基于共聚焦亚像素扫描的高分辨三维成像

激光雷达技术因具有高精度、高分辨率和工作距离远等优点被广泛应用于三维成像。然而,受光学系统衍射极限的限制,激光雷达的空间分辨率随着目标距离的增大而显著降低。为解决上述问题,结合共聚焦照明技术和亚像素扫描技术,提出一种聚焦照明亚像素扫描光子计数激光雷达,并在实验室内进行了10 m成像实验。结果表明,相较于准直照明光束,采用共聚焦照明光束可将系统空间分辨率由5.0 mm提高到0.9 mm,不仅实现了超光学系统衍射极限成像,还有效降低了多重回波的影响,增强了回波强度。

64层螺旋CT低剂量双相扫描像素指数在慢性阻塞性肺疾病肺功能评估中的应用价值

目的探讨64层螺旋CT低剂量双向扫描像素指数(PI)在慢性阻塞性肺疾病(COPD)肺功能评价中的应用价值。方法选择首都医科大学附属北京天坛医院临床确诊的COPD患者40例为研究组,同期健康体检者40例为对照组,两组患者均在深吸气末和深呼气末行64层螺旋CT双肺低剂量扫描,按照CT密度值将全肺扫描像素指数分为5个区域(分别为-400^-700 HU、-700^-800 HU、-800^-910 HU、-910^-960 HU、-960^-1024 HU),计算不同区域深吸气末扫描像素指数(PI in)及深呼气末扫描像素指数(PI out),双相扫描全肺及上、中、下肺小于-910 HU的吸气末及呼气末像素指数(PI in-910、PIout-910)。CT扫描完成后2 d内患者均行肺功能检测,测定第一秒用力肺活量(FEV1),FEV1占预计值的百分比(FEV1%)、FEV1与用力肺活量比值(FEV1/FVC),并进行组间PI以及PI与肺功能指标间的相关性分析。结果两组不同CT阈值分区呼气相、吸气相PI值比较,在-800^-910 HU、-910^-960 HU、-960^-1024 HU区域,两组PI in差异有统计学意义(P<0.05),全部分区中,两组PIout差异均有统计学意义(P<0.05)。在-910^-1024 HU范围内PI均与FEV1%、FEV1/FVC有显著相关性(P<0.01)。研究组全肺及上、中、下肺双相扫描指数PI in-910、PIout-910均较对照组显著增加,差异有统计学意义(P<0.05)。PI in-910、PIout-910均与FEV1%、FEV1/FVC均有良好相关性(P<0.01)。结论 64层螺旋CT低剂量双向扫描像素指数与肺组织气体潴留及通气指标有良好的相关性,可以有效评估慢性阻塞性肺疾病患者肺功能。

用于像素阵列扫描控制的低功耗RISCV处理器

在高能物理实验中,需要在探测器范围内准确测量粒子的时间和位置信息,因此需要大型像素阵列。当像素探测器在有限的区域内形成统一的模块时,多控制器互连和像素阵列的控制将变得复杂。文中提出了一种可重构的数字读出系统来克服这个问题。处理器包括三部分:核心模块、通信接口和像素扫描阵列。处理器的核心模块是基于RISCV指令集的低功耗CPU;通信接口能够在核心控制器之间进行数据交换和程序烧录;像素扫描阵列支持256×256像素点,并且扫描面积和像素阈值可以根据不同情况下的要求进行配置。该原型已成功建立并通过仿真验证,130 nm工艺下处理器面积为7.68 mm^(2),在40 MHz频率下的动态功耗为53.0249 mW。

基于像素差分基元矩阵的图像检索

针对图像检索问题,提出一种基于像素差分基元矩阵的图像检索方法。该方法结合图像的颜色特征与纹理特征,在量化后的HSV颜色空间中提出10种基元;通过定义的基元扫描图像,生成像素差分矩阵以及基元过渡矩阵。最后利用统计算法将上述两个矩阵合并为一个像素差分基元矩阵,实现了颜色、纹理以及空间信息等多特征的图像检索。在Corel标准图像数据库中执行图像检索方法间的对比实验,在Corel-4000图像数据库中执行旋转图像检索实验,实验结果表明,该方法不仅具有良好的检索表现,而且可以实现旋转图像的检索。

基于FPGA的连通域标记设计与实现

提出了一种基于FPGA的连通域标记电路设计方案。该方案不仅满足了实时、高精度等要求,还特别增加了虚警剔除的功能。该硬件设计方案采用单次逐像素扫描法,该法通过对图像进行一次逐像素扫描,将标记与参数并行处理,最后根据统计出来的连通域及参数信息实现虚警剔除。相比较其它的硬件实现方案,该设计方案具有显著优势,通过优化标记与参数处理,该方案更适合硬件的并行处理特性;去除了第二次逐像素扫描,使得处理时间变短,资源占用率变小。仿真结果表明:若图像大小为M×N,临时标记区域上限为L,则标记完一幅图像总时钟周期为(M×N×2+L×4).该方案已在单片Virtex-Ⅱ系列FPGA中实现,并作为关键电路应用于舰船图像检测系统中。

基于数组型并查集的连通域标记算法

常用的二次扫描算法存在某些缺陷,即共同连通域的合并主要是通过重复遍历共同连通域标号数组,修改相应的共同连通域标号完成的.重复遍历严重影响算法的性能.数组型并查集算法利用树型数据结构特点实现连通域合并,以取代重复遍历.实验表明数组型并查集算法更具优势.

基于双目视觉的轨道纵向位移测量方法

轨道纵向位移测量是保证铁路安全运营的一项重要检测项。针对一般非接触式视觉测量技术无法区分不同轨道监测点的问题,提出一种基于双目视觉的轨道纵向位移测量方法。首先设计一种带编码的标志物,并将其固定在多个监测点的轨腰处,使用双目相机拍摄编码标志物位移前后图像。在算法实现方面,通过零均值归一化互相关法和坐标系转换模型,求出模板中心的空间坐标,以测量轨道的纵向位移。同时,提出一种一维像素扫描的方法,解析标志物所带的编码信息,以识别不同轨道监测点对应的编码值。在实验室进行合理有效的模拟试验,结果表明,本文方法在2.0 m的工作距离,测量轨道纵向位移平均误差率为1.90%,编码识别率为100%,证明了该方法的准确性和可行性,为后续开展轨道几何整体平顺性评估奠定了基础。

二值图像连通域标记优化算法

在分析现有二值图像像素扫描连通域标记算法的基础上,提出像素扫描连通域标记优化算法。本算法具有速度快,算法简单,易于实现的特点,仅需两次扫描,即可实现像素的多目标标记。本算法将背景也作为目标加以标记,分两步扫描图像和临时连通域标号矩阵完成连通域的标记和合并,采用顺序存储结构存储和处理等价标号,算法速度快,节约内存。

基于轮廓跟踪的连通域标记算法优化

由于需要大量堆栈操作和反复搜索像素邻域,一次扫描算法往往效率不高.基于轮廓跟踪的连通域标记算法先跟踪目标的封闭轮廓,再线扫描轮廓内的像素,以减少像素邻域搜索及堆栈访问的次数,提高算法的效率.本文提出的基于轮廓跟踪的连通域标记算法,屏弃堆栈访问,并采用高效的轮廓跟踪算法,以提高算法的效率.本算法与其它连通域算法相比,具有效率更高、稳定性好等优点.

裂隙宽度空间变异性和泄漏条件对网络裂隙中DNAPLs运移影响研究

DNAPLs本身的化学性质、裂隙的几何性质以及泄漏条件等影响重非水相流体(DNAPLs)在裂隙介质中的运移和分布。针对DNAPLs的运移规律研究多集中在孔隙介质和单裂隙中,在随机网络裂隙中的研究较少。本研究生成随机网络裂隙是基于蒙特卡罗方法,运用像素扫描识别并输出裂隙的坐标和宽度,然后采用PetraSim模拟四氯乙烯(PCE)在随机网络裂隙中的运移,探讨裂隙宽度空间变异性和泄漏条件(包括泄漏速率和泄漏位置)对DNAPLs运移的影响。数值模拟结果表明:DNAPLs的空间展布和运移路径受裂隙宽度空间变异性影响,随着网络裂隙中裂隙宽度空间变异性增大,出现优势通道,DNAPLs运移的速率加快,DNAPLs的质心位置和饱和度空间分布发生明显变化;DNAPLs的运移速率和空间展布受泄漏速率影响,泄漏速率越大,DNAPLs运移速率越快,模型底部蓄积的DNAPLs的饱和度越大,DNAPLs的空间展布也越大;同一网络裂隙中,泄漏位置不同,导致DNAPLs的运移路径及分布范围不同,不同的泄漏位置重力方向裂隙空间变异性不同,导致DNAPLs运移路径和空间展布各不相同。研究结果可以丰富裂隙介质中DNAPLs运移机理研究,为裂隙介质中DNAPLs污染修复提供模型参考。

一种用于CT空间分辨率增强的图像重建方法

为在既有硬件条件下提高工业计算机层析成像(computed tomography,CT)系统空间分辨率,分析了提高采样频率的半像素错位工业CT扫描方法,提出了一种基于代数迭代技术的直接重建算法,以面积权值对采集到的投影数据进行交替迭代,实现高分辨率图像重建.利用星型空间分辨率模型开展了计算机仿真分析,重建图像截止频率处的调制度达到0.8,表明了该方法提高空间分辨率的潜力.标准空间分辨率测试卡工业CT扫描重建实验结果进一步验证了其可行性和有效性.该方法简单、易行,在工业CT系统中有良好工程应用前景.