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oe1(光电查) - 科学论文

48 条数据
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  • 基于超亮X射线自由电子激光器（XFELs）实验数据的纳米尺度生物对象三维结构重建：三维分辨率与实验参数的依赖关系

    摘要： 研究生物分子（如蛋白质和病毒）三维结构的能力对生物学和医学至关重要。随着超亮X射线自由电子激光器（如欧洲XFEL和直线加速器相干光源LCLS）的发明，单颗粒成像（SPI）技术能够通过实验中X射线散射不同取向生物分子产生的大量二维衍射图像重建三维结构。但实验装置、样品制备与注入等环节仍存在诸多挑战性问题，这些问题限制了所获衍射图样的数量与质量，进而制约了重建三维结构的最终分辨率。即便在当前实验条件限制下，仍可重建部分大型生物分子的三维结构。一个关键问题随之产生：现有实验条件下可实现的三维分辨率范围是多少？我们研究了衍射图像数量与质量对三维分辨率的影响。首先采用Dragonfly软件模拟SPI实验并进行重建，随后分析衍射图像数量与光束强度对最终三维分辨率的影响。得出以下结论：1）当光束强度值（注量）达到3×1012光子/微米2时，分辨率趋于稳定；2）分辨率与衍射图样数量密切相关，要获得4纳米分辨率需超过1万张衍射图像。

    关键词： 单粒子成像、三维重建、X射线自由电子激光、空间分辨率

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019智能电网会议(SGC) - 伊朗德黑兰 (2019.12.18-2019.12.19)] 2019智能电网会议(SGC) - 提出一种改进离网光伏系统设计的新方法

    摘要： 双色高温测量法已广泛应用于非接触式温度测量领域。然而，获取双色高温公式所需的同步单色图像存在困难。部分研究采用分光镜构建多条光路来捕获不同单色图像，但复杂的光路会引入时空匹配误差。另一种方法使用彩色相机采集红绿蓝（RGB）通道图像作为单色图像，但用狄拉克δ函数替代光谱响应函数会导致测量结果失准。实际上，若对色彩通道至单波长的辐照衰减进行校准，即可从彩色图像中获取RGB单色图像。本文提出一种新型三维重建方法用于测量燃烧火焰的温度分布：首先通过辐照衰减校准计算R、G波长的同步单色图像；其次利用视觉外壳约束改进火焰单色辐射功率的层析重建，使能量分布更合理；最后基于双色高温测量法，根据重建的R、G波长单色辐射功率场计算三维温度分布。实验室测试平台分别对酒精火焰和丁烷火焰进行了实验验证，结果表明该方法能有效重建火焰温度场。

    关键词： 辐照度、三维重建、双色高温测量法、火焰温度分布、温度场测量

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年IEEE国际仪器与测量技术会议(I2MTC) - 新西兰奥克兰 (2019.5.20-2019.5.23)] 2019年IEEE国际仪器与测量技术会议(I2MTC) - 基于广角立体相机的三维测量方法

    摘要： 计算机视觉技术已成为执行非接触式测量的常用工具。立体系统已应用于多种长度和几何测量场景。三维（3D）重建是实现三维测量的关键环节。学界已为立体系统的三维重建开发了多种方法?？槠ヅ浞ū蝗衔亲钍屎先饬康姆桨福罅⑻逑低沉较嗷氖咏蔷哂邢嗨菩?。为满足这一条件，立体系统相机在物体表面应保持较小的光轴夹角。然而某些应用场景中，这种相机布置方式既不可行也不理想。我们提出了一种突破该限制的新方法：通过初始变换使两相机图像视角相似，将变换后图像上的点作为双视角匹配点的初始估计值，再采用高精度亚像素图像配准算法实现两图像间点的精确匹配。该方法使用已知尺寸物体进行测试，在12毫米长度的10次测量中，最大误差为0.05毫米，标准差0.09毫米。其高精度特性使其成为需要可靠三维测量的理想方案。

    关键词： 子像素、三维重建、块匹配、立体测量、宽基线相机、图像配准

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 受控手持式三维采集的AR头戴式显示器引导指南

    摘要： 摄影测量法是一种利用常规照片作为输入的流行三维重建方法。该方法只要从多个视角密集采集场景，并确保相邻图像间有足够重叠度，就能实现高质量重建。然而操作人员在采集过程中难以判断是否已获得充分覆盖。场景覆盖不足会导致重建出现空洞、缺失区域甚至完全失败，这些错误需要人工修复模型或返回现场补拍，既耗时又往往不可行。 我们提出一种新型摄影测量采集方法：通过AR头显预测一组覆盖视角，并交互式引导操作者拍摄各视角影像。操作者佩戴AR头显，使用配备基准标记的手持相机装置（该装置相对于AR头显进行追踪）。AR头显实时追踪自身相对于环境的位置姿态，自动生成场景的粗略几何模型，我们的方法通过运行时分析该模型，生成一组符合人体操作范围、具有恒定相机-场景距离和图像重叠度的覆盖视角方案。生成的视角位置会实时渲染显示在AR头显上，交互式视觉反馈指导操作者如何调整相机至建议姿态。当相机进入有效范围时自动拍摄图像，从而在数分钟内完成适合三维重建的影像采集。 用户研究表明：让摄影测量新手分别在不使用引导和使用我们基于AR头显的引导两种条件下，对复杂挑战性场景进行采集。使用引导方案的操作者不仅重建质量更优，而且完全避免了对照组出现的重建失败案例。我们的AR头显方案具有自包含、便携特性，并能针对被采集场景的几何特征提供定制化采集引导。

    关键词： 增强现实、摄影测量、三维重建、头戴式显示器

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019年第41届国际医学与生物工程院年会(EMBC) - 德国柏林(2019.7.23-2019.7.27)] 2019年第41届IEEE医学与生物工程院国际年会(EMBC) - 基于数字图像相关技术(DIC)评估循环载荷对激光烧结经胫骨假肢接受腔的影响

    摘要： 非刚性结构运动恢复（NRSfM）是从未标定的单目视频序列中重建可变形物体时变的3D结构与位姿的过程。目前大多数NRSfM算法采用非退化假设处理非刚性物体形变，即假定非刚性物体的3D结构可表示为具有满三阶秩的基形状线性组合。但当非刚性物体存在秩低于三的基形状退化形变时，该假设会产生额外自由度。实际应用中不可忽略的噪声会使这些自由度导致虚假形变，从而引发显著重建误差。为此我们提出低秩形变模型来表征退化形变的3D结构——该模型在刻画非刚性物体轨迹低秩特性的同时，还利用了退化形变的秩亏特性，相比现有模型实现了更精确紧凑的表征?；诖四Ｐ停颐墙玁RSfM问题构建为两个连贯的优化问题，并采用迭代非线性算法求解。通过在合成数据与运动捕捉数据上的实验表明，对于具有退化形变的非刚性物体3D重建，本方法较现有最先进NRSfM算法具有显著优势。

    关键词： 退化形变、非刚性结构运动恢复、三维重建、低秩形状形变模型

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年IEEE机电一体化与自动化国际会议(ICMA) - 中国天津 (2019.8.4-2019.8.7)] 2019年IEEE机电一体化与自动化国际会议(ICMA) - 基于激光旋转扫描的三维重建方法研究

    摘要： 提出了一种基于线激光旋转扫描的三维重建算法。设计了旋转平台视觉测量系统，研究了由激光器、相机和转台组成的系统标定方法，引入轴眼标定算法实现点云在同一坐标系下的配准。该系统中，由转台驱动相机旋转扫描目标物体进行三维测量。该方法通过线激光旋转扫描获取物体点云信息，并进一步恢复物体三维可见表面的几何形状，不仅满足三维重建目标要求，同时验证了系统的可行性与有效性。

    关键词： 旋转平台、相机标定、特征点提取、点云重建、三维重建

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 在线光学相干断层成像三维重建系统1.1版与1.2版评估封堵边支血管再入导线位置诊断性能的比较

    摘要： 光学相干断层扫描与光学频域成像的三维重建技术（3D-OCT/OFDI）通过识别最佳导丝重入位置，有助于优化伴有侧支血管（SB）扩张的分叉病变经皮冠状动脉介入治疗（PCI）。但目前尚不清楚3D-OCT/OFDI评估导丝重入被支架网眼捕获的侧支血管位置时的诊断效能。我们基于离线三维重建系统的性能，回顾性评估了传统版（1.1版）与新型在线三维OFDI重建系统（1.2版）的诊断表现。研究分析了45例冠心病分叉病变患者共52次主血管支架置入后导丝重入被捕获侧支血管的OFDI回撤影像，以汇流区未检测到的支架梁数量作为支架检测效能指标，并比较三种三维重建系统对导丝重入位置的诊断一致性。结果显示：1.2版未检测到的支架梁百分比及诊断一致性均显著优于1.1版[5.1±5.1% vs 30.2±14.2%；p<0.0001；以及94.2%（49/52）vs 76.9%（40/52）；p=0.0120]。新型在线三维OFDI重建系统在评估导丝重入被捕获侧支血管位置时，较传统在线系统具有更优的诊断性能。

    关键词： 三维重建、一致性比较、冠状动脉分叉支架置入术、光学相干断层成像、对吻球囊扩张

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 亚采样多光谱单光子激光雷达信号的贝叶斯三维重建

    摘要： 光探测与测距（激光雷达）单光子设备能从三维场景中捕获距离和强度信息。该技术模式可实现远距离三维重建，兼具高距离精度与低激光功率特性。多光谱单光子激光雷达系统通过提供额外的光谱多样性，能够区分不同材质。然而此类系统的主要缺陷在于：需要在各光谱波段采集足量光子，导致采集时间过长。本研究通过两种方式解决该问题：首先，我们提出一种贝叶斯三维重建算法，该算法能利用少量光子（即更短采集时间）识别每个像素的多个表面。与既有算法不同，新方法联合处理所有光谱波段，在光子探测次数更少的情况下获得更优重建效果。该模型通过空间点过程增强给定表面内相邻点之间的空间相关性。其次，我们采用不同的空间与光谱子采样方案，在不显著降低重建性能的前提下减少总测量次数。由此可大幅缩短总采集时间、降低内存需求与计算耗时?；诤铣墒萦胝媸档ス庾蛹す饫状锸莸氖笛楸砻鳎憾ㄖ苹裳桨附纤婊桨妇哂邢灾攀啤４送?，对于多光谱激光雷达数据的多表面重建任务，本算法比其他现有方法能提供更精确的估计结果。

    关键词： 泊松噪声、贝叶斯推断、多光谱成像、激光雷达、三维重建、马尔可夫链蒙特卡洛

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于移动激光扫描点云的室内空间结构三维重建及其在5G信号仿真中的应用

    摘要： 室内环境的3D建模对于智慧城市应用（如建筑信息模型BIM、空间定位应用、能耗估算和信号仿真等）至关重要。从点云数据中快速稳定地重建3D模型已引发广泛研究关注。然而在复杂室内环境中，实现细节化3D模型的自动化重建仍面临严峻挑战。本文提出一种创新方法，通过耦合线性结构与三维几何表面，利用移动激光扫描获取的点云数据自动重建3D模型。该方法采用带语义约束的多标签图割技术对无序点云进行全自动房间分割，有效解决长走廊区域过分割问题；随后将单房间点云的水平切片投影为平面二值图像，经线提取与规则化处理生成平面图线条；通过设计融合分割房间、线条及表面元素语义约束的多标签图割算法重建三维结构化模型。最后创新性地提出基于输出结构模型的5G信号仿真应用，旨在为未来大规模室内场景确定5G小基站最优布设位置。研究采用手持式与背包式激光扫描系统在不同地点采集的四个数据集验证方法有效性，结果表明本方案能从复杂室内场景中实现精确高效的结构化细节模型重建。

    关键词： 移动激光扫描、点云数据、5G信号仿真、三维重建、室内建模

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于术中视野的图像对齐动态肝脏重建技术用于微创手术

    摘要： 在肝脏微创手术（MIS）中，通过解析软组织几何形态实现肝表面三维重建的技术正受到关注。该领域亟待解决的核心问题之一是肝脏形变——这种形变会严重阻碍手术视野与组织操作灵活性，导致术中脏器形态及软组织运动较术前发生改变。虽然现有三维重建技术多应用于刚性或半刚性场景，但肝脏MIS技术必须应对动态可变环境。我们提出基于运动恢复结构的高效肝表重建技术来处理形变问题，重建后的肝脏模型能帮助外科医生获得更优的深度感知效果。该方法利用术中视野生成密集关键点云的三维模板网格，通过匹配三维模板与重建肝图像计算平移旋转运动来评估形变量，继而采用明暗线索增强平滑度对变形表面进行精细调整。目前该技术尚未应用于人体肝脏形变问题。经合成数据与真实活体数据验证表明，即使在具有挑战性的腹腔镜环境下，本方法仍能提升重建精度。

    关键词： 关键点网格、微创手术、视野范围、肝脏形变、三维重建

    更新于2025-09-11 14:15:04