惯性约束聚变实验中空间干涉检测与预警系统设计

针对惯性约束聚变实验中多诊断系统在有限空间同时作业引发碰撞风险的问题，设计了基于碰撞目标检测和空间距离测算方法的空间干涉检测与预警系统，分析了真空靶室特定环境下不同实现方法的适用条件和可行性。实验室条件下模拟验证结果表明，基于结构光深度图像获取方法可获得较好的碰撞距离测量精度，在靶室半径探测距离内空间测距误差不大于3cm，为靶室空间干涉检测与预警提供了一种可行的解决方案。     

等径管道的三维重建

由轮廓线重建物体的现有方法，不能准确地恢复原有管道的形状．本文提出了一种等径管道的三维重建方法，能较为准确地恢复原管道的三维结构．     

一种基于场景轮廓特征的三维地形重建方法

为了提升双目视觉系统三维重建的准确性和实时性,提出了一种基于区域分割和匹配的方法。针对实际场景中存在大面积灰度相近区域的现象以及稠密三维重建存在实时性差的问题,采用分水岭算法提取区域轮廓进行三维重建;针对轮廓边缘的误匹配问题,建立区域匹配和边缘点匹配的双重约束条件进行优化匹配;根据平行轴双目立体视觉模型进行三维重建。结果表明:采用轮廓特征进行匹配因其匹配点数大为减少,匹配用时提高了90%;由于采用了双重匹配策略,匹配和重建的准确性得到了保证。     

大型回转类锻件的三维重建方法

提出一种基于单幅图像的回转类锻件三维重建方法.利用图像中提取的锻件截面椭圆求解圆环点图像,并结合极线约束建立绝对二次曲线像的三参数约束方程,进而求取相机的内参数矩阵.利用平行截面椭圆间的平面投影特性,进行回转体表面经线和纬线的求解,进而通过对经线进行校正实现被测锻件形状的三维重建.利用拉盖尔(Laguerre)公式进行...     

鼠海马CA1锥体细胞三维结构的研究——共聚焦激光扫描显微镜的光学记录及分形结构的计算机仿真

本研究工作不仅记录了CA1锥体细胞的完整结构,也深入追踪了神经元的轴-树突之间相互联结的三维空间分布。注意到CA1区神经元的树状分形结构,采用分形算法,在PC-486计算机上“生长”出2—18个与真实的CA1双极锥体细胞极为相似的仿真细胞。因此,采用CLSM-10的光学成象记录与分形结构的计算机仿真相结合的实验手段来研究海马CA1锥体细胞的三维结构,将可能对脑神经混沌动力学的研究提供定量的分形结构依据。     

基于四目系统的真实场景三维建模

为实现敦煌莫高窟文化遗产数字化保护,设计了一套基于四目系统的真实场景三维建模方法。针对双目立体视觉系统特征点匹配精度不高的问题,构建了一种四目立体视觉系统,并设计了与之相适应的高精度立体匹配策略,运用四目系统的冗余设计和自检验功能,可以获得高精度的空间点云数据。针对Delaunay三角化结果中不相关目标的错误连接问题,增加三角形边长分别在图像坐标系和世界坐标系中的约束条件,抑制错误三角形,该条件可根据点云数据分布特征自适应获取。该系统已被运用到莫高窟第172窟的三维重建中。结果表明:该系统可以重建多目标、深度变化大的复杂场景,172窟的有效点云为41 649点,三维建模时间约为0.5 h。     

面向机器人手术模拟器的神经辐射场软组织动态三维重建

构建了一种基于自监督的框架,该框架从单目立体内窥镜视频中提取多视图图像,利用图像中的底层三维（3D）信息构建对象的几何约束,实现软组织结构的准确重建。基于分割任意场景模型对内窥镜下的动态手术器械、静态腹腔场景及可形变软组织结构进行分割解耦。该框架利用简单的神经网络多层感知机来表示动态神经辐射场（NeRF）中运动手术器械和形变软组织结构,基于偏斜熵损失对手术场景中的手术器械、腔体场景和软组织结构进行正确分离。在通过使用单目立体内窥镜捕获机器人手术模拟器场景的数据集上,将所提方法的结果与其他方法进行定量定性比较。结果表明本文方法在处理腹腔体场景、软组织结构重建、手术器械的分割解耦,以及来自多视点的3D信息和运动对象的图像分割等方面显著优于当前的方法。     

相干衍射成像的相位复原及重建

相干衍射成像是一种对材料体密度敏感的超高分辨成像技术。相较于传统表面敏感的超高分辨成像技术,相干衍射成像利用了硬X射线的强穿透能力,可以深入材料体内部进行成像,且成像分辨能力可以根据成像布局进行调整,最高达到原子级空间分辨能力。这种灵活的空间分辨调整依赖于相干衍射成像独特的相位复原技术,即通过对图像成像强度的过采样,利用含约束的迭代算法同时获得光场的强度及相位,进而对样品进行重建;同时结合图像定向及组合技术,相干衍射成像可以实现对样品的三维重建。本文主要从成像原理、复原算法和重建方法介绍相干衍射成像技术,并结合实验进展及模拟研究展示该技术在多种重建情形下具备的诊断能力,以期较为全面地给出相干衍射成像技术的发展趋势。     

X射线光场成像技术研究

X射线三维成像技术是目前国内外X射线成像研究领域的一个研究热点.但针对一些特殊成像目标,传统X射线计算层析(CT)成像模式易出现投影信息缺失等问题,影响CT重建的图像质量,使得CT成像的应用受到一定的限制.本文主要研究了基于光场成像理论的X射线三维立体成像技术.首先从同步辐射光源模型出发,对X射线光场成像进行建模;然后,基于光场成像数字重聚焦理论,对成像目标场在深度方向上进行切片重建.结果表明:该方法可以实现对成像目标任一视角下任一深度的内部切片重建,但是由于光学聚焦过程中的离焦现象,会引入较为严重的背景噪声.当对其原始数据进行滤波后,再进行X射线光场重聚焦,可以有效消除重建伪影,提高图像的重建质量.本研究既有算法理论意义,又可应用于工业、医疗等较复杂目标的快速检测,具有较大的应用价值.