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融合激光点云与影像点云的精细化DEM生成

测绘通报 2022年第12期 77-83页

作者：戴华毅李守军张梓巍阳凡林毛冬海陈祥山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 自然资源部海底科学重点实验室浙江杭州310012 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 自然资源部海洋测绘重点实验室山东青岛266590

针对地面激光扫描及无人机航摄技术在实际外业测量中受视场角限制或遮挡等因素的影响而难以获取待测区域完整的点云数据的问题,本文在经典ICP算法的基础上,提出了一种顾及高程差异和点云密度的激光点云与影像点云融合方法。通过差分数... 详细信息

针对地面激光扫描及无人机航摄技术在实际外业测量中受视场角限制或遮挡等因素的影响而难以获取待测区域完整的点云数据的问题,本文在经典ICP算法的基础上,提出了一种顾及高程差异和点云密度的激光点云与影像点云融合方法。通过差分数字高程模型对点云进行分块,并基于点云密度选取融合范围,将分块后的影像点云配准到激光点云的孔洞和稀疏区域。本文方法能够提高激光点云与影像点云的融合效果,保持激光点云的精度并保留更多的细节特征,实现激光点云与影像点云的高质量融合。

关键词：激光点云影像点云分块配准点云融合差分数字高程模型

基于混合特征表达的RGB-D点云配准方法研究

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基于混合特征表达的RGB-D点云配准方法研究

作者：韩韦安庆师范大学

学位级别：硕士

真实物体的三维重建是计算机视觉、计算机图形学等领域的研究热点,在逆向工程、三维动画、文物数字化保护、医学图像处理等领域都有着广泛的应用前景。在进行真实物体的三维重建时,需要扫描多个视角获取物体表面的数据,因此,不同视角的... 详细信息

真实物体的三维重建是计算机视觉、计算机图形学等领域的研究热点,在逆向工程、三维动画、文物数字化保护、医学图像处理等领域都有着广泛的应用前景。在进行真实物体的三维重建时,需要扫描多个视角获取物体表面的数据,因此,不同视角的点云配准是三维重建中的重要步骤。随着科学技术的发展,三维扫描设备随之在不断改进,不仅可以采集到真实物体的深度信息而且可以获取物体的颜色信息,因此,关于RGB-D点云配准问题在三维重建领域有着重要的研究意义。针对RGB-D数据的初始配准,本文提出了一种基于混合特征的RGB-D数据配准方法。首先,计算两片点云的几何曲率特征值,并定义两片点云的颜色特征,由几何特征与颜色特征加权组合构成混合特征。其次,根据混合特征在源点云中获取特征点,并由混合特征值和归一化后的RGB值构成特征向量,再根据特征点的特征向量在目标点云中搜索对应点,构成对应点对。最后,计算每个点对在特征向量空间上的欧式距离,构成距离集合并计算距离均值,剔除距离大于该均值的点对,再将剩下的特征点进行分块操作,逐块配准,将每块的配准变换作用于整片点云,选择误差最小的刚性变换作为点云初始配准的最优变换,完成初始配准。在精确配准阶段,首先将RGB颜色值转换成灰度值,并将灰度值的变化范围经过线性变换,映射对齐到几何数据的变化范围,由映射后的灰度值和点云的几何信息构成(x,y,z,gray)四维向量。然后根据混合特征获得特征点,通过k近邻算法在四维向量空间搜索对应点。并定义了一种4D欧氏距离的ICP算法,利用4D-ICP迭代过程实现点云的精确配准。实验结果表明,本文提出的方法快速有效。对比局部特征统计量直方图(LFSH)方法,针对不同模型和不同重叠程度的点云数据,本文方法提出的基于混合特征的分块初始配准方法都能实现良好的配准效果,并在配准时间和配准精度上优于LFSH方法。本文提出的4D-ICP精确配准方法,结合颜色信息和传统ICP方法能快速实现RGB-D点云模型的精确配准。对比其他改进的ICP方法,本文的精配准方法在配准精度和保持颜色纹理方面效果更突出。因此,本文的点云配准方法,无论是初始配准还是精确配准,在RGB-D数据的点云模型的配准过程中都有较好的配准效果。

关键词： RGB-D数据初始配准精确配准混合特征分块配准 4D-ICP

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酒瓶表面印刷缺陷视觉检测技术的研究

酒瓶表面印刷缺陷视觉检测技术的研究

作者：尹丽娜湖南大学

学位级别：硕士

随着生产和工艺的不断改进,酒瓶标签的印刷趋于自动化,标签印刷的质量问题是大多数酒瓶生产企业关注的问题。酒瓶标签印刷的缺陷有未印、漏印、残缺、划痕、砂眼、糊板等,目前国内企业对于酒瓶标签印刷质量的检测主要还是传统的人工目... 详细信息

随着生产和工艺的不断改进,酒瓶标签的印刷趋于自动化,标签印刷的质量问题是大多数酒瓶生产企业关注的问题。酒瓶标签印刷的缺陷有未印、漏印、残缺、划痕、砂眼、糊板等,目前国内企业对于酒瓶标签印刷质量的检测主要还是传统的人工目检方式,这种检测方式速度慢、人工检测易疲劳、存在主观因素影响检测标准,难以满足高速自动化生产线要求。所以,研究基于机器视觉的缺陷检测系统对提升自动化生产效率具有重大意义。本文介绍了酒瓶标签印刷缺陷视觉检测的关键技术,根据酒瓶表面标签特性,设计了在线酒瓶表面印刷标签的高精度的成像系统,并对缺陷检测的相关算法进行了深入的研究,设计了一套酒瓶表面印刷缺陷视觉检测软件系统。本论文的主要工作包括以下几个方面:1.根据酒瓶印刷标签的特点以及缺陷检测的需求,设计了一套酒瓶标签印刷缺陷视觉检测系统。在成像方面,经过多个实验的对比,采用线扫相机与旋转平台结合,使用背光源打光,实现良好的成像效果。视觉检测结合机械结构进行自动上下料实现流水线上的自动缺陷检测功能。2.对缺陷的类型进行了分析,首先对图像进行了印刷完整性检测,检测底油、图案和字体是否完成印刷。针对图案未印情况利用灰度值特征判断的方法进行初步检测;采用垂直投影找边缘的方法对图案边缘定位;对底油检测时,采用图像增强结合垂直投影检测边缘对的方法很好地解决了灰度不明显的问题。3.在图案的缺陷检测中,采用了待检测图像与标准模板分块对比的方法。本文采用了基于形状的模板匹配,解决了部分图案缺失影响匹配结果的问题;采用了图像金字塔分层检测、限定搜索区域、多个模板结合的方法提高检测的速度和准确性。提出了分块配准的方式解决图像采集时的起点不同的问题,有效的减少了配准的误差。为了去除背影及标签的灰度差异,在对配准图像进行差分之前进行二值化处理。4.缺陷分析,为了去除差分后边缘处的干扰和错误信息,采用了形态学处理对差分图像去干扰,最后对处理结果进行Blob分析缺陷特征,综合多块区域的Blob分析结果实现整个标签的缺陷检测。

关键词：酒瓶标签垂直投影模板匹配分块配准缺陷检测

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多帧图像复原算法研究

多帧图像复原算法研究

作者：李警西安电子科技大学

学位级别：硕士

数字图像作为人类获取视觉信息的重要载体之一,其在采集和传输的过程中,不可避免地会受到噪声和模糊的影响,导致图像的质量下降,阻碍人们从中获取所需的信息。如何有效抑制噪声和模糊对图像质量的影响,为后续的图像处理提供更加真实可... 详细信息

数字图像作为人类获取视觉信息的重要载体之一,其在采集和传输的过程中,不可避免地会受到噪声和模糊的影响,导致图像的质量下降,阻碍人们从中获取所需的信息。如何有效抑制噪声和模糊对图像质量的影响,为后续的图像处理提供更加真实可靠的图像信息,一直以来都是数字图像处理领域研究的重点和热点问题之一。传统的图像复原算法,通常只针对图像去噪或图像去模糊一种退化现象进行处理,但实际中噪声和模糊往往会伴随出现,且会互相干扰彼此算法的有效性。数学上,单帧退化图像的复原本质上是一个严重欠定性问题,很难恢复出理想的图像。相比于单帧图像,多帧图像提供了更加丰富的空时域信息,为图像复原研究提供了新的思路。论文针对同一场景下的多帧图像复原问题,从过程处理的角度出发,考虑将图像去噪和图像去模糊进行协同处理,使得这两个原本独立的过程能够在彼此的估计过程中互相促进,实现高质量复原。同时,噪声是影响多图之间相关性计算的重要因素,通过使相关性计算适应新条件下退化图像的模糊核估计,降低噪声对模糊核估计的影响,提高模糊核估计的准确性。综合上述两点改进,论文提出了一种基于协同复原的多图去模糊算法。在实际场景中,由于拍摄者手部抖动等因素,导致获取的多帧退化图像之间往往存在着相对运动。针对这个问题,论文从已有特征值配准算法出发,研究如何准确快速地对具有图像偏差的多帧退化图像进行高质量复原,提出了一种基于分块配准的多图协同复原方法。大量的仿真实验表明,论文所提出的基于协同复原的多图去模糊算法,可以有效地保留图像中的细节信息,相比于已有的多图去模糊算法,在图像的主客观质量上均具有明显的改善,PSNR平均提高约4dB。同时,论文提出的基于分块配准的多图协同复原方法更能准确、快速的解决实际场景中具有相对运动的多帧图像复原问题,使得算法在保证有效性的同时更具有实际应用价值。

关键词：多帧图像复原图像去噪图像去模糊分块配准

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基于平衡图匹配的多视角目标检测研究

基于平衡图匹配的多视角目标检测研究

作者：刘智上海交通大学

学位级别：硕士

近年来，多视角目标检测的研究获得了广泛关注。多视角目标检测过程中存在许多问题。第一，多视角目标检测的计算复杂度极高，随视角、目标数增长其状态空间维度指数形式增长，被称为维度灾难。第二，遮挡问题增加了目标检测跟踪的难度... 详细信息

近年来，多视角目标检测的研究获得了广泛关注。多视角目标检测过程中存在许多问题。第一，多视角目标检测的计算复杂度极高，随视角、目标数增长其状态空间维度指数形式增长，被称为维度灾难。第二，遮挡问题增加了目标检测跟踪的难度。第三，现有的多数框架需要对多视角相机系统预先标定，且对标定结果的准确性依赖要求较高。本文是在广泛分析国内外相关研究的基础上，针对多视角目标检测中的上述问题进行了深入的分析和研究，并依据提出理论进行了算法设计和实现。本文首先研究和总结了现有的多视角目标检测算法，并引入基于最大后验概率的多视角目标检测方案，运用信息传递算法进行检测估计，较好地解决多视角信息融合时的特征空间高维度问题与本地检测遮挡问题。为了解决不同视角间点的对应关系描述依赖视角间几何约束条件求解的问题，本文构造了视角间图像的匹配度函数来描述对应位置关系。对多视角目标检测的框架进行了改进设计，在信息传递环节用匹配度函数进行视角间的信息传递。在匹配过程中，对图像匹配的相容性矩阵使用了双随机归一化优化，并使用位置约束与分块配准，优化了匹配效果。在本地检测环节中使用TLD检测框架，提高了检测的精度。实验结果表明，本文提出的基于平衡图匹配的多视角目标检测算法能很好地进行多视角目标检测;检测的精度较好，鲁棒性较强。

关键词：多视角平衡图匹配双随机归一化匹配度函数分块配准