单幅场景图像的建模技术研究

1、项目编号：理学院教学、科研项目立项申请书（讨论稿） 学科门类： 理学 项目名称：单幅场景图像的建模技术研究申 请 者： 韩兆君承担单位： 经济数学教研室协助单位：填表日期： 2008.12.1理学院编制 2008.11.18填表说明及填写要求：一、 本申请书各项内容要实事求是，逐条认真填写。表达要明确、严谨，字迹要清晰易辨。外语要同时用原文和中文表达。第一次出现的缩写词，须注出全称。二、 封面“项目编号”一栏由学院秘书填写。三、 院内项目申请书一式三份（电子版），申请人存根一份，申请人所在教研室一份，学院留存一份。四、部分栏目填写要求：1、 学科门类：分理学、工学、农学、医学、哲学、经济学、法

2、学、教育学、文学、历史学、管理学共11类。2、项目名称：应确切反映项目内容，不超过25个汉字（含标点符号）。3、项目内容性质：以下第“五”中所列“项目内容性质”仅供填表时参考。4、所属学科领域：申请课题所需的基础学科。如涉及多学科可填写两个，先填为主学科。5、项目组成员：指在项目组内对学术思想、技术路线的制定与理论分析及对项目的完成起主要作用的人员。五、“项目内容、性质”简介 1、专业建设方面1.1专业建设调研报告；1.2专业建设方案；1.3专业群方向模块课程设计；1.4岗位群针对性课程设计；1.5专项技能模块课程设计；1.6专业招生与就业；1.7实验实训方案的设计与可行性分析；1.8校企合作

3、、工学结合的初步探索；1.9产学研办学模式的创新设想初探；等等.2.0就业市场的信息收集、整理、发布（理学院网站或学校信息平台） 2、课程建设方面2.1课程年鉴自查报告；2.2教材建设（教材，讲义，学习指导书，复习资料等）；2.3选修课的选题与申报；2.4根据烟台南山学院的培养目标，对同一课程、不同教材版本的分析对比研究；2.5“数学建模”的开课、组队、辅导与参赛；2.6课程网络媒体资源建设；2.7精品课程建设；3、师资队伍建设方面3.1师资队伍结构梯队建设（职称结构、年龄结构、知识结构）；3.2传帮带的经验总结和创新实践；3.3教育、教学研究团队建设；3.4科学研究团队建设；3.5学术报告；

4、3.6专题讲座；3.7学校、理学院两级优秀教师的评选条件及评选结果的利用；4、教学研究与教学改革方面4.1职业教育研究动态的跟踪、整理、报道（理学院网站等）；4.2第三届民办教育南山论坛“论文写作”；4.3创新教育理念和教学模式研究；4.4教学内容的改革与实践；4.5教学手段改革初探；4.6教学方法改革研究；5、科学研究方面5.1基础研究：指以认识自然现象、探索自然规律为目的，不直接考虑应用目标的研究活动。5.2应用基础研究：指有广泛应用前景，但以获取新知识、新原理、新方法为主要目的的研究。5.3应用研究：为了确定基础性研究成果或知识的可能的用途，或是为达到某一具体目的、预定的实际目的确定新的

5、方法（原理性）或途径的研究。5.4试验发展：指利用从科学研究和实际经验中所获得的现有知识、生产新材料、新产品、新装置、新流程和新方法，或对现有的材料、产品、装置、流程、方法进行本质性的改进而进行的系统性工作。5.5“实用技术”的推广、开发：6、理学院的管理改革与创新方面 6.1课堂教学质量的监控、考核与评价及考核结果的利用； 6.2年终考核的改革与创新以及考核结果的使用； 6.3优秀教师的评选程序研究； 6.4教研室工作的考核与评价及其考核结果的使用； 6.5理学院工会的职责及其考核； 6.6大学物理实验室规范管理初步设想； 6.7面向双证理工专科物理实验项目的开发及大学物理实验室仪器的充分利

6、用； 6.7理学院报刊、杂志、文档及固定资产规范管理 6.8理学院网站的维护与管理； 6.9理学院创新管理理念研究； 6.10教学、科研立项项目的评审、鉴定与评价及鉴定结果的使用；项目名称： 单幅场景图像的建模技术研究项目内容性质：科学研究项目起止时间：2008.12-2009.12申请者姓名：1. 韩兆君 2. 3.4. 5. 6. 7. 8申 请 者 已 发 表 的 成 果时 间刊 物 名 称成 果 名 称作者、位次2008年7月高等数学研究高职院校高等数学教学策略的构建1/22008年3月南山学院学报Excel在矩阵相关计算中的应用1/22007年3月电脑学习基于B/S结构的企业工会管理

7、系统的设计与实现系统的设计与实现2/22007年1月电脑知识与技术Web应用程序中的数据库安全策略2/2一、课题研究的目的和意义对二维图像进行三维重建是计算机视觉要解决的主要问题之一，广泛应用于机器人导航、模糊识别、虚拟现实和建筑物重建等各个领域。现有的计算机构建物体三维模型的方法主要是有（1）基于几何造型的方法。该方法建造的场景具有良好的交互性，且视点自由，但真实感不强。这种方法创作过程复杂，采用该方法进行大规模场景建造时，往往需要操作人员具有丰富的专业知识，并且工作量大。（2）三维激光扫描仪利用激光扫描物体表面。它可以火得精确的三维模型，而且适用于形状复杂的物体。这种方法使用方便，精度高，

8、但受限于高精度三维扫描仪等硬件的昂贵价格等因素，目前三维激光扫描仪的普及程度还不高。经典方法的核心思想是利用立体视觉技术从两幅或多幅图像重建立体。但由于在不同图像间寻找匹配点是一件较为困难的工作，并且在一些涉及虚拟感知的应用领域，如虚拟现实和建筑物重建中，与虚拟感知能力相比精度不是最重要的决定因素，这使得近几年来基于单图像三维重建技术受到越来越多的关注。此外，在一些应用场合，如遥感图像和古建筑物历史图片，由于图片数量限制，只能通过单图像三维重建的办法重构物体的三维形象。射影几何是研究图形的射影性质，即它们经过射影变换后，依然保持不变的图形性质的几何学分支学科。它是一门专门研究图形的位置关系，并

9、专门用于讨论在把点投影到直线或者平面上的时候，图形的不变性质的科学。在射影几何学中，把无穷远点看作是“理想点”即灭点。通常的直线再加上一个无穷点就是无穷远直线，如果一个平面内两条直线平行，那么这两条直线就交于这两条直线共有的无穷远点。通过同一无穷远点的所有直线平行。而人造景观中的场景往往有大量平行直线存在于窗户、门洞、阳台等实体之中，因此，利用灭点的特性可为从单幅透视图像中获取深度信息并对图像中的对象进行三维重建提供重要的线索。由此得出基于射影几何的单图像三维重建的选题意义：1.仅使用一张图片，简化图片采集工作；2.直接从影像中提取三维信息，建造出照片真实感的虚拟场景。这种方法将绝大部分的建模

10、工作交给计算机来自动完成，大大减少了手工建模的工作量，缩短了三维模型重建、特别是大型场景重建的时间；3.其影像获取工具一般是数码相机和数码摄像机，价格低廉。4.使用射影坐标系统，更逼真的反映原有场景。二、基本研究内容及拟解决的关键问题本项目以基于单图像的三维重建为研究内容，对这种重建方法中的一些关键问题进行研究和探索。在此基础上，讨论射影几何和灭点理论在基于单图像三维重建中的应用，并建立数学模型，在透视图像中建立三维坐标系，获取透视图像中平面的度量信息，从而达到重建平面图像中物体三维形象的目标。讨论的重点问题是：（1） 射影几何和灭点理论在图像理解和建模中的应用；（2） 交互式图像建模技术的实

11、现；（3） 建模算法的研究。三、研究方法、工作方案及可行性分析。1) 查阅资料建立基于灭点几何的交互式建模方法交互式图像建模：建立适当的三维坐标系，求得摄像机内、外参数后，在已知物体某度量单位（如长方体一条边长）的基础上，就可以根据共线方程计算出其他的度量和关键图像点的坐标，从而实现三维重建的目的。2）.对建模算法进行研究3）.对图像进行预处理，并进行三维重建基于图像的建模技术立足于解决在只具有普通计算能力的计算机上实现真实感图像的实时显示问题，己经成为各国科学家研究的热点。四、项目研究进度或调研计划安排。1、熟悉题目、学习相关资料，提出设计方案 2008.10至2008.122、代码设计、调试、修改 2009.1至 2009.63、对实现中遇到的问题，进一步查资料，改进、解决。完成论文初稿 2009.7至 2009.10 4、修改论文定稿 2009.10至2009.12五、预期成果及成果发表的形式（调研报告，论文，著作、媒体资料等）预期成果：本项目的研究目的在于利用交互的办法实现图像理解和建模，最终绘制