國防科技大學七學者發(fā)表論文 三維測量顯示虎照原形為平面圖
昨天,一篇登載于專業(yè)雜志上的論文,占據(jù)了各大門戶網(wǎng)站的首頁——因為它論述的中心是“周老虎”。在最新出版的2008年第一期中國科協(xié)學術(shù)會刊《科技導報》上,名為《“華南虎”照片的攝像測量研究》再次給出重量級結(jié)論:經(jīng)采用攝像測量方法,對照片中的華南虎進行了三維測量和重建,“重建老虎不同部位的測量點均位于一個與像面基本平行的平面上”——“周老虎”就是紙老虎。
論文第一作者
是國防科大博士生
論文《“華南虎”照片的攝像測量研究》近1萬字,配有十余幅圖片,由國防科技大學的李立春、張小虎、劉曉春、桂陽、尚洋、李強、于起峰7人完成,其中兩人是教授,5人是博士生或碩士生。
據(jù)了解,第一作者李立春,是國防科大航天與材料工程學院精密光測圖像技術(shù)研究中心的博士生。指導完成論文的于起峰教授系“長江學者”、博導,主要研究方向為“基于圖像的精密測量與運動測量、光測實驗力學與攝像測量學”。
“從事國防關(guān)鍵技術(shù)研究”的國防科大的有關(guān)專家,主動關(guān)注“周老虎”,再次證明了“周老虎”的“魅力”。雖然有關(guān)單位組織了多方面的專家對“周老虎”照片進行研究鑒定,但目前并未得到權(quán)威部門的認可,爭論仍未平息。在這樣的背景下,以國防科大特殊的學術(shù)背景和權(quán)威性來看,該篇論文的發(fā)表,顯得力道十足。
論文嚴謹科學
首次采用定量分析
論文摘要寫道:“2007年10月華南虎照片一經(jīng)公布,即引起各方關(guān)注。‘挺虎派’和‘打虎派’都極力從各個角度證明照片中華南虎的真?zhèn),但就虎照是平面模板虎或立體虎成像這個問題而言,這些分析和結(jié)論大多是定性的,沒有定量分析結(jié)果!
所謂“定性分析”,是指憑分析者的直覺、經(jīng)驗,憑分析對象過去和現(xiàn)在的延續(xù)狀況及最新的信息資料,對分析對象的性質(zhì)、特點、發(fā)展變化規(guī)律作出判斷的一種方法。而“定量分析”是依據(jù)實際統(tǒng)計數(shù)據(jù),建立數(shù)學模型,并用數(shù)學模型計算出分析對象的各項指標及其數(shù)值的一種方法。簡言之,“定量分析”需要較高深的數(shù)學知識,更具專業(yè)化,因而得出的結(jié)論會更嚴謹和科學。
定量分析方式
重建視圖三維結(jié)構(gòu)
定量分析如何進行?論文提出,“采用多視圖三維重建中的基于兩視圖、三視圖和多視圖等方法,通過特征提取、匹配和三維解算兩個過程對虎照進行了三維結(jié)構(gòu)重建!
也就是說,利用華南虎的多幅圖像,根據(jù)透視成像關(guān)系進行數(shù)學解算,獲得了華南虎的長度、高度、寬度等測量數(shù)據(jù),從這些實際測量數(shù)據(jù)對華南虎目標是立體的還是平面的進行判斷。
去年11月份,在一篇署名“南京市第十三中學孫四周”的網(wǎng)絡文章《用數(shù)學方法解析華南虎照片》中,作者通過多張圖片之間的幾何關(guān)系,來推論“周老虎”是平面虎還是實體虎。
記者比對發(fā)現(xiàn),該文用數(shù)學辦法證明了圖中老虎是平面虎,而論文中“基于兩視圖、三視圖和多視圖等方法,通過特征提取、匹配……”直接計算出了圖中老虎的三維平面形狀,用數(shù)據(jù)說話。兩文的觀點基本一致,但方法完全不同。
三維圖像還原
解決攝影測量難點
對華南虎照片的鑒定,一直有個難點:傳統(tǒng)的攝影測量方法難以完成“三維老虎”。說白了,攝影是一個將三維場景投影到二維平面的過程,反過來,利用攝影測量技術(shù),使用多幅不同角度拍攝的照片,則可恢復出三維場景。可是目前已公布的虎照中雖然存在不同位置、不同角度,但因為不能確切知道成像的位置、拍攝者手持相機的姿態(tài),因此,傳統(tǒng)的攝影測量方法難以完成“三維老虎”。
由此,該論文作者表示,他們掌握的“攝像測量、計算機視覺中基于多視圖的三維重建法”,不需要傳統(tǒng)攝影測量中的嚴格內(nèi)、外參數(shù)標定!巴ㄟ^提取老虎附近較大范圍空間內(nèi)有較大景深變化的特征點,如樹杈、枝結(jié)等,來解算多視圖幾何關(guān)系,大大提高了求解精度,由此最終求解得到了老虎在三維空間的位置、結(jié)構(gòu)等參數(shù)的定量結(jié)果!
論文最后結(jié)論
“周老虎”是平面虎
其實,無論論文中用了多少專業(yè)數(shù)據(jù)和技術(shù),大眾只關(guān)注一個問題:“周老虎”究竟是真是假?
對此,論文表述說,按照常理判斷,在華南虎照片的虎姿狀態(tài)下,從虎頭到虎臀,本應有1米多長,但是,經(jīng)過三維測量還原發(fā)現(xiàn),“周老虎”無法形成一個“實體虎”?紤]到測量誤差,“周老虎”的縱深“身長”僅僅最多也只有0.1米。然而,地球上目前還沒有發(fā)現(xiàn)體形如此之扁平的老虎。
所以,最后的結(jié)論得出:“可以確定這些特征點在空間分布于一個平面上,不符合實體華南虎的三維立體結(jié)構(gòu)特點!
同時,李立春等對華南虎照片與年畫虎的相似性進行了分析,結(jié)果表明,“照片虎與年畫虎的主紋理骨架、輪廓基本重合,相似率為0.9986,滿足平面變換條件”——“周老虎”就是年畫虎。
據(jù)南國早報、北京晨報
記者連線
論文第一作者李立春:
“只是對虎照專業(yè)研究”
記者:您和其他專家在這期《科技導報》中發(fā)表了《“華南虎”照片的攝像測量研究》,對“華南虎”真?zhèn)巫龀隽髓b定?
李立春:我們不是對“華南虎照片”做鑒定,只是進行一些專業(yè)的研究。
記者:你們的論文用了很多專業(yè)技術(shù)和數(shù)據(jù),普通人難理解。
李立春:對!犊萍紝蟆肥欠浅I(yè)的雜志,我們是從專業(yè)角度來寫的,普通讀者會比較難懂。
記者:考慮過這篇論文引起的效果嗎?
李立春:這只是一篇學術(shù)論文,所以,我們不會做任何回應。
隨后記者采訪了《科學導報》,一位負責人表示,這篇論文是上個月寄過來的!皼]有任何炒作的意思。發(fā)表這篇論文,是因為覺得論文比較專業(yè),論據(jù)也比較翔實!
他強調(diào),“由于是專業(yè)刊物,文章在發(fā)表前都會拿給相關(guān)專家進行審核,這篇論文也給影像學專家審核過,就文章中的內(nèi)容而言,是比較嚴謹和規(guī)范的。但這僅僅針對論文本身,并不涉及整個事件!
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國防科技大學
國防科學技術(shù)大學是一所直屬中央軍委的綜合性大學,坐落在古城長沙。前身是1953年創(chuàng)建于哈爾濱的中國人民解放軍軍事工程學院,簡稱“哈軍工”。1984年,學校經(jīng)國務院、中央軍委和教育部批準首批成立研究生院,肩負著為全軍培養(yǎng)高級科學和工程技術(shù)人才與指揮人才,培訓高級領(lǐng)導干部,從事先進武器裝備和國防關(guān)鍵技術(shù)研究的重要任務。
《科技導報》
《科技導報》是中國科協(xié)學術(shù)會刊,1980年創(chuàng)刊,主要發(fā)表國內(nèi)外科學和技術(shù)各學科專業(yè)的原創(chuàng)性學術(shù)論文,同時刊登階段性最新科研成果報告,快速報道國內(nèi)外重大科技新聞。
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