主动式光学三维成像技术概述

简要介绍了三维成像的基本概念,综述了常用的主动式光学三维成像技术的基本原理,包括基于几何法的三维几何法成像及基于时间测量的三维成像激光雷达:连续波法(位相法和FMCW法)及脉冲法.简单讨论了各种成像方法的优缺点及应用范围,并简要介绍了各种技术的应用.     

基于光学显微镜的三维成像技术

传统研究显微样本三维结构的方法是通过在显微镜下获取其二维图像进行观察和分析的,难以准确理解样本的三维结构.因此,研究显微三维成像理论、三维定量分析技术,具有很高的实用价值和重要的学术意义,该领域的研究也是显微信息学科的研究热点之一.针对不同显微样本的三维成像与处理问题,论文以多种光学数码显微镜作为硬件平台,系统、全面地开展了基于光学显微镜的显微三维成像、处理和分析方法的研究.重点研究了聚焦深度显微三维成像、显微双目立体成像、序列显微光学切片三维成像、连续物理切片显微三维成像测量等关键技术和系统实现.聚焦深度显微三维成像方法为解决显微成像景深有限的问题,研究了各种序列显微图像空域聚焦融合算法,对优选出的改进Laplacian算子图像融合方法,提出了基于深度图去噪处理等的优化改进方案,实现了序列显微图像的有效合成,扩展了显微照相的景深.在此基础上,实现了一套基于聚焦深度的显微三维成像测量显示系统.三维成像实验:以昆虫眼睛图像序列验证三维成像方法.昆虫眼睛图像序列原始图用MOTICDMBl显微镜,4倍物镜,冷光源外照射反射光成像,包括33幅不同聚焦层面的原始图像.三维成像效果达到一定实用要求.双目立体体视显微镜三维成像为改进传统光学体视显微镜实现立体显微三维成像,根据计算机立体视觉原理,提出了一种基于光学数码体视显微镜的显微立体表面成像、测量系统方案.针对该系统特点,提出使用线性标定模型来标定立体视觉系统.为解决光学显微立体图像的匹配问题,从所研究的两种匹配算法中,优选出新序数测度匹配法.基于上述方案和算法,实现了一套基于光学数码体视显微镜的显微立体表面成像、测量软件系统.三维成像实验:以某航空材料断口表面显微三维立体成像为例验证该三维成像方法,材料断口表面显微图像采用本研究设计的双目立体摄像MOTIC K500MBGG体视显微镜,16倍物镜,冷光源外照射反射光成像,包括2幅左、右光路采集的原始图像.三维成像效果达到一定实用要求.序列光学切片显微三维成像为解决显微荧光三维成像去模糊的问题,研究实现了最近邻、线性去卷积和最大期望光学切片去模糊复原方法,分析总结了上述三种算法的性能和优缺点,给出了各算法适用的条件.在此基础上实现了一套序列显微光学切片三维成像系统.三维成像实验:为说明光学切片三维去模糊效果,以Confocal获取的显微荧光细胞三维图像为例,本序列图像由MOTIC集团提供,共16层图像,各层图像上有一些模糊效果,经EM去模糊算法50次迭代,一定程度上去除了模糊效果,然后用体可视化方法显示.显微物理切片三维成像研究了生物组织序列切片图像的三维重建和测量方法,根据连续组织切片的特点,提出用上、下层切片图像间存在的对应结构特征部分作为控制点,采用2次多项式进行几何校正、配准.对当今国内、外体视学界广泛认同的三维粒子测量计数方法一双层切片法(Disector)原理进行了分析,提出在计算机图像分析系统上,设计实现自动双层切片体视测量和三维成像方法.三维成像实验:以大鼠肝门部胆管微血管切片图像序列为例验证该三维成像方法.本序列图像选自与解放军总医院肝胆外科一同合作的"大鼠肝门部胆管微血管的三维重建"实验,总共有16幅经空间配准后的不阿层面的大鼠肝门部胆管微血管厚切片序列图像.三维成像效果满足医学研究需要.     

车载式北斗光学三维成像系统技术研究

本文论述了车载式光学成像系统的定位原理,在此基础之上,设计实现车载式北斗光学三维成像系统,该成像系统通过北斗高精度接收机实现成像系统的中心点位置解算,并辅助惯导设备实现成像系统姿态信息解算。通过对比试验,分析说明北斗高精度定位在光学三维成像中发挥的重要价值及成像系统优化方向。北斗定位传感器与光学传感器的有机结合,对提升光学图像信息的有效获取、特定目标的精准感知意义非凡。     

我国自主研发出三维光学成像平台

2010世界分子影像大会（WMIC）展示了包括新型探针和成像平台在内的多种分子成像手段,其中来自中国科学院自动化研究所和西安电子科技大学生命科学院田捷教授团队的生物发光体层摄影（BLT）和三维重建平台引人注目。     

天基光学成像系统空间目标成像模拟技术

提出了一种天基光学成像系统对空间目标和背景成像的模拟方法。首先利用3DMAX软件创建精确的空间目标三维模型;然后根据目标的结构特性建立了目标的光照模型,利用光线跟踪算法计算目标卫星各小面元传递到CCD镜头处的能量值。在此基础上,结合空间环境、空间目标运动特性和成像模型构建了空间目标和背景特性仿真演示系统。仿真结果表明:该方法可有效地模拟天基光学成像系统对空间目标和背景成像。     

三维成像技术的光学元件表面粗糙度智能测量方法

光学元件在多个领域起着至关重要的作用,其应用性能的优劣主要由表面粗糙度决定,对此,提出三维成像技术的光学元件表面粗糙度智能测量方法。采集光学元件表面图像,并进行预处理,然后采用重构算法获取到光学元件表面三维图像,并使用最小二乘中线提取元件表面三维形貌的中面,最后在表面三维形貌中面计算出三维粗糙度评价参数,实现光学元件表面粗糙度智能测量。实验数据显示：设计方法测量的表面粗糙度因子平均误差最小值达到了0.5%,测量精度高达100%,证明本方法的光学元件表面粗糙度测量性能较佳。     

小视场集成成像三维信息获取技术研究

为了满足利用非接触式方法获取小 视场三维信息的要求, 研究了一种基于集成成像技术获取小视场三维信息的系统,并在借鉴传统微透镜阵列(MLA) 及相机阵列工作模式的基 础上,通过利用精密二维平移台,巧妙地将相机阵列应用于获取小视场三维信息中。系 统工作时,首先将相机 获取的图像合成元素图像阵列,并运用相应的算法实现三维重建与测量。实验结果表明,本 文系统获取了相对清晰、没有相互串扰的元素图像阵列,实现了完整且细节丰富的三维 图像再现;可以 获取待测物体上任意一点的三维坐标,并且三维测量误差保持在0.3 mm 以内。实验结果相对理想,为集成成像技术应用于高精密测量提供了理论基础。     

主动式毫米波成像系统实现与方案设计

针对被动式毫米波成像信号强度弱,成像实际效果差,成像速度慢、设备体积大等缺点,本文通过对主动毫米波成像算法的分析,利用35GHz毫米波,设计并实现了一套单点式近场主动毫米波成像系统,扫描一个人体全身像时间为200s,分辨率为10.5mm,体积小于1.5m3,进而提出了一个改进的阵列式毫米波成像系统方案,其扫描一个人体像的速度达到了38.7s,分辨率达3.225cm。该主动式毫米波成像系统扫描的实际效果也较为理想,对于人体上的刀具等分辨清晰。     

机载激光三维成像技术应用现状

分析了扫描式、推帚式两种机载激光三维成像技术的基本原理,对两种技术的总体特点进行了比较.列出了当前典型的机载激光三维成像系统参量,对较先进的ALTM-1210,SHOALS-1000T,ASLRIS以及中国的“863推帚式”四个系统的组成和参量做了具体介绍.展望了机载激光三维成像技术的应用前景及发展方向.     

近距离三维激光扫描技术

首先介绍了近距离三维激光扫描技术的基本概念及其主要应用,接着通过比较被动式立体成像技术与主动式立体成像技术以及几种常见的激光测距技术来加深对它的认识。在此基础上论述了当前常见的基于三角法的近距离三维激光扫描的原理和基本步骤,进而介绍了目前国内外近距离三维激光扫描技术的发展状况,最后分析了近距离三维激光扫描技术的难点及其发展前景。     

基于双目主动视觉系统的目标定位算法

介绍了一种基于圆形轨道的双目主动视觉系统,此系统具有更大的灵活性和可视空间,有利于避开障碍物和跟踪目标,具有很强的实用性。最后,利用主动视觉空间建立了此系统的目标定位算法。     

用于皮肤影像诊断的光学成像方法

皮肤影像学是利用现代成像技术手段对皮肤病进行无创、原位、动态、实时诊断的一门新兴技术学科。在过去十几年里作为医学影像学分支的皮肤影像学取得了长足的进步,包括皮肤镜等多种光学成像技术已经被广泛应用于临床疾病诊断。主要介绍了皮肤镜、皮肤共聚焦、多光子成像、光学相干层析成像以及光声成像等技术在皮肤影像学中的发展和应用。这5种技术能够实现原位、在体、实时的皮肤成像,可对可疑部位进行重复检查,并能不同程度地实现皮下组织的无损成像,为临床诊断提供了客观的评价依据。不断发展的皮肤影像学,与皮肤组织病理学相互促进、相互补充,势必将带动现代皮肤病学的飞跃发展。     

Inspeck成像扫描仪的三维成像技术

三维成像技术已经在许多行业得到了广泛的应用。介绍了Inspeck公司的三维成像扫描仪,从三维成像原理、深度和颜色信息获取方面详细介绍了三维成像技术。     

三维成像技术及高精度快速三维成像系统研究

比较分析了目前常见三维成像系统的基本原理与特点,指出了这些系统共有的不足:精度不够高、速度不快。在此基础上,提出了一种实现快速三维成像的新方法。基于三角测量原理,通过在系统中引入转镜来获得线激光,提高成像精度;系统数据处理采用主从式DSP图形图像处理模块来提高成像速度,最终实现准确快速成像待测物三维图像的目的。     

基于即时稠密三维重构的无人机视觉定位

传统景象匹配定位方法在用于低空无人机定位时,易因低空航拍图像视场小,且与卫星图像（带有地理信息）的拍摄角度差异大而失败.本文提出了一种基于即时稠密三维重构的无人机视觉定位方法,通过将稠密三维点云与卫星图像匹配以实现无人机定位.首先根据图像序列快速估计摄像机位姿,而后使用多深度图协同去噪与优化算法生成稠密三维点云,随后通过变换观察视角由稠密三维点云生成与卫星图像拍摄视角相近的虚拟视图,最后将虚拟视图与卫星图像匹配并得到无人机的地理坐标.由于稠密三维点云包含多张图像的信息,覆盖面积大,且可变化观察视角,因此能够有效克服上述两个问题.实验证明了本文方法的有效性.     

文物三维重建关键技术

 文物三维重建是数字博物馆的关键技术,本文详细论述了文物三维重建中的3D建模、纹理映射等关键技术,给出了文物三维重建的可行方案,并对文物三维重建技术领域的未来发展进行了展望.     

Optical Antenna System Design for 3D Imaging Lidar

A new aspheric surface pre-collimation lenses system for the optical antenna of three-dimensional(3D)imaging of lidar has been optimally designed and simulated by optical design software CODE-V.Four kinds of aspheric surfaces spherical lenses including the sections of spherical,elliptical,hyperbola,and parabola have been researched.The optical system,including the elliptical cylinder lenses collimation and the optical antenna,can be realized less than 5μrad collimation angle for dot source semiconductor laser beam.     

Improved Viewing Quality of 3‐D Images in Computational Integral Imaging Reconstruction Based on Round Mapping Model

In this paper, we propose a computational integral imaging reconstruction (CIIR) method using a round mapping model to improve the viewing quality of 3‐D images. The proposed CIIR method can overcome the problem of non‐uniformly reconstructed images caused by the conventional method. To show the usefulness of proposed method, some experiments are carried out and the results are presented.     

连续场景的稀疏阵列SAR侧视三维成像研究

合成孔径雷达的回波数据和图像数据都是复数,由于各个分辨单元散射点的初始相位是随机的,致使连续变化地物场景的信号带宽较大,传统的单天线SAR很难实现空间稀疏降采样。该文采用交轨向多天线观测结构,分析了交轨向稀疏阵列SAR的成像模型,首次提出利用信号重构方法,去除散射点随机初相位,降低复信号带宽,以较大间隔的空间稀疏采样实现稀疏阵列SAR侧视3维成像。干涉SAR 2维成像实际数据处理结果验证了通过信号重构可以降低复信号带宽,稀疏阵列SAR侧视3维成像的仿真结果验证了该文方法的有效性。