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基于自旋图和ICP算法的3D实体签名算法

计算机科学 2014年第4期41卷 103-106,144页

作者：莫可酩任义魏春子周福才东北大学软件学院沈阳110819 东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

针对已有的3D实体真实性认证方法中实体的标识不与实体自身绑定且难以验证的问题,提出了一种面向3D实体的签名算法。给出了3D实体签名算法的设计思想、签名产生算法以及签名验证算法。在粗配准和精匹配阶段分别通过自旋图(Spin Image)和... 详细信息

针对已有的3D实体真实性认证方法中实体的标识不与实体自身绑定且难以验证的问题,提出了一种面向3D实体的签名算法。给出了3D实体签名算法的设计思想、签名产生算法以及签名验证算法。在粗配准和精匹配阶段分别通过自旋图(Spin Image)和ICP(Iterative Closest Point)算法对签名表面和待测表面进行匹配,从而提高了验证的准确率。对所设计的签名算法进行了实验仿真,所获得的迭代误差和匹配率表明该算法可以区分原始和伪造的签名表面,进而证明了算法的有效性。

关键词： 3D实体签名表面匹配自旋图迭代最近点算法

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基于平均自旋图的三维形状特征描述

计算机工程与设计 2016年第5期37卷 1275-1279,1302页

作者：李闯孙红岩王璐孙晓鹏辽宁师范大学计算机与信息技术学院计算机系统研究所辽宁大连116081

基于自旋坐标和自旋图理论,给出基于平均自旋图的三维形状特征描述方法,用于三维模型检索。给出三维模型顶点自旋图坐标的定义,对于三维模型上任意顶点,给出能够描述其形状特征的自旋图,在对模型顶点密度归一化后得到三维模型的平均自... 详细信息

基于自旋坐标和自旋图理论,给出基于平均自旋图的三维形状特征描述方法,用于三维模型检索。给出三维模型顶点自旋图坐标的定义,对于三维模型上任意顶点,给出能够描述其形状特征的自旋图,在对模型顶点密度归一化后得到三维模型的平均自旋图。该方法对三维模型分辨率、法向和位置扰动、空间姿态等影响因素具有较高的健壮性,且具有较好的查准率和查全率,能够有效用于三维形状检索。

关键词：三维形状检索形状特征自旋坐标自旋图平均自旋图

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三维模型自旋图的多线程并行算法

小型微型计算机系统 2017年第10期38卷 2369-2373页

作者：葛梦凡李志徐南张耘齐孙晓鹏北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 辽宁师范大学计算机与信息技术学院辽宁大连116081

本文针对自旋图计算效率随着三维模型顶点规模增大而降低的问题,基于串行的自旋图算法,给出了多线程的三维模型自旋图并行计算方法.本文首先给出了三维模型顶点上自旋图的定义及串行算法,然后详细描述了多线程的顶点自旋图并行计算方法... 详细信息

本文针对自旋图计算效率随着三维模型顶点规模增大而降低的问题,基于串行的自旋图算法,给出了多线程的三维模型自旋图并行计算方法.本文首先给出了三维模型顶点上自旋图的定义及串行算法,然后详细描述了多线程的顶点自旋图并行计算方法,最后在实验结果部分分析对比了本文并行算法与串行算法的效率差异,以及三维模型的顶点规模、线程数目等因素对并行算法的运行时间、加速比、可扩放性等特性的影响.实验结果表明,与串行方法相比,本文提出的多线程并行算法具有显著的优势.

关键词：自旋图并行计算加速比多线程三维模型

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基于自旋图的三维模型检索

基于自旋图的三维模型检索

作者：李闯辽宁师范大学

学位级别：硕士

随着多媒体技术的不断完善和数字几何处理理论的日趋成熟,现代信息化产业得到了迅速发展。三维模型作为现代信息化发展的重要产物已在模式识别、计算机辅助设计等领域得到了广泛的应用,但三维模型的表达形式存在多样性,导致三维模型的... 详细信息

随着多媒体技术的不断完善和数字几何处理理论的日趋成熟,现代信息化产业得到了迅速发展。三维模型作为现代信息化发展的重要产物已在模式识别、计算机辅助设计等领域得到了广泛的应用,但三维模型的表达形式存在多样性,导致三维模型的检索和识别成为难题,因此,如何高效准确地找到满足需求的三维模型,成为了三维检索领域中一项重要的研究课题。目前,三维模型的检索方法大概分为基于文本、基于内容两种形式。其中,基于内容的检索方法通过对三维模型的形状属性进行分析与分类来提取三维模型的形状特征,有效地解决了检索难题。本文重点剖析与探究了以三维模型形状特征为特征描述符的几种检索方法,并且阐述了这些检索方法的优点与缺点。通过对已有检索方法的分析与归纳,基于自旋图理论实现了对旋转、平移具有健壮性的三维模型特征描述符,主要研究工作有:(1)设定自旋图参数,根据模型顶点间的相对位置关系得到基于平均自旋图的特征描述符。(2)对自旋图特征描述符的抗干扰性进行分析,验证其对于噪音干扰、旋转以及点云密度具有健壮性。(3)最后通过两个模型对应的自旋图差异值建立两个模型的形状差异测量,选择一个恰当的匹配识别准则,确保模型间建立最优匹配关系。通过实验结果表明,自旋图形状描述符检索方法与其它两种检索方法相比在查准率与查全率两个评价指标方面有着良好的检索性能,是一种有效的检索方法。

关键词：三维模型法向量自旋图特征描述符相似度匹配

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鼻子区域检测与三维人脸姿态自动化校正

计算机辅助设计与图形学学报 2013年第1期25卷 34-41页

作者：孙圣鹏宋明黎卜佳俊陈纯浙江大学计算机科学与技术学院杭州310027

在许多三维人脸应用中,人脸姿态校正是数据预处理过程中的重要一步.针对三维人脸顶点法向量的分布特性,提出一种基于鼻子区域检测的三维人脸姿态自动化校正方法.首先,对三维人脸顶点法向量进行无监督聚类,将具有相似属性的三维人脸顶点... 详细信息

在许多三维人脸应用中,人脸姿态校正是数据预处理过程中的重要一步.针对三维人脸顶点法向量的分布特性,提出一种基于鼻子区域检测的三维人脸姿态自动化校正方法.首先,对三维人脸顶点法向量进行无监督聚类,将具有相似属性的三维人脸顶点聚集到一类;然后提出一种基于无向图的三维人脸分割算法,将三维人脸分割成为若干区域,每个区域使用平均自旋图描述;再使用支持向量机分类器挑选鼻子区域,并根据模板三维人脸的姿态,对输入人脸进行三维仿射变换;最后通过迭代最近点算法获得精确的姿态校正结果.实验结果表明,该方法优于已有方法.

关键词：法向量自旋图支持向量机三维仿射变换人脸姿态校正

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使用特征匹配的三维目标识别方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第10期40卷 1-4页

作者：赵季马杰田金文华中科技大学图像识别与人工智能研究所湖北武汉430074

提出了一种基于特征匹配的三维自动目标识别方法.首先使用均匀采样选择特征点和自旋图描述子提取特征,定义相似度度量并且使用最近邻方法得到初始的匹配;其次使用向量场一致性算法消除错误的匹配;最后根据算法保留的正确匹配数目进行目... 详细信息

提出了一种基于特征匹配的三维自动目标识别方法.首先使用均匀采样选择特征点和自旋图描述子提取特征,定义相似度度量并且使用最近邻方法得到初始的匹配;其次使用向量场一致性算法消除错误的匹配;最后根据算法保留的正确匹配数目进行目标识别.针对目标识别的实际应用需求,进一步研究了点云的空间分辨率、激光雷达测距误差对目标识别性能的影响,可以为激光雷达三维目标识别系统的设计提供参考.

关键词：自动目标识别特征提取图像匹配激光雷达自旋图误配消除

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基于双光楔激光雷达的地面目标识别方法研究

基于双光楔激光雷达的地面目标识别方法研究

作者：杨文秀华中科技大学

学位级别：硕士

激光雷达传感器测距精度高,可以获得目标可靠的三维轮廓信息,是复杂地面背景下车辆类目标识别的有效手段。在此背景下,本文对激光雷达三维目标识别技术进行了研究,提出了改进的旋转图像目标识别方法,并针对应用需求,提出了基于投影降维... 详细信息

激光雷达传感器测距精度高,可以获得目标可靠的三维轮廓信息,是复杂地面背景下车辆类目标识别的有效手段。在此背景下,本文对激光雷达三维目标识别技术进行了研究,提出了改进的旋转图像目标识别方法,并针对应用需求,提出了基于投影降维的激光雷达快速目标识别方法。本文的主要研究内容如下:在三维地面场景目标数据获取与数据处理方面,对双光楔扫描方式进行了建模,在复杂场景下进行了机载激光雷达前下视仿真,获得三维目标场景的点云数据;研究了点云数据处理的方法,实现了数据滤波以及分类,提取三维目标点云。在激光雷达三维目标识别算法方面,针对机载激光雷达前下视扫描的模式以及双光楔扫描方式的特点,基于经典的自旋图三维目标识别算法,将目标散乱点云均匀化采样,选取关键特征点并计算自旋图特征,精简旋转特征集合再进行识别,有效提高了算法的实时性和适用性。针对实时目标识别需求,提出了基于投影降维的激光雷达三维目标识别方法。利用整体识别整体,将三维目标点云正射投影得到目标表面投影图,采用自顶向下的方法将目标与模型对齐,利用尺寸相似性进行预筛选,并综合目标与模型表面投影图的相似性判别目标类型,方法利用投影降维有效提高了目标识别的实时性。实验分析了投影降维目标识别方法的工程适用性,方法对地面车辆目标具有较好的分类与识别能力,对目标的姿态、遮挡具有较强的稳健性。实验进一步研究了点云空间分辨率、稀疏树木、目标运动、激光雷达系统误差对目标识别的影响,为系统的设计提供了参考。

关键词：激光雷达三维目标识别点云自旋图投影降维

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三维人脸对齐与重建

三维人脸对齐与重建

作者：孙圣鹏浙江大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的进步,三维人脸模型越来越多的应用于人脸识别、计算机动画等应用中。然而,一方面,当前的三维人脸数据来源多样,未进行对齐处理,不便使用;另一方面,目前三维人脸数据仍然无法方便快捷的获取,成本较高。因此,本文提出一... 详细信息

随着计算机技术的进步,三维人脸模型越来越多的应用于人脸识别、计算机动画等应用中。然而,一方面,当前的三维人脸数据来源多样,未进行对齐处理,不便使用;另一方面,目前三维人脸数据仍然无法方便快捷的获取,成本较高。因此,本文提出一个新的三维人脸模型自动对齐方法,以及一个从二维人脸图像到三维人脸模型的重建方法。在许多三维人脸应用中,人脸对齐是数据预处理过程中的重要一步。针对三维人脸顶点法向量的分布特性,本文提出一种基于鼻子区域检测的三维人脸对齐方法。首先,对三维人脸顶点法向量进行无监督聚类,将具有相似属性的三维人脸顶点聚集到一类;然后提出一种基于无向图的三维人脸分割算法,将三维人脸分割成为若干区域,每个区域使用平均自旋图描述;再使用支持向量机分类器挑选鼻子区域,并根据模板三维人脸的姿态,对输入人脸进行三维仿射变换;最后通过迭代最近点算法获得精确的对齐结果。对已有的二维人脸图像和三维人脸模型进行预处理后,可以利用这些训练数据学习得到一个联合径向基函数网络模型。同时,利用主动外观模型方法和局部坐标编码方法可以分别从二维人脸图像和三维人脸模型上检测出一组人脸地标点。最终,利用人脸地标点作为局部约束,通过联合径向基函数网络模型从二维人脸图像重建出三维人脸模型。实验结果表明,本文提出的三维人脸对齐方法具有较高的鲁棒性,从二维人脸图像重建得到的三维人脸模型在局部细节上也优于已有方法。

关键词：法向量自旋图支持向量机三维仿射变换径向基函数人脸地标点局部坐标编码

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颅骨点云特征提取与配准方法研究

颅骨点云特征提取与配准方法研究

作者：雒猛策西北大学

学位级别：硕士

计算机辅助颅面复原技术是应用计算机图形学方法,依据未知面貌的颅骨几何形态,结合测量或者医学影像数据获得的已知颅骨和面貌的几何关系,生成面貌三维形态的技术,主要应用于医疗整形、考古学、法医学等领域。颅骨三维模型的配准是颅面... 详细信息

计算机辅助颅面复原技术是应用计算机图形学方法,依据未知面貌的颅骨几何形态,结合测量或者医学影像数据获得的已知颅骨和面貌的几何关系,生成面貌三维形态的技术,主要应用于医疗整形、考古学、法医学等领域。颅骨三维模型的配准是颅面复原关键步骤,由于颅骨点云模型几何形态复杂,配准结果的好坏将直接影响复原的效果,而传统配准算法在配准精度等方面效果不是很好。本文针对颅面复原过程中待复原颅骨与参考颅骨高精度配准问题,设计了由初配准和精细配准两步构成的配准流程,改进了初始配准和精确配准方法,设计和实现了一个颅骨点云模型配准原型系统,实现了对颅骨的快速高精度配准。本文的主要研究工作包括:1.提出了一种改进的自旋图的三维颅骨点云配准算法。首先获取三维颅骨点云的关键点,并根据关键点及其邻域点构建稳健的局部坐标参考系,针对自旋图包含信息单一等缺点,对每个坐标轴分别计算自旋图并串联,同时根据最近邻和k-means算法进行初始对应点的获取,最后求解出旋转矩阵与平移矩阵,为精确配准提供更好的初始条件。2.提出了一种基于ICP改进的精确配准算法。针对传统ICP算法在初始点采样,误匹配点上策略的不足,本文根据迭代次数和配准误差随机采部分点集进行对应点的搜寻,加快配准速度,并在搜寻过程中通过加入最近点与坐标原点样的距离,以及对应点法向量之间的夹角两种几何特征进行对应点对约束,剔除误匹配点。最后对本文的算法进行验证,实验结果表明,本算法提升了颅骨模型高精度配准的效率。3.设计并实现了一个快速颅骨点云配准系统。该系统功能主要包括颅骨数据库建立、颅骨数据的添加,颅骨点云特征提取、颅骨的配准。通过实验表明,本文设计的系统,可以为待复原颅骨找到合适参考颅骨进行复原。

关键词：颅骨点云自旋图配准 ICP算法局部特征