Splatting算法在三维CT迭代算法中的应用

采用代数重建技术重建三维物体,提出了一种基于splatting原理的ART权值计算方法,以增强重建图像的空间分辨率.该算法基于三维锥束扫描方式,采用双三次样条局部基函数作为插值核,并利用其足印函数对物体进行插值来计算像素的权值.与常量插值相比,这种方法对物体的灰度值有更精确的近似,在相同的实验条件下可重建出分辨率高的物体.给出了适用于三维锥束重建的splatting算法的具体实现,并对实验数据进行了实物重建及误差分析.     

基于聚焦合成的显微三维成像系统

本文利用显微镜物镜焦深范围有限,显微三维样本成像时需要一序列图像才能聚焦清晰特点,研究开发利用图像处理技术扩展显微成像焦深范围,应用改进Laplacian聚焦算子实现序列图像的融合显示,同时,提出了一种基于区域小波变换的序列显微图像融合算法并加以实现.用高斯插值算法得到三维显微图像的高度图,设计了一种网格轮廓线算法对高度索引图进行了三维重建显示和测量,并利用立体视觉原理生成了三维物体的左右视图和立体视图.应用此方法可以完成显微目标的表面三维参数的测量分析.     

利用MATLAB实现CT断层图像的三维重建

医学图像三维重建为人体结构提供了真实、直观的反映,便于医学人员对病灶的观察及手术的进行.但图像三维重建编程实现困难,不易被非计算机专业人士所掌握.本文运用MATLAB6.5软件中的图像处理工具箱实现了CT断层图像的三维表面重建及体重建,原理简单,编程实现方便.在对头部CT图片进行的三维表面重建及体重建实验中,重建速度快,显示效果良好,便于各类非计算机专业人士推广应用.     

CT图像三维重建

本文对由二维断面序列图像重建人体器官三维结构实现进行了研究。通过ＣＴ磁带媒介实现断面图像的获取，保障了输入数据的精度；基于形状的目标内插产生二值体数据，避免了线性灰度插值造成的物体表面边界模糊，并减少了分割的工作量；采用一种改进的扫描线编码对二值体数据进行压缩，在ＰＣ机有限的资源下实现了三维物体的快速旋转和多种方式显示。     

一种用于小体积偏置探测器锥束CT系统的反投影滤波重建算法

在传统的CT系统中,系统的硬件成本和计算量都是非常巨大的.本文深入分析了一种利用偏移放置的面阵探测器的锥束CT系统,在这种系统中X射线束仅仅覆盖被扫描物体的一半体积,投影数据在探测器方向上是截断的,探测器尺寸和投影数据量都减少为传统CT系统的一半.在这种扫描方式下,现有的重建方法是首先利用重排算法获得180度范围内的平行束投影数据,然后再利用滤波反投影(FBP)算法重建出物体的三维图像.但是重排算法不可避免地会引入误差,降低重建图像的空间分辨率.本文提出了一种反投影滤波(BPF)形式的直接反投影重建方法,该方法不需要对投影数据重排,直接反投影滤波重建出最终的图像.因此,该算法在数学上更简洁,计算速度更快,能够更多地保留重建图像的高频信息.最后,数值模拟实验结果验证了该系统和重建算法能够获得高质量的CT图像.     

表面显示法在重建三维图象技术中的新进展

本文概述了在X-CT中的三维图像显示方法:断面转换显示,表面显示,再投影显示,合成显示,全息照相法等,其中表面显示法为典型方法,该方法是在一系列有序的分层轮廓线之间应用表面插入法来形成表面图像或立体图像,包括三个过程:1)在横截面中插入轮廓线;2)把轮廓线转换成网络;3)表面重建;并叙述了改进的动态弹性插入法的优点.     

基于图像压缩的震损结构三维模型快速重建方法

针对基于数字图像的大尺度三维结构模型建模时间过长的问题,提出了利用图像压缩算法对震损结构三维模型快速重建的方法.首先,拍摄得到结构的原始图像;其次,利用主成分分析算法压缩图像;最后,基于处理后的图像对结构三维模型进行重建.为验证提出方法的有效性,对一个混凝土试块,受损的剪力墙试验模型和实际单体建筑进行图像采集,利用论文...     

图像三维重建法在震损建筑实体建模中的应用研究

震损建筑的震害研究对于建筑的震后安全评估具有重要作用,然而目前仅基于二维震害图像的方法,难以满足对建筑整体震损状况认识的需求。提出了应用图像三维重建法对震损建筑进行实体建模,实现震损建筑的三维模型重建。首先围绕建筑拍摄一系列图像,然后依次应用由运动恢复结构方法进行稀疏重建、多视图立体视觉方法进行密集重建,经尺度变换后,再用泊松表面重建方法进行表面重建,最后通过纹理映射方法重建出真实感强的三维模型。试验分析表明,方法对建筑的重建误差仅为1.5%,能够较好地满足整体震害研究的需要。     

基于FDK算法的三维CT系统性能评估理论方法研究

随着医学应用和工业应用对X射线剂量、三维物体的成像速度的要求越来越严格,三维CT成像已经成为必然趋势,因此有必要对三维CT系统性能进行研究。本文首先建立三维CT图像噪声的理论估计方法,接着提出了基于FDK算法的三维CT系统性能评估的4种解析计算方法,使用高斯差模型作为通道函数。通过实验我们验证了本文提出的三维CT系统性...     

锥束CT图像重建算法在DSP上的加速方法研究

随着CT技术的发展,重建速度已成为CT系统的重要指标之一,图像重建加速的研究也成为CT研究的热点之一。DSP由于采用哈佛结构,具有专门的硬件乘法器以及广泛采用流水线操作等特点,已开始应用于图像重建加速。本文针对近年来开始应用的三维锥束CT的图像重建算法进行了DSP加速方法研究。首先介绍了DSP应用于图像重建的研究现状,其次,通过对三维重建的典型算法——FDK的算粒分解分析,结合DSP的硬件结构的特点,提出了一种基于DSP的CT图像重建的综合加速技术。该方法通过C的优化、汇编优化和编译优化的综合使用,充分利用了硬件结构和软件流水技术,采用TMS320C6455芯片实现了CT图像重建的加速计算,实验结果表明,该方法取得了较高加速比。     

迭代法在三维网络模型最短路径射线追踪中的应用

目前有许多基于二维网格模型的射线追踪算法,但应用与三维网格模型的射线追踪算法较少,主要是因为三维网格射线追踪算法在算法实现、编程以及图形显示方面都有一定难度.本文提出了一种适用于三维网格射线追踪的迭代算法,并应用于几种理论模型,同时实现了三维绘图显示,通过研究证明迭代算法能在一定程度上提高三维网格射线追踪的精度和速度.     

基于单能窄束伽马射线算法计算高分辨率屏蔽自然伽马探测器的三维测井响应

本文应用单能窄束伽马射线理论建立高分辨率屏蔽自然伽马探测器三维测井响应的数值模拟算法.首先利用单能窄束原理,用稳态扩散方程描述伽马光子密度的空间分布,根据扩散方程基本解、放射源空间分布、探测器位置和屏蔽情况,将屏蔽探测器上的总伽马通量表示成放射性地层中的有效探测区域上的体积分和晶体表面上有效接收面的面积分形式.并根据伽马射线传播路径和探测器屏蔽情况,给出有效探测区域的解析表达式,通过数值积分法计算任意复杂情况下探测器上的自然伽马通量,获得伽马测井响应的3D数值模拟算法.并通过数值模拟结果与模型井数据的对比验证了该算法的有效性.最后通过3D数值模拟算法系统研究考察晶体形状（圆柱形晶体、方形晶体）、晶体长度、仪器在井轴中的位置（居中屏蔽探测器、贴井壁屏蔽探测器）、以及测速等不同情况下自然伽马测井响应,设计出新型高分辨率自然伽马测井仪器.     

三维复杂地形近地表速度估算及地震层析静校正

在地表一致性模型的基础上提出一种可适用于宽线剖面、弯曲测线、传统的二维和目前广泛使用的三维地震观测.在地形及近地表低降速带地质结构复杂的探区，低降速带厚度及速度估算的精度是静校正处理的关键.本研究根据三维地震观测的初至走时数据，利用最小平方与QR分解相结合的算法，在三维空间重建近地表低降速带速度模型，根据重建速度模型实现了静校正长波长分量与短波长分量的同步计算.分析了复杂的近地表低降速带模型初至波的性质，在观测值的自动拾取以及理论值的计算中充分考虑了可能成为初至波的直达波、折射波和反射波的利用，提高了低降速带速度模型反演的精度.在初至走时观测数据的拾取中，本研究采用分形算法克服了初至波波形差异以及折射波相位反转导致的拾取误差，实现了三维初至拾取的大规模全自动化运算.在射线路径与初至波理论走时的计算中，本研究采用一种计算量与模型复杂程度无关的三维射线追踪方法，该方法以最小走时射线路径保证了与观测数据有同等意义的初至波的射线追踪及理论走时的计算.野外实际资料的处理结果表明了方法的有效性.     

EFFICIENT 2D AND 3D SHOT RECORD REDATUMING1

In order to make 3D prestack depth migration feasible on modern computers it is necessary to use a target-oriented migration scheme. By limiting the output of the migration to a specific depth interval (target zone), the efficiency of the scheme is improved considerably. The first step in such a target-oriented approach is redatuming of the shot records at the surface to the upper boundary of the target zone. For this purpose, efficient non-recursive wavefield extrapolation operators should be generated. We propose a ray tracing method or the Gaussian beam method. With both methods operators can be efficiently generated for any irregular shooting geometry at the surface. As expected, the amplitude behaviour of the Gaussian beam method is better than that of the ray tracing based operators. The redatuming algorithm is performed per shot record, which makes the data handling very efficient. From the shot records at the surface‘genuine zero-offset data’are generated at the upper boundary of the target zone. Particularly in situations with a complicated overburden, the quality of target-oriented zero-offset data is much better than can be reached with a CMP stacking method at the surface. The target-oriented zero-offset data can be used as input to a full 3D zero-offset depth migration scheme, in order to obtain a depth section of the target zone.     

3D multivalued travel time and amplitude maps

An algorithm for computing multivalued maps for travel time, amplitude and any other ray related variable in 3D smooth velocity models is presented. It is based on the construction of successive isochrons by tracing a uniformly dense discrete set of rays by fixed travel-time steps. Ray tracing is based on Hamiltonian formulation and includes computation of paraxial matrices. A ray density criterion ensures uniform ray density along isochrons over the entire ray field including caustics. Applications to complex models are shown.     

A finite-volume approach for 2D magnetotellurics modeling with arbitrary topographies

A novel finite-volume approach for complicated 2D magnetotellurics (MT) problems with arbitrarily surface topography is presented. An edge-surface integral balance equation is derived by employing a conservation law on the generalized 2D MT boundary value problem. A triangular grid is used to discretize the 2D conductivity model so that we can deal with arbitrarily complex cases with surface topography. The node-centered finite-volume algorithm is used to derive the final system of linear equations on a dual mesh of the triangular grid, which is solved by a robust direct solver. Three synthetic models verify the accuracy of the presented finite-volume algorithm and its capability of dealing with surface topography.     

The effect of interpolation methods in surface definition: an experimental study

Mappings of the earth surface and their representation in 3D (three‐dimensional) models are commonly used in most recent research. Modeling research, which starts with classical surveying methods, acquires new dimensions matching the modern technologies. 3D models of any object or earth surface can be used in much visual and scientific research. A digital model of the landscape is an important part within creation of geo‐information systems used in the public administration and in the commercial sphere. It is an important tool in applications such as geomorphology, hydrology, geology, cartography, ecology, mining etc. Values of volume in terrains that do not have regular geometric structure can be obtained more accurately by using 3D models of surfaces with respect to developing technology. Basic data of 3D models must indicate 3D coordinates of the surveyed object in the reference frame. Distribution and intensity of points are important factors in modeling earth surfaces. A minimum number of points is desired in defining an object in 3D. Interpolation methods employing different mathematical models are used to obtain 3D models of terrain surfaces. In this study, the effect of interpolation methods in defining a terrain surface is investigated. For this purpose, a uniform surface, hill‐shaped artificial object with a known volume is employed. The 3D surface and volume are calculated by using 12 different interpolation methods. Point distribution, point intensity and accuracy of point measurements are not considered. The same data set was used for all the interpolation methods. The interpolation methods are compared and evaluated based on the results. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.