整体观视域下FBL+立体教学模式在中医体质学课程的应用前景

整体观是一种从总体上直观地把握世界的思维方式。基于问题的教学法(PBL)是指在教师的参与下,以学生为主体、以问题为基础,采用小组讨论等形式研究、学习某个专题或具体病例的诊治等的过程。中医体质学属于基础理论与临床应用、传统医学与现代相关学科紧密结合的新兴交叉学科,应用整体观视域下基于现场的教学法(FBL)+立体教学模式,能够在一定程度上避免现有医学教育课程体系割裂医学整体性的弊端,有助于提升中医体质学教学质量。

有限视场下的攻击时间和角度多约束制导律

针对精确打击任务存在导引头视场受限这一过程约束的制导问题,提出了一种考虑视场限制以及攻击角度和时间多种约束的制导律.首先,在以比例导引项实现精确命中的基础上,利用最优控制理论,采用弹目距离加权控制能耗形式的指标函数,设计了攻击角度控制项,并推导了相应的剩余飞行时间解析预测表达式.其次,基于最优误差动力学方法,设计了攻击时间相关的控制项,保证了攻击时间误差的有限时间收敛.同时,针对导引头视场有限的问题,分析了各控制项对前置角收敛性的影响,利用特定的限制函数确保前置角在整个制导过程中始终处于有效视场内,并给出了前置角的有界性及收敛性证明.数学仿真结果验证了所提出制导律对多约束制导问题的有效性.

宽波段大视角液晶偏振转换器研究进展

偏振转换器能够通过对入射光偏振态的动态调控间接实现几何相位型多功能光学器件光学响应特性的动态可调。基于液晶的偏振转换器具有调控效率高、调控面积大、紧凑化程度高等诸多优势,是目前应用较为广泛的偏振转换器。本文围绕偏振转换效率、工作波段、视场角3个核心参量,系统介绍了液晶偏振转换器最新的研究进展,分别给出了典型液晶偏振转换器和大视角宽波段液晶偏振转换器的详细结构和性能表现,同时介绍了液晶偏振转换器工作波段和视角的拓展方法。该项工作能够为液晶偏振转换器结构设计与应用提供必要的参考,同时为基于几何相位或新型相位调控模式的研究提供一些思路。

大口径爆炸激波管出口冲击波流场图像测量

为了获取大视场下爆炸冲击波的纹影图像以及冲击波与被测模型相互作用后的流场演化特征,开展了基于聚焦纹影的反射式高速纹影测试。利用激光光源和高反射膜建立了系统所需的光源输入,并通过简化刀口栅设计,实现了远距离大口径爆炸激波管出口冲击波流场图像演化特征以及与固体模型相互作用的高时空分辨特征。研究结果表明,设计的聚焦式反射纹影系统在80 m以上距离处获取了大口径大当量爆炸激波管出口处6 m×3 m视场的冲击波特征,以及与固体相互作用的高时空分辨图像和状态数据;相比传统聚焦纹影系统,该系统具有结构简单、可实现性强、测试距离远,覆盖视场大等特点;通过设计不同光源输入,探讨了激光光源在远距离拍摄中的优势;通过冲击波阵面与固体模型的相互作用特征,揭示了冲击波作用于被测固体模型后的形成、演化和绕流状态。该测量结果能够为武器装备在受到冲击波作用后的状态评估和响应特性分析提供直观的图像数据支撑。

大视场白光干涉测量系统及性能研究

基于国产化的2倍迈克尔逊型干涉物镜组,优选配置0.5倍适配镜,对白光LED照明光源进行带通滤波参数的仿真估算和实验性能比较,构建了整套大视场白光干涉精密测量装置系统并进行了实验测试,通过白光干涉轴向响应实验曲线确定了中心波长。实验结果表明:通过光谱滤波获得了较为理想的白光干涉轴向响应曲线;系统的水平最大视场达到了14 mm;高度为2.04μm和20.43μm的标准台阶样品的测量结果分别为2.05μm和20.47μm,10次测量重复精度(标准差)分别为12 nm和16 nm。对粗糙度样板、微机电系统传感结构和半导体晶圆膜层进行了实测,表明所研制的系统装置在三维光学无损精密检测领域的应用具有可行性。

一种双视场电视/激光测距接收共光路一体化机设计

设计了一款双视场电视与激光测距接收共光路一体化机。根据应用需求,首先对CMOS、雪崩管器件选型;其次对光学、机械、电气部分进行设计,采用共用前物镜组,并利用镀有光谱分光膜的分光镜以及中继镜组,实现电视双视场与激光接收的共光路光学系统设计,电视大视场用于搜索目标,电视小视场用于跟踪目标,激光测距接收单元用于接收激光回波;然后采用主镜筒与整机壳体一体化设计,并以整体铸造方式进行加工,提高一体机整体结构强度;最后采用双H桥电机启动芯片并联设计,提高运行额定电流,并根据限位开关检测结果,实现电机对传动部件的精准限位控制。对设计结果进行分析,结果表明:设计的一体机大/小视场像质良好、像面稳定,激光测距接收单元工作状态良好。

基于全景图的城市街谷平均辐射温度计算模型研究

在评估城市街谷热环境对居民生活质量的影响时,明确街谷的微气候条件,尤其是平均辐射温度(Mean Radiant Temperature,MRT)对于改善城市热环境具有重要意义。现阶段,利用基于鱼眼图的天空视域因子(Sky View Factor,SVF)计算方法较为繁琐且难以实现大范围街谷MRT的时空分布评估。因此,本研究旨在通过全景图像技术,提出一种快速大量计算城市街谷MRT时空分布的新方法,并进一步考虑城市街谷中树木的影响,以改进传统模型。本研究首先基于全景图像批量获取城市街谷中的SVF,并结合城市街谷中的几何特征和植被视域因子,通过改进的平均辐射温度计算模型对单点的MRT进行计算,同时采用定点实测数据对该模型进行精确度验证,并将其应用于西安市街谷MRT的实际计算中。研究结果显示,经过模型验证,本研究方法具有较高的精度,相对误差大多数情况下在20%以内,RMSE在2.85~4.66℃。同时,模型与实测数据的一致性较好,能够清晰地反映MRT的变化趋势,R2大于0.74,IA大于0.80。与仅考虑单一不透水面的计算模型相比,考虑树木植被后的模型精度有明显提升,RMSE从5.15℃降至3.87℃,模型的R2由0.72提升至0.74,表明改进模型与观测结果具有更好的一致性。提出的基于全景图的MRT计算方法不仅提高了评估城市街谷热环境的效率和精度,而且通过考虑树木植被的影响,为城市规划和绿化管理提供了更加科学的指导。此外,本研究的方法和结论能够为城市热岛效应的缓解和城市生活环境的改善提供理论依据和技术支持。通过实例分析,研究成功地应用于西安市,展示了2021年7月14日上午9:00的街谷MRT分布图,为后续的城市热环境评估和改善工作奠定了基础。

多镜面大视场主动光学望远镜调控方法

为了更好地实现多镜面大视场主动光学望远镜波前像差抑制、提升望远镜探测能力极限,本文基于望远镜视场边缘内置的错位型曲率传感器进行波前感知,并利用功率谱对波前感知结果进行分析,进而基于波前像差的空间频率特征进行调控。首先,基于复光场理论分析了非瞳面对系统波前调控的影响机理。其次,分析了本方法在多镜面大视场主动光学望远镜调控过程中的精度特性。再次,利用桌面实验对多镜面大视场主动光学望远镜调控的可行性进行了验证。最终,波前重建结果与理论波前相关性高于0.85。利用功率谱对各个视场的空间频率特性进行了分析,与单纯使用均方根对多镜面影响敏感度进行分析的方法相比,灵敏度提升了20%。

医用光学内窥镜覆盖全视场范围的边缘光效评价方法

该研究阐述了行业标准YY 0068.1-2008《医用内窥镜硬性内窥镜第1部分:光学性能及测试方法》对边缘光效的基本评价思路,通过以特定的实际内窥镜数据为例分析相对视场位置的边缘光效评价结果与绝对视场位置的边缘光效评价结果相反的情况,指出仅由YY 0068.1-2008规定的90%最大入瞳视场角(W_(p))处相对视场位置评价边缘光效不全面,需补充建立覆盖全视场范围的绝对视场位置边缘光效的评价方法;同时,基于YY 0068.1-2008的基本评价思路建立了覆盖全视场范围的边缘光效评价方法,旨在为行业标准的进一步修订和完善提供参考。

神经辐射场加速算法综述

近年来,神经辐射场(NeRF)已成为计算机图形学和计算机视觉领域中一个重要的研究方向,因其高逼真的视觉合成效果,在真实感渲染、虚拟现实、人体建模、城市地图等领域得到了广泛的应用。NeRF利用神经网络从输入图片集中学习三维场景的隐式表征,并合成高逼真的新视角图像。然而原始NeRF模型的训练和推理速度都很慢,难以在真实环境下部署与应用。针对NeRF的加速问题,研究者们从场景建模方法、光线采样策略等方面展开对NeRF进行提速的研究。该类工作大致可分为以下研究方向:烘焙模型、与离散表示方法结合、提高采样效率、利用哈希编码降低MLP网络复杂度、引入场景泛化性、引入深度监督信息和分解方法。通过介绍NeRF模型提出的背景,对上述思路的代表方法的优势与特点进行了讨论和分析,最后总结了NeRF相关工作在加速方面所取得的进展和对于未来的展望。

神经辐射场多视图合成技术综述

如何从图像中渲染出较为真实的虚拟场景一直是计算机图形学与计算机视觉领域的研究目标之一。神经辐射场是一种基于深度神经网络的新兴方法,它通过学习场景中每个点的辐射场来实现较为真实的渲染效果。通过神经辐射场不仅可以生成逼真的图像,而且可以生成具有真实感的三维场景,在虚拟现实、增强现实和计算机游戏等领域有着广泛的应用前景。然而,其基础模型存在训练效率低、泛化能力差、可解释性不足、易受光照和材质变化影响以及无法处理动态场景等问题,在某些情况下无法获得最佳的渲染结果。大量基于此研究的工作陆续展开,且在效率和精度等方面都取得了出色的成果。为了跟踪该领域最新研究成果,对近年来神经辐射场领域的关键算法进行回顾和综述。首先介绍了神经辐射场的产生背景及原理,对后续关键改进模型进行分类探讨。主要涵盖以下几个方面:对神经辐射场基本模型参数的优化,在渲染速度与推理能力方面的提升,对空间表达和光照能力的改善,针对静态场景相机位姿估计与稀疏视图合成方法的改进,以及在动态场景建模领域的发展。对各种模型的速度与性能进行分类对比与分析,并简要介绍了该领域主要模型评估指标与公开数据集。最后对神经辐射场未来发展趋势进行展望。

3T磁共振直肠小视野APT成像

目的化学交换饱和转移(CEST)成像技术已成为诊断与脑部和全身疾病代谢相关变化的有用工具,通过计算与水分子相邻化合物的可交换质子的含量进行定量分析。具体而言,酰胺质子转移(APT)CEST技术通过比较可交换的内源性蛋白质或肽的含量变化来区分正常组织与脑卒中和脑肿瘤组织。在体内的小器官病变诊断中,小视野(rFOV)成像技术已被广泛应用,本研究旨在应用rFOV成像技术来识别直肠中的CEST信号,探讨rFOV成像技术在直肠疾病临床诊断中的潜在效用,并为直肠疾病的放化疗提供代谢影像信息。方法使用3.0T磁共振成像扫描仪对11名健康志愿者进行了横断面全视野(Full_FOV)和rFOV CEST成像。设置的分辨率分别为2.5×2.5×6 mm3和1.5×1.5×6 mm3。采用了0.7μT和2μT两种预饱和脉冲。rFOV成像采用了ZOOM成像方法。对于2μT的饱和脉冲,采用了±3.5 ppm的MTRasym方法进行定量分析,而对于0.7μT的饱和脉冲,则采用Lorentzian Difference的方法来量化CEST的对比度图和曲线。结果相较于Full_FOV成像,rFOV方法可以在保持较好对比度的同时将扫描时间减半。与Full_FOV方法相比,rFOV成像方法可以得出与Full_FOV方法几乎相同的Z谱和MTRasym曲线。此外,以大约3 min的时间可以实现1.5 mm×1.5 mm分辨率的rFOV成像。这种r FOV成像方法可以更好地显示出整个直肠的解剖细节,包括CEST成像对比图及定量分析曲线。结论CEST MRI在直肠疾病诊断方面具有较高价值,采用rFOV技术可以提供更高的空间和时间分辨率。由于其在直肠疾病诊断方面的潜力,CEST MRI可以作为临床诊断直肠疾病的首选。

大视场小型无热化长波红外镜组设计

跟随红外镜头小型化、大视场化的趋势,利用ZEMAX设计了一款大视场无热化小型长波红外镜组。系统匹配384×288@17μm的非制冷型长波红外探测器,工作波段为8~12μm。系统F数为1.6,相比于传统红外镜头,视场角更大,全视场达72°,尺寸更小,总长仅为6.96 mm。主镜头仅用3片镜片,通过两种红外光学材料的搭配以及6面非球面实现像差的校正和光学系统的无热化,工作温度范围覆盖-40~60℃。仿真结果表明,在空间频率15 lp/mm处,全视场的调制传递函数大于0.5,空间频率30 lp/mm处,全视场调制传递函数大于0.15。同时为了增大红外探测器的填充因子,提高能量利用率,在系统中搭配设计了放置于红外传感器前的微透镜阵列。实现了红外光学系统的小型化,为红外热像仪在智能手机上的应用提供了解决方案。

一种大视场红外相机的畸变校正方法

本文针对大视场红外相机的畸变校正过程复杂的问题,提出了一种新的畸变校正方法。首先,选择单参数除法模型(division model,DM)作为相机畸变模型,使用改进的加速特征稳健算法(speed-up robust features,SURF)自动获取两幅有相同场景的畸变红外图像的特征点对,然后利用九点非迭代算法和核密度估计方法获取图像的畸变参数,最后根据求得的畸变参数使用基于边缘保持的灰度插值方法对图像进行畸变校正。在整个过程中,不需要预先知道相机的参数和场景信息,通过输入两幅具有相同场景的图像,完成畸变校正,为大视场红外相机的畸变校正提供了一种新的解决方法。实验结果表明,使用该方法对大视场红外相机进行畸变校正具有可行性和鲁棒性。

大视场相机最优投影模型识别及星光标定方法

针对在轨摄影测量中近距离大尺寸测量需求,提出利用星光约束的大视场角摄影测量相机最优投影模型识别及标定方法。首先,构建了具备调节系数的星光几何投影分段函数模型。随后,针对分段星光投影模型开发多站位自标定光束平差算法。通过将光束平差算法与北方苍鹰寻优策略相结合,对投影模型调节系数、相机内方位参数、相机外方位参数及镜头畸变系数同步优化,直到星点像面重投影均方根误差达到全局最小,得到最优投影模型及其参数。实测实验表明,大视场角相机星光标定后,星点像面坐标的重投影均方根误差为1/9 pixel。在连续帧星光标定实验中,通过卡尔曼滤波算法对相机参数随机误差进行了有效消除。该方法可在相机星光标定过程中识别最优投影模型并标定全部成像参数,具备连续帧标定及参数校准能力。

基于液晶光栅的大视场红外凝视成像系统设计

分视场成像的中波红外凝视成像系统为解决红外光学系统很难同时满足大视场、高分辨率的问题,将多个子视场分时成像于同一个探测器中,然而目前该系统还存在着无法实现无缝拼接和液晶快门阵列结构复杂的缺点。本文在此基础上提出了一种新的基于液晶光栅的大视场中波红外凝视成像系统设计。通过在一次像面处加入矩形视场光阑并将其后移,使原有的0.28°的视场缺失减小至0°,实现图像的无缝拼接。快门阵列采用双光栅快门结构,使其无需复杂的位置关系,并将液晶快门阵列放置于平行光路中,可消除其所引入的色差与偏振带来的主光线间纵向位移影响。采用所提出的方法,设计出了F数为3.25,焦距为130 mm,波长范围为4.25~4.75μm,全视场对角线为10.8°的红外凝视成像系统,其各子视场单元MTF均为0.3@30 lp/mm以上。最终通过仿真结果表明,该系统具有分视场成像的功能,且成像质量良好。

ZOOMit IVIM-DWI与DKI在鉴别肺癌不同病理类型中的应用价值

目的探讨小视野体素内不相干运动扩散成像(ZOOMit IVIM-DWI)与扩散峰度成像(DKI)的定量参数在区分肺癌不同病理类型中的应用价值。方法选取在山东省立医院经病理证实的95例肺癌患者为观察对象,按照细胞类型将其分为小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)两组,NSCLC组79例,包括腺癌57例,鳞癌22例,SCLC组16例。纳入的患者术前均具有完整的影像学资料,经手术或穿刺活检获取病理结果。术前行ZOOMit IVIM-DWI及DKI序列扫描,人工勾画感兴趣区,比较肺癌不同病理类型的真实扩散系数(D值)、假扩散系数(D*值)、灌注分数(f值)、平均扩散峰度(MK值)、平均扩散系数(MD值)差异,采用受试者工作特征曲线(ROC)评价各参数的诊断效能。结果NSCLC的D值、f值、MD值大于SCLC,MK值小于SCLC,差异均有统计学意义(P<0.05),各参数鉴别诊断效能曲线下面积大于0.700(P<0.05),其中IVIM-DWI的D值、DKI的MD值分别为0.903、0.912(P<0.001);而腺癌与鳞癌之间各参数值的差异无统计学意义(P>0.05)。IVIM-DWI的D*值在肺癌常见病理类型的鉴别中,差异无统计学意义(P>0.05)。结论ZOOMit IVIM-DWI与DKI在鉴别肺癌病理类型中有一定应用价值,其中DKI的MD值与ZOOMit IVIM-DWI的D值诊断效能高于其它定量参数,并且DKI的MD值的诊断特异性最高。

一种大视场汇聚型双目立体视觉标定方法

双目摄像机汇聚型摆放易导致标记点出现散焦模糊和透视形变,使标记点定位出现偏差,在大视场环境下会引发不可忽视的标定误差,进而影响测量精度。为解决上述问题,提出了一种基于标记点定位偏差度加权的大视场汇聚型双目立体视觉标定方法。首先,利用靶标在摄像机坐标系下的位姿,计算标记点散焦模糊量和透视形变度;其次,根据标记点定位偏差度设置相应权重;最后,将标记点权重系数加入目标函数,引导标定参数优化。实验结果表明:在观测值为505 mm的情况下,该方法测距均方根误差和标准差可达0.809和0.290,不但有效提高了大视场汇聚型双目立体视觉标定精度,而且具有良好的稳定性。

基于视场相关局部参数优化的复杂物像映射光学设计方法

成像光学系统的观测场景愈发复杂,为了实现物方到像方复杂的投影映射,传统的光学设计方法需优化控制不同视场的像高,该方法采样追迹计算量大。文中提出采用视场相关的局部参数作为优化控制目标,由局部焦距和局部F数实现复杂物像映射关系和分辨率的调控,并达到同步优化提升相对照度的效果。采用该方法分别成功设计了中央-20°~20°视场f-tanθ等线投影,边缘±20°~±60°视场f-θ等距投影,以及中央-16°~16°视场角分辨率相同、边缘±28°~±60°视场角分辨率相同且中央视场角分辨率为边缘视场角分辨率1.5倍/0.667倍的三款120°视场广角镜头。基于视场相关局部参数优化的光学设计方法展现了灵活的物像映射调控能力,对于光学系统在复杂类型观测场景中的应用具有非常重要的价值。

曲面仿生复眼测速技术研究

曲面仿生复眼相机具有大视场,对运动目标敏感等特点,在广域探测、内窥导管、精确制导等国防、医学及民用工业领域中有着广阔的应用前景,该文报道了基于曲面仿生复眼相机的高速运动目标测速技术研究。首先建立了基于曲面仿生复眼成像原理的测速模型;然后利用霍夫圆检测算法在原始复眼图像上找出每个子眼所在位置,并通过图像分割对相邻子眼之间重叠视场进行分析;最后再结合SIFT算法对相邻2个子眼的子图像进行特征点提取与图像配准,由提取出的特征点像素坐标计算出重叠区域像素数目,从而得到汽车的运动速度。设计了相关测速实验进行验证,实验中拍摄距离控制在6 m~10 m之间,对以8.33 m/s速度做匀速直线运动的汽车进行测试,测试结果表明,可将速度测试的相对误差控制在4%以内。与单孔径成像系统测速结果相比,曲面仿生复眼测速技术具有更高的准确性和重复性。