基于边界距离场的管腔中心路径自动提取算法

首先计算三维空腔目标的精确边界距离场,然后建立基于该距离场的代价最大生成树,最后从生成树中提取中心路径.实验结果表明,精确的边界距离场使得提取的中心路径更加精确,而快速算法的应用提高了该算法的效率,获得的结果可直接用作虚拟内窥镜的漫游路径.     

基于改进边界距离变换的路径提取算法研究*

针对虚拟内窥镜中心路径提取算法时间效率不高的问题,通过改进边界距离变换,提出了中心路径的快速提取算法。首先建立最小距离场,在边界内推过程,仅扫描并处理与边界点面连接的点并对其设标记属性,每次向里剥离一层体素标记属性随之增加,直到对内部点集都置到边界的最小边界距离值（DFB）;然后找到DFB值不小于其所有面邻接点DFB值的体素点,即3D局部最大值;最后用最短路径相连3D局部最大值,形成中心线。实验结果表明,改进的中心路径提取算法的时间效率较传统距离变换算法有很大提高。     

基于双距离场的三维中心路径提取算法

在真实的三维数据场中,自动地提取中心路径是实现自动漫游的关键问题.为了解决当前中心路径自动 提取算法中存在的效果差,计算量大的问题,提出了一种基于双距离场的快速三维中心路径提取算法,该算法对于 任意给定可连通的起点和终点,首先建立基于起点的源距离场和基于边界的边界距离场,然后通过两个距离场的 共同约束来快速地提取出一条连接起点和终点的中心路径,同时为了保证漫游的效果,还采用3次B样条曲线对 所获取的路径进行了光滑,最后在PC机平台上实现和测试了该算法,实验结果证明,该算法不仅速度快、效果好, 而且具有很高的灵活性.     

最小旋转标架下的虚拟内窥镜自动漫游方法EI北大核心CSCD

为了准确地提取虚拟内窥镜的漫游路径,消除漫游过程中视觉上的画面旋转的现象,提出一种结合骨架提取与路径优化的虚拟内窥镜自动漫游方法.首先采用一种基于体素密度值加权的最短路径生成算法,在细化后的三维医学影像数据初始骨架上提取简单漫游路径;然后采用三次B样条曲线拟合方法得到最终的漫游路径;在沿此路径漫游时,通过计算最小旋转标架来优化虚拟摄像机的向上矢量,并设定向上矢量角度旋转阈值对漫游路径进行动态重采样,优化虚拟摄像机的位置参数.实验结果证明,该方法能提取准确的虚拟内窥镜漫游路径,并能获得较好的漫游视觉效果.     

最小旋转标架下的虚拟内窥镜自动漫游方法

为了准确地提取虚拟内窥镜的漫游路径,消除漫游过程中视觉上的画面旋转的现象,提出一种结合骨架提取与路径优化的虚拟内窥镜自动漫游方法.首先采用一种基于体素密度值加权的最短路径生成算法,在细化后的三维医学影像数据初始骨架上提取简单漫游路径;然后采用三次B样条曲线拟合方法得到最终的漫游路径;在沿此路径漫游时,通过计算最小旋转标架来优化虚拟摄像机的向上矢量,并设定向上矢量角度旋转阈值对漫游路径进行动态重采样,优化虚拟摄像机的位置参数.实验结果证明,该方法能提取准确的虚拟内窥镜漫游路径,并能获得较好的漫游视觉效果.     

虚拟内窥镜关键技术研究

针对实现虚拟内窥镜系统的关键技术,运用基于边界模型的局部特征结构方法实现图像的组织分割;在基于距离变换的基础上,设计了一种新的快速、高效的路径规划算法;利用两步实时处理方法,将一帧场景的绘制分为近景和远景两个部分;提出了基于边界体素的快速光线投射算法;使虚拟内窥镜系统可以接近于实时的速度实现漫游而不明显降低图像的质量。     

结构化骨架求取和内窥可见性计算

提出了包含距离和拓扑信息的结构化骨架提取方法和骨架指导的内窥可见性计算方法,并将其有机地应用于虚拟漫游系统中.结构化骨架提取算法结合了并行细化算法和距离变换算法,使得骨架能够有效地控制虚拟内窥镜的视点移动和漫游位置的跟踪,有利于准确地观察病变位置.内窥可见性算法利用人体器官的封闭管状特征,将其分割成许多网格单元,并在预处理中使用深度缓存计算单元间的可见性,同时对每个单元建立可见性树.虚拟漫游时,通过当前视点信息可进一步动态地删减所在单元的可见性树,从而得到实时可见性,最终实现实时漫游并保持漫游图像的质量.     

一种新的虚拟血管镜自动导航路径生成方法

血管的中心路径提取是虚拟血管镜的重要组成部分, 它提供了自动导航的路径. 本文提出一种新的内窥路径生成方法, 用改进L1中值算法对体素点云化的脑血管数据进行骨架的提取. 首先,对核磁共振成像(Magnetic resonance imaging, MRI)增强血管数据进行基于统计的分割算法进行分割; 其次,对推广的Roberts算子在体素空间分割出的单体素点边界进行体素点的点云化, 生成点云模型; 最后,在点云空间中运用基于法向信息的L1中值算法进行骨架提取. 该过程克服了传统方法在体素中进行骨架提取时对数据缺失、孤点敏感的局限性, 并且对下采样后的点云化数据提取的骨架效率高, 骨架居中性较好, 最终把骨架用作脑血管虚拟内窥的自动漫游路径, 实现自动导航.     

基于Hessian矩阵的中心路径提取算法

虚拟内窥镜可用来对人体内部管腔结构进行无损检测,在医疗诊断及手术上有着重要意义.要想快速准确地进行虚拟内窥漫游,一个首要的步骤是要先提取出模型的中心线以指导视点的移动.提出了一种基于Hessian矩阵的中心路径提取算法.在距离变换的基础上,先利用Hessian矩阵的几何意义找出中心线的大致形状作为初始路径;然后进行可视性检测以确定最终的路径点,可视球的半径通过Hessian矩阵的特征值自适应地确定;最后用最短路径生成算法得到模型的中心路径.实验结果表明了该算法的有效性.     

基于三维激光雷达的道路边界提取和障碍物检测算法

为了快速有效地提取智能车辆在不同环境下的道路环境信息,提出基于三维激光雷达的道路边界提取和障碍物检测算法.首先,对三维激光雷达点云数据进行栅格化滤波处理,利用单束激光点云空间邻域联合分割的方法进行空间分析,得到点云平滑度特征图像.然后,采用自适应方向搜索算法获取道路边界候选点,并进行聚类分析和曲线拟合.最后,对道路边界约束下可通行区域内点云进行聚类分割,获得道路内障碍物方位和距离信息.实验表明,文中算法能够实时准确地提取道路边界和障碍物位置信息,满足智能车环境建模和路径规划的需求.     

点到任意多面体距离的快速计算方法

提出了一种快速计算空间点到任意多面体的有符号距离的方法,该方法以空间点为中心,采用动态搜索技术,能够快速准确地获得一个含多面体最近体元素在内的候选面片集,而且在一般情况下该候选集都足够小,从而对计算空间点到复杂多面体的最近距离起到明显的加速作用,与采用层次结构表示的方法相比,此方法避免了频繁计算点到各层次结构的距离,本算法可应用在需大量距离计算的环境,如距离场计算、虚拟环境下的碰撞检测,机器人运动规划及数据控加工过程的干涉检查等。     

三维带符号的欧氏距离变换及其应用

距离变换是图像处理中历史悠久的研究课题．该文将二维带符号的欧氏距离变换推广到三维，对其进行了优化，分析了它的计算复杂度，并应用于解决计算机图形学中的两个重要问题：第一，将图形对象的三角网格表示转换为它的距离场表示．即首先将三角网格模型离散为体素表示，利用三维带符号的距离变换，将求空间一点到图形对象的最短距离的全局搜索过程，转化为求这一点到离它最近的特征体素所包含的图形对象部分的局部搜索过程；第二，利用类似的思想，求两张空间曲面之间的最短距离．     

A double layer method for constructing signed distance fields from triangle meshes

A new algorithm is proposed for constructing signed distance fields (SDF) from triangle meshes. In our approach, both the internal and external distance fields for the triangle mesh are computed first. Then the desired SDF is computed directly from these two distance fields. As only points are used to generate the distance fields, some complicated operations, such as the computation of the distance from a point to a triangle, are avoided. Our algorithm is in a very simple form and is straightforward to parallelize. Actually, we have implemented it by use of the OpenCL API and a CPU-to-GPU speedup ratio of 10–40 is obtained. Further, this method is validated by our numerical results.     

不平衡数据中基于异类k距离的边界混合采样

不平衡数据集中,样本的分布位置对于决策边界具有差异性,传统的采样方法没有根据样本位置做区别化采样处理。为此提出一种不平衡数据中基于异类k距离的边界混合采样算法(BHSK)。通过异类k距离识别出边界集;再根据支持度将边界少数类样本细分为三类,分别采用不同的过采样方法和过采样倍率,根据少数类样本的不同重要性进行过采样,生成更具有信息的样本点;根据异类k距离删除部分非边界多数类样本点。实验结果表明,该算法在最小距离分类法下的少数类识别性能较几种常见的采样算法提高了1%~11%,验证了其有效性。     

基于距离场的三维模型网格重建

根据任意亏格和任意边界的3D网格模型,给出一种网格重建算法。该算法通过对原始网格进行一系列自适应的局部修改操作,改进网格中三角形的质量和顶点位置分布。为减少优化过程中误差的累积,提出基于距离场的算法将新生成的顶点保留到原始网格曲面上,该算法实现简单,不需要复杂的全局参数化操作。实验结果表明,该算法有效、快速、稳定。     

基于插值多项式的可验证随机数

信息安全协议中使用的随机数通常由协议参与者任意选取,其他参与方无法验证,从而影响协议的公平性。针对上述问题,提出一个基于插值多项式的可验证随机数生成方案。该方案无需可信任的第三方,计算中心只承担计算职责,不承担可信任第三方的验证职责,并且方案中任意参与者都能验证随机数的随机性,保证了协议的公平性。     

Boundary reconstruction in binary images using splines

In image analysis, it is often required to reconstruct the boundary of an object in a noisy image. This paper presents a new method, which relies on flexibility and computational simplicity of B-spline curves, to reconstruct a smooth connected boundary in a noisy binary image. Boundary inference is based on oriented distance functions yielding the estimator which is interpreted as a posterior expected boundary of the underlying random set. The performance of the method and its dependence on the image quality and model specification are studied on simulated data. The method is applied to reconstruct the skin-air boundary in digitised analogue mammogram images.     

微机械气流式水平姿态传感器的结构研究

确定了微机械气流式水平姿态传感器2只热敏电阻器的最佳距离。采用有限元方法,利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,计算了在不同倾斜状态下两热敏电阻器间距对敏感元件内流场分布的影响。计算结果表明：当两热敏电阻器的间距d改变时,温度场和流场都发生变化;在热敏电阻器加热功率一定的情况下,2只热敏电阻器处气流速度差△v与倾角的关系曲线也随d发生变化。d=400μm时,线性范围最小,斜率最小;当d=300μm时,线性最好,斜率较大;d=200μm时,线性范围较窄,斜率最大。当d=400μm时,传感器线性范围最小,灵敏度最小;当d=300μm时,传感器的线性最好,灵敏度比较大;d=200μm时,线性范围较窄,灵敏度最大。综合比较,取d=300μm为最佳方案。     

Blood smear analyzer for white blood cell counting: A hybrid microscopic image analyzing technique

Total count and differential count of leukocytes or white blood cells (WBC) in blood samples are very important pathological factors for diagnosing a disease. There are not enough pathological infrastructures in the remote places of India and other developing countries. The objective of this work is to design a system, compatible with telemedicine, for automatic calculation of the total count and differential count of WBC from the blood smear slides. Hemocytometer based WBC counting provides more accurate result than manual counting, but hemocytometer preparation process needs expertise. As this device is targeted for remote places, blood smear technique is adopted to reduce the overhead of the operator. In the proposed system, microscopic images of blood smear sample are processed to highlight the WBC for segmentation. Region segmentation procedure involves background scaling and redundant region elimination from the region set. After segmentation, the more accurate region boundary is restored by using gradient based region growing with neighbourhood influence. Individual regions are separately classified on the basis of shape, size, color and texture features independently using different fuzzy and non-fuzzy techniques. A final decision is taken by combining these classification results, which is a kind of hybridization. A set of rules has been generated for making final classification decision based on outputs from various classifiers. The sensitivity and specificity of the system are found to be 96.4% and 79.6%, respectively on a database of 150 blood smear slides collected from different health centres of Kolkata Municipal Corporation, Kolkata, India.     

三元域上对偶距离为3的自正交码构造

自正交码是一类特别重要的线性码,是构造量子码的基础。研究了三元域F3上对偶距离为3的自正交码的构造。对两类码长n,用递归和组合的方法构造出对偶距离为3的三元自正交码。依据所得到的自正交码构造距离为3的三元量子码,所得到的量子码具有很好的参数。