的SFS算法研究 被引量:3
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作者 谢明红 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2007年第1期68-70,共3页
分析了现有从明暗恢复形状(SFS)的几种方法普遍存在对恢复的形状的连续性和光滑性的缺点,提出了一种基于径向基函数网络模型进行从明暗恢复形状的新算法。该算法先采用网络构造一个曲面方程,再利用反射函数作为约束条件,通过调整权因子... 分析了现有从明暗恢复形状(SFS)的几种方法普遍存在对恢复的形状的连续性和光滑性的缺点,提出了一种基于径向基函数网络模型进行从明暗恢复形状的新算法。该算法先采用网络构造一个曲面方程,再利用反射函数作为约束条件,通过调整权因子和径向基函数中心和宽度对网络进行自学习,得到一个满意的曲面方程。理论和实验证明,该算法在恢复形状的准确性和曲面的光滑性,连续性上有较大改进。 展开更多
关键词 径向基函数网络 从明暗恢复形状 计算机视觉
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由单幅二维灰度图像重构物体表面形状 被引量:6
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作者 高月芳 罗飞 曹建忠 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2007年第8期195-197,共3页
鉴于目前很少有论文讨论完整的由单幅二维灰度图像重构物体表面形状的算法,包括它的控制参数的估计及算法的实现,介绍了一种完整的SFS算法。它在考虑自遮掩影响的情况下,有效地估计了SFS算法中涉及的各种控制参数,并引入亮度约束、灰度... 鉴于目前很少有论文讨论完整的由单幅二维灰度图像重构物体表面形状的算法,包括它的控制参数的估计及算法的实现,介绍了一种完整的SFS算法。它在考虑自遮掩影响的情况下,有效地估计了SFS算法中涉及的各种控制参数,并引入亮度约束、灰度梯度约束和可积性约束,计算出表面高度和表面向量,实现三维重构。与传统的算法相比,本算法无论是在速度还是在精度方面都达到了比较高的水平,具有一定的应用前景。最后还指出了在MATLAB中实现需要注意的问题。 展开更多
关键词 三维重构 由明暗恢复形状 参数估计 变分法 分层算法
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基于由阴影恢复形状法的焊接熔池表面高度获取 被引量:8
6
作者 李来平 林涛 +1 位作者 陈善本 杨学勤 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期898-901,共4页
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,... 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. 展开更多
关键词 由阴影恢复形状 反射图模型 铝合金熔池 表面高度
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单幅图像三维表面重建的算法研究与实现 被引量:6
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作者 孙林丽 李言 郑建明 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2009年第2期433-435,443,共4页
以单幅二维图像为研究对象,应用SFS的基本理论,首先对二维图像进行了光照的倾角和偏角的估计,在光源坐标系下计算出物体每一点的表面梯度;之后,旋转坐标系,在观察坐标系下得到物体的表面梯度;最后采用三点辛普森公式求出物体表面的高度... 以单幅二维图像为研究对象,应用SFS的基本理论,首先对二维图像进行了光照的倾角和偏角的估计,在光源坐标系下计算出物体每一点的表面梯度;之后,旋转坐标系,在观察坐标系下得到物体的表面梯度;最后采用三点辛普森公式求出物体表面的高度。整个算法流程简单,求解层次分明,重构满意度较高。 展开更多
关键词 明暗恢复形状 三维重构 参数估计 坐标旋转 辛普森公式
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由灰度图像重构曲面三维形状算法研究与实现 被引量:3
8
作者 乌秀春 郭东明 +2 位作者 王晓明 丁梦蛟 周伟峰 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期701-705,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 灰度图像 三维形状算法 最小二乘法 明暗恢复形状法 曲面重构 迭代算法
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基于细胞神经网络的从阴影恢复形状的新方法 被引量:2
9
作者 王怀颖 于盛林 冯强 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期2120-2124,共5页
细胞神经网络(CNN)是一种实时处理信号的大规模非线性模拟电路,它的连续时间特点以及局部互连特点使其可以进行并行计算,并且非常适用于超大规模集成电路(VLSI)的实现.本文针对从阴影恢复形状(SFS)问题,提出了一种基于硬件退火CNN的能... 细胞神经网络(CNN)是一种实时处理信号的大规模非线性模拟电路,它的连续时间特点以及局部互连特点使其可以进行并行计算,并且非常适用于超大规模集成电路(VLSI)的实现.本文针对从阴影恢复形状(SFS)问题,提出了一种基于硬件退火CNN的能量函数优化方法,并对该方法进行了详细分析,给出了实例的仿真结果,验证了该方法的有效性.该方法为并行处理算法,具有运算量小、易于大规模VLSI集成实现,且能够克服局部极小等优点,可以使SFS问题得到实时的处理. 展开更多
关键词 细胞神经网络(CNN) 从阴影恢复形状(sfs) 优化
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基于单张照片的三维人脸重建优化算法 被引量:4
10
作者 熊平 卢烨 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第8期2359-2361,2369,共4页
传统人脸三维重建算法难以确定人脸形状,并且计算复杂。针对此问题,提出一种以水平集方法获取人脸轮廓并结合明暗恢复形状(SFS)算法重建三维模型的方法,该方法仅需单张正面人脸照片。首先采用主动形状模型确定人脸轮廓,将其作为水平集... 传统人脸三维重建算法难以确定人脸形状,并且计算复杂。针对此问题,提出一种以水平集方法获取人脸轮廓并结合明暗恢复形状(SFS)算法重建三维模型的方法,该方法仅需单张正面人脸照片。首先采用主动形状模型确定人脸轮廓,将其作为水平集的初始演化曲线,分割出完整的人脸形状;然后对人脸区域进行灰度变换,求出灰度图像;最后通过SFS算法重建已知光照条件的人脸图像的三维模型,将该模型作为参考与灰度图像匹配,进而确定其光照条件和三维模型。实验结果表明,与基于网格模型的算法相比,该方法可快速地重建具有完整形状的人脸模型。 展开更多
关键词 单张照片 水平集演化 光照条件 明暗恢复形状 三维人脸重建
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一种由明暗恢复形状的改进变分算法 被引量:2
11
作者 杨磊 韩九强 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期418-422,共5页
针对变分算法可能丢失表面细节信息的问题,提出了一种由明暗恢复形状的改进变分算法,使用接近实际的混合反射模型描述的反射图方程和图像梯度方程构造了新的目标泛函,由于图像梯度反映了二维图像的细节信息,新目标泛函比仅使用反射图方... 针对变分算法可能丢失表面细节信息的问题,提出了一种由明暗恢复形状的改进变分算法,使用接近实际的混合反射模型描述的反射图方程和图像梯度方程构造了新的目标泛函,由于图像梯度反映了二维图像的细节信息,新目标泛函比仅使用反射图方程的目标泛函蕴涵了更加丰富的三维形状细节信息.然后,使用变分原理求解该目标泛函,得到由明暗恢复形状的改进变分算法.所提出的算法比基本变分算法三维形状恢复的精度有显著提高.合成半球图像的实验表明,新算法在相同迭代次数时恢复三维形状的平均相对误差比基本变分算法减小了13.45%.实际复杂图像的三维形状恢复结果表明,新算法在恢复表面三维细节时比基本变分算法更加准确. 展开更多
关键词 变分算法 明暗恢复形状 反射图 图像梯度
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红血球图像表面曲率的计算方法 被引量:1
12
作者 王瑞胡 Brendan McCane 尹章群 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第21期28-30,34,共4页
提出一种基于阴影恢复技术的细胞图像表面各点的曲率计算方法,利用边界轮廓提取技术分离由扫描电镜SEM得到的红血球亮度图像,对单个细胞从跟踪得到的中心点开始进行区域生长,其每个像素点的亮度变化信息决定了与之相对应的高度场深度,... 提出一种基于阴影恢复技术的细胞图像表面各点的曲率计算方法,利用边界轮廓提取技术分离由扫描电镜SEM得到的红血球亮度图像,对单个细胞从跟踪得到的中心点开始进行区域生长,其每个像素点的亮度变化信息决定了与之相对应的高度场深度,阴影恢复技术可以将这种变化的亮度转化为不同的深度,从而得到像素的三维数据点。通过最小二乘法对三维点进行曲面拟合得到分段连续光滑的细胞表面,其形状特征由平均曲率与高斯曲率来表示。结果表明,该方法具有很强的实用性和应用价值。 展开更多
关键词 红血球 阴影恢复 轮廓跟踪 区域生长 曲率
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基于明暗恢复形状的加工表面形貌重构与粗糙度检测 被引量:1
13
作者 郭便 魏宏波 《工具技术》 2011年第6期98-102,共5页
研究了采用明暗恢复形状法(SFS)对加工表面显微视觉图像的三维形貌重构,并实现了表面粗糙度检测。根据金属表面反射特性,采用简化的Oren-Nayar模型与Torrance-Sparrow模型中镜面反射分量叠加的方法,对光照模型进行了改进,并讨论了基于... 研究了采用明暗恢复形状法(SFS)对加工表面显微视觉图像的三维形貌重构,并实现了表面粗糙度检测。根据金属表面反射特性,采用简化的Oren-Nayar模型与Torrance-Sparrow模型中镜面反射分量叠加的方法,对光照模型进行了改进,并讨论了基于改进后光照模型的SFS最小化计算方法。利用该算法,实现了真实工件表面微观图像三维形貌重构,同时从重构表面轮廓中提取了表面粗糙度参数。与轮廓仪测量结果的比对表明:该方法重构精度较高,提取的粗糙度参数与接触式测量结果基本吻合,为加工表面三维形貌重构与粗糙度快速在线检测提供了新的思路和方法。 展开更多
关键词 明暗恢复形状 最小化算法 改进的光照模型 三维形貌重构 表面粗糙度
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一种基于网格的从明暗恢复形状方法
14
作者 田丰 高骞 +2 位作者 郭巍 仇庆丰 王传云 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2009年第1期74-77,共4页
针对目前"从明暗恢复形状"时存在计算复杂及收敛性差等问题,提出一种基于网格的解决方法。首先通过图像预处理及区域划分操作将原始图像分割成多个亮度离散的多边形区域,并逐步转换成平面三角形网格,然后根据Lambert定律建立... 针对目前"从明暗恢复形状"时存在计算复杂及收敛性差等问题,提出一种基于网格的解决方法。首先通过图像预处理及区域划分操作将原始图像分割成多个亮度离散的多边形区域,并逐步转换成平面三角形网格,然后根据Lambert定律建立关于空间网格顶点坐标的方程组,在使用最小二乘法求解后,直接将结果应用到OpenGL或DirectX等实时渲染引擎的图形管道中,实现模型的建立与显示。经仿真实验证明该方法计算方便,可逼真重建原始物体的形状。 展开更多
关键词 从明暗恢复形状 网格重建 图像处理 Lambert定律 最小二乘法
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一种未知光源参数的明暗恢复形状方法
15
作者 俞鸿波 赵荣椿 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期75-78,共4页
针对传统SFS( shape from shading)必须已知光源参数的缺陷 ,提出了一种新的使用神经网络恢复单幅未知光源参数环境中物体三维形状的方法。该算法利用前向神经网络的非线性映射能力 ,建立了物体表面形状和其对应的图像灰度值之间的非线... 针对传统SFS( shape from shading)必须已知光源参数的缺陷 ,提出了一种新的使用神经网络恢复单幅未知光源参数环境中物体三维形状的方法。该算法利用前向神经网络的非线性映射能力 ,建立了物体表面形状和其对应的图像灰度值之间的非线性关系 ,所得权值可视为环境光源参数 ,由此得出反射图函数。基于该反射模型 ,物体表面高度值通过迭代的方法求得 ,并使用多分辨率分级实现 SFS算法以减小算法复杂度。实验结果表明该算法对于无光源环境 ,能给出有效的恢复结果。相比传统算法 ,精度提高了约 2 9%。 展开更多
关键词 反射模型 变分法 阴影恢复形状 前向神经网络
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根据形状类型信息由图像中的明暗变化获取物体的表面方向
16
作者 须明 赵荣椿 Maria Petrou 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期70-74,共5页
研究一种专门用于 SFS(由图像的明暗重构物体表面三维形状 )结合其它辅助信息的条件下 ,提取光滑物体表面方向信息的 SFS算法。物体表面上的曲面片按其方向曲率的符号组合分成 4种类型 :凸形、凹形、横向鞍形和纵向鞍形 ,以便于利用辅... 研究一种专门用于 SFS(由图像的明暗重构物体表面三维形状 )结合其它辅助信息的条件下 ,提取光滑物体表面方向信息的 SFS算法。物体表面上的曲面片按其方向曲率的符号组合分成 4种类型 :凸形、凹形、横向鞍形和纵向鞍形 ,以便于利用辅助信息加以实际判别。对应于这种分类方式 ,设计出相应的 4种由明暗关系计算表面方向的算法基本算子。这种新算法在算子与表面类型相匹配的情况下 ,能够取得很好的结果。 展开更多
关键词 sfs 曲面表面方向 曲面片类型
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不规则形状图像曲率的自适应计算方法
17
作者 王瑞胡 Brendan McCane 王宇 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第6期1555-1558,共4页
提出一种针对不规则多形变红血球图像的自适应曲面拟合并计算曲率的方法,通过阴影恢复技术重构细胞表面的高度场形状,利用三维数据点根据最小二乘法进行曲面拟合,选定深度均方误差阈值来决定参与拟合的邻域点。计算得到的高斯曲率、平... 提出一种针对不规则多形变红血球图像的自适应曲面拟合并计算曲率的方法,通过阴影恢复技术重构细胞表面的高度场形状,利用三维数据点根据最小二乘法进行曲面拟合,选定深度均方误差阈值来决定参与拟合的邻域点。计算得到的高斯曲率、平均曲率可用来表征某一点的表面类型,主曲率则用来观察曲面变化较大的区域。实验结果表明,该方法具有很强的可行性与实用性。 展开更多
关键词 曲率计算 自适应算法 不规则形状 图像分割 阴影恢复
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面向数控加工的图像处理方法研究 被引量:10
18
作者 吴凤和 施法中 胡占齐 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第13期1163-1166,共4页
在综合分析基于图像和数控加工技术的特点基础上 ,提出了面向数控加工的图像处理方法。采用边缘检测和SFS方法等图像处理方法获得数字化模型 ,针对数控加工的特点 ,采用适应性包容盒方法得到矢量化模型。实验表明 ,给出的处理方法是可行... 在综合分析基于图像和数控加工技术的特点基础上 ,提出了面向数控加工的图像处理方法。采用边缘检测和SFS方法等图像处理方法获得数字化模型 ,针对数控加工的特点 ,采用适应性包容盒方法得到矢量化模型。实验表明 ,给出的处理方法是可行的 。 展开更多
关键词 图像处理 数控加工 适应性包容盒 sfs
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一种结合明暗信息和纹理信息的形状恢复算法 被引量:1
19
作者 钟方洁 肖志涛 张芳 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2012年第3期60-64,共5页
实际图像往往既包含明暗信息又包含纹理信息,为了更有效地利用这些信息进行形状恢复,研究了一种结合明暗信息和纹理信息的形状恢复算法,用SFS方法对图像中的明暗信息进行处理,然后用SFT方法对图像中纹理信息进行分析,并结合SFS方法的结... 实际图像往往既包含明暗信息又包含纹理信息,为了更有效地利用这些信息进行形状恢复,研究了一种结合明暗信息和纹理信息的形状恢复算法,用SFS方法对图像中的明暗信息进行处理,然后用SFT方法对图像中纹理信息进行分析,并结合SFS方法的结果对形状进行恢复.最后给出了该方法对图像的恢复结果并进行了分析.实验结果证明,该算法的性能优于SFS算法和SFT算法. 展开更多
关键词 三维重建 明暗信息 纹理信息 形状恢复算法
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基于单张图像的三维人脸重建 被引量:2
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作者 杨振 董洪伟 杜星悦 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第8期140-142,146,共4页
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。
关键词 三维人脸重建 由阴影恢复形状 基于图像的人脸重建 基于法线的模型变形
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