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基于光传播Monte Carlo模拟的三维模型特征提取方法
被引量:
12
1
作者
刘洪豪
刘贤喜
+3 位作者
张开兴
卢山
Lee H eow Pueh
宋正河
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期385-390,共6页
在现代工业设计、人工智能、软件设计等领域,三维模型正展现强劲需求与活力,传统三维模型特征提取方法仅能提取模型表面特征,难以满足复杂模型特征提取需求,为提高三维模型的特征提取精度,基于光谱分析以及可见光传播特性,提出一种具有...
在现代工业设计、人工智能、软件设计等领域,三维模型正展现强劲需求与活力,传统三维模型特征提取方法仅能提取模型表面特征,难以满足复杂模型特征提取需求,为提高三维模型的特征提取精度,基于光谱分析以及可见光传播特性,提出一种具有高区分度的三维模型特征提取方法。首先利用光散射系数、吸收系数、各向异性等光学特性参数,量化分析光在不同介质中透射、散射、反射概率,并确定最佳光谱模拟波段;其次采用Monte-Carlo法模拟光子束在三维模型中的传播历程,获得光子束传播轨迹的角度、距离、能量等多种统计量,计算不同统计量权重,经过统计分析后完成特征提取;然后在ESB国际通用三维模型库中,测试不同光子束数量、约束空间形状对特征提取效果影响,从而确定最佳模拟参数;最后使用多种特征提取方法与光传播模拟法进行特征提取效果比较,并采用查准率、查全率以及E测度评价指标对特征提取效果进行定量测试。实验结果表明,三维模型特征提取准确度对光传播约束空间形态较为敏感,光子传播的最佳约束空间为球体;三维特征提取效率随着光子束数量升高而降低,在保证特征提取精度的前提下,10000~25000区间是光子束模拟数量的最佳取值范围;基于光传播模拟的特征提取准确度高于小波变换、距离夹角以及D2分布方法,能够满足三维模型检索需求,更适合复杂三维模型的离线特征提取与应用。结合光谱分析与可见光传播特性的模型特征提取法拓宽了光谱分析的应用范围,能够提取出融合三维模型表面特性与内部形态的有效特征,为高精度特征提取技术研究注入新动力。
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关键词
光传播模拟
特征提取
蒙特卡罗法
三维模型
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职称材料
一种基于格子玻尔兹曼前向模型的荧光扩散断层成像系统
2
作者
岑星星
严壮志
吴焕迪
《中国医疗器械杂志》
2020年第1期1-6,共6页
荧光扩散断层成像(Fluorescence Diffuse Optical Tomography,FDOT)对于医学诊断、药物研究等生物医学应用具有重要意义。通过FDOT,可以定量、无创地获得生物组织中的荧光探针分布,从而实现相应目标的三维定位和检测。为了降低FDOT的使...
荧光扩散断层成像(Fluorescence Diffuse Optical Tomography,FDOT)对于医学诊断、药物研究等生物医学应用具有重要意义。通过FDOT,可以定量、无创地获得生物组织中的荧光探针分布,从而实现相应目标的三维定位和检测。为了降低FDOT的使用成本,该研究设计了一套以格子玻尔兹曼(Lattice Boltzmann)前向模型为核心的FDOT系统。该系统集成了光传播模拟和FDOT重建两大功能,具体由参数模块、算法模块、结果显示模块和数据交互模块组成。为了验证该平台的有效性,该研究进行了光传播模拟实验和FDOT重建实验,并分别对比了蒙特卡罗的光传播模拟结果和待重建标记物的真实位置。实验表明,该研究提出的FDOT系统有着良好的可靠性,并具有很高的推广价值。
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关键词
荧
光
扩散断层成像
光传播模拟
重建系统
前向模型
格子玻尔兹曼方法
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职称材料
题名
基于光传播Monte Carlo模拟的三维模型特征提取方法
被引量:
12
1
作者
刘洪豪
刘贤喜
张开兴
卢山
Lee H eow Pueh
宋正河
机构
山东农业大学机械与电子工程学院
山东省农业装备智能化工程实验室
Department of Mechanical Engineering
中国农业大学工学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期385-390,共6页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFD0700102)资助
文摘
在现代工业设计、人工智能、软件设计等领域,三维模型正展现强劲需求与活力,传统三维模型特征提取方法仅能提取模型表面特征,难以满足复杂模型特征提取需求,为提高三维模型的特征提取精度,基于光谱分析以及可见光传播特性,提出一种具有高区分度的三维模型特征提取方法。首先利用光散射系数、吸收系数、各向异性等光学特性参数,量化分析光在不同介质中透射、散射、反射概率,并确定最佳光谱模拟波段;其次采用Monte-Carlo法模拟光子束在三维模型中的传播历程,获得光子束传播轨迹的角度、距离、能量等多种统计量,计算不同统计量权重,经过统计分析后完成特征提取;然后在ESB国际通用三维模型库中,测试不同光子束数量、约束空间形状对特征提取效果影响,从而确定最佳模拟参数;最后使用多种特征提取方法与光传播模拟法进行特征提取效果比较,并采用查准率、查全率以及E测度评价指标对特征提取效果进行定量测试。实验结果表明,三维模型特征提取准确度对光传播约束空间形态较为敏感,光子传播的最佳约束空间为球体;三维特征提取效率随着光子束数量升高而降低,在保证特征提取精度的前提下,10000~25000区间是光子束模拟数量的最佳取值范围;基于光传播模拟的特征提取准确度高于小波变换、距离夹角以及D2分布方法,能够满足三维模型检索需求,更适合复杂三维模型的离线特征提取与应用。结合光谱分析与可见光传播特性的模型特征提取法拓宽了光谱分析的应用范围,能够提取出融合三维模型表面特性与内部形态的有效特征,为高精度特征提取技术研究注入新动力。
关键词
光传播模拟
特征提取
蒙特卡罗法
三维模型
Keywords
Light propagation simulation
Feature extraction
Monte-Carlo method
3D model
分类号
O439 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
一种基于格子玻尔兹曼前向模型的荧光扩散断层成像系统
2
作者
岑星星
严壮志
吴焕迪
机构
上海大学通信与信息工程学院
上海大学生物医学工程研究所
出处
《中国医疗器械杂志》
2020年第1期1-6,共6页
基金
国家自然科学基金(61675124)
上海市科委科技支撑计划(19441913700)
文摘
荧光扩散断层成像(Fluorescence Diffuse Optical Tomography,FDOT)对于医学诊断、药物研究等生物医学应用具有重要意义。通过FDOT,可以定量、无创地获得生物组织中的荧光探针分布,从而实现相应目标的三维定位和检测。为了降低FDOT的使用成本,该研究设计了一套以格子玻尔兹曼(Lattice Boltzmann)前向模型为核心的FDOT系统。该系统集成了光传播模拟和FDOT重建两大功能,具体由参数模块、算法模块、结果显示模块和数据交互模块组成。为了验证该平台的有效性,该研究进行了光传播模拟实验和FDOT重建实验,并分别对比了蒙特卡罗的光传播模拟结果和待重建标记物的真实位置。实验表明,该研究提出的FDOT系统有着良好的可靠性,并具有很高的推广价值。
关键词
荧
光
扩散断层成像
光传播模拟
重建系统
前向模型
格子玻尔兹曼方法
Keywords
fluorescence diffuse optical tomography
light transport simulation
reconstruction system
forward model
Lattice Boltzmann method
分类号
Q633 [生物学—生物物理学]
TP391.9 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于光传播Monte Carlo模拟的三维模型特征提取方法
刘洪豪
刘贤喜
张开兴
卢山
Lee H eow Pueh
宋正河
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
12
下载PDF
职称材料
2
一种基于格子玻尔兹曼前向模型的荧光扩散断层成像系统
岑星星
严壮志
吴焕迪
《中国医疗器械杂志》
2020
0
下载PDF
职称材料
已选择
0
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