基于约束共轭梯度的高能闪光照相3维重建算法

单幅图像三维表面重建中的共轭梯度算法
俞鸿波;赵荣椿;王兵;江泽涛
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2003(039)035
【摘要】从单幅图像获得物体的表面高度是计算机视觉中的一个重要研究领域,迭代算法的计算精确度高,但收敛速度较慢.该文对于几种常用的共轭梯度优化算法进行了详细分析,提出了在三维表面重建过程中实现共轭梯度算法的具体步骤和计算方法,并评价了算法的性能和优缺点.对合成图像进行仿真,并将表面恢复结果和算法收敛速度与传统的变分迭代方法比较,验证了算法的可行性和实时性.
【总页数】4页(P24-26,56)
【作者】俞鸿波;赵荣椿;王兵;江泽涛
【作者单位】南昌航空工业学院测控系,南昌,330034;西北工业大学计算机系,西安,710072;西北工业大学计算机系,西安,710072;西北工业大学计算机系,西
安,710072;南昌航空工业学院测控系,南昌,330034
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.OpenInventor在基于单幅图像三维重构中的应用 [J], 张晓峰;侯国柱;吴凤和
2.不标定三维欧氏重构中单幅彩色伪随机编码图像特征点提取方法研究 [J], 廖素引;吴先良;卫敏;马修水;李桂华
3.单幅图像形貌恢复在三维数字加工中的应用 [J], 宋丽梅;曲兴华;杨燕罡;叶声华
4.基于单幅图像的海南生态资源三维图像重构与建模方法 [J], 吴丽华;冯建平;何书前
5.单幅图像三维表面重建的算法研究与实现 [J], 孙林丽;李言;郑建明
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摘要在计算机视觉领域，基于图像的三维重建是近年来的研究热点。

其核心是利用影像信息还原被摄场景几何结构，通过图像投影获得真实纹理，构建三维模型。

图像间匹配点对(同名点)的质量最终决定三维模型的完整性和精度。

本文在现有研究基础上，研究无定姿影像提高匹配点对数量与正确性的方法，利用图像几何约束恢复被摄物体空间坐标，达到更好地三维场景重建的目标。

主要工作内容如下：(1)高分辨率影像快速特征提取与初匹配针对高分辨率影像在SIFT特征提取过程中，计算规模过大、效率低下的问题，通过改进并行分块策略缩小数据规模，实现单张影像104~105数量级特征点在102秒内的提取。

针对随之大大增加的特征匹配计算量，分析特征点尺度分布规律，提出大量特征点的尺度筛选方法，在10秒内快速建立影像之间可靠的初步匹配。

(2)基于特征点尺度分布、对极约束与视差分布的密集匹配方法大量特征点增大了相似特征出现的概率，导致仅通过特征匹配建立的匹配点对数量十分有限。

根据初步匹配得到的信息，建立两视图对极约束、特征尺度比例约束与已有匹配点附近的视差约束，缩小特征匹配的搜索范围。

采用并行方法加速匹配过程，实现数百秒内104数量级的特征点密集匹配。

(3)改进以三视图为单元的图像三维重建方法两视图对极约束将匹配点搜索范围限制在对极线中，仍可能造成误匹配。

本文进一步将三视图对极约束约束用于扩展当前匹配点集合。

根据影像属性数据建立欧式空间中的三视图投影矩阵，并反向投影生成被摄对象三维点云。

对大范围地形数据，提出平面投影空间三角网生成方法，简化建模过程。

形成针对无定姿影像的以三视图为单元，快速构建结构与纹理信息丰富的三维模型的方法。

(4)镜面成像等特殊光环境的处理方法分析镜面反射、光场强度不均、折射与遮挡等特殊情况对建模过程的干扰，研究满足现有三维重建计算假设的镜面反射，推导相关数学模型，减少其对三维重建结果的负面影响，并利用其提供的新约束优化模型。

(5)无定姿影像三维重建软件原型系统研发研发无定姿影像三维重建软件原型系统，并进行实验。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711344608.6(22)申请日 2017.12.15(71)申请人 中国科学院深圳先进技术研究院地址 518000 广东省深圳市南山区深圳大学城学苑大道1068号(72)发明人 宋展　曾海　(74)专利代理机构 深圳青年人专利商标代理有限公司 44350代理人 傅俏梅(51)Int.Cl.G06T 7/73(2017.01)G06T 15/00(2011.01)G06T 3/00(2006.01)(54)发明名称基于结构光的三维图像重建方法、装置及存储介质(57)摘要本发明适用图像处理领域，提供了基于结构光的三维图像重建方法、装置及存储介质，该方法包括：提取输入的物体编码图像的主编码特征点；构建主编码特征点的拓扑网络，根据拓扑网络提取物体编码图像中包括的所有编码元素图像；对每个编码元素图像中的图形特征点的初始位置进行定位，计算编码元素图像的辅助编码特征点；根据主编码特征点和辅助编码特征点，使用深度学习网络对所有编码元素图像进行识别；根据预设的极线编码策略，将识别到得的每个编码元素图像对应的编码信息与预先存储的编码图案对应的编码信息进行匹配，以实现解码；根据预先获取的三维图像重建系统标定参数和匹配得到的解码信息对物体进行三维图像重建，以得到物体的三维图像。

权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 108122254 A 2018.06.05C N 108122254A1.一种基于结构光的三维图像重建方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：当接收到用户输入的物体三维图像重建请求时，提取输入的物体编码图像的主编码特征点，所述物体编码图像中的编码元素图形具有旋转对称性且包含预设数量的辅助编码特征点；根据所述物体编码图像的主编码特征点，构建所述主编码特征点的拓扑网络，根据所述拓扑网络提取所述物体编码图像中包括的所有编码元素图像；使用预设的角点检测算法对每个所述编码元素图像中的图形特征点的初始位置进行定位，根据所述初始位置以及所述编码元素图像的灰度值计算所述编码元素图像的辅助编码特征点；根据所述主编码特征点和所有所述编码元素图像的辅助编码特征点，使用预先训练好的深度学习网络对所述所有编码元素图像进行识别；根据预设的极线编码策略，将识别到得的每个所述编码元素图像对应的编码信息与预先存储的编码图案对应的编码信息进行匹配，以实现对应的主编码特征点及辅助编码特征点的解码；根据预先获取的三维图像重建系统标定参数和所述匹配得到的解码信息对所述物体进行三维图像重建，以得到所述物体的三维图像。

由共轭梯度得到三维磁像
Pilki.,M;刘心铸
【期刊名称】《物探化探译丛》
【年(卷),期】1997(000)A02
【总页数】5页(P84-88)
【作者】Pilki.,M;刘心铸
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P631.2
【相关文献】
1.基于磁梯度张量的共轭梯度3D约束反演 [J], 李金朋;张英堂;范红波;李志宁;尹刚
2.基于三维等效磁网络法计算混合励磁爪极发电机负载特性 [J], 王群京;倪有源;张学;李争
3.三维地质模型中地震波共轭梯度非线性走时反演 [J], 李飞;张雪梅;姬运达;何少林
4.非线性共轭梯度三维反演在山西河津铁矿音频大地电磁数据勘察中的应用 [J], 邹宗霖; 翁爱华; 周子琨; 连鑫葆; 郭俊豪
5.一种改进的三维子空间极小化共轭梯度法 [J], 刁新柳; 刘红卫; 赵婷
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基于共轭梯度算法的重力梯度数据三维聚焦反演研究高秀鹤;黄大年【期刊名称】《地球物理学报》【年(卷),期】2017(060)004【摘要】重力梯度数据相对于传统重力数据,能够更细致、准确地描述地球浅部构造和研究矿产资源分布等信息.本文采用共轭梯度算法,在加权密度域求解重力梯度数据三维聚焦反演最优化问题,以恢复地下三维密度分布,目标函数包括数据不拟合函数和最小支撑稳定函数.首先,在推导目标函数对加权密度的一阶导数时,为了得到更合理的计算公式,我们考虑变加权函数中含有密度变量;此外,本文通过密度上下限约束,改善了传统聚焦反演中聚焦因子选取困难的问题.新算法获得的反演结果,对聚焦因子的选择约束较少,相比传统聚焦算法,能够更容易的获得理想结果.将方法应用于理论模型验证其有效性和正确性,并应用本文方法处理文顿盐丘地区的航空全张量重力梯度数据,得到了与已知地质信息匹配的密度分布,表明本文方法具有处理实际数据的能力.%Gravity gradient data can be used to resolve the earth shallow structure in more detail and study the distribution of mineral resources more accurately compared with traditional gravity data.In order to recover the subsurface 3D density distribution we solve the optimization problem about the focusing inversion of gravity gradient tensor data in a space of the weighted density by the conjugate gradient algorithm.The objective function includes a misfit functional between the observed data and the predicted data and a minimum support stabilizing functional.At first,when deriving the gradients of the objective function,we consider thedensity variable in the variable weighting matrix to obtain a more reasonable formula.At the same time,by performing penalization of the density we successfully overcome the problem that the inversion result is so sensitive to the focusing factor pared with the conventional focusing algorithm we can obtain the focusing results more easily.To investigate the validity and practicability,we apply the method to synthetic gravity gradient anomalies on typical models.Then we apply the inversion method to gravity gradient data from the Vinton saltdome,Louisiana,USA.The results show a good match to the known geologic information.【总页数】13页(P1571-1583)【作者】高秀鹤;黄大年【作者单位】吉林大学地球探测科学与技术学院,长春 130000;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春 130000;国土资源都应用地球物理重点实验室,长春 130000【正文语种】中文【中图分类】P631【相关文献】1.重力和重力梯度数据联合聚焦反演方法 [J], 秦朋波;黄大年2.基于深度加权的重力梯度张量数据的3D 聚焦反演 [J], 杨娇娇;刘展;陈晓红;徐凯军3.基于地质体空间位置优化约束的航空重力梯度数据三维物性反演 [J], 张楠;吴燕冈;周帅;孙鹏飞4.基于数据空间和稀疏约束的三维重力和重力梯度数据联合反演 [J], 张镕哲;李桐林;刘财;李福元;邓馨卉;石会彦5.基于多级混合并行算法的重力梯度数据三维密度反演研究（英文） [J], 侯振隆;黄大年;王恩德;程浩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于共轭梯度的工业 CT 图像重建
孟颖
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2008(008)008
【摘要】为了保证不完全投影数据的重建图像质量,通过共轭梯度法对工业CT图像进行重建.通过对模拟数据和实际工件断层扫描数据进行图像重建,估计了算法的有效性.结果表明,与最速下降法相比,此算法适用于不完全投影数据的图像重建,在保证重建图像拟合度的同时,大大提高了重建速度.
【总页数】4页(P2085-2088)
【作者】孟颖
【作者单位】北京理工大学珠海学院信息科学与技术学院,珠海,519085
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.基于加权奇异值分解截断共轭梯度的电容层析图像重建 [J], 陈宇;高宝庆;张立新;陈德运;于晓洋
2.一种基于约束共轭梯度的闪光照相图像重建算法 [J], 景越峰;刘瑞根;董维申
3.基于信赖域技巧的共轭梯度方法的图像重建算法研究 [J], 李晓杰
4.基于改进共轭梯度法的ERT图像重建 [J], 李秀艳;韩倩;汪剑鸣;王琦;段晓杰
5.一种基于共轭梯度的正则化OT图像重建算法 [J], 金永明;王加俊
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改进的预处理共轭梯度快速算法在三维重力梯度数据反演中的应用（英文）王泰涵;黄大年;马国庆;孟兆海;李野【期刊名称】《应用地球物理：英文版》【年(卷),期】2017(14)2【摘要】随着全张量重力梯度(FTG)测量技术的不断发展,重力梯度数据的三维反演技术在油气和矿产勘探中日益受到重视与关注。

为了快速处理和解释大规模的高精度数据,图形处理器GPU(Graphics Processing Unit)和预处理分解技术(Preconditioning methods)在地球物理反演中的使用变得十分重要。

本文结合对称逐次超松弛(SSOR)技术与不完全乔列斯基分解共轭梯度算法(ICCG)提出改进的预处理共轭梯度法,并考虑到方法预处理分解占用额外的时间,开发该算法的GPU 并行算法来提高加速效果。

然后通过含噪的模型数据反演来证明改进的并行预处理方法在三维全张量重力梯度数据反演中的适应性。

由此,基于NVIDIATesla C2050 GPU的并行SSOR-ICCG算法和在2.0GHz CPU上的串行程序比较,达到了大约25倍的加速比。

最后,我们将该算法应用于美国路易斯安那州南方Vinton盐丘的实测航空重力梯度数据反演中,反演出良好的反演结果,验证了该方法在三维全张量重力梯度数据快速反演中的优势和可行性。

【总页数】14页(P301-313)【关键词】全张量重力梯度(FTG);ICCG方法;共轭梯度法;重力梯度反演;CPU和GPU【作者】王泰涵;黄大年;马国庆;孟兆海;李野【作者单位】吉林大学地球探测科学与技术学院;天津航海仪器研究所;吉林省电力勘测设计院【正文语种】中文【中图分类】P【相关文献】1.基于共轭梯度算法的重力梯度数据三维聚焦反演研究 [J], 高秀鹤;黄大年2.预处理共轭梯度法在VVP三维风场反演中的应用 [J], 张少波;胡明宝;张鹏3.基于改进的预处理共轭梯度法和三维插值法精确和快速解算GRACE地球重力场[J], 郑伟;许厚泽;钟敏;员美娟4.基于多级混合并行算法的重力梯度数据三维密度反演研究（英文） [J], 侯振隆;黄大年;王恩德;程浩5.利用Extrapolation Tikhonov正则化算法进行重力梯度三维密度反演（英文）[J], 刘金钊;柳林涛;梁星辉;叶周润因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高能X光照相中密度重建的共轭梯度算法
许海波;魏素花
【期刊名称】《计算物理》
【年(卷),期】2006(23)2
【摘要】通过对高能X光照相过程的物理分析,得到了辐射照相的点扩展函数,给出了估价函数的表达式.并以典型的法国试验客体模型为例,将共轭梯度算法应用到高能X光照相的密度重建中,得到了较满意的结果.这种方法从模拟辐射照相过程出发,将辐射照相的模拟结果与实际测量结果做比较并找出最大可能解.可在一定程度上克服其它密度重建算法通过反卷积过程消除模糊效应所引起的不确定性.
【总页数】7页(P144-150)
【关键词】X光照相;点扩展函数;估价函数;共轭梯度算法;密度重建
【作者】许海波;魏素花
【作者单位】北京应用物理与计算数学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O443
【相关文献】
1.共轭梯度算法在高能X光照相密度重建中的应用 [J], 许海波;魏素花
2.改进的约束共轭梯度闪光照相图像重建算法 [J], 景越峰;刘军;管永红
3.基于约束共轭梯度的高能闪光照相图像复原算法 [J], 景越峰;张小琳;管永红;刘瑞根
4.基于约束共轭梯度的高能闪光照相3维重建算法 [J], 景越峰;刘瑞根;管永红;张小琳;危才华
5.一种基于约束共轭梯度的闪光照相图像重建算法 [J], 景越峰;刘瑞根;董维申因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。