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基于AKAZE三维重建算法的虚拟实验室构建方法研究.pdf
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1、信息与电脑算法语言Information&Computer基于 AKAZE 三维重建算法的虚拟实验室构建方法研究2023年第10 期万明秀谢利兵赵小勇(新余学院,江西新余338004)摘要:针对现有虚拟实验室构建方法存在特征点提取与匹配耗时长、速率低的问题,引入加速KAZE(A c c e le r a te d K A ZE,A K A ZE)三维重建算法,开展对虚拟实验室构建方法的设计研究。首先,完成非线性扩散滤波处理,构建非线性尺度空间;其次,提取特征点,完成对特征点的匹配;最后,结合AKAZE三维重建算法,实现对虚拟实验室的三维重构。实验结果表明,该方法的特征提取耗时和特征匹配耗时短,
2、且平均提取和匹配的数量多,可以提高虚拟实验室构建的效率。关键词:三维重建;虚拟实验室;特征点中图分类号:TP391.7文献标识码:AResearch on the Construction Method of Virtual Laboratory Based on AKAZE文章编号:10 0 3-9 7 6 7(2 0 2 3)10-0 6 0-0 33D Reconstruction AlgorithmWAN Mingxiu,XIE Libing,ZHAO Xiaoyong(Xinyu University,Xinyu Jiangxi 338004,China)Abstract:In re
3、sponse to the problems of long time and low speed in feature point extraction and matching in existingvirtual laboratory construction methods,the Accelerated KAZE(AKAZE)3D reconstruction algorithm is introduced to carryout design research on virtual laboratory construction methods.Firstly,complete t
4、he nonlinear diffusion filtering processand construct a nonlinear scale space;Secondly,extract feature points and complete the matching of feature points;Finally,combined with the AKAZE 3D reconstruction algorithm,the 3D reconstruction of the virtual laboratory is achieved.Theexperimental results sh
5、ow that the feature extraction and feature matching time of this method are short,and the averagenumber of extraction and matching is large,which can improve the efficiency of virtual laboratory construction.Keywords:3D reconstruction;virtual laboratory;characteristic points0引言与传统实验室相比,虚拟实验室具有成本低、效率
6、高、功能全及协作性强等优点。通过使用虚拟现实系统可以让学生足不出户就能进行多种实验,并且与实际实验有相同的体验,能深化学生对课程内容的理解2 。由于我国对虚拟实验室的研究起步较晚,现有虚拟实验室构建方法在实际应用中存在交互性弱、效果欠佳、计算机运行负担过重等问题。这些问题会限制虚拟实验室收稿日期:2 0 2 3-0 2-2 2基金项目:江西省教育厅科学技术研究项目“基于AKAZE的三维重建算法在虚拟实验室应用研究”(项目编号:GJJ202319)。作者简介:万明秀(19 6 9 一),女,江西南昌人,硕士研究生,教授。研究方向:多媒体技术,人工智能。的建设和发展。基于此,文章结合加速KAZEA
7、cceleratedKAZE,A K A ZE)三维重建算法,开展对虚拟实验室构建方法的研究。1非线性扩散滤波处理与非线性尺度空间构建引人AKAZE三维重建算法,完成非线性扩散滤波的处理以及对非线性尺度空间的构建3。非线性滤波扩散能够使模糊自适应于图像数据,在实现对小细节模糊的同时,保留结构边缘信息4。操作步骤如下。60信息与电脑2023年第10 期Information&Computer算法语言将此过程看作用流动函数描述不同尺度空间上图像亮度的演化,表达式为(1)t式中:L为亮度矩阵;t为尺度参数,数值越大,说明该图像的描述形式越简单;div为散度;为梯度;c为传导扩散函数,在局部结构中引入
8、c调整漫射对图像的适应性;(x,J)为图像中一个特征点的坐标。传导扩散函数可以通过不同目标场景函数g和由L经过高斯平滑后得到的梯度计算得出5。针对不同场景,分别定义两个部分的函数g分量,分别为用于选择高反差边界的函数g1和优先保留宽度较大区域的函数g2。其中,8 1的计算公式为VLogi=expK2式中:k为用于控制扩散程度的对比系数;为尺度参数。k可以手动设置,也可以根据梯度直方图的值计算得出,通常取值为原始图像平滑处理后梯度直方图的70%。g 2 的计算公式为182=Lol1+K2在进行后续AKAZE三维重建算法计算时,式(3)可作为传导函数。利用快速显示扩散(FastExplicitDi
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