基于FDK的任意轨迹重建算法研究

为克服工业CT扫描较大工件时CT成像系统有效透照厚度受限,在FDK算法的基础上,突破常规的直线、圆和螺旋轨迹扫描模式,研究推导了任意轨迹的扫描模式。并将FDK算法推广到任意轨迹上,弥补了投影数据的缺失,实现了复杂结构件三维CT重构的任意轨迹重建算法。进行了倾斜圆、马鞍线等扫描轨迹的重建,结果表明:该方法具有扫描速度快、时间短的特点,更能提高长宽比较大的结构件重建质量,是医学CT和工业CT常用的算法,且适用于不同设备各种扫描轨迹。

实现任意轨迹的凸轮—连杆机构的电算解析设计方法

本文对凸轮—连杆组合机构的设计提出了一种较为实用、简便的解析设计方法—称之为“单杆解析法”。只要给定了(或能够确定出)所要求的轨迹方程式y=f(x)和自变量x的定义域:x∈(x_o,x_m),以及确定了组合机构中各杆的长度,便可逐次应用单杆解析法直接建立起与给定轨迹m—m曲线上任一点i的座标(x_i,y_i)相对应的各个连架杆的角位移(如图1中曲柄OA的角位移φ_i)或线位移(如图1中的滑块d的位移X_D)之间的函数关系:φ_i=F_1(x_i,y_i),X_D=F_2(x_i,y_i)。

任意扫描轨迹下三维Shepp-Logan体模的投影方法

图像重建是将二维投影数据转换为三维体数据的数学过程。分析图像重建算法性能的常用手段是数值仿真,而获取数字体模的投影数据是仿真实验的第一步。Shepp-Logan体模应用最为广泛,本文首先介绍三维Shepp-Logan体模及其改进形式。重点讨论在任意扫描轨迹下三维Shepp-Logan体模的投影方法。并运用该方法模拟了工业CT中常用的圆轨迹与螺旋轨迹成像过程。数值分析结果显示,两种扫描轨迹得到的重建图像均方误差均小于2‰,本文的方法可以达到较高的精度。

任意扫描轨迹的CT成像方法研究

在工业CT成像应用中,由于复杂结构件形状、结构、组分等特征的限制,使得射线能量与有效厚度不匹配,常规的扫描方式易使投影数据缺失,投影数据完备性较差。为此,本文通过改变轨迹来弥补投影数据缺失,推导任意轨迹的成像模式。首先,在任意轨迹的基础上进行投影几何关系建模,结合空间几何知识完成投影矩阵的刻画;其次,基于迭代重建算法对轨迹的无约束化,进行任意轨迹成像模式下的迭代重建;最后通过小锥角、大锥角以及厚度差异比较大的构件成像仿真实验,验证算法的正确性和可行性。对于厚度差异比较大的工件,该方法相对于传统的圆轨迹扫描,投影数据更完备,CT重建质量高。

用同像权提高任意采样轨迹磁共振图像重建的精度

同像权是一种新的采样密度补偿函数 ,可用来提高任意k空间采样轨迹磁共振图像重建的精度。以同像准则为基础 ,导出了同像权满足的方程 ,并给出了一个迭代解法。首先 ,把同像权用于一维模型 ,从随机采样的数据中重建一维图像。随后 ,把同像权用于二维图像重建 ,从螺旋轨迹采集的数据中分别重建Shepp Logan模型、水影模型和人体脑部图像。最后 ,计算了同像权重建的图像与模型图像或Pipe权重建图像的差值。这些差值图像显示用同像权重建图像的精度高于Pipe权的精度。

一种新的基于粒子滤波的多模型跟踪算法

粒子滤波技术通过非参数化的蒙特卡罗模拟方法实现递推贝叶斯滤波,适用于非线性目标运动模型、非线性传感器测量模型和非高斯噪声的目标跟踪。但需已知目标和量测模型,而实际情况往往难以满足此条件。交互多模型算法(IMM)依据各模型对目标前一时刻状态估计的方差,确定各模型在当前时刻状态下存在的概率,利用各模型对目标状态估计的加权和,确定目标的状态。本文采用粒子滤波代替IMM算法中各模型的Kalman滤波,将粒子滤波与IMM的优点相结合。同时,采用UKF(UnscentedKalmanFilter)产生粒子,由于考虑了当前量测,使得粒子的分布更加接近后验概率分布,用较少的粒子就可以逼近目标的真实状态。仿真实验结果表明,本算法可用于标准IMM算法无法实现跟踪的复杂情形,而且使用的粒子数目仅是同类算法的二十分之一。

基于几何随机的无人机空地信道模型

针对传统无人机空地信道模型不支持三维飞行轨迹和三维天线的问题,通过引入空间旋转矩阵和轨迹参数,提出了一种基于几何随机的无人机空地三维信道改进模型。该模型结合无人机对地通信场景的特殊性,利用时变布尔变量描述视距路径、地面反射径和散射路径的动态生灭过程。同时,文中还给出了二维角度、时延和功率等模型参数的时间演进算法,用于复现无人机对地信道的时变统计特性。数值仿真结果表明,改进模型输出的空时相关特性和多普勒功率谱均与理论值吻合,并且自相关特性与实际测量结果基本一致,该模型可应用于辅助无人机空地无线通信设备的方案优化、算法验证和性能评估等领域。

动态负载下音圈电机控制模式设计及应用

将Copley驱动器和音圈电机配合使用是一种常见的组合,但负载动态特性降低了音圈电机伺服控制的跟随性能,减小了电机运行的稳定性,增大了手动设置运行参数以达到理想控制目标的难度。为在动态负载下控制音圈电机按照任意轨迹或较高频率进行周期运行,以Copley驱动器的Position-Velocity-Time(PVT)和Analog Current工作模式为基础,添加了以负载作为反馈信号的自动跟踪控制方法 ,从而设计了动态负载下的音圈电机控制模式,并成功应用于人工心脏瓣膜脉动流实验装置的周期脉动发生器和血管支架疲劳试验系统的驱动装置之中。