利用空间光调制器实现计算全息三维显示

针对目前三维物体计算全息算法数据量大、计算速度慢及共轭像影响再现效果问题,提出一种全息体视图计算方法。根据人眼双目视差立体视觉原理,由摄像机获取三维物体不同角度的二维序列视差图像,通过计算全息算法得到多视角全息图,合成三维物体全息体视图。在迭代傅里叶变换算法的基础上,采用预设初始相位并增加反馈因子的方法,提高相息图的计算效率。基于液晶空间光调制器构建光学系统,对计算的全息体视图进行了光学再现。结果表明:该方法有效地排除了共轭像的干扰,相息图的迭代计算效率提高30%以上,再现图像与目标图像的结构相似度大于0.85。     

基于密集视点插值的实时视频拼接方法

针对宽基线场景下的拼接因视差导致伪影和瑕疵的问题,提出了一种基于密集视点插值的实时视频拼接方法。该方法采用在左右相机的基线上补充密集中间视点的方式,为拼接的重叠区域合成平滑过渡的插值视图,以更好地对齐多个输入。为生成该插值视图,利用立体匹配中的匹配代价,设计了网络用来预测在原视图中采样的像素位移场。所提方法在没有插值视图真值的情形下,利用视点间的空间变换关系,指引网络学习视图生成规则。实验结果表明,所提方法能提升视频图像拼接后的视觉观感,并可以达到实时性能,满足实际场景中的应用需求。     

基于视差信息的三维图像的计算机重构

为了解决全景成像技术中观察者位于观察区域之外看到的图像会存在失真的问题,提出了一种基于视差信息的计算机重构3D视图技术.利用3D场景中的物体点经过不同微透镜在元素图像中记录的视差信息,根据光学路径分析,对重构视图中的失真部分用其它元素图像中存在的同一物体点的匹配像素进行替代,从而得到无失真的3D视图.该技术能够在更宽的观察区域内产生3D图像.     

基于视差信息的三维图像的计算机重构*

为了解决全景成像技术中观察者位于观察区域之外看到的图像会存在失真的问题,提出了一种基于视差信息的计算机重构3D视图技术.利用3D场景中的物体点经过不同微透镜在元素图像中记录的视差信息,根据光学路径分析,对重构视图中的失真部分用其它元素图像中存在的同一物体点的匹配像素进行替代,从而得到无失真的3D视图.该技术能够在更宽的观察区域内产生3D图像.     

基于医院数据中心的临床全视图构建方法研究

为了提高医院临床管理的精细化程度,更好地满足临床诊疗、科研和医疗质量的需求,需要构建基于医院数据中心的临床全视图系统;当前的临床全视图构建方法,是以数据分块存储的方式进行构建,导致临床医护人员无法获得完整有效的医疗数据,存在临床数据分散、数据不完整等问题;为此,提出一种基于医院数据中心的Paxos算法临床全视图构建方法;仿真实验结果证明,所提方法可以将医疗数据有效地应用到医务人员的临床工作中,达到数据资源利用最大化,帮助医院实现医疗信息化改进和服务创新,使各个异构系统之间的数据进行交互,实现了医疗数据共享,为临床工作的发展提供了可用工具;基于医院数据中心构建的临床全视图具有全面、精准、可共享的特点,在未来医院数据中心控制系统的发展中具有重要作用。     

基于传感器的建筑施工能耗智能监测系统设计

为了提高医院临床管理的精细化程度,更好地满足临床诊疗、科研和医疗质量的需求,需要构建基于医院数据中心的临床全视图系统。当前的临床全视图构建方法,是以数据分块存储的方式进行构建,导致临床医护人员无法获得完整有效的医疗数据,存在临床数据分散、数据不完整等问题。为此,提出一种基于医院数据中心的Paxos算法临床全视图构建方法。该方法首先对医院数据中心的结构进行设计,然后以该结构为基础,利用扩展树状知识库对医院临床数据进行清洗,最后采用神经网络集成算法对清洗过的数据进行集成,并依据DDM对医院敏感数据完成脱敏操作,由此实现了基于医院数据中心的临床全视图构建。实验结果证明,所提方法可以将医疗数据有效地应用到医务人员的临床工作中,达到数据资源利用最大化,帮助医院实现医疗信息化改进和服务创新,使各个异构系统之间的数据进行交互,实现了医疗数据共享,为临床工作的发展提供了可用工具。     

基于十字靶标的双目立体测量系统标定

提出了一种基于十字靶标的双目立体测量系统标定方法。采用多视图几何约束和光束平差优化精确获得两相机内参数,同时得到在两相机各自坐标系下重建出的靶点三维坐标点集;由两组三维点集之间的刚体变换直接求得系统外参数。该方法只需双相机同时对十字靶标拍摄一次,再由两相机单独拍摄若干幅靶标图像即可,现场操作简单灵活。在标定结果的基础上,对长度为611.800mm的标尺进行多次测量,平均值为611.776mm,标准差为0.030mm。     

基于K-L变换的虹膜识别方法

提出了一种基于K-L变换和最近邻分类器的虹膜识别方法。该方法采用K-L变换得到一组虹膜图像基,并利用这组基图像构造一子空间,将待识别图像在这个空间上的投影系数作为待识别图像的特征向量。采用最近邻分类器进行了分类。基于CASIA虹膜数据库的试验表明,将K-L变换应用在虹膜特征提取上可以取得较高的识别率。     

应用于多视点视频编码的基于深度特征的图像区域分割与区域视差估计

基于多视点视图深度特征,提出一种通过简单块匹配运算划分多视点视图区域并估计区域视差的算法.首先基于深度对象的概念确定图像中具有不同深度的区域数量以及这些区域对应的区域视差,再根据误差最小化准则初步确定每个图像块所属区域.当区域中图像块数量小于某个阈值时,采用区域合并算法将该区域中的每个图像块合并到与它的视差最为接近的其它图像区域,通过迭代形成最终的有效图像区域划分.实验表明,该算法能够以图像块为基本单元有效地划分各深度层区域,并准确估计对应的区域视差.     

基于时间序列符号化模式表征的有向加权复杂网络

时间序列复杂网络分析近些年已发展成为非线性信号分析领域的一个国际热点课题.为了能更有效地挖掘时间序列(特别是非线性时间序列)中的结构特征,同时简化时间序列分析的复杂度,提出了一种新的基于时间序列符号化结合滑窗技术模式表征的有向加权复杂网络建网方法.该方法首先按照等概率区段划分的方式将时间序列做符号化处理,结合滑窗技术确定不同时刻的符号化模式作为网络的节点;然后将待分析时间序列符号化模式的转换频次和方向作为网络连边的权重和方向,从而建立时间序列有向加权复杂网络.通过对Logistic系统不同参数设置对应的时间序列复杂网络建网测试结果表明,相比经典的可视图建网方法,本文方法的网络拓扑能更简洁、直观地展示时间序列的结构特征.进而,将本文方法应用于规则排列采集的自然风场信号分析,其网络特性指标能较准确地预测采集信号的排布规律,而可视图建网方法的网络特性指标没有任何规律性的结果.     

一种单摄像机虚拟鼠标的标定方法

建立单摄像机虚拟鼠标的数学模型,提出一种虚拟鼠标的现场标定方法.以二维实体靶标为中介.利用计算机屏幕生成的虚拟靶标,确定摄像机坐标系到屏幕坐标系的变换.建立空间三维控制点图像坐标到鼠标指针的映射,实现了单摄像机虚拟鼠标的现场标定.提出的方法无需高成本的辅助设备,现场操作简单.在30 cm作用距离内采用640 pixel×480 pixel图像中50个特征点,当图像噪声方差达到1 pixel时,试验中控制点映射为屏幕坐标的均方根(RMS)误差小于3 pixel.该方法应用于研发的虚拟鼠标演示程序.表明切实可行,适用于虚拟鼻尖鼠标的现场标定.     

A modified equally sloped algorithm based on the total variation algorithm in computed tomography for insufficient data

Computed tomography (CT) has become an important technique for analyzing the inner structures of material, biological and energy fields. However, there are often challenges in the practical application of CT due to insufficient data. For example, the maximum rotation angle of the sample stage is limited by sample space or image reconstruction from the limited number of views required to reduce the X‐ray dose delivered to the sample. Therefore, it is difficult to acquire CT images with complete data. In this work, an iterative reconstruction algorithm based on the minimization of the image total variation (TV) has been utilized to develop equally sloped tomography (EST), and the reconstruction was carried out from limited‐angle, few‐view and noisy data. A synchrotron CT experiment on hydroxyapatite was also carried out to demonstrate the ability of the TV‐EST algorithm. The results indicated that the new TV‐EST algorithm was capable of achieving high‐quality reconstructions from projections with insufficient data.     

基于数据驱动的弹射救生可视化软件开发

以第三代弹射救生系统为基本仿真对象,根据实际座椅系统的工作过程,基于Unity3D游戏引擎,数据驱动3DsMax建模软件建立的三维仿真实体模型,结合基于C#编程开发语言的Visual Studio 2010开发平台,利用计算机图形图像生成技术,将弹射救生过程中的相关信息以三维图像直观地显示出来,表现人椅系统出舱过程、离机过程和人伞系统工作过程在真实的实验数据驱动下弹射救生全过程。通过开发弹射救生可视化软件系统,把弹射救生这一复杂过程直观形象地展现出来,为研究防护救生技术提供一条行之有效的手段。     

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。     

大口径宽视场双波段扫描红外相机光学设计

通过分析计算,设计了一种大口径宽视场折射式红外相机光学系统。该系统设计用于超长线阵扫描红外相机的地面演示成像,它能同时对短波2μm—3μm、中波3μm—4.5μm双波段成像,且同时具有24°的大视场和150mm的宽口径,成像质量接近衍射极限。该系统在航天遥感领域应用广泛。     

基于虚拟圆柱的曲面拼接方法

圆柱坐标下的多视角(孔径)扫描拼接方法主要针对类似回转物体面形的拼接测量,用该方法在对非单一回转轴,或者近似回转轴位置远离坐标轴形式的一类物体面形的拼接测量时遇到了困难,把拼接方法推广到基于虚拟圆柱可以解决这一难题。为此提出了基于虚拟圆柱原理的曲面拼接方法,给出了如何估计虚拟圆柱的半径,以及轴心坐标的计算方法,推导了基于虚拟圆柱的坐标转换方程,通过计算机模拟验证了其精确性,并通过实验证明这种方法对解决三维复杂物体表面特别是多视角测量获得面形的拼接测量问题是十分有效的。     

视网膜投影显示系统设计

 针对传统透射型头盔显示器在眼睛调节焦距时,二维虚拟信息在视网膜上无法清晰成像问题,提出一种新型的透射型头盔显示器。采用麦克斯韦观察法原理,用微型LCD结合激光直接将图像成像到视网膜上,成像面独立于眼睛的调节,其目的是眼睛在调节过程中,图像总是清晰的。讨论了透射型头盔显示器显示原理,根据系统参数选择合适的初始结构,设计了光学系统,根据系统整体结构对混合现实的需要,加入半透半反结构,通过ZEMAX软件对系统进行优化。最后对系统功能做了验证,结果表明系统轴上视场MTF达到了衍射极限。     

Shift-tolerance Property of Optical Security System using Phase-based Virtual Image

The shift-tolerance property of the encrypted image or the Fourier decrypting key in the Fourier space is proposed based on a phase-encoded virtual image. The encrypted data is obtained by the Fourier transform of the product of a phase-encoded virtual image to camouflage the original one and a random phase image. Therefore, even if unauthorized users analyze the encrypted image, they cannot reconstruct the required image. This virtual image protects the original one from being counterfeited and from unauthorized access. We demonstrate the robustness to data loss and shift of the encrypted data or the Fourier decrypting key in the proposed decryption technique using an interferometer.     

Optical Security System using Phase-based Virtual Image and Interferometer

An improved optical security system is proposed based on three phase-encoded images and the principle of interference. This optical system consists of one phase-encoded virtual image to be encrypted and two phase-encoded images, encrypting image and decrypting key. The proposed encryption is performed by the multiplication of an encrypting image and a phase-encoded virtual image which does not contain any information from the decrypted (original) image. Therefore, even if an unauthorized user steals and analyzes the encrypted image, he cannot reconstruct the required image. This virtual image protects the original image from counterfeiting and unauthorized access. Optical experiments show the proposed method is a very useful optical security system.     

Color image encryption based on interference and virtual optics

We propose two approaches to encrypt color images based on interference and virtual optics. In the first method, a color image is first decomposed into three independent channels, i.e., red, green and blue. Each channel of the input image is encrypted into two random phase-only masks based on interference. In the second method, a color image is first converted into an image matrix and a color map, and only the image matrix is encrypted into random-phase masks based on interference. After the phase masks are retrieved, a concept based on virtual optics is further applied to enhance the security level. Numerical simulations are demonstrated to show the feasibility and effectiveness of the proposed methods.