SFS方法及其与立体视觉方法的集成方案综述

SFS方法及其与立体视觉方法的集成方案综述作者：须明，赵荣椿，XuMing，ZhaoRongchun作者单位：须明,XuMing(上海交通大学信息工程学院,上海,200030)，赵荣椿,ZhaoRongchun(西北工业大学计算机科学与工程系,西安,710072)刊名：计算机工程与应用英文刊名：COMPUTERENGINEERINGANDAPPLICATIONS年，卷(期)：2006，42(8)被引用次数：0次参考文献(27条)1.ZhangR.TsaiP-S.CryerJ-EShapefromshading:asurvey1999(08)2.TsaiP-S.ShahMAfastlinearshapefromshading19923.BichselM.PentlandAAsimplealgorithmforshapefromshading19924.DupuisPOliensisJ.Directmethodforreconstructingshapefromshading19925.LeeC-H.RosenfeldAImprovedmethodsofestimatingshapefromshadingusingthelightsourcecoordinatesystem19856.ZhengQ.ChellappaREstimationofilluminantdirection,albedo,andshapefromshading1991(07)7.OliensisJExistenceanduniquenessinshapefromshading19908.FrankotRT.ChellappaRAmethodforenforcingintegrabilityinshapefromshadingalgorithms1988(04)9.WorthingtonPL.HancockER3Dsurfacetopographyfromintensityimages199910.MostafaMG-H.YamanySM.FaragAAIntegratingshapefromshadingandrangedatausingneuralnetworks199911.KobayashiF.FukudaT.ShimojimaKShapereconstructionsystemintegratingstereovisionandshape-from-shading-shapereconstructionusingpairimprovementmethod199812.PankantiS.JainAKIntegratingvisionmodules:stereo,shading,grouping,audlinelabeling1995(09)13.CryerJE.TsaiP-S.ShahMIntegrationofshapefromXmodules:combiningstereoandshading199314.HougenDR.AhujaNEstimationofthelightsourcedistributionanditsuseinintegratedshaperecoveryfromstereoandshading199315.KozeraRAnoteonexistenceanduniquenessinshapefromshading199316.HougenDR.AhujaNAdaptivepolynomialmodellingofthereflectancemapforshapeestimationfromstereoandshading199417.ShaoM.SimchonyT.ChellappaRNewalgorithmsfromreconstructionofa3-Ddepthmapfromoneormoreimages198818.SamarasD.MetaxasD.FuaPVariablealbedosurfacereconstructionfromstereoandshapefromshading200019.MostafaMG-H.YamanySM.FaragAAIntegratingstereoandshapefromshading199920.LangeHAdvancesinthecooperationofshapefromshadingandstereovision199921.KobayashiF.FukudaT.ShimojimaKShapemeasurementmethodintegratingstereovisionandshape-from-shadingwithevolutionaryprogramming199722.ShahJ.PienHH.GauchJMRecoveryofsurfaceswithdiscontinuitiesbyfusingshadingandrangedatawithinavariationalframework1996(08)23.PankantiS.JainAKAuniformBayesianframeworkforintegration199524.PankantiS.JainAK.TuceryanMOnintegrationofvisionmodules199425.PentlandAShapeinformationfromshading:atheoryabouthumanperception198826.BanerjeeS.SastryPS.VenkateshYVSurfacereconstructionfromdisparateshading:anintegrationofshape-from-shadingandstereopsis199227.CryerJE.TsaiP-S.ShahMCombiningshapefromshadingandstereousinghumanvisionmodel1993相似文献(4条)1.学位论文薛飞基于SFS理论的人脸识别2007三维形状恢复是计算机视觉领域的一个经典问题，它通过明暗、纹理、立体视觉等线索从一幅或多幅照片恢复目标物体表面高度。作为形状恢复的关键技术之一，基于明暗的形状恢复根据图像明暗变化，利用物体成像模型来重构三维信息。一种简单有效的成像模型是Lambertian成像模型，它指出图像灰度R由物体表面反射率JD以及光照方向L与表面法矢量n之间夹角余弦决定，而与观测者视角无关：然而在图像灰度R及光照方向L确定的情况下，Lambertian模型求解表面法矢量是病态的，不存在唯一解，需要加入约束条件保证解的唯一性。利用Lambertian成像模型，如今已经发展出最小化算法、演化算法和局部化算法为基础的一套SFSN论。本研究内容如下：1．回顾了几类经典SFS算法，通过分别对合成图片与真实图片进行实验，从算法误差、重建结果光滑性等方面定量定性分析了这些算法的优点与不足，并提出了改进方向；2．针对基于几何关系的最小化算法进行改进，在原有的光滑性约束基础上，还引入空间位置上法矢量场的可积性约束，进一步提高了恢复效果，为识别提供了良好准备；3．将SFS算法应用到人脸识别中。针对SFS算法得到的法矢量场，提出了基于曲面拓扑信息的点积距离、曲率直方图距离和形状指标距离的识别策略，克服光照的影响进行人脸识别实验。实验表明，与传统的PCA结合LDA算法相比，基于SFS的人脸识别算法具有较好识别效果：在不同光照的CMU人脸库上识别率可以达到96％；当每个人像仅取3幅作为训练集合而余下18幅作为测试集合时，识别率也有近80％。存在的误差是由于光照方向估计偏差造成的。2.学位论文钱鑫单帧图像立体显示的算法研究2007本文通过立体视觉的理论研究和实验分析,结合计算机图形学、三维重建、图像配准知识提出了一种单帧图像立体增强算法;并编程模拟实现了该算法.首先对立体视觉原理深入研究,得出了用于双目投影的数学模型,并分析了模型参数的经验数据.接着对各种常用三维重建算法进行分析比较,着重探讨了适合立体显示技术的线性化SFS算法,并且推导了数学模型公式,提出了相应的改进措施.进一步地,对重建后得到的三维模型,以双目视觉模型为依据,利用基于最大互信息法的图像配准技术生成左右眼图,为立体显示系统提供了数据源.最后，对全文进行了总结,并对今后的发展方向提出了几点看法.3.期刊论文钱鑫.胡跃辉.吕国强.文江涛.QIANXin.HUYue-hui.LVGuo-qiang.WENJiang-tao一种用于立体感增强的SFS改进算法-中国图象图形学报2008,13(9)表面重建是计算机立体视觉中的一个重要研究领域,SFS(shapefromshading)是单帧图像立体感增强的有效方法之一.为了更好地利用SFS对图像进行增强,在对朗伯体表面反射模型进行详细分析和对影响3维重建结果的关键因素进行讨论的基础上,提出了一种改进的SFS算法,并给出了具体的步骤和计算方法.实验表明,该算法的确改善了立体显示的效果.4.学位论文谢伍媛基于单幅图像对恢复物体表面的方法研究2009三维重构是计算机视觉研究的主要内容，相对于动作识别、步态分析、手势识别等其他视觉研究而言，三维重构是发展最为成熟的一种计算机视觉技术。其应用范围很广，在医学图像上，可以用来重构人脸和放大皮肤纹理；在监控方面，可以用来主动识别人脸；在古建筑物研究领域中，可以借助三维重构技术来修复残缺的古建筑物模拟图。可见，三维重构技术已成为一种重要的计算机技术并渗透到生活领域的各方面了。然而，就计算机视觉研究而言，其本身就是一个年轻的研究领域，三维重构的成熟程度是相对其他视觉研究内容而言的，因此，我们有必要对三维重构进行深入的探讨研究，使其得以进一步的完善。br　　首先介绍了计算机视觉的研究内容及目的，然后介绍了图像三维重构的主要技术和各种方法：主动重构技术包括光投影法、光学三角法和飞行时间法等；被动重构技术则包括立体视觉和基于图像灰度值的表面重构。其中基于图像灰度值的表面重构又称为基于阴影的物体表面重构（ShapefromShading，SFS），它的整个体系包括：相机的成像模型，物体表面的反射模型，对光源参数的估计方法，基于多幅图像从阴影恢复形状和基于单幅图像的重构，以及在获取图像表面方向信息中所用到的最小二乘法、变分法、学习算法等求解SFS中病态问题的方法。我们着重研究未知光源参数的基于单幅图像的物体表面重构法，并提出一种新的重构方法，称为基于单幅图像的直接重构法。我们提出的直接重构法是基于泰勒展开的线性化方法的，本文末尾将给出直接重构算法的实验结果，并给予分析和比较。本课题的主要目标是利用尽可能少的参数条件，力图从单幅图像中获取对应的物体表面点的深度信息，并尽量提高系统的抗噪能力，即允许图片存在噪声的程度。研究内容包括四个方面：选择合适的反射模型、光源参数的估计、求解复杂的非线性方程组和遮挡边界的邻点搜索。br　　具体工作包括以下几个方面：1．结合变分法和直接求解偏微分方程法，找到一种有效的线性化病态方程组的算法；2．使用VC6编写程序，完成求解病态方程组的工作；3．显示重构深度图，并与原图比较，分析相符程度上的误差，看是否在允许的范围内；本文链接：授权使用：郭永健(wfxbgy)，授权号：95a6f9ad-6154-4897-ab18-9ea2011640c4下载时间：2011年3月10日