物理和做物理的文化——一段经历的回忆与思考

<正>如何做物理是一种文化,这比较容易理解。按照牛津字典对culture的解释,第一条就是way of life,做物理当然是物理学家的way of life。既然是way of life,不同的个人和群体之间自然就存在差别。在加州大学LBL(现称LBNL,劳仑斯伯克利国家实验室)的那段经历,使我对此开始有了切身的体会。"文革"末期,我随胡济民先生     

基于COLLATE融合多图谱的心脏电影MRI右心室分割

右心室分割对肺动脉高压等疾病的心功能分析具有重要的临床意义.然而，右心室心肌薄、易变且不规则，其传统的医学图像分割方法仍然未能取得突破性进展.本文提出基于COLLATE（Consensus Level，Labeler Accuracy and Truth Estimation）的多图谱分割方法，首先以归一化互信息为相似测度对目标图像和图谱集进行B样条配准以获取粗分割结果；然后利用COLLATE对粗分割结果进行融合；最后采用基于形状约束的区域生长算法修正出现错误的数据.10例临床心脏磁共振短轴电影图像被用于算法验证.本文还将使用基于COLLATE的多图谱分割方法得到的结果与深度学习算法及手动分割进行了比较.结果显示与深度学习算法比较，使用本文算法得到的射血分数（Ejection Fraction，EF）与手动分割更加一致和相关，表明该算法的分割结果有望辅助临床心脏功能诊断.     

球形弹丸正撞击碎片云头部形状的辨识

为了辨识碎片云头部形状，提出了对其形状进行边缘提取、利用二次函数进行边缘最优拟合、并根据拟合结果作出判断的方法。给出了二次函数对边缘的最优拟合算法。对来自不同文献的4幅碎片云图像，提取了他们头部的边缘曲线，进行了最优拟合和形状辨识。辨识结果显示，3幅图像的头部形状为抛物线，1幅图像的头部形状为椭圆。辨识结果表明，至少有一部分碎片云的头部形状是旋转抛物面, 而不是椭球面。     

基于椭圆拟合的医用内窥镜图像相对畸变率检测方法研究

为快速有效评价临床使用内窥镜图像相对畸变的程度,提出一种基于椭圆拟合的检测方法。对内窥镜采集到的标准板图像进行二值化处理和图像分割;运用anny算子对图像进行边缘检测并提取坐标值,通过最小二乘法拟合椭圆,求得椭圆参数;计算相对畸变率。对3支内窥镜进行了椭圆拟合和定位质心相对畸变率检测,结果显示相对畸变率在30%左右,一致性差在2%左右,椭圆拟合相较而言稳定性更好。     

基于多特征和改进稀疏表示的高光谱图像分类

为了实现对高光谱图像的分类,提出了一种基于多特征和改进稀疏表示的方法——MFISR。从高光谱图像中提取光谱特征、Gabor特征和局部二值模式(LBP)特征,求解稀疏系数,同时增加一个2范式约束,利用所得系数得到每个测试像素的最终类别标签。实验结果表明:所提MFISR方法对小样本的检测效果显著,分类性能稳定且较优。     

无重叠图像期间的卫星平台颤振估计算法

提出了基于双重约束函数的无重叠图像期间的颤振估计算法。建立了视差图像与低频颤振相结合的双重约束函数,以评价无重叠图像期间颤振曲线的平滑度;采用共轭梯度法筛选颤振曲线平滑度最优解,并以此作为无重叠图像期间颤振的最佳估计;建立了无重叠图像期间与重叠图像期间颤振之间的函数关系式。以我国XX-1号可见光详查相机为例进行实验,颤振探测结果在被测颤振的频率既不等于也不接近特征频率的整数倍处具备有效性,证明了所提算法能够对无重叠图像期间非特征频率整数倍及其附近处的颤振进行有效探测。     

基于相机扫描的太赫兹光场成像预处理方法

太赫兹光场成像是一种太赫兹波段内的计算成像手段。在太赫兹相机扫描成像的基础上进行了图像预处理和光场计算。针对太赫兹相机受器件性能限制导致输出图像存在噪声大、分辨率低和视场小等问题,对基于相机扫描的太赫兹光场成像进行了预处理,通过控制二维平移台,采集到一系列存在特定视角差别的目标图像;采取高通滤波方式对图像进行处理,得到噪声小、锐化程度好的图像;在不降低图像分辨率的基础上利用Harris特征图像拼接算法计算得到较大视场的图像。通过上述方法,有效地提高了光场成像质量,为实现太赫兹光场成像三维重构奠定了基础。     

基于计算全息的衍射光学元件印模制备方法研究

介绍了一种基于计算全息的非对称多台阶衍射光学元件印模制备方法，研究了相位型计算全息的工作原理和设计方法，建立了相应的光学系统和衍射光波模型，设计了求取相位型印模微结构的算法流程。在理论分析的基础上，以叠心图案为例，利用MATLAB分别仿真了2台阶、4台阶、8台阶、16台阶衍射光学元件的相位信息以及表面微结构形貌，并对比了其再现图像的质量，发现台阶数越多，再现图像的质量越好。获得印模空间高度数据以及表面结构分布后，利用单点金刚石车削技术，采用快刀加工方式，分别加工了元件尺寸为6 mm×6 mm，最小特征尺寸为30 um的2台阶和4台阶印模，并获得了实际加工的台阶轮廓曲线以及表面结构轮廓。最后采用紫外固化纳米压印技术实现了4台阶印模的复制过程，并对复制样品进行了图像再现，结果表明该方法能用于非对称低台阶数衍射光学元件印模的制备。