基于压缩态光场的量子增强型光学相位追踪

量子增强型光学相位追踪作为高精度跟踪和测量光学相位的量子光学技术,在目标定位、量子测距以及相控阵雷达和唢呐等领域中有着重要应用.本文提出一种基于压缩态光场的量子增强型光学相位追踪协议.采用中心波长为1064 nm的连续固体激光光源,结合光学参量振荡器以及Pound-Drever-Hall(PDH)锁定技术,制备得到初始压缩度为(8.0±0.2)dB的相位压缩态光场.通过信号调制及解调技术,实现对压缩态光场相位的控制,从而实现对光学相位0-2π范围内的量子增强型追踪.与经典协议相比,这一协议可以将相位追踪的噪声起伏抑制至散粒噪声基准以下至少6.27 dB,实现了相位追踪精度至少76.4%的量子增强.由于到达角估计、相控阵雷达、相控阵唢呐等应用领域对相位测量精度要求极高,这一协议有望将相位估计的精度提高至突破散粒噪声极限,为相关领域提供压缩光源,也为更高精度的空间定位及量子测距技术提供理论和实验基础.

光学体表追踪技术与主动呼吸控制技术对左侧乳腺癌DIBH放射治疗摆位精度和治疗时间的影响

目的 观察光学体表追踪技术与主动呼吸控制(ABC)技术对左侧乳腺癌深吸气屏气(DIBH)放射治疗(放疗)摆位精度和治疗时间的影响。方法 70例实施DIBH放疗技术的左侧乳腺癌患者,因其自身条件选择更适用的技术,无治疗技术局限的患者随机分为D0组和D1组,每组35例。D0组应用光学体表追踪技术控制门控点起伏幅度进行治疗,D1组应用ABC技术控制吸气量进行治疗。比较两组患者锥形束计算机断层成像(CBCT)配准摆位误差、摆位时间、出束治疗时间。结果 D0组配准平移误差x(0.13±0.09)cm、y(0.19±0.14)cm、z(0.17±0.11)cm以及旋转误差Rx(0.83±0.58)°、Ry(0.67±0.54)°、Rz(0.58±0.50)°与D1组的(0.13±0.10)cm、(0.17±0.12)cm、(0.16±0.11)cm、(0.72±0.54)°、(0.72±0.51)°、(0.55±0.44)°比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。D0组摆位时间(2.32±0.48)min与D1组的(2.16±0.34)min比较,差异无统计学意义(P>0.05)。D0组出束治疗时间(5.57±0.65)min短于D1组的(7.15±1.48)min,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论 通过对患者治疗方式的合适选择,C-RAD光学体表追踪技术与ABC技术均可精准实现左侧乳腺癌DIBH放疗摆位,两者CBCT配准摆位误差、摆位时间无统计学差异,但ABC技术出束治疗时间相对较长。

Catalyst光学体表监测在左侧乳腺癌ABC-DIBH放射治疗中的应用

目的 探讨在应用主动呼吸控制(Active Breathing Control,ABC)技术的左侧乳腺癌深吸气屏气(Deep Inspiration Breath Hold,DIBH)放疗中,使用光学体表追踪技术监测屏气的有效性和体位的重复性效果,以保证患者在放疗中吸气方式一致和体位不变,提高放射治疗的精确性。方法 选取应用ABC技术放疗的23例左侧乳腺癌患者为研究对象,以Catalyst进行治疗中DIBH体位监测,以分次内锥形束计算机断层扫描(Cone Beam Computed Tomography,CBCT)为参考标准,分别记录二者误差数据,应用Pearson法和Bland-Altman法分别评估两组误差的相关性和两种系统的一致性。将光学体表监测值与CBCT配准误差值之间的差值定义为Catalyst体表监测精度。结果 Catalyst监测在左右(x轴)方向、头脚(y轴)方向和前后(z轴)方向误差分别为(0.08±1.04)、(1.44±2.15)、(0.45±1.69)mm,CBCT配准误差分别为(0.15±1.15)、(1.51±2.28)、(0.44±1.81)mm。x轴方向和z轴方向相关系数r值分别为0.60、0.77,呈强相关;y轴方向r值为0.82,呈极强相关。二者95%CI值在x、y与z轴方向分别为[-2.01,1.86]、[-2.69,2.57]、[-2.32,2.34] mm,Catalyst监测精度在x、y、z轴方向分别为(-0.08±0.99)、(-0.06±1.34)、(0.01±1.19)mm。结论 Catalyst可有效监测使用ABC进行治疗左侧乳腺癌患者的屏气状态,能准确且实时监测患者位置,提高治疗精确度,具有临床应用价值。

一种基于简易标记点编码的光学跟踪系统

在虚拟现实,增强现实或是混合现实应用中,实时获取用户和交互对象的位姿是构建高沉浸感虚拟环境的前提条件。随着虚拟现实技术的不断发展,用户对虚拟环境中运动范围的要求不断提高,不再仅满足于单个房间内的小范围移动,而希望能在更大范围进行漫游和交互。为此,提出了一种光学定位追踪系统,通过在天花板或地面布置少量的红外LED标记点来实现精确的相机三维追踪。所述跟踪系统使用了最基本的点、线元素构建标记点图案,通过设计该标记点图案的编码原则、布局重复特征检索方法和对应点匹配算法,实现了标记点图像的快速、精确解析。实验证明系统计算的位置精度可以控制在毫米级别范围内,同时在对抗标记点抖动和遮挡等方面保持了较高的识别准确率。由此实现的跟踪系统具有低成本、易拓展和抗遮挡等特点,可以满足百平方米级别范围的实时追踪定位需求。

蓝光LED激发深紫外上转换发光材料的光学定位与追踪应用

光发射波长小于320 nm的深紫外发光材料具有光子能量高和不受室内环境光干扰等特性,在光化学与光医学领域具有重要应用前景,近年来受到国内外学者的广泛关注。本文利用固相合成法制备了Pr^(3+)单掺和Pr^(3+)⁃Gd^(3+)共掺的LiYSiO_(4)∶Pr^(3+)和Li(Y,Gd)SiO_(4)∶Pr^(3+)深紫外上转换发光材料。在450 nm蓝光(激光或LED)激发下分别实现了C区紫外和窄带B区紫外上转换发光,发光峰值分别位于280 nm和313 nm。系统研究了蓝光激发功率对深紫外上转换发光性能的影响规律,证实了蓝光激发下的双光子上转换发光物理机制。探索利用LiYSiO_(4)∶Pr^(3+)作为光转换层,以蓝光LED作为激发源,设计构筑了新型荧光转换型UVC光源,并展示了该光源在室外光学定位与追踪领域的应用。

基于SBAS-InSAR和光学遥感影像的大型倾倒变形体变形演化

岷江流域深层不稳定斜坡发育,揭示它们的变形演化特征对于稳定性评价和灾害防治有重要意义。以茂县梯子槽大型倾倒变形体为例,采用SBAS-InSAR监测和光学遥感解译结合的方法,获得变形体地表历史时序形变场。研究表明,梯子槽倾倒变形体前缘表现为垮塌破坏和鼓胀裂解复合破坏模式,垮塌区经历了形变由递增到减弱的破坏过程;在递增阶段倾倒变形体北侧形变量远大于南侧,而形变减弱后在南侧后缘形成了拉应力沉降区(-70.17 mm/a)、前缘因挤压应力集中而鼓胀裂解(-45.94 mm/a);形变减弱后变形体处于蠕变状态(年最大沉降量小于80 mm),但南侧后缘拉陷区与北侧前缘垮塌区形变对降雨和地震响应明显,表现为5~15 mm形变突增和回弹现象。本研究地表位移监测方法可以为形变量级跨度较大的不稳定斜坡演化分析提供参考。

光学体表追踪技术适用于儿童肿瘤精准放射治疗

目的探讨光学体表追踪技术(OSMS)在儿童肿瘤精准放射治疗中的摆位精度及其应用价值。方法选取6例儿童肿瘤患者,应用体表标记、激光灯配合OSMS协助摆位,每次摆位后治疗前进行锥形束CT(CBCT)扫描。分别记录OSMS及CBCT的左右、头脚、上下方向移动的误差。分析两组摆位误差关系,应用Bland-Altman法评估两种系统的一致性。治疗期间利用OSMS监测患者体位变化。结果CBCT与OSMS的左右、头脚、上下方向的移动误差分别是:0.207±0.076 cm,0.207±0.073 cm;0.186±0.072 cm,0.183±0.069 cm;0.206±0.068 cm,0.198±0.071 cm,差异均无统计学意义(P>0.05)。在CBCT与OSMS的左右、头脚、上下方向的移动差值分别有4.65%(6/129)、5.43%(7/129)、3.88%(5/129)在95%LoA之外,在其一致性范围内,差值的绝对值最大分别为0.06、0.09、0.11 cm。结论OSMS是一种高精度、高效的图像引导方式,能精准地减少摆位误差,提高摆位的效率,适合于儿童肿瘤的精准放疗。

沉浸式剧场实时粒子特效系统研究——以北京电影学院怀柔校区千人剧场为例

近年来,沉浸式剧场演出被大众广为接受,逐渐成为剧场未来发展的方向。随着光学空间定位技术的进一步发展,剧场与虚拟空间的实时交互技术成为当下研究的热点方向。本文以北京电影学院怀柔校区千人剧场为例,借助主动式光学追踪设备BlackTrax、可视化编程工具TouchDesigner、hecoos多媒体服务器、JSTRON视频处理器、激光投影机,设计了一套沉浸式剧场实时粒子特效系统。通过对该系统的搭建与使用,研究与总结沉浸式剧场实时粒子特效系统的关键技术,尤其是在追踪、实时粒子特效制作、预演、显示等方面进行深入分析与研究,从而探索沉浸式剧场实时粒子特效的制作流程与应用的可能性。

遥操作机器人系统设计及控制方法

设计了一套遥操作机器人系统并提出一种相对位姿尺度变换的姿态映射算法和在线轨迹平滑方法,以解决遥操作系统存在主从端工作空间不匹配以及控制数据不稳定的问题。首先,结合光学追踪器和惯性传感器设计符合人类日常习惯的主端动作捕捉系统;从端采用三轴云台相机、UR5机械臂和机械手搭建了类人的机器人系统。其次,为解决遥操作系统存在的主从端异构、工作空间大小不匹配等问题,提出一种相对位姿尺度变换算法。最后,针对所设计的遥操作机器人系统和控制算法开展了主从跟随精度验证和遥操作抓放物体实验。实验结果表明,相对位姿尺度变换方法兼顾了遥操作任务中的效率和精度要求,在操作者动作姿态快速变化的运动过程中,所设计的遥操作系统仍能以较高精度跟随目标轨迹运动,且从端延时仅约为0.1 s,使得从端机器人可较好地实时复现主端操作者的动作。

AlignRT在乳腺癌术后放疗体表引导摆位中感兴趣区优选

目的:光学体表追踪系统AlignRT引导乳腺癌术后放疗摆位中,通过对比3种典型感兴趣区(ROI)AlignRT与CBCT误差之间摆位一致性差异,确定临床最优ROI勾画范围。方法:回顾性分析33例利用AlignRT引导摆位的乳腺癌患者病例数据,摆位结束后记录197次CBCT同分次下全胸、患侧乳腺和胸部刚性3种ROI的AlignRT误差数据,CBCT与定位CT进行基于脊柱6维配准靶区微调后,获得6维CBCT误差,AlignRT与CBCT误差差值绝对化后用于量化摆位一致性,比较全胸、患侧乳腺和胸部刚性这3组ROI的AlignRT误差及摆位一致性差异。结果:AlignRT引导摆位CBCT误差线性方向/旋转方向在±0.50 cm/±2.0°之间的占比为99.92%。全胸、患侧乳腺、胸部刚性3组ROI的AlignRT误差在Pitch(P<0.001)、Roll(P=0.002)方向差异有统计学意义。全胸ROI在x、Rtn、Pitch和Roll方向摆位一致性均优于患侧乳腺和胸部刚性ROI,x(P=0.001)、Rtn(P<0.001)、Roll(P=0.001)方向差异有统计学意义,Pitch(P=0.541)方向差异无统计学意义。结论:本中心基于AlignRT引导乳腺癌术后放疗摆位流程使CBCT误差均满足临床要求。包括双侧乳腺/胸壁、胸骨、肋骨和锁骨的全胸ROI摆位一致性整体优于患侧乳腺和胸部刚性ROI,应作为乳腺癌术后放疗AlignRT引导摆位首选ROI勾画范围。

基于实时肿瘤运动状态的四维剂量重建方法在肺癌SBRT中的应用

目的介绍一种基于治疗中实时肿瘤运动状态的四维剂量重建方法,并使用该方法对已经完成治疗的肺癌立体定向放疗(SBRT)患者进行剂量学重建后的评估。方法使用光学体表追踪系统获取肺癌SBRT技术下治疗时的肿瘤运动状态;基于Python语言计算出患者治疗期间不同四维CT时相上的治疗时间权重;在治疗计划系统中按治疗时间权重重建出患者每一个时相CT下患者的加权剂量;将加权剂量形变配准到平均密度投影CT上,得到患者的实际治疗的四维重建剂量,采用上述方法,序贯选取2022年1月至2023年1月在浙江省人民医院行SBRT治疗的10例早期非小细胞肺癌(NSCLC)患者进行四维剂量学评估,并与传统的三维剂量学评估方法进行剂量学参数的对比分析。结果本研究中靶区的适形指数及剂量梯度指数R50、全肺的最小剂量及V10、肋骨超过3 cm3体积对应的剂量,两者比较差异均有统计学意义(均P<0.05),其余靶区以及危及器官参数的剂量差异均无统计学意义(均P>0.05),对危及器官和靶区的剂量偏差的纵向比较发现,除了第5例和第9例为患者肺的剂量偏差>5%,第5例患者心脏剂量偏差较大(25%),第9例患者的适形指数偏差>5%外,其余靶区剂量和危及器官剂量都在5%以内。结论本文采用四维剂量重建方法,考虑到了患者治疗期间不同时相下解剖结构变化,并依据不同时相CT在治疗期间的时间权重进行了剂量加权修正,弥补了传统按平均时间剂量权重分配方法的不足,可以更加准确反映患者实际的照射剂量。

计算机辅助全膝置换中股骨力线定位精度的实验研究

利用光学定位追踪仪确定全膝置换中患者的股骨头中心从而确定其股骨力线,在力线的定位精度分析中,首次采用股骨的三维重建模型进行精度校验。实验结果表明通过追踪固定于股骨末端的刚性定位器即能确定精确的股骨力线,与传统的髓内定位相比,不仅可重复性好,而且大大地提高了术中股骨力线的位置精度,将其位置偏差减小到1°以内。

微创介入中智能化光学辅助技术与激光消融治疗的研究进展

微创介入治疗近年来发展迅速,具有重要临床价值。然而,微创条件下手术视野与操作范围受限,手术结果高度依赖医生经验。为解决这一问题,临床关注的焦点是如何实现手术信息的可视化、手术定量信息的获取和治疗范围的精准控制。光学辅助与激光消融技术在解决该问题上发挥了重要作用。增强现实技术提供新的可视化方式,光学追踪与传感为术中提供多维的定量信息,而激光消融则提供了精准治疗的途径。同时,光学技术与计算机视觉、人工智能、材料科学等多学科结合,推动微创介入朝着智能化、精准化、个性化的方向发展。聚焦于微创介入中的光学辅助与激光消融技术,主要从增强现实、光学追踪与感知、激光消融三方面,对相关研究进展进行综述。

液体火箭发动机组件热真空虚拟试验技术

相比真实热真空试验,虚拟热真空试验能够有效降低研制成本,缩短研制周期。针对液体火箭发动机组件开展热真空虚拟试验技术研究,基于Sinda-fluint热分析软件建立了由真空舱、热沉、石英灯阵和具体发动机组件构成的热真空虚拟试验平台。热真空虚拟试验中存在大量的面面辐射换热,计算消耗极大,针对该问题采用蒙特卡洛光学追踪法进行处理。针对石英灯阵,分析了其热源特征,简化为高温平板模型并开展了验证试验,结果表明了模型的准确性。最后以某型发动机的流量调节装置为例,同步开展了实际热真空实验和虚拟热真空试验,通过对比测点温度变化曲线,发现在整个测试过程中,虚拟试验和实测值的最高温度偏差在10%以内,验证了虚拟试验平台的有效性。

法国汤姆逊-CSF公司陆海通用型导弹家族 享誉全球的响尾蛇防空导弹

■其型号包含最早的基本型、售与沙特阿拉伯的猎隼系统、售予南非的仙人掌系统、海军的海响尾蛇系统及最新的新响尾蛇系统。该系统服役于法国、利比亚、阿联酋、埃及、智利、南非。英国《简氏导弹及火箭年鉴》2001年版指出,中国陆海军现役主力点防御武器——红旗-7型导弹也流着响尾蛇的“血液”。

四旋翼飞行器光流模块设计

为了改善采用GPS(卫星导航技术)四旋翼飞行器在有遮挡物等因素下精确度不高及光学动作捕捉系统价格昂贵等不足,提出由光流模块实现定点悬停的技术。该技术将光流模块安置在四旋翼飞行器四轴底部的扩展接口处,通过SPI方式与四轴通信的光学追踪传感器PMW3901和IIC方式与四轴通信的激光测距传感器VL53L0X共同作用。使用匿名科创地面站对电脑端虚拟四旋翼飞行器仿真,记录并分析数据,室外试飞验证等,得出结论,证明该技术的可行性、可靠性、稳定性及精确性。

多层介质板散射特性的分析

为了能够更方便地分析多层介质板的电磁散射特性,提供了一种基于射线追踪的反射系数计算方法。主要利用射线追踪方法消耗系统资源低的特点实现相比解析法更快的反射系数计算,具体表现为对平面多层介质板的反射系数计算方案做了改良,主要针对平板条件下使用光学射线弹跳追踪的方法,避免了解析法过于复杂的计算。相对于常规方案,该方案在消耗少量资源的情况下实现了精确的反射系数估计,从而得以进一步了解多层介质板的散射特性。

混合型集成光学拾音器的结构设计

采用光学追踪法计算了圆锥光线入射到棱镜中的轨迹 ,并对计算结果进行了实验验证 ,实验结果与计算结果相一致 。

第三届全国耳鼻咽喉科医师大会美敦力卫星会纪要

由中国医师协会耳鼻咽喉科医师分会主办、复旦大学附属眼耳鼻喉科医院协办、《中国医学文摘耳鼻咽喉科学》杂志社承办的＂第三届全国耳鼻咽喉科医师大会＂于2012年12月6～8日在上海盛高假日酒店隆重举行。美敦力公司于12月8日在会场举办了卫星会,隆重推出了最新一代的＂FUSION耳鼻喉科专用的电磁导航系统＂。