一种新的二维CT扫描方式及其重建算法

介绍了一种二维CT扫描方式及其重建算法。它是一种利用近轴X光线,针对大型回转试件的二维CT检测方法。被扫描试件依次绕与探测器平行的多个旋转中心各旋转一周。在旋转过程中,射线源在周向均布的多个角位置发射射线,同时探测器接收射线并记录投影数据。同传统的二代CT相比,对一个具体例子的计算表明,它可以节约3/4的扫描时间。计算机仿真表明了这种扫描方式和重建算法的可行性。     

非对称线性代数方程组的并行算法

对五、七和九对角矩阵在并行-向量处理机上建立了解非对称线性代数方程组的PGCR算法,并分析了它的收敛性。本文给出的算法与多处理机的PGCR算法具有相同的选代次数。利用向量机模拟并行向量计算机并做数值实验,数值结果显示此算法很有效。     

基于物体特征有效提取和离散点三维重建的3D扫描系统原型研究

针对3D扫描技术的近期发展情况,以及市场关于被摄物体特征有效提取的迫切需求,通过系统的对照相机和投影仪测量的方法与计算,利用离散点三维重建算法、标准化算法详细分析了,作为3D扫描原型系统的关键技术,并深入的对三维坐标重复演算的过程,进行了实践研究与计算,论证了基于投影光编码技术的3D扫描仪原型系统,在物体特征有效提取和离散点三维重建中完全可以高效应用;同时,使用焦距标准化运算、逆向倾角变形运算、逆向扭曲变形运算三种方法,综合论述了物体特征有效提取和离散点三维重建过程的相关内容,测试了原型系统对真实文物的扫描情况,展开了该原型系统可应用于不同材料,不同种类物体的扫描,并能有效的进行数字化物体特征识别的研究结论。     

基于图像压缩算法的计算复杂度的讨论

多级树集合分裂算法是一种简单有效的嵌入式零树编码算法,但它需要多次重复运算,复杂程度高,降低了编码效率.针对该算法的不足,提出了一种改进的多级树集合分裂算法,在相同的小波变换条件下,通过增加零树深度,减少了表示位置信息的系数,提高了表示有效系数的信息,该算法改变了原来的扫描顺序,便于并行处理.实验表明在压缩性能相同的情况下,提高了编码效率.     

基于灰度相关的高分辨率红外图像重建

介绍了提高空间分辨率的受控和不受控的微扫描法。基于空间灰度相关分布特性,提出了一种微扫描误差修正算法,该算法利用灰度相关特性匹配低分辨率图像的位置关系。为准确评估成像质量,利用高精度METS-L型红外测试系统对MTF进行了测试。测试结果显示,该算法能较好抑制微扫描位移误差引起的图像模糊,有效提高了空间分辨率。     

边界扫描测试算法的分析与优化

伴随着电子技术和边界扫描测试技术的飞速发展,新的边界扫描测试算法也在不断涌现;而边界扫描测试的算法,一般都是指在互联模型的基础上,边界扫描测试向量的生成算法;生成合理的测试向量集可以以最短的测试时间来覆盖尽可能多的故障;从对一些常用的边界扫描测试算法进行了粗略的分析,到后来对等权值算法和二进制计数算法进行了详细的分析,通过引入和分析边界扫描测试算法的定理、公式以及推论等,分别提出了等权值优化算法和权值递加算法;与优化前的算法作为比较,等权值优化算法降低了征兆混淆出现的概率,而权值递加算法同时降低了征兆误判率和征兆混淆率;综合分析,新的算法更好的权衡了测试向量集的完备性指标和紧凑型指标。     

相对平行直线扫描CT滤波反投影图像重建

射线源和探测器作相对平行直线运动的计算机层析成像扫描系统(OPLCT)结构简单,成本低,易于实现便携或可移动的应用需求。该扫描方式的前期研究采用顺序子集-同时迭代重建算法,该算法存在图像重建时间长、不能实现快速成像等问题。从傅里叶积分定理出发,推导OPLCT滤波反投影(OPLFBP)图像重建算法。构建的一次直线扫描(1T)图像重建模型属于有限角问题,OPLFBP算法不能完全重建出目标图像;进一步提出多次线性扫描并构建了两次垂直(2T)和三次圆周均匀分布(3T)的CT直线扫描模型。1T、2T和3T模型下的仿真结果表明OPLFBP算法正确可行,且2T、3T扫描与相似参数下圆周扇束扫描滤波反投影算法得到的重建图像相近。     

RT二维CT扫描的精确重建

基于多个旋转中心的旋转/平移扫描方法(RT扫描)可利用近轴X射线对大型回转试件进行二维CT检测。同传统的二代CT平移/旋转扫描(TR)相比,RT二维CT扫描的扫描时间是TR二维CT扫描时间的1/3。但由RT二维CT扫描插值全局重建的图像,在物体内部,其特征边缘有明显的伪影。采用一种精确的分区域重建方法可消除这种伪影。计算机仿真验证了这种重建算法的可行性。     

无膜微通道板第三代像增强器的可行性及技术途径探究

砷化镓光阴极的量子效率大大优于超二代多碱光阴极,但由于微通道板(MCP)输入面上的离子阻挡膜的存在,第三代像增强器,即使是薄膜第三代像增强器,相比于同时期技术水平的超二代像增强器,在标准测试条件下的信噪比和分辨力等参数上并无明显优势。通过引入MCP噪声因子的概念,对像增强器光阴极量子效率的有效利用率进行了评价。强调了实现无膜MCP第三代像增强器的必要性,并指明了目前的无膜MCP第三代像增强器开发中所存在的问题,对改善MCP耐电子清刷除气能力及进一步地减少MCP中的有害物种含量的有效方法进行了研究,进而明确了实现高可靠性高性能无膜MCP第三代像增强器的可行性和有效技术途径。     

自适应激光共焦高速扫描显微成像错位校正算法

往复式逐行扫描是一种提高激光共焦扫描显微成像帧速的有效方式,然而随着帧速的提高,这种扫描方式在图像重构时会带来更严重的图像错位。根据高速振镜运动特性,分析了激光共焦高速扫描显微成像系统逐行扫描下的重构图像错位原理,设计了基于形态学梯度的重构图像错位评价算法,并且结合搜索错位评价最小点的单目标约束粒子群算法实现了重构图像错位校正。经实验验证,该算法适用于成像帧速高达300 frame/s的重构图像错位校正;与未进行错位校正的图像相比,校正后的成像分辨率提高了68.83%,同时该算法能够适用于不同振镜搭配方式和不同扫描帧速的图像重构。     

锥束射线三维大视场工业CT成像方法研究

基于FDK重建算法和圆轨道锥束扫描的三维ICT(industrial computed tomography)因算法的简洁性和工程实现的可行性已成为目前主要的3D-ICT成像技术。由于受探测器长度的限制,该技术的扫描视场小,所以可检构件尺寸受到限制。为解决较大尺寸构件3D-ICT的检测问题,讨论了一种仅需旋转检台偏置的大视场3D-ICT成像方法,推导了基于FDK原理的滤波反投影(filter back-projection,FBP)重建算法。计算机模拟和实验结果证明了该技术的正确性。分析表明,其水平方向的有效扫描视野比基于FDK的圆轨道锥束扫描三维CT提高了80%以上。     

锥束射线RT扫描大视场三维CT成像方法研究

受探测器尺寸和重建锥角的限制,基于单圆轨道扫描和FDK算法的三维CT成像方法难以对大物体进行三维CT成像。提出了一种基于平板探测器,采用锥束RT扫描方式的成像方法,推导了其三维CT成像算法。首先把对回转物体进行三次锥束平移透照的投影数据重新排成为更大范围的倾斜平行投影数据,然后经过加权滤波和反投影重建,获得物体的三维层析结果。仿真结果表明,该方法在重构大物体图像时,获得了满意的图像质量。水平方向视场是单圆轨道FDK算法视场的2.88倍,在垂直方向减少了锥角过大形成的伪影,提高了物体的重构精度。     

光纤纤芯及包层模有效折射率计算及仿真

光纤结构设计、模间色散求解、光纤光栅模式耦合等问题的研究, 都需要对光纤纤芯及包层模的有效折射率进行精确计算. 本文以光纤三层结构模型为基础, 结合该模型下的模式本征方程, 使用截弦法求解了纤芯模有效折射率, 并将计算结果与COMSOL软件模拟的对应纤芯模的传输光场进行对比, 验证了计算结果正确.使用区间遍历算法对包层模有效折射率进行了求解, 与已有的传统方法相比, 该方法可以有效防止求解过程中根的遗漏、避免特征方程产生的奇点, 并能保证模式的正规性.本文采用Mathematica软件对求解过程进行仿真, 获得了纤芯模和包层模有效折射率与波长关系曲线. 关键词： 光纤传输模式 有效折射率 截弦法 区间遍历算法     

微光像增强器的进展及分代方法

介绍了微光像增强器的主要性能指标及其对系统成像的影响。分析了像增强器按技术分代和按性能水平分代的方法。针对欧洲的超二代以及美国的三代/超三代像增强器的主要技术指标,说明了按性能分代的合理性。结果表明,这种分代方法在军用和民用领域的应用中对如何正确地选择像增强器具有实际意义。     

Genetic optical design for a compressive sensing task

We present a sophisticated optical design method for reducing the number of photodetectors for a specific sensing task. The chosen design parameter is the point spread function, and the selected task is object recognition. The point spread function is optimized iteratively with a genetic algorithm for object recognition based on a neural network. In the experimental demonstration, binary classification of face and non-face datasets was performed with a single measurement using two photodetectors. A spatial light modulator operating in the amplitude modulation mode was provided in the imaging optics and was used to modulate the point spread function. In each generation of the genetic algorithm, the classification accuracy with a pattern displayed on the spatial light modulator was fed-back to the next generation to find better patterns. The proposed method increased the accuracy by about 30 % compared with a conventional imaging system in which the point spread function was the delta function. This approach is practically useful for compressing the cost, size, and observation time of optical sensors in specific applications, and robust for imperfections in optical elements.     

基于PC机的一种多功能声显微镜及可视化技术的研究

近来研制成功了一种基于ＰＣ机、我们称为“ＴＨＳＡＭＭ”型的多功能声显微镜。在ＰＣ机内插入采样率１ＧＳＰＳ的超高速Ａ／Ｄ卡和信号产生和接收卡,利用软件完成信号检测、处理、显示功能。仪器工作频率为１－１００ＭＨｚ;在检测样品时,同时多层显示Ａ、Ｂ、Ｃ扫描结果。根据声学理论、Ｍａｒｃｈｉｎｇ Ｃｕｂｅ等值面抽取方法和ＯｐｅｎＧＬ技术完成了三维数据的可视化处理,显示样品的内部三维结构。该系统已成功应用于多     

High-harmonic-generation-inspired preparation of optical vortex arrays with arbitrary-order topological charges

In the process of high-harmonic generation with a Laguerre-Gaussian(LG) mode, it was well established that the topological charge could be of an N-fold increase due to angular momentum conservation. Here, by mimicking the effect of high-harmonic generation, we devise a simple algorithm to generate optical vortex arrays carrying arbitrary topological charges with a single phase-only spatial light modulator. By initially preparing a coaxial superposition of suitable low-order LG modes, we demonstrate experimentally that the topological charges of the embedded vortices can be multiplied and transformed into arbitrarily high orders on demand, while the array structure remains unchanged. Our algorithm offers a concise way to efficiently manipulate the structured light beams and holds promise in optical micromanipulation and remote sensing.