收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

三维表面数字拼接算法研究

李孟  
【摘要】:随着数字博物馆于20世纪90年代的兴起,将文物转化为数字形式进行收藏、管理、展示和处理,为文物保管工作提供了新的思路。计算机图形处理、模式识别、三维信息处理技术的发展,使具有丰富特征和精细纹理的历史文物的数字拼接成为可能,该方法具有速度快、可重复操作的特点,避免了一时不慎造成的损失,且可进行人类手工几乎无法实现的拼接工作,为文物保护工作提供了全新的解决方案。然而,目前的文物碎片数字拼接方法大多是基于碎片二维形状特征的,存在一些不足和有待解决的问题。本文以文物碎片表面三维数据为研究对象,旨在提出一套完整的、行之有效的三维表面数字拼接算法。 本文系统综述了三维表面数字拼接算法的发展概况,阐述了模式识别和计算机图形学的相关理论。针对文物碎片三维表面扫描数据具有数据量大、拓扑结构复杂、噪声和干扰较大等特性,以提高文物碎片分类精度和文物碎片数字拼接准确率为目的,对文物碎片自动分类算法、三维模型表面特征提取算法、三维表面数据区域分割算法以及三维数字拼接算法进行了深入研究。 在文物碎片自动分类方面,考虑到目前对不同材质、不同类型及不同年代文物碎片进行自动分类算法还未见报道这一情况,在分析滤波图像中文字区域特性和文物碎片表面三维纹理特性的基础上,提出了三种基于表面特征的文物碎片自动分类算法。以二维纹理作为表面特征,利用基于Gabor滤波器的数字图像文字提取算法对图像中的文字区域进行自动检测和定位,从而实现含文字文物碎片和不含文字文物碎片的自动分类;以三维纹理作为表面特征,使用三维纹理直方图模型和三维纹理相关函数特征作为分类特征,使用支持向量机作为分类器,实现文物碎片自动分类。实验结果表明上述方法可有效进行文物碎片的自动分类。 在三维模型表面特征提取算法方面,考虑到目前直接对三维点云数据进行表面特征提取的算法较少以及现有三维网格表面特征提取算法性能受采样、体素化等预处理方法的影响较大这两种情况,提出了基于向量表示的三维点云模型描述子以及球面栅格D2(spherical grid D2, SD2)描述子。基于向量表示的三维点云模型描述子利用向量集对三维点云中各点进行精确表示,通过计算此向量集的统计量来表示三维点云模型的表面形状。在分析传统D2和GD2描述子优缺点的基础上,提出SD2描述子,该描述子使用球面栅格代替D2描述子中的顶点以及GD2描述子中的卡迪尔坐标栅格,实验结果表明该描述子有效解决了D2描述子对噪声、裂缝和多边形的插入及删除敏感以及GD2描述子损失大量原始模型信息的问题。 在三维表面数据区域分割算法方面,针对现有碎片三维表面区域分割算法受原始碎片表面粗糙度影响较大且只适用于形状较规则、表面较平坦及断裂面较少的碎片这一问题,在分析三维模型表面拓扑结构特性的基础上,提出了基于碎片断面高度图的三维扫描数据表面区域分割算法。首先将三维扫描表面数据转化为三维网格模型;然后利用同一区域中相邻网格具有相似法线方向这一性质,使用区域膨胀策略生成若干候选表面区域;最后通过去除候选区域中的噪声区域得到最终表面区域分割结果。通过实物表面扫描数据对上述算法进行实验验证,结果表明该算法可对三维表面扫描数据进行有效的区域分割。 在三维数字拼接算法方面,针对目前数字拼接算法研究都要使用碎片边缘曲线作为特征、还没有完全利用碎片断面三维形状特征进行数字拼接的算法这一问题,提出了基于碎片断面高度图的三维数字拼接算法。该方法首先使用本文提出的基于区域膨胀策略的三维表面扫描数据区域分割算法对文物碎片三维表面扫描数据进行区域分割;利用各表面区域粗糙度确定文物碎片断面;以碎片断面高度图作为匹配特征,以断面高度图之间的互补程度作为匹配准则,进行全局最优数字拼接。使用真实物体碎片对提出算法进行实验验证,结果证明了提出算法的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 戴道文,沈能方;三维表面结构的定量电子显微分析[J];华中科技大学学报(自然科学版);1986年02期
2 何金国;;无二义性从轮廓线重建三维医学表面的新方法[J];计算机应用研究;2009年05期
3 杨伟军;包忠诩;柳和生;;三维表面有限元网格生成的修正Delaunay法[J];金属成形工艺;1999年01期
4 张鉴;戚昊琛;徐栋梁;胡智文;;一种可用于硅刻蚀工艺模拟的三维表面演化算法[J];电子学报;2011年08期
5 大舟;快速三维表面测量[J];光机电信息;1995年10期
6 董军宇;吕玉芳;梁作娟;;统一框架下的五种三维表面纹理合成方法及其性能比较[J];现代制造工程;2006年11期
7 郑兆顺;;多幅图像恢复有高光和阴影物体的三维表面[J];数学的实践与认识;2008年09期
8 李改从,刘怡光,游志胜;双目系统中一种车体的三维重建算法[J];四川师范大学学报(自然科学版);2002年03期
9 王玉槐;卢炎麟;周晓;黄建芳;;基于STEP的三维表面有限元网格生成技术的研究[J];计算机应用研究;2006年10期
10 唐勇;赵静;吕梦雅;;基于半规则纹理的三维表面流场可视化方法研究[J];系统仿真学报;2008年10期
11 刘才,高贞彦,彭秀艳,李学忠;利用Open GL实现医学图像三维表面重建[J];微型电脑应用;2000年01期
12 ;工作与娱乐并举[J];每周电脑报;2008年05期
13 李中梅,鲍旭东;三维表面与平面数据间的自适应配准[J];计算机工程与应用;2004年23期
14 陆济湘,李德华,卢凌;一种通用的三维散乱数据点图形重建算法[J];交通与计算机;2004年03期
15 诸葛斌,冯焕清,周荷琴,张胜健,吴端;基于PC机的医学图像三维表面重建[J];航天医学与医学工程;2002年04期
16 田越,平西建;基于曲线形状分析的三维表面识别[J];中国图象图形学报;1999年08期
17 王磊;伯梅;高隽;偶春生;黄元庆;;基于智能相机的高速三维表面信息获取[J];激光技术;2006年06期
18 ;华硕F8S炫美高清机[J];中国新闻周刊;2007年38期
19 董钰;郭军华;;基于三维表面纹理合成的流场可视化[J];科技信息;2009年22期
20 柳葆芳,肖菁,平西建,邵美珍;三维表面的曲面描述与相似性判别[J];中国图象图形学报;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄培彦;罗毅;桂寿平;费斌军;;高温受弯构件三维表面裂纹扩展寿命预测[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
2 吴东晖;叶秀清;;基于结构光立体视觉恢复三维表面的误差分析[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
3 陈瑞萍;;螺旋CT三维表面遮盖和多平面图像重组在腰椎管狭窄症中的应用[A];2009中华医学会影像技术分会第十七次全国学术大会论文集[C];2009年
4 黄培彦;黄小清;罗毅;赵琛;;高温受弯构件表面疲劳裂纹扩展寿命预测[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
5 田越;平西建;;三维表面识别的模糊算法[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
6 张强;张立春;石宝琪;田庄;张辉;;螺旋CT三维表面遮盖成像技术在肿瘤治疗应用的探讨[A];2000全国肿瘤学术大会论文集[C];2000年
7 王永军;李晶皎;吴凯宇;;髋关节三维表面的重建[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
8 王劲;张雪林;李树祥;郑卫权;赵修义;;螺旋CT三维表面遮盖法重建及容积重建技术在30例髋臼骨折中的临床应用[A];2003年全国医学影像技术学术会议论文汇编[C];2003年
9 费军;马福顺;张朝利;王宗烨;郑冬;任晔;赵亮;;螺旋CT三维重建在颧骨颧弓整形术中的应用[A];中华医学会第十三届全国放射学大会论文汇编(下册)[C];2006年
10 冯桂;林其伟;;基于DFBR场的影像表面粗糙度估计[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴庆华;基于线结构光扫描的三维表面缺陷在线检测的理论与应用研究[D];华中科技大学;2013年
2 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
3 全书海;基于表面灰度图像的加工表面形貌分形特征研究[D];武汉理工大学;2003年
4 李孟;三维表面数字拼接算法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 张正文;1. 扩张皮肤生物学转归的实验研究及临床观察 2. 三维表面取模后转换成二维平面测量扩张皮肤面积[D];中国协和医科大学;1998年
6 韩贤武;高精度AFM的研制及在机械和小分子结构中的应用[D];重庆大学;2007年
7 田庆国;三维数据场表面重建及在人体动画和人体测量学中的应用[D];天津大学;2007年
8 乐静;基于坐标和图像技术的三维表面特征区域的检测[D];西安理工大学;2007年
9 秦襄培;基于数字化技术的UHMWPE材料摩擦学特性研究[D];机械科学研究总院;2006年
10 张敦福;无网格GALERKIN方法及裂纹扩展数值模拟研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 关艳霞;三维表面综合重建及网络动态展示技术研究[D];哈尔滨理工大学;2014年
2 黄伟;三维表面建模方法研究与实现[D];中南大学;2010年
3 杨秀丽;基于Contourlet特征的三维表面纹理融合与分类[D];中国海洋大学;2011年
4 屠志恋;基于融合技术的嵌入式表面质量检测系统的研究[D];浙江工业大学;2006年
5 绳宇纲;TEA激光器均匀场电极的三维造型[D];中国科学院电子学研究所;2000年
6 童小红;医学图像三维表面重建算法的研究及应用[D];西安理工大学;2005年
7 郭军华;基于混合遗传模拟退火算法的三维表面纹理合成[D];中国海洋大学;2008年
8 胡晓明;基于概率索引图的三维表面纹理分割研究[D];中国海洋大学;2009年
9 高爽;三维表面有限元网格光滑化技术的研究[D];浙江大学;2005年
10 牟善礼;基于三维表面纹理绘制的流场可视化[D];中国海洋大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 特约记者 许家帅;三围流场首次应用立体成像进行仿真[N];中国交通报;2010年
2 ;富融IMAGINE:数字城市的四款工具[N];中国计算机报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978