單幅場景圖像的建模技術研究

1、項目編號：理學院教學、科研項目立項申請書（討論稿） 學科門類： 理學 項目名稱：單幅場景圖像的建模技術研究申 請 者： 韓兆君承擔單位： 經濟數學教研室協助單位：填表日期： 2008.12.1理學院編制 2008.11.18填表說明及填寫要求：一、 本申請書各項內容要實事求是，逐條認真填寫。表達要明確、嚴謹，字跡要清晰易辨。外語要同時用原文和中文表達。第一次出現的縮寫詞，須注出全稱。二、 封面“項目編號”一欄由學院秘書填寫。三、 院內項目申請書一式三份（電子版），申請人存根一份，申請人所在教研室一份，學院留存一份。四、部分欄目填寫要求：1、 學科門類：分理學、工學、農學、醫(yī)學、哲學、經濟學、法

2、學、教育學、文學、歷史學、管理學共11類。2、項目名稱：應確切反映項目內容，不超過25個漢字（含標點符號）。3、項目內容性質：以下第“五”中所列“項目內容性質”僅供填表時參考。4、所屬學科領域：申請課題所需的基礎學科。如涉及多學科可填寫兩個，先填為主學科。5、項目組成員：指在項目組內對學術思想、技術路線的制定與理論分析及對項目的完成起主要作用的人員。五、“項目內容、性質”簡介 1、專業(yè)建設方面1.1專業(yè)建設調研報告；1.2專業(yè)建設方案；1.3專業(yè)群方向模塊課程設計；1.4崗位群針對性課程設計；1.5專項技能模塊課程設計；1.6專業(yè)招生與就業(yè)；1.7實驗實訓方案的設計與可行性分析；1.8校企合作

3、、工學結合的初步探索；1.9產學研辦學模式的創(chuàng)新設想初探；等等.2.0就業(yè)市場的信息收集、整理、發(fā)布（理學院網站或學校信息平臺） 2、課程建設方面2.1課程年鑒自查報告；2.2教材建設（教材，講義，學習指導書，復習資料等）；2.3選修課的選題與申報；2.4根據煙臺南山學院的培養(yǎng)目標，對同一課程、不同教材版本的分析對比研究；2.5“數學建?！钡拈_課、組隊、輔導與參賽；2.6課程網絡媒體資源建設；2.7精品課程建設；3、師資隊伍建設方面3.1師資隊伍結構梯隊建設（職稱結構、年齡結構、知識結構）；3.2傳幫帶的經驗總結和創(chuàng)新實踐；3.3教育、教學研究團隊建設；3.4科學研究團隊建設；3.5學術報告；

4、3.6專題講座；3.7學校、理學院兩級優(yōu)秀教師的評選條件及評選結果的利用；4、教學研究與教學改革方面4.1職業(yè)教育研究動態(tài)的跟蹤、整理、報道（理學院網站等）；4.2第三屆民辦教育南山論壇“論文寫作”；4.3創(chuàng)新教育理念和教學模式研究；4.4教學內容的改革與實踐；4.5教學手段改革初探；4.6教學方法改革研究；5、科學研究方面5.1基礎研究：指以認識自然現象、探索自然規(guī)律為目的，不直接考慮應用目標的研究活動。5.2應用基礎研究：指有廣泛應用前景，但以獲取新知識、新原理、新方法為主要目的的研究。5.3應用研究：為了確定基礎性研究成果或知識的可能的用途，或是為達到某一具體目的、預定的實際目的確定新的

5、方法（原理性）或途徑的研究。5.4試驗發(fā)展：指利用從科學研究和實際經驗中所獲得的現有知識、生產新材料、新產品、新裝置、新流程和新方法，或對現有的材料、產品、裝置、流程、方法進行本質性的改進而進行的系統性工作。5.5“實用技術”的推廣、開發(fā)：6、理學院的管理改革與創(chuàng)新方面 6.1課堂教學質量的監(jiān)控、考核與評價及考核結果的利用； 6.2年終考核的改革與創(chuàng)新以及考核結果的使用； 6.3優(yōu)秀教師的評選程序研究； 6.4教研室工作的考核與評價及其考核結果的使用； 6.5理學院工會的職責及其考核； 6.6大學物理實驗室規(guī)范管理初步設想； 6.7面向雙證理工專科物理實驗項目的開發(fā)及大學物理實驗室儀器的充分利

6、用； 6.7理學院報刊、雜志、文檔及固定資產規(guī)范管理 6.8理學院網站的維護與管理； 6.9理學院創(chuàng)新管理理念研究； 6.10教學、科研立項項目的評審、鑒定與評價及鑒定結果的使用；項目名稱： 單幅場景圖像的建模技術研究項目內容性質：科學研究項目起止時間：2008.12-2009.12申請者姓名：1. 韓兆君 2. 3.4. 5. 6. 7. 8申 請 者 已 發(fā) 表 的 成 果時 間刊 物 名 稱成 果 名 稱作者、位次2008年7月高等數學研究高職院校高等數學教學策略的構建1/22008年3月南山學院學報Excel在矩陣相關計算中的應用1/22007年3月電腦學習基于B/S結構的企業(yè)工會管理

7、系統的設計與實現系統的設計與實現2/22007年1月電腦知識與技術Web應用程序中的數據庫安全策略2/2一、課題研究的目的和意義對二維圖像進行三維重建是計算機視覺要解決的主要問題之一，廣泛應用于機器人導航、模糊識別、虛擬現實和建筑物重建等各個領域?，F有的計算機構建物體三維模型的方法主要是有（1）基于幾何造型的方法。該方法建造的場景具有良好的交互性，且視點自由，但真實感不強。這種方法創(chuàng)作過程復雜，采用該方法進行大規(guī)模場景建造時，往往需要操作人員具有豐富的專業(yè)知識，并且工作量大。（2）三維激光掃描儀利用激光掃描物體表面。它可以火得精確的三維模型，而且適用于形狀復雜的物體。這種方法使用方便，精度高，

8、但受限于高精度三維掃描儀等硬件的昂貴價格等因素，目前三維激光掃描儀的普及程度還不高。經典方法的核心思想是利用立體視覺技術從兩幅或多幅圖像重建立體。但由于在不同圖像間尋找匹配點是一件較為困難的工作，并且在一些涉及虛擬感知的應用領域，如虛擬現實和建筑物重建中，與虛擬感知能力相比精度不是最重要的決定因素，這使得近幾年來基于單圖像三維重建技術受到越來越多的關注。此外，在一些應用場合，如遙感圖像和古建筑物歷史圖片，由于圖片數量限制，只能通過單圖像三維重建的辦法重構物體的三維形象。射影幾何是研究圖形的射影性質，即它們經過射影變換后，依然保持不變的圖形性質的幾何學分支學科。它是一門專門研究圖形的位置關系，并

9、專門用于討論在把點投影到直線或者平面上的時候，圖形的不變性質的科學。在射影幾何學中，把無窮遠點看作是“理想點”即滅點。通常的直線再加上一個無窮點就是無窮遠直線，如果一個平面內兩條直線平行，那么這兩條直線就交于這兩條直線共有的無窮遠點。通過同一無窮遠點的所有直線平行。而人造景觀中的場景往往有大量平行直線存在于窗戶、門洞、陽臺等實體之中，因此，利用滅點的特性可為從單幅透視圖像中獲取深度信息并對圖像中的對象進行三維重建提供重要的線索。由此得出基于射影幾何的單圖像三維重建的選題意義：1.僅使用一張圖片，簡化圖片采集工作；2.直接從影像中提取三維信息，建造出照片真實感的虛擬場景。這種方法將絕大部分的建模

10、工作交給計算機來自動完成，大大減少了手工建模的工作量，縮短了三維模型重建、特別是大型場景重建的時間；3.其影像獲取工具一般是數碼相機和數碼攝像機，價格低廉。4.使用射影坐標系統，更逼真的反映原有場景。二、基本研究內容及擬解決的關鍵問題本項目以基于單圖像的三維重建為研究內容，對這種重建方法中的一些關鍵問題進行研究和探索。在此基礎上，討論射影幾何和滅點理論在基于單圖像三維重建中的應用，并建立數學模型，在透視圖像中建立三維坐標系，獲取透視圖像中平面的度量信息，從而達到重建平面圖像中物體三維形象的目標。討論的重點問題是：（1） 射影幾何和滅點理論在圖像理解和建模中的應用；（2） 交互式圖像建模技術的實

11、現；（3） 建模算法的研究。三、研究方法、工作方案及可行性分析。1) 查閱資料建立基于滅點幾何的交互式建模方法交互式圖像建模：建立適當的三維坐標系，求得攝像機內、外參數后，在已知物體某度量單位（如長方體一條邊長）的基礎上，就可以根據共線方程計算出其他的度量和關鍵圖像點的坐標，從而實現三維重建的目的。2）.對建模算法進行研究3）.對圖像進行預處理，并進行三維重建基于圖像的建模技術立足于解決在只具有普通計算能力的計算機上實現真實感圖像的實時顯示問題，己經成為各國科學家研究的熱點。四、項目研究進度或調研計劃安排。1、熟悉題目、學習相關資料，提出設計方案 2008.10至2008.122、代碼設計、調試、修改 2009.1至 2009.63、對實現中遇到的問題，進一步查資料，改進、解決。完成論文初稿 2009.7至 2009.10 4、修改論文定稿 2009.10至2009.12五、預期成果及成果發(fā)表的形式（調研報告，論文，著作、媒體資料等）預期成果：本項目的研究目的在于利用交互的辦法實現圖像理解和建模，最終繪制