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研究方向  
 

3D重建(3D Reconstruction

全三维动态三维重建系统

C:\Documents and Settings\SONG\桌面\CIE网页材料\3D扫描\xtface.bmp

并行高速三维扫描系统

超高精度三维扫描系统

低成本快速三维指纹、掌纹采集系统

 

人机交互(HCI

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视觉交互式投影系统

“指书”— 桌面型互动娱乐及人机交互系统

手部跟踪及手势识别系统

 

其他研方向

 

 

 

1.全三维动态三维重建系统

 

技术原理

 

采用伪随机彩色结构光编码技术,实现基于单张图像的三维点与及其独立法向的动态三维重建

点云精度: 0.1mm1距离,800x600mm范围)

法向精度: 1.65˚1距离,800x600mm范围)

重建时间: 1/30秒,取决于投影及相机刷新频率

人脸的动态全三维重建效果图

特点:

l     动态三维获取能力:采用空间编码技术,基于单次投射及图像获取,即可获取精确的三维信息。

l     全三维重建算法:通过系统几何标定及投影模板设计算法,在重建高密度点云数据的同时也可以恢复出编码特征处的高精度三维法向信息,进而重建出更高质量和更高密度的动态三维模型。

l     相关研究成果业已发表于IEEE Trans. on PAMI

l     可用于快速高精度的动态三维测量及三维人机交互娱乐系统。

 

Contact: 宋展 zhan.song@sub.siat.ac.cn 86-755-86392100

 

 

 

2.并行高速三维扫描系统

 

C:\Documents and Settings\SONG\桌面\CIE网页材料\3D扫描\0813_120641.jpg

主要技术指标

 

扫描速度: 1

点云数量: 1.3M×2

处理时间: <1

重构精度:0.04mm(1.2m, 800×600mm)

适用物体:除镜面反射外的绝大部分表面可直接扫描,无需喷涂处理。

静态物体扫描

C:\Documents and Settings\SONG\桌面\CIE网页材料\3D扫描\sleepgirl.bmp C:\Documents and Settings\SONG\桌面\CIE网页材料\3D扫描\树叶.bmp

人脸及人手扫描

C:\Documents and Settings\SONG\桌面\CIE网页材料\3D扫描\xtface.bmp    C:\Documents and Settings\SONG\桌面\CIE网页材料\3D扫描\Hand.bmp

特点:

l     并行扫描:单次扫描获得两组独立互补三维点云数据。

l     速度快:在1秒内完成扫描,采用高速相机与投影装置可进一步提高扫描速度。

l     稳定性高:采用创新的结构光编解码算法,可直接扫描绝大多数包括黑色物体表面。

l     处理速度快:C语言开发平台,可在1秒内完成200万点的空间坐标计算。

l     可用于反求、文物三维档案、快速成型系统等的三维数字化装备。

 

Contact: 宋展 zhan.song@sub.siat.ac.cn 86-755-86392100

 

 

3.超高精度三维扫描系统

 

C:\Documents and Settings\SONG\桌面\CIE网页材料\3D扫描\IMGP7510.jpg

主要技术指标

 

扫描速度: 1-3(取决于投影刷新率)

点云数量: 1.3M

处理时间: <1

重构精度:0.002mm(150mm, 50×40mm)

适用物体:除镜面反射外的绝大部分表面可直接扫描,无需喷涂处理。

l     硬币表面的三维重建(无喷涂处理,原始数据无平滑处理)

l     BGA表面及金属切割表面显微形貌的三维重建(无喷涂处理,原始数据无平滑处理)。

l     书写痕迹的及纸币表面纹理的三维重建

特点:

l     精度达到微米级、低成本。

l     单面扫描时间<3秒。

l     可直接处理金属表面。

l     可用于高精度测量、粗糙度测量、三维字体鉴定,油画三维扫描等领域。

 

Contact: 宋展 zhan.song@sub.siat.ac.cn 86-755-86392100

 

 

4.低成本快速三维指纹、掌纹采集系统

 

技术特点

 

1.   基于光度学原理。

2.   采用若干LED灯和同步相机,实现快速的指纹三维获取。

3.   成本低。

4.   速度快:可达0.1秒。

5.   综合指标远优于国际现有系统。

6.   可用于三维指纹采集与识别系统。

 

原始指纹照片及三维重构结果

掌纹原始照片及三维掌纹重构结果及局部放大三维视图

 

Contact: 宋展 zhan.song@sub.siat.ac.cn 86-755-86392100

 

 

5.视觉交互式投影系统

 

新闻联播报道

E:\CIE\CIE网页材料\交互式投影\暴风截屏20091124102629.bmp

E:\CIE\CIE网页材料\交互式投影\暴风截屏20091124100626.bmp

 

技术特点

l     低成本:普通摄像头+操作笔+后台软件。

l     高速度:理论速度达到500FPS以上,普通摄像头上可达60FPS

l     高精度:定位精度0.1像素。

l     操作方便:一键式操作,无需手工标定。

 

Contact: 宋展 zhan.song@sub.siat.ac.cn 86-755-86392100

 

 

6.“指书”— 桌面型互动娱乐及人机交互系统

 

系统特点

l     基于微型投影装置与普通摄像头,实现手指的直接桌面电脑操作、游戏娱乐与书写等各种操作功能。

l     拟以嵌入式方式实现视觉图像处理,可集成到微型投影系统或投影手机内部,实现手指的交互式操作。

 

Contact: 宋展 zhan.song@sub.siat.ac.cn 86-755-86392100

 

 

7.手部跟踪及手势识别系统

 

l    手势识别系统

l    动态复杂背景手部跟踪系统

 

Contact: 宋展 zhan.song@sub.siat.ac.cn 86-755-86392100

 

 

8.其他研究方向

l    中国历史事件的重构和可视化

在历史建筑和情景的重构中,图片、视频甚至三维扫描数据被用作参考。虽然现有的CAD3D建模技术提供了解决该问题的有效工具,但是建模的质量很大程度上依赖设计者的技能和经验。举例来说,当现有的信息(例如只有建筑物的一张图片)不足以细化一个3D模型,设计者需要提供缺失的细节。本项目提出的研究目标是开发一个工具库来帮助设计者基于不完整的参考数据重构3D模型。一个有待进一步研究的方法是利用图片的投影几何来推导物体的深度信息。另一方面,为了能被用于3D建模,图片中的纹理必须被转换为矩形图像。这些技术将会与”Curvair”(一个交互的中国式场景和人物开发工具)结合起来以提供一个完整的开发系统。”Curvair”提供一个工具集来创建地形,包括建筑物,例如长城、中国寺庙、工艺品等。通过将研发的工具,非现存的历史建筑和场景,例如圆明园,都可以被重构。可以预见该系统将在教育、博物馆、主题公园和计算机游戏行业有重大应用。

l    机械仿真

本项目提出构造一个机械的头部,以模仿人的语言交流,并有同步的面部表情、头部和口部运动作配合。整个开发由多个阶段构成,从最基本的根据声音指令的口部开和闭到在装有传感器的人脸上生成面部运动,到从视频记录直接模拟人类表情。项目对研究如何把情感的不同表达管道(面部表情、眼睑位置、手部姿势等) 放在一起从而达到情感的识别和表达有所启发。项目的最终目标是建造一个与人友好的、富感性的、带表情的人机接口。这个项目的成功将对未来的机器人有很大影响。它们在医院和家庭中可作为带恰当面部表达的类人替代品。这个机械仿真装置本身也能够在一些服务行业中应用,例如银行和信息提供商等。其他新的应用,例如为观光者服务可以在不同语言和不同文化的肢体语言之间随意转换的对话人脸,都是可能的。本项目也能够应用于识别和显现来自不同文化和种族的人的表情。

 

l    智能监控系统中姿态识别与估计

l    3D显示与拍摄

l    机器视觉测量

l    计算机图形学

 

Contact: 宋展 zhan.song@sub.siat.ac.cn 86-755-86392100