实景树木参数化建模方法研究

受限于航空倾斜摄影图像的拍摄角度，三维重建场景中的树木模型存在大量失真、变形和空洞。而更为精细的树木建模方法，如基于近景图像、激光点云的树木建模方法效率低且成本较高。因此，提出一种具有真实感的实景树木参数化建模方法，对真实场景中的航空倾斜摄影图像和树木三维点云进行特征提取，归纳各类树木的几何外形、拓扑结构和纹理材质，设计一套适用于各类树木的生长规则，最终实现实景树木多细节层次建模。实验结果表明，该方法能够保证模型整体的完整性和细节的真实性，同时满足场景渲染要求，为三维场景重建、数字林业和智慧城市等应用提供有效的技术支撑。     

一种基于立体像对稠密匹配的三维重建方法

为了提高三维重建的性能,提出了一种新的基于立体像对稠密匹配的三维重建方法。该方法首先采用SIFT算法提取立体像对的特征点,并通过特征点的相似性判定进行特征匹配,然后从中选取种子点,并对种子点进行区域传播稠密匹配,再用对称对极点距离法消除误匹配得到精确匹配点对,然后利用摄像机矩阵计算出对应点的空间三维坐标,最后通过三角剖分和纹理渲染重建出三维模型。真实图像实验结果表明,这种重建方法显著优化了现有的基于稠密匹配算法的三维重建,且其效率和精度远远优于传统的基于稀疏匹配的重建方法。     

基于高噪声深度图像的树木模型重建

对现实世界中的植物模型进行真实准确的重建一直是计算机图形学的一个重要目标。基于激光扫描仪提供的深度图像的树木重建近年得到越来越多的关注。当扫描距离过远或者扫描精度较低的情况下深度图像带有较大的噪声,这给重建带来了很大的困难。本文提出了一种针对高噪声深度图像的树木自动重建技术,本算法以主曲率分析为基础,首先通过二次曲面拟合计算各个点对应的主曲率方向,之后利用各个点云与周围点云的主曲率相似度将噪声点云去除,利用点云分割技术将属于不同树枝的点云初步分离,最后从分割数据中提取树枝的骨架点以及半径,完成重建。利用本方法 ,我们对一个具有高噪声的深度图像进行了处理,从中提取出了树木的三维模型。本算法能够利用之前算法无法处理的高噪声的深度图像重建树木模型,降低了树木重建算法对输入数据精度的要求,同时减少了手工交互。     

基于图像自适应融合的超分辨率重建算法

本文提出了一种基于图像块自适应融合的序列图像超分辨率重建算法。算法使用低分辨率序列图像中的互补信息重建生成高分辨率图像。为了保证重建初始估计尽可能接近真实场景,配准后的序列图像按照图像块梯度信息自适应的融合生成高分辨率初始估计图像。算法采用误差反向投影的方法对高分辨率图像迭代校正,生成超分辨率重建最终结果。实验证明,本文提出的超分辨率重建算法能够在增加图像细节信息的同时重建出更加自然真实的高分辨率图像。     

基于双边滤波的POCS超分辨率图像序列重建算法

针对传统凸集投影(POCS)超分辨率图像序列重建算法使用高斯滤波器来估计点扩散函数(PSF)导致边缘模糊的现象,本文采用双边滤波器来估计PSF,双边滤波方法是将高斯函数和图像亮度信息相乘,优化后的权系数再与图像作卷积,使重建后的图像边缘得到很好保持。运动估计是POCS超分辨率图像序列重建算法的关键技术,本文选择结合图像金字塔的光流估计对图像序列进行配准,得到更加精确的估计结果。实验表明,可以使重建图像取得良好的视觉效果。     

满三维图像重建的卷积反投影算法

本文用构造δ序列的方法,给出了一种n维Radon变换反演的卷积反投影算法,证明了该算法在图像的连续点收敛于原图像,当n=2时,就是广泛用于图像重建的卷积反投影算法,由此也给出了卷积反投影方法收敛性的另一种推导。当n=3时,是新的满三维重建的卷积反投影算法,由于三维反演公式具有局部性,该算法对研究三维局部重建有启示。并基于三维情形,利用模拟数据进行了数值仿真,说明该算法是一种有效的三维图像重建算法。     

光学投影断层成像在离体样本中的应用研究

目的利用光学投影断层成像系统对小鼠离体心脏和肝脏进行三维成像,进而通过考察三维成像效果研究光学投影断层成像的应用价值。方法对小鼠进行心脏灌注,分别取出心脏、肝脏组织,并对组织进行琼脂包埋、脱水和透明化处理,得到心脏和肝脏样本。利用光学投影断层成像系统采集心脏和肝脏的透射数据,并通过滤波反投影的方法得到心脏和肝脏的三维图像。分析得到的三维图像,研究光学投影断层成像的应用价值。结果通过上述实验方法得到心脏和肝脏样本,利用光学投影断层成像系统得到具有较高清晰度和空间分辨率的样本三维结构图像。结论利用光学投影断层成像技术可获得具有高清晰度的生物组织器官的三维结构图像,在组织分辨率水平上获得小动物器官的数据信息,为尺度在1~10 mm的生物样本提供了有力的研究手段,必将大大推动生物科学基础研究的发展。     

三维锥形束CT解析重建算法发展综述

同二维的扇束、平行束相比,三维锥束CT需要的扫描时间更短,可以获得更好的空间分辨率和更高的射线利用效率。虽然锥束CT的解析重建算法在数学计算上比较复杂,由于其运算量较大,工程实现起来也有一定的困难,但是随着近几年硬件和算法的快速发展,三维锥束CT变得越来越有希望,医用及工业CT正向着中等甚至大锥角三维锥束CT过渡。鉴于其巨大的实用背景,本文对近些年三维锥束解析重建算法的发展做了一个回顾,尤其是针对长物体问题的算法及短物体问题的算法进行的研究,并对各类算法作了比较和讨论,最后对三维锥形束CT解析重建算法理论的发展进行了展望。     

DART-TV：高精度离散断层图像重建算法

本文提出了一种基于离散代数迭代（DART）和全变差（TV）最小化的高精度图像重建算法,即DART．TV。该算法适用于工业CT辅助制造中对于单一材料物体的尺寸检测,特别是在物体对某些角度无法被穿透的情况。传统的CT重建算法如FBP或ART无法有效处理这类数据缺失的病态问题,重建图像分辨率差。本文提出的算法的核心思想是：（1）利用DART的结果限制重建物体的支撑域,改善问题的病态性;（2）迭代过程中施加TV约束,以抑制噪声;（3）每次迭代后自动更新支撑域,不断逼近真实解,使得图像边缘更加清晰。初步的模拟结果和实验结果显示,DART-TV算法在有限角情况下可以得到更精确的重建图像边缘,并且该算法对于投影噪声和灰度值估计误差有更好的鲁棒性,可以应用于实际工程。     

大范围地景图像语义分割与处理方法研究

针对大范围地景图像的三维场景建模及仿真等应用,需要对图像中所包含的地物进行快速识别与处理.然而,传统的地景影像地物分类和处理方法存在准确性低、速度慢等问题,且原始图像中存在部分移动地物、障碍物等会对后续建模造成干扰,难以满足要求.因此,本文提出一种大范围地景图像语义分割及分割后模型的处理方法,通过自制倾斜摄影数据集对神...     

组织切片图像的可视化技术及应用

目的:研究和开发序列组织切片图像的三维显示技术。方法:首先利用序列切片中上下层切片相关点的对应关系,用最小二乘方法实现上下层切片图像的几何变换配准,进而用序列图像插值算法完成组织切片图像的体数据重建。结果:在对重点显示目标分类的基础上,用基于物空间SHEAR-WARP快速直接体视方法对体数据进行三维显示,组成一套医学图像可视化系统。结论:该系统能对胆管癌等序列切片图像进行三维重建显示。     

千伏级锥形束CT图像质量和稳定性及三维影像体积重建精度研究

目的 定量评价瓦里安加速器机载千伏级锥形束CT (CBCT)的图像质量、稳定性及三维影像体积重建精度。方法 应用CBCT系统分别采用全扇形扫描和半扇形扫描方式重复扫描Catphan600模体,用治疗计划系统评价图像质量参数(低对比度分辨率、空间分辨率、均匀性及噪声)及体积重建精度;并以常规大孔径模拟CT (FBCT)图像为基准做定量比较,观察其长期稳定性。结果 CBCT空间分辨率与FBCT无差别(6 lp/cm∶6 lp/cm,T=18.00,P>0.05)。CBCT_Full-Fan与CBCT_Half-Fan低对比度分辨率均高于FBCT (1.65%与1.74%∶1.03%,T=6.00,P<0.05),其均匀性也高于FBCT (0.005与0.033∶0.003,T=6.00,P<0.05),各项对比度-噪声比也都低于FBCT (T=30.00,P<0.05)。在有效扫描范围内CBCT体积重建精度较高且长期稳定性较好。结论 千伏级CBCT图像质量差于常规FBCT,但仍可实现肿瘤和软组织成像且稳定性好和三维影像体积重建精度高。     

不锈钢粉末注射坯缺陷在工业断层扫描图像中的特征分析

利用工业断层扫描技术对不锈钢粉末注射坯进行了检测。针对注射样中孔隙较小,不易在CT扫描图片上发现的问题,在Matlab软件上开发出一套图像计算方法,完成了对注射样扫描图像中孔隙缺陷的提取。然后对缺陷出现切面的二维重建图像进行了图像处理,得到了孔隙在这些切面上的二维形貌。最后利用三维重建技术将缺陷区域的二值图像进行重建,得到了孔隙的空间形貌。结合孔隙在注射坯中出现的位置及其三维形貌对注射工艺提出了相应的修正。     

HT系统兆伏级CT图像质量和剂量计算研究

目的 定量对HT系统兆伏级CT图像质量及剂量计算准确性进行评估。方法 应用兆伏级CT扫描Cheese phantom模体,分别对图像成像几何精度、噪声、图像均匀性、空间分辨率、密度-CT值的转化及剂量计算准确性进行测试,并与常规千伏级CT进行对比分析。结果 兆伏级CT图像的成像几何精度在三维方向均<2 mm,MVCT图像噪声、均匀性、空间分辨率都差于千伏级CT。基于CT图像进行剂量重建的DVH均与千伏级CT计划的DVH有很好一致性。结论 兆伏级CT图像几何尺寸精确,成像剂量低,剂量计算精确,满足于临床要求。     

基于多特征提取的遥感图像机场目标自动检测

传统的遥感图像机场跑道自动目标检测由于仅提取灰度特征常产生过分割现象,本文采用灰度特征和纹理特征相结合的方法进一步提高跑道的检测精度。利用阈值对遥感图像进行初始分割,以定位感兴趣区域（ROI）,再利用EM算法估计ROI区域训练样本,引入马尔可夫随机场（MRF）模型,分割机场跑道。实验表明MRF可以很好地描述空间连续性,可以达到精确检测机场跑道的目的。     

基于频域解混叠的遥感图像融合处理

目的 :根据shanon采样定理 ,研究将多幅低分辨率遥感图像进行信息融合处理 ,形成单幅较高分辨率图像。方法 :用数学方法求解对应于低分辨率遥感图像的统一频谱混叠。结果 :给出了不同分辨率图像频谱混叠矩阵的统一表达式。结论 :实验结果证明了本算法能有效提高遥感图像空间分辨率 0 .5～ 1倍。     

医用直线加速器机载影像系统QC图像定量评估方法研究

目的 实现医用直线加速器机载影像系统QC图像质量的定量分析。方法 使用医科达iViewGT和XVI影像系统以及瓦里安aS1000和OBI影像系统,分别进行EPID的MV平片和CBCT的KV平片及三维影像质量检测。所用体模为Las Vegas、TOR18FG、Catphan504。通过对采集图像分析得到MV平片、KV平片及三维影像各个图像指标的定量结果。结果 给出了iViewGT和aS1000两种EPID对比度分辨率,并用定量值表示;给出了XVI、OBI系统KV影像验证片对比度分辨率定量结果,以及用以表征空间分辨率的MTF曲线。对XVI、OBI系统三维影像下噪声、均匀性、CT值一致性、对比度分辨率进行了定量分析,给出了用以表征空间分辨率的MTF曲线。结论 给出了一套完整的基于常用模体定量检测EPID和CBCT图像质量方法,为建立IGRT下规范图像质量QC制度提供了非常好的参考价值。     

基于分层随机Hough变换的文本图像倾斜检测

传统的Hough变换在文本图像倾斜检测时存在计算量大、速度慢的问题,不适用于实际中的批量处理。本文提出一种基于分层的随机Hough变换文本图像倾斜检测方法,首先运用变分辨率金字塔策略,把图像分解成具有不同分辨率的多层子图像,然后对每层图像进行随机Hough变换,并采用两点法表示直线使参数空间降到一维,并通过降分辨率图像的快速检测结果,设置合理的检测门限以减少无效累积。实验结果表明,改进后的方法在保证检测精度相近的前提下,其计算速度比传统方法快十倍左右。     

基于像素采样不足的伪迹处理方法

在实际的三维锥束CT重建中，受扫描结构的限制，当连续X射线穿过物体时，像素对射线的采样间隔不能满足Nyqust采样定理，这样通道信号产生混叠，使得重建图像出现伪迹。本论文针对这一问题，在用splatting算法计算代数重建算法权系数的基础上，分析了伪迹产生的原因并对对应的内插函数作了适当的变换，提出了适用于3-D锥束圆轨迹CT扫描系统的去伪处理方法。结果表明，经过去伪处理后，重建图像的分辨率明显提高。     

融合特征的自适应超像素图割算法

目的针对图割（GrabCut）算法对于前景与背景颜色特征相差不大容易发生分割错误,SLIC（simple linear iterative clustering）预分割在对应情况下边缘不够准确以及时间复杂度较高等问题,提出一种融合特征的自适应超像素GrabCut算法。方法该算法首先将图像转化到Lab色彩空间,并对原图像提取Gabor纹理特征,综合得到融合特征;再利用融合特征改进SuC方法,使用改进方法对图像进行预分割,提取超像素区域,构建区域邻接图;然后保存每个超像素区域的融合特征,对两种特征分别进行高斯混合模型（Gaussian mixture model,简称GMM）建模,并利用相对熵自适应调整分割过程中混合特征的权重,优化Gibbs能量函数;最后执行迭代图割算法,得出分割结果。结论实验结果表明,本算法对颜色特征不佳的情况下有较好的分割效果,并通过改进的SLIC预分割提高了算法的执行效率,降低了迭代次数,前景物体边缘也得到较好的保护。