單幅場景圖像的建模技術(shù)研究

1、項(xiàng)目編號：理學(xué)院教學(xué)、科研項(xiàng)目立項(xiàng)申請書（討論稿） 學(xué)科門類： 理學(xué) 項(xiàng)目名稱：單幅場景圖像的建模技術(shù)研究申 請 者： 韓兆君承擔(dān)單位： 經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)教研室協(xié)助單位：填表日期： 2008.12.1理學(xué)院編制 2008.11.18填表說明及填寫要求：一、 本申請書各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，字跡要清晰易辨。外語要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)的縮寫詞，須注出全稱。二、 封面“項(xiàng)目編號”一欄由學(xué)院秘書填寫。三、 院內(nèi)項(xiàng)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(xué)院留存一份。四、部分欄目填寫要求：1、 學(xué)科門類：分理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法

2、學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、管理學(xué)共11類。2、項(xiàng)目名稱：應(yīng)確切反映項(xiàng)目內(nèi)容，不超過25個漢字（含標(biāo)點(diǎn)符號）。3、項(xiàng)目內(nèi)容性質(zhì)：以下第“五”中所列“項(xiàng)目內(nèi)容性質(zhì)”僅供填表時(shí)參考。4、所屬學(xué)科領(lǐng)域：申請課題所需的基礎(chǔ)學(xué)科。如涉及多學(xué)科可填寫兩個，先填為主學(xué)科。5、項(xiàng)目組成員：指在項(xiàng)目組內(nèi)對學(xué)術(shù)思想、技術(shù)路線的制定與理論分析及對項(xiàng)目的完成起主要作用的人員。五、“項(xiàng)目內(nèi)容、性質(zhì)”簡介 1、專業(yè)建設(shè)方面1.1專業(yè)建設(shè)調(diào)研報(bào)告；1.2專業(yè)建設(shè)方案；1.3專業(yè)群方向模塊課程設(shè)計(jì)；1.4崗位群針對性課程設(shè)計(jì)；1.5專項(xiàng)技能模塊課程設(shè)計(jì)；1.6專業(yè)招生與就業(yè)；1.7實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)方案的設(shè)計(jì)與可行性分析；1.8校企合作

3、、工學(xué)結(jié)合的初步探索；1.9產(chǎn)學(xué)研辦學(xué)模式的創(chuàng)新設(shè)想初探；等等.2.0就業(yè)市場的信息收集、整理、發(fā)布（理學(xué)院網(wǎng)站或?qū)W校信息平臺） 2、課程建設(shè)方面2.1課程年鑒自查報(bào)告；2.2教材建設(shè)（教材，講義，學(xué)習(xí)指導(dǎo)書，復(fù)習(xí)資料等）；2.3選修課的選題與申報(bào)；2.4根據(jù)煙臺南山學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)，對同一課程、不同教材版本的分析對比研究；2.5“數(shù)學(xué)建?！钡拈_課、組隊(duì)、輔導(dǎo)與參賽；2.6課程網(wǎng)絡(luò)媒體資源建設(shè)；2.7精品課程建設(shè)；3、師資隊(duì)伍建設(shè)方面3.1師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)梯隊(duì)建設(shè)（職稱結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)、知識結(jié)構(gòu)）；3.2傳幫帶的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和創(chuàng)新實(shí)踐；3.3教育、教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)；3.4科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)；3.5學(xué)術(shù)報(bào)告；

4、3.6專題講座；3.7學(xué)校、理學(xué)院兩級優(yōu)秀教師的評選條件及評選結(jié)果的利用；4、教學(xué)研究與教學(xué)改革方面4.1職業(yè)教育研究動態(tài)的跟蹤、整理、報(bào)道（理學(xué)院網(wǎng)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(xué)模式研究；4.4教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐；4.5教學(xué)手段改革初探；4.6教學(xué)方法改革研究；5、科學(xué)研究方面5.1基礎(chǔ)研究：指以認(rèn)識自然現(xiàn)象、探索自然規(guī)律為目的，不直接考慮應(yīng)用目標(biāo)的研究活動。5.2應(yīng)用基礎(chǔ)研究：指有廣泛應(yīng)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(yīng)用研究：為了確定基礎(chǔ)性研究成果或知識的可能的用途，或是為達(dá)到某一具體目的、預(yù)定的實(shí)際目的確定新的

5、方法（原理性）或途徑的研究。5.4試驗(yàn)發(fā)展：指利用從科學(xué)研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中所獲得的現(xiàn)有知識、生產(chǎn)新材料、新產(chǎn)品、新裝置、新流程和新方法，或?qū)ΜF(xiàn)有的材料、產(chǎn)品、裝置、流程、方法進(jìn)行本質(zhì)性的改進(jìn)而進(jìn)行的系統(tǒng)性工作。5.5“實(shí)用技術(shù)”的推廣、開發(fā)：6、理學(xué)院的管理改革與創(chuàng)新方面 6.1課堂教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控、考核與評價(jià)及考核結(jié)果的利用； 6.2年終考核的改革與創(chuàng)新以及考核結(jié)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(jià)及其考核結(jié)果的使用； 6.5理學(xué)院工會的職責(zé)及其考核； 6.6大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室規(guī)范管理初步設(shè)想； 6.7面向雙證理工?？莆锢韺?shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室儀器的充分利

6、用； 6.7理學(xué)院報(bào)刊、雜志、文檔及固定資產(chǎn)規(guī)范管理 6.8理學(xué)院網(wǎng)站的維護(hù)與管理； 6.9理學(xué)院創(chuàng)新管理理念研究； 6.10教學(xué)、科研立項(xiàng)項(xiàng)目的評審、鑒定與評價(jià)及鑒定結(jié)果的使用；項(xiàng)目名稱： 單幅場景圖像的建模技術(shù)研究項(xiàng)目內(nèi)容性質(zhì)：科學(xué)研究項(xiàng)目起止時(shí)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(shí) 間刊 物 名 稱成 果 名 稱作者、位次2008年7月高等數(shù)學(xué)研究高職院校高等數(shù)學(xué)教學(xué)策略的構(gòu)建1/22008年3月南山學(xué)院學(xué)報(bào)Excel在矩陣相關(guān)計(jì)算中的應(yīng)用1/22007年3月電腦學(xué)習(xí)基于B/S結(jié)構(gòu)的企業(yè)工會管理

7、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2/22007年1月電腦知識與技術(shù)Web應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)庫安全策略2/2一、課題研究的目的和意義對二維圖像進(jìn)行三維重建是計(jì)算機(jī)視覺要解決的主要問題之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人導(dǎo)航、模糊識別、虛擬現(xiàn)實(shí)和建筑物重建等各個領(lǐng)域?，F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)構(gòu)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(diǎn)自由，但真實(shí)感不強(qiáng)。這種方法創(chuàng)作過程復(fù)雜，采用該方法進(jìn)行大規(guī)模場景建造時(shí)，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(fù)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(jià)格等因素，目前三維激光掃描儀的普及程度還不高。經(jīng)典方法的核心思想是利用立體視覺技術(shù)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(diǎn)是一件較為困難的工作，并且在一些涉及虛擬感知的應(yīng)用領(lǐng)域，如虛擬現(xiàn)實(shí)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(shù)受到越來越多的關(guān)注。此外，在一些應(yīng)用場合，如遙感圖像和古建筑物歷史圖片，由于圖片數(shù)量限制，只能通過單圖像三維重建的辦法重構(gòu)物體的三維形象。射影幾何是研究圖形的射影性質(zhì)，即它們經(jīng)過射影變換后，依然保持不變的圖形性質(zhì)的幾何學(xué)分支學(xué)科。它是一門專門研究圖形的位置關(guān)系，并

9、專門用于討論在把點(diǎn)投影到直線或者平面上的時(shí)候，圖形的不變性質(zhì)的科學(xué)。在射影幾何學(xué)中，把無窮遠(yuǎn)點(diǎn)看作是“理想點(diǎn)”即滅點(diǎn)。通常的直線再加上一個無窮點(diǎn)就是無窮遠(yuǎn)直線，如果一個平面內(nèi)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(yuǎn)點(diǎn)。通過同一無窮遠(yuǎn)點(diǎn)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(shí)體之中，因此，利用滅點(diǎn)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(jìn)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(shí)感的虛擬場景。這種方法將絕大部分的建模

10、工作交給計(jì)算機(jī)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(shí)間；3.其影像獲取工具一般是數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)，價(jià)格低廉。4.使用射影坐標(biāo)系統(tǒng)，更逼真的反映原有場景。二、基本研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵問題本項(xiàng)目以基于單圖像的三維重建為研究內(nèi)容，對這種重建方法中的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行研究和探索。在此基礎(chǔ)上，討論射影幾何和滅點(diǎn)理論在基于單圖像三維重建中的應(yīng)用，并建立數(shù)學(xué)模型，在透視圖像中建立三維坐標(biāo)系，獲取透視圖像中平面的度量信息，從而達(dá)到重建平面圖像中物體三維形象的目標(biāo)。討論的重點(diǎn)問題是：（1） 射影幾何和滅點(diǎn)理論在圖像理解和建模中的應(yīng)用；（2） 交互式圖像建模技術(shù)的實(shí)

11、現(xiàn)；（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(diǎn)幾何的交互式建模方法交互式圖像建模：建立適當(dāng)?shù)娜S坐標(biāo)系，求得攝像機(jī)內(nèi)、外參數(shù)后，在已知物體某度量單位（如長方體一條邊長）的基礎(chǔ)上，就可以根據(jù)共線方程計(jì)算出其他的度量和關(guān)鍵圖像點(diǎn)的坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)三維重建的目的。2）.對建模算法進(jìn)行研究3）.對圖像進(jìn)行預(yù)處理，并進(jìn)行三維重建基于圖像的建模技術(shù)立足于解決在只具有普通計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)真實(shí)感圖像的實(shí)時(shí)顯示問題，己經(jīng)成為各國科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。四、項(xiàng)目研究進(jìn)度或調(diào)研計(jì)劃安排。1、熟悉題目、學(xué)習(xí)相關(guān)資料，提出設(shè)計(jì)方案 2008.10至2008.122、代碼設(shè)計(jì)、調(diào)試、修改 2009.1至 2009.63、對實(shí)現(xiàn)中遇到的問題，進(jìn)一步查資料，改進(jìn)、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(yù)期成果及成果發(fā)表的形式（調(diào)研報(bào)告，論文，著作、媒體資料等）預(yù)期成果：本項(xiàng)目的研究目的在于利用交互的辦法實(shí)現(xiàn)圖像理解和建模，最終繪制