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随着计算机技术和图像技术的发展,三维数字化模型得到了越来越广泛的应用,在艺术设计、工业设计、计算机动画等各种领域都发挥着非常重要的作用。在这一背景下,具有方便直接等优点的虚拟雕刻技术应运而生。
本文主要对虚拟雕刻系统中成形轨迹的检测与跟踪部分进行研究。针对当前虚拟雕刻系统中采用力反馈器、数据手套进行成形轨迹跟踪而导致的精确度低、应用局限性大的缺点,本文首次提出了一种将机器视觉应用于虚拟雕刻系统的轨迹跟踪方法,并最终在Windows操作系统、Visual C++6.0软件开发平台上结合OpenCV实现了系统的设计。
本文的研究内容主要为运动目标识别、目标跟踪、目标匹配3个方面。
在目标识别方面,根据目标物体的颜色、面积、轮廓等特征,提出了一种综合了颜色阈值、面积阈值、形状阈值进行判断的目标识别方法,并使用质心作为刀尖点进行跟踪,可以在较复杂的工作环境中实现对目标物体的识别。
在目标跟踪方面,使用Kalman滤波器对目标点进行预测,并在其基础上对种子区域生长算法进行改进,降低了计算的冗余度,扩展了一次搜索所覆盖的范围,并结合动态确定搜索区域算法,使搜索范围进一步减小,搜索速度大幅度提升。
在目标匹配方面,利用极线约束条件将对应点的二维平面搜索缩小到一维直线搜索,在该直线上设置搜索跨度并综合动态搜索区域算法,使搜索计算量大为降低。
最后,对论文的研究工作进行了总结,指出了工作中存在的一些不足,同时对进一步研究及实现方面的工作进行了展望。