《動態幾何分析與三維重建》是依託浙江大學，由劉新國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：動態幾何分析與三維重建
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：劉新國
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
可變形的動態幾何模型是數字幾何處理領域的重要研究對象。本項目旨在建立動態幾何的形狀描述符理論和計算方法，解決動態幾何的形狀和結構分析、立體重建、形狀檢索等重要的學術和套用問題。項目主要研究內容包括：1、根據二維流形上的駐波方程理論，設計局部形狀描述符，並研究其各種變換不變特性，特別是等距變換和伸縮不變性，以及描述符的形狀區分度和魯棒特性。2、對各種幾何特徵提取法和局部形狀描述法進行綜合對比研究，根據他們的優缺點和適應範圍進行分類，運用機器學習理論，形成統一的動態幾何幾何特徵描述框架。3、研究形狀匹配和相似性比較算法，建立三維模型特徵資料庫，實現高效的三維模型匹配和檢索系統。研究動態幾何序列對應問題，建立動態對象的統一格線化模型。4、研究動態幾何點雲的三維形狀的整體結構特徵，包括骨架結構、拓撲結構、對稱結構、重複結構、自相似結構等等，解決動態幾何立體重建中的關鍵問題。
結題摘要
幾何是計算機圖形學最重要的研究對象，且在計算機視覺、輔助設計、虛擬現實等眾多研究和相關套用中多為動態可變形的。本項目研究動態幾何對象，旨在發展動態幾何的方法理論和套用技術，解決實際套用中的結構分析、立體重建、以及形狀檢索等問題。主要研究內容包括：（1）多尺度，保距變換不變的局部形狀描述符及計算方法。並以人體為目標，研究了動態幾何模型的跟蹤和運動重建方法。（2）點雲模型的形狀描述，提出了基於L0範數的模型重建方法。研究非剛性體形狀匹配算法和檢索方法，動態幾何模型整體匹配最佳化算法。（3）研究三維形狀結構分析理論和算法，動態幾何形狀的聯合譜表達，實現了三維模型的語義分割和形狀匹配，以及拓撲結構提取方法，以及動態點雲模型的結構分析算法。（4）研究動態幾何對象的跟蹤和重建問題，點雲模型的配準算法。基於RGB-D數據的形狀特徵，用於一致的形狀匹配和格線化方法，建立動態對象的統一格線化模型。主要研究成果可歸為四類：（1）動態幾何的跟蹤與三維重建。提出了基於SCAPE模型的人體姿態跟蹤和運動重建算法，實現了基於RGB-D數據的剛性定位跟蹤系統和柔性幾何跟蹤方法。（2）幾何分析與物體識別。提出了協同模型分割算法，對三維模型進行一致對應的分割。提出了一個基於梯度L0最小化、特徵保持的濾波方法和動態幾何分析方法。（3）基於機器學習與深度神經網路的動態幾何研究。提出了一個基於深度神經網路的人體骨骼關鍵點檢測方法，並實現了從2D關節點坐標到3D關節點的坐標估計。（4）同步跟蹤與場景重建，提出了一個基於點、線特徵和地面約束的RGB-D SLAM方法，以及基於關鍵幀信息的稠密三維重建方法。項目研究成果發表在國內外學術會議和期刊上，並被同行學者多次引用。
