基于Kinect的人手姿态混合跟踪方法

为了实现在无标记的情况下不对称地跟踪人手及其所有关节的位置和姿态,提出一种软硬件结合的混合跟踪计算框架,同时使用电磁跟踪器和无标记人手关节姿态分析算法提出基于CUDA的异步并行粒子群优化(PSO)加速方法.首先通过跟踪器测量人手手腕的位置姿态,使用Kinect数据作为输入,在三空间(双颜色空间和深度空间)下进行手部区域分割;然后使用PSO方法将手关节的23个自由度的跟踪问题转化为求解一个优化问题,使用不对称策略来提高部分手指的跟踪性能,寻找给定参数空间内能够最小化观测值和估计值之间偏差的手模型参数解.该方法不需要进行任何标记,可以对手部关节姿态进行连续跟踪,实验结果表明,其在实验的硬件平台上可以达到12帧/s的运行速度,平均误差稳定在10 mm以内.

快递物流跟踪信息交换模型及应用研究

针对由于快递物流快件跟踪信息的数据异构所导致数据信息共享、服务互操作实现难度增加的问题,建立了快递物流跟踪信息数据字典和数据模型,基于可扩展标记语言(extensible markup language,XML)提出了一种易于扩展的快递物流跟踪信息标记语言(markup language for express logistics tracing information,ELTIML),并设计了ELTIML的模式schmea;最后,对四家快递公司快件跟踪信息查询系统提供的跟踪信息异构问题,以快递物流跟踪信息标记语言描述数据交换文档建立应用框架。结果表明,以ELTIML语言为基础的数据交换模式能屏蔽数据源的异构,是实现数据交换的有效手段。

一种无标记点人脸表情捕捉与重现算法

提出了一种无标记点的人脸表情捕捉方法.首先根据ASM(Active Shape Model)人脸特征点生成了覆盖人脸85%面部特征的人脸均匀网格模型;其次,基于此人脸模型提出了一种表情捕捉方法,使用光流跟踪特征点的位移变化并辅以粒子滤波稳定其跟踪结果,以特征点的位移变化驱动网格整体变化,作为网格跟踪的初始值,使用网格的形变算法作为网格的驱动方式.最后,以捕捉到的表情变化数据驱动不同的人脸模型,根据模型的维数不同使用不同的驱动方法来实现表情动画重现,实验结果表明,提出的算法能很好地捕捉人脸表情,将捕捉到的表情映射到二维卡通人脸和三维虚拟人脸模型都能取得较好的动画效果.

用于人体药物吸收研究的定点释放药丸系统研制

定点释放药丸系统是一种基于微型机械电子系统 (MEMS)的工程药丸 ,无创地实现了消化道内定点药物释放。人体药物吸收 (HumanDrugAbsorption ,HDA)研究是新药开发过程中获得药物吸收路线图的重要手段 ,定点释放药丸系统是HDA研究的重要工具。本研究开发了一种新型的定点释放药丸系统 ,并开发了基于磁标记跟踪技术的定位跟踪系统 ,该定点释放药丸系统具有使用方便、效率高、适应多种药物剂型的优点 ,该系统也为中药药理学研究提供了一种新的手段 ,具有良好的应用前景。

基于MEMS的消化道定点释药微系统研究

消化道定点释药微系统是一种新型的无创医疗器械,当前主要应用于制药领域中的局部药物吸收研究中,通过无创的消化道内定点药物释放,获得药物在消化道特定部位的药物吸收特性数据,用于指导新型口服制剂的开发。本研究研制了一种新型的消化道定点释药微系统,研制的定点释药电子胶囊采用了一种新型的释药驱动器,该释药驱动器包括微发热阵列、微型弹性波纹管、活塞,活塞和微发热阵列通过低熔点粘结剂固定,压缩状态的弹性波纹管提供释放药物的驱动力,利用MEMS工艺,微发热阵列的功耗降低至450mJ,本研究开发了一种磁标记跟踪系统,通过获得信号源的三维位置数据而获得电子胶囊在消化道中的位置。利用本系统,我们获得了氨茶碱在12例志愿者的近端小肠定点释放药物的药代动力学参数。

基于深度传感器的远距增强现实注册技术研究

通过标定摄像头和Kinect传感器,结合总体最小误差算法,提出了基于深度传感器的跟踪注册技术,以实现远距离无标记的跟踪注册.实验验证了虚拟物体以不同距离在近景模式注册和远景模式注册中叠加的效果.实验结果表明该技术比现有跟踪注册技术方便,且更符合远距离增强现实应用,具有很强的应用价值.

超声波生物遥测技术及其在现代渔业中的应用

超声波生物遥测技术是应用声学发信器对水生生物进行标记跟踪的一种声学遥测技术,自1956年首次应用至今,已广泛应用于遥测海洋、河流、河口、湖泊、水库中的多种水生动物,是研究水生动物在自然水域中行为特征的最为有效的方法,但这一技术目前在国内的研究比较少。文章分析了该研究领域的相关文献,并进行了全面的梳理和探讨;概述了超声波生物遥测技术在国内外的研究进展及其系统组成;总结了该技术的方法分类、工作原理以及不同超声波生物遥测技术之间的差异和使用条件等;分析了该技术在国内现代渔业领域的应用前景以及所面临的问题,可为该技术在国内的应用提供一定的参考。

基于模板匹配的人体运动捕捉数据处理方法

在光学式运动捕捉系统中,标记点往往会出现近似或对称的分布结构,这使得在对标记点进行识别时容易引起混淆。基于模板匹配的人体运动捕捉数据处理方法根据人体局部刚性结构把人体模板分割为多个子模板,使用空间仿射变换从运动捕捉数据中搜索与相应子模板误差最小的匹配点集作为最优匹配,并通过标记点跟踪实现对散乱数据的识别,解决了因标记点分布结构近似或对称而引起的混淆。对标记点缺失情况进行了重构。当出现错误匹配时系统能够自动检测并更正,整个过程无需人工干预。实验结果表明该方法能够正确识别标记点,标记点缺失情况重构效果比较理想,能够满足实时处理要求,证明了该方法的有效性。

基于序列帧的光学运动捕捉系统及实现

首先,给出了系统的结构图。然后,提出了光学运动捕捉系统中关键技术的解决方法。利用卡尔曼滤波算法进行标记点预测和跟踪,提高了跟踪的准确性。在三维重建之前还需要进行摄像机的三维重建,以便准确地得出标记点的空间位置,提出了标定摄像机的实用方法。由于误差的存在,对三维重建理想状态下的方法进行了扩充,使三维重建更易于实现。实验证明,文中提到的方法能得到理想的数据。

一种消化道定点药物释放工程药丸系统的研制

研究开发了一种新型的消化道定点释放工程药丸系统和基于磁标记定位跟踪技术的工程药丸体内定位跟踪系统,并成功进行了动物试验。该工程药丸系统具有可靠性高、可适应多种药物剂型的优点。

运动捕捉技术在影视动画制作中的应用研究

运动捕捉技术是影视动画制作中的新技术。在对运动捕捉技术分析的基础上,讨论了基于光学运动捕捉技术制作动画的原理和方法,并详细描述了标记点跟踪和三维重建等技术在影视动画制作过程中的应用。

超声波生物遥测技术及其在现代渔业中的应用

超声波生物遥测技术已经有了较长的发展历史,并且被广泛应用在水库、湖泊、河口、海洋中,是实现水生物研究目的的有效方法。本文结合对超声波生物遥测技术的了解,阐述该项技术的内涵与系统构成。然后结合现状,对其在现在渔业发展中的应用方式进行探究,为相关人员提供参考,提高超声波生物遥测技术运用的合理性,并促进现代渔业发展。

并行化退火粒子滤波

本文提出一种基于异构计算的并行化退火粒子滤波方法(P-APF),使用OpenCL框架实现了实时无标记运动跟踪任务。退火粒子滤波过程被分解成若干具有相应粒度的子任务。根据相应的并行度,每个计算任务被分配到标准或附属处理器进行处理,以充分利用OpenCL框架的异构计算能力。提出一种任务时延隐藏策略进一步减少时间消耗。在不同人体运动数据库的实验中,P-APF能在不降低跟踪精度的前提下实现实时处理。时间消耗随着粒子数或视角数目的增加基本保持不变,平均加速比为106。

基于VoxelMorph无监督缺失图像配准的无标记射束方向观肿瘤跟踪算法

目的基于机器学习提出可应用于低图像质量、多叶准直器(MLC)遮挡和非刚性变形兆伏级(MV)图像的无标记射束方向观(BEV)肿瘤放疗跟踪算法。方法采用窗口模板匹配法和Voxelmorph端到端无监督网络,处理MV图像中的配准问题。使用动态胸部模体,验证肿瘤跟踪算法的准确性。将模体质量保证(QA)计划在加速器上手动设置治疗偏移后执行,收集治疗过程中的682幅电子射野影像系统(EPID)图像作为固定图像;同时采集计划系统中对应射野角度的数字影像重建(DRR)图作为浮动图像,进行靶区跟踪研究。收集21例肺部肿瘤放疗的533对EPID和DRR图像进行肿瘤跟踪研究,提供治疗过程中肿瘤位置变化定量结果。图像相似度用于算法的第三方验证。结果算法可应对不同程度(10%~80%)的图像缺失,且对数据缺失图像的非刚性配准表现较好。模体验证中86.8%的跟踪误差<3 mm,<2 mm的比例约80%作用。配准后标准化互信息(NMI)由1.18±0.02提高到1.20±0.02(t=-6.78,P=0.001)。临床病例肿瘤运动以平移为主,平均位移3.78 mm,最大位移可达7.46 mm。配准结果显示存在非刚性形变,配准后NMI由1.21±0.03增至到1.22±0.03(t=-2.91,P=0.001)。结论肿瘤跟踪算法跟踪精度可靠且鲁棒性好,可用于无创、实时、无额外设备和辐射剂量的肿瘤跟踪。

基于图像结构转换和demons配准的无标记BEV肿瘤跟踪算法

目的提出可应用于图像质量差、多叶准直器(MLC)遮挡和非刚性变形的兆伏级图像的无标记射束方向观(BEV)肿瘤放疗跟踪算法。方法采用窗口模板匹配、图像结构转换和demons非刚性配准方法,解决兆伏级图像中的配准问题。在模体中生成质量保证(QA)计划并在加速器上手动设置治疗偏移后执行,收集治疗过程中的682幅电子射野影像装置(EPID)图像作为固定图像;同时采集计划系统中对应射野角度的数字重建影像(DRR)图作为浮动图像,验证算法的准确性。此外收集21例肺部肿瘤治疗患者的共533对图像进行肿瘤跟踪研究,提供治疗过程中肿瘤位置变化定量结果。图像相似度用于跟踪结果的第三方验证。结果算法可应对不同程度(10%~80%)的图像缺失,模体验证中86.8%的跟踪误差在3 mm以下,80%在2 mm以下。配准前后归一化互信息(NMI)变化为(1.182±0.026)~(1.202±0.027)(P<0.005),豪斯多夫距离(HD)变化为(57.767±6.474)~(56.664±6.733)(P<0.005)。病例结果以平移为主(-6.0~6.2 mm),但非刚性形变仍存在。配准前后NMI变化为(1.216±0.031)~(1.225±0.031)(P<0.005),HD变化为(46.384±7.698)~(45.691±8.089)(P<0.005)。结论本文算法可应对不同程度图像缺失,且在数据缺失图像的非刚性配准中表现较好,适用于不同放疗技术,为多模态、部分数据及图像质量较差的兆伏级图像处理提供了参考思路。