面向轨迹空间的非刚体三维重建算法研究

【摘要】二维图像投影和潜在的三维场景的关系的研究在光学和摄影领域中已有很悠久的历史，非刚体的三维运动重建（NRSFM）也随之而发展起来，成为研究的热点之一。非刚体三维运动重建是指从二维图像序列中恢复运动非刚体的三维结构。在因式分解法的基础上，形状基表示法成功实现了对运动非刚体的三维重建。但由于形状基具有特定性而不能普遍适用于所有非刚体，所以具有一定的局限性。时间和空间表示法的对偶理论使得非刚体三维重建研究深入到轨迹空间，即将非刚体的三维结构表示为轨迹基的线性组合。轨迹基虽然可以预定义，却不能简单地误认为完全已知。轨迹基的种类繁多，加上物体的运动形式多样，轨迹基的选择与确定成为关键。轨迹基的数目和组合形式对重建算法有很大影响，现有的算法还没有实现轨迹基的自动选择。此外，参数优化方法直接影响算法的精度与效率，能否搜索到方程的最佳解是轨迹空间中非刚体三维重建面临的又一难题。针对上述问题，本文在已有的研究基础上主要做了以下几方面的工作：（1）分析了轨迹基的不同选择对NRSFM算法的影响。预先定义的轨迹基是一种正交变换基，轨迹基的预定义不是简单地完全已知，而是需要合理确定。轨迹基种类很多，本文分析了不同种类的轨迹基对重建算法的影响，确定出一种最佳的通用轨迹基。轨迹基种类确定后，轨迹基的预定义还存在数目和组合形式这些因素。其数目的选择范围很大，而且还有不同的分量组合形式。这些不确定的因素能不能任意确定。所以本文首先分析了轨迹基数目和组合形式对重建算法的影响。（2）提出了一种轨迹基的自动选择方法。在确定的轨迹基下，本文研究得出轨迹基的数目和组合形式都对重建算法有很大的影响，所以应该通过一定的方法选择出合理的轨迹基。事实上，轨迹基的数目太小时，忽略的信息成分很多，不能充分表示出物体的结构，精确度很低。可是轨迹基的数目太大时，重建的时间长，重建效率低，并且系统会产生不适定性，产生大量的重建错误。在确定的轨迹基数目下，其组合形式也对重建算法有很大的影响。而现有的研究没有针对轨迹基数目和组合形式的自动选择方法。本文通过分析投影误差的频谱及设定的误差水平选择出能量集中的轨迹基数目和组合形式，既确保了重建算法的精度，又提升了重建效率，实现了轨迹基的自动选择。（3）研究了一种基于特征符号搜索算法的轨迹基重建方法。现有的重建算法大都基于LM算法等非线性最小二乘方法，在正交约束的条件下，最小化目标函数。然而非线性优化方法计算量较大，使得误差逐渐累积，影响了重建的精度。本文研究的基于特征符号搜索算法通过提供一种新的目标函数，在每一步中更新未知数的非零系数的有效集合和相应的符号自动搜索最佳的系数及其符号，使得算法收敛于最佳的解集。
【作者】熊莹丽；
【导师】汪亚明；郑俊褒；
【作者基本信息】浙江理工大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】非刚体；三维重建；轨迹空间；轨迹基；频谱；特征符号；

【参考文献】
[1]郎需强.基于微多普勒效应的昆虫运动雷达回波特性研究[D].山东农业大学,农业机械化工程,2014,博士.
[2]鲁明上.装配MBD数据集及装配过程仿真[D].华中科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[3]胡春妍.环形单元内脂肪酸融化过程的传热特性及结构优化设计[D].西南交通大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2014,硕士.
[4]朱晓睿.林业联户经营中合作关系的发生、发展机制研究[D].华中师范大学,政治学理论,2012,硕士.
[5]邹淼.大连长兴岛街道安全社区建设案例的研究[D].大连理工大学,MPA（专业学位）,2013,硕士.
[6]李欣欣.京东方快速扩张战略的研究[D].北京交通大学,2014.
[7]井冠阳.房地产企业战略成本管理研究[D].山东财经大学,会计（专业学位）,2014,硕士.
[8]李森,叶晓峰,龚文辉,赵强.不同类型干细胞在心肌组织工程中的应用及进展[J].临床与病理杂志,2015,03:490-494.
[9]王芳.企业英文简介中元话语的修辞诉求分析[D].湖南科技大学,外国语言文学,2013,硕士.
[10]薛建国,王长松,张玉宝.板坯连铸二冷段的动态配水模型研究与应用[J].冶金自动化,2009,03:11-15.
[11]吴艳.兴泰物业公司员工激励机制研究[D].天津大学,高级工商管理,2013,硕士.
[12]赵慧玲.S1240程控交换机7版本的ISDN功能概要[J].现代电信科技.1994(04)
[13]李立峰.EGR分层对天然气发动机性能的影响[D].吉林大学,动力机械及工程,2013,硕士.
[14]蔡凌云.基于ZigBee的地震台站安防监控系统设计与实现[D].河北科技大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士.
[15]喻芳.客户化成衣样板生成方案研究[D].东华大学,服装设计与工程,2004,硕士.
[16]赵稳稳.冠心病患者餐后血脂改变及降脂通络软降囊干预的影响[D].河北医科大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[17]官海萍.基于社会性软件的研究生个人知识管理研究[D].西北师范大学,教育技术学,2013,硕士.
[18]朱海波.湖南电信公司政企客户渠道管理改进研究[D].湖南大学,工商管理,2013,硕士.
[19]代海林.城中村基层换届选举问题研究[D].山东大学,思想政治教育,2013,硕士.
[20]李俊华,邝代治,冯泳兰,刘梦琴,王德平,邓培红.基于氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜修饰电极制备L-色氨酸电化学传感器[J].分析化学,2013,01:98-104.
[21]高芳.论民事诉讼中的举证责任[D].中国政法大学,法律,2003,硕士.
[22]王增明.广饶潜山储层预测研究[J].石油地球物理勘探,2002,05:502-505+523.
[23]谭海军.三苯胺、氮杂蒽类D-π-A型有机染料的合成与光伏性能[D].中南大学,应用化学,2013,博士.
[24]王晓静.《中国审美文化简史》文化词语英译分析[D].鲁东大学,英语笔译（专业学位）,2014,硕士.
[25]邵春香.青年缺血性脑卒中常见危险因素及临床特点分析[D].郑州大学,神经病学,2012,硕士.
[26]查建中.现代职业教育实质是面向职场的专业教育[J].职业技术教育,2014,18:24.
[27]杨明坡.基于函数型数据分析方法对心电图多导联T波变异程度的分析[D].华东师范大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[28]刘金龙.对靶喷雾红外探测系统的设计与试验[D].南京农业大学,农业机械化工程,2012,硕士.
[29]张曙光.美元化对拉美经济的影响[D].外交学院,国际关系,2004,硕士.
[30]周逸.我国中小生物医药企业危机管理研究[D].天津大学,高级工商管理,2013,硕士.
[31]李玉琢.基于问题解决的高中物理习题教学实证研究[D].东北师范大学,物理课程与教学论,2012,硕士.
[32]胡子骥.3GPP LTE资源调度与TCP拥塞控制机制的研究[D].复旦大学,电路与系统,2012,硕士.
[33]郭化文,魏甡生,陈建昌.国内外求算可能最大降雨量研究综述[J].岱宗学刊.1997(04)
[34]杨进.网络型电能质量监测系统的研究与PQDIF的实现[D].华北电力大学（北京）,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[35]费璇.KLF4在大鼠晶状体损伤促进视神经再生过程中的表达[D].郑州大学,眼科学,2013,硕士.
[36]尚文倩,黄厚宽,刘玉玲,林永民,瞿有利,董红斌.文本分类中基于基尼指数的特征选择算法研究[J].计算机研究与发展,2006,10:1688-1694.
[37]刘圣杰.宋南渡初期奏议文研究[D].广西师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[38]蒋飞飞.辽代玻璃制品初步研究[D].内蒙古大学,考古学及博物馆学,2014,硕士.
[39]徐晓颖.中职语文教学中的文学教育初探[D].辽宁师范大学,教学语文（专业学位）,2012,硕士.
[40]张丽丽.清代前中期扬州徽商园林与文学[D].安徽大学,中国古代文学,2014,硕士.
[41]郑成辉.基于MEMS传感的救灾人员姿态监测系统算法研究[D].浙江工业大学,2013.
[42]王铮.基于Hadoop的分布式系统研究与应用[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.
[43]魏亚迪.初级美国留学生的汉语语音偏误分析[D].鲁东大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[44]宋锋.基于认知视角下的中小企业技术创新绩效评价研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[45]张唤娣.基于NKC模型的技术管理与技术能力协同关系研究[D].哈尔滨工业大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[46]邵健.甘氨酸盐-TEA脱除燃煤烟气中CO_2的试验研究[D].华东交通大学,市政工程,2013,硕士.
[47]丁斐.关于光网络流量疏导问题的研究[D].苏州大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[48]单珊.网络探究式学习的协作学习环境设计[D].上海师范大学,教育技术学,2004,硕士.
[49]李彦彦.对约翰·邓恩诗歌中奇想妙喻的研究[D].河北师范大学,英语语言文学,2012,硕士.
[50]杨志建.粪产碱杆菌青霉素G酰化酶在大肠杆菌中的表达及其分离纯化[D].浙江大学,生物化学工程,2004,硕士.