基于可见性直方图的传递函数在心脏三维显示中的应用

在心脏的三维可视化的研究中,传递函数是一个十分重要的工具.然而,心脏复杂的结构使传递函数的设计十分困难.本文介绍了基于可见性直方图的传递函数设计以用来显示心脏双源CT数据.先对心脏双源CT体数据做预处理,提出在视线投射算法中利用基于可见性直方图的心脏传递函数对心脏数据进行三维显示,并且提出半自动方法来确定传递函数.通过这些方法,用户可以通过调节传递函数突出显示感兴趣的部分,甚至可以观察到心腔的许多细节.最后,利用CUDA技术对计算及显示进行加速,对三维体数据进行实时动态显示.实验表明,利用本文提出的方法可以有效地去掉心脏双源CT中的肋骨,肺静脉等数据,突出显示心肌组织及血液,并且通过传递函数可以看到主动脉瓣等心脏内部结构,对于心外科医生临床诊断有一定的意义.     

双源CT心脏图像的三维显示系统

针对心内复杂结构,本文结合三维虚拟内窥镜技术和二维常规观测截面功能,开发了双源CT心脏图像的显示系统。用户可以在本系统内以自动和交互式的两种方式观测心内结构。自动方式,对造影剂增强的数据部分进行基于欧式距离的三维骨架化得到规划路径,光线投射法根据已算出的欧式跳过空白区域,减少了绘制计算量;交互方式,用户可以随时从内窥镜视角切换到当前视点所在的任意截面,便于进行二维和三维的结构和病理综合分析。而且,本系统根据规划路径自动检测标准四腔切面,改善临床检查的效率。本系统采用基于CUDA的体绘制技术有效实现了对心内解剖结构更加直观的观测,便于心脏疾病的诊断和治疗。     

基于遗传算法的大地电磁阻抗张量分解方法研究

本文针对Groom-Bailey分解法在消除地表电性不均匀体对MT数据的畸变效应时存在的问题引入遗传算法,对基于传统线性最优化方法的GB分解算法进行改进,提出基于遗传算法的大地电磁阻抗张量分解方法.通过对理论合成数据以及三维/二维模型正演数据的分解试验,并且对青藏高原北缘阿尔金断裂地区实际MT数据进行分解处理,证明了基于遗传算法的GB分解能够更加有效地校正三维/二维情况下近地表三维电性不均匀体所造成的畸变影响.最后,在已有算法基础上,研究了基于遗传算法的多频率GB分解算法和MT数据静校正算法,并通过实际MT数据的处理证明了这些算法的有效性.     

基于CUDA的三维数据并行可视化

科学计算可视化是发达国家20世纪80年代后期提出并发展起来的一个新的研究领域,它运用计算机图形学和图像处理技术,将三维数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理,主要包括面绘制和体绘制两种方法。光线投射算法是最经典的三维数据体绘制方法,图像质量较高,但计算时间较长,基于CUDA的编程技术利用GPU的多核并行运算功能可显著提高计算速度,实现大规模三维数据的实时可视化。     

三维叠后地震数据可纵向显示的处理方法

在三维地震资料处理中,为使叠后相邻测线的地震数据在绘图纸上能够纵向同时显示,达到节约绘图纸、降低成本的目的,本文提出了一种利用地震资料处理模块生成可纵向显示的三维地震绘图数据的处理方法.该方法通过进行叠后三维数据体的分离、延长测线数据的记录长度、修改线号和数据体舍并等处理工作,产生可纵向显示的绘图数据体.经实际绘图显示,不同测线的地震剖面由原来的横向单张显示,转为了纵向的多张绘图.因此,大大节约了纸张,降低了地震资料处理的成本.     

基于MATLAB的煤矿TEM数据体三维可视化技术

针对煤矿地质勘探中TEM面积性探测获取的三维数据体,基于Matlab语言对其三维可视化技术进行研究与实践.阐述煤矿TEM三维数据体格式及其可视化要求,提出‘立体图’、‘切片图’和‘等值面图’三种综合性可视化方式,论述使用Matlab语言调用Surfer库函数进行二次开发实现TEM测线数据的批量网格化,解决了煤矿TEM数据体的不规则性问题.同时论述三维可视化技术中关于表面图、三维曲线图、等值线、等值面等三维图形的关键绘制技术与应用函数,实现规则TEM数据体的基本图形表达.在以上工作基础上,作者开发出相应的三维可视化应用软件,通过实例展示其丰富、实用的显示功能.该软件为煤矿TEM资料的处理与解释工作提供了新手段,帮助提高对TEM解释结果的认知能力和资料解释水平.     

医学图像三维表面模型重建

三维表面模型重建是医学图像处理的重要内容,是将CT和MRI等医疗影像设备获得的二维图像重建成三维立体表面显示图像的过程.本文重点研究了其重建算法的具体实现:(1)在建模上采用了基于体素的三维物体体积重建;(2)在显示上提出了基于Ray-Casting的三维物体二维直接显示技术.所以,和传统采用三角面拟合的方法相比,具有图像重建过程无需生成中间数据、无需进行3D物体的边界检测等优点,同时该算法并行性好,易于采用硬件方法实现加速.因此,本研究为医学图像三维表面模型重建应用软件的开发打下了理论基础.     

重力和重力梯度数据三维相关成像

本文提出了重力异常三维相关成像方法和重力梯度数据三维相关成像方法,并提出了基于异常分离的三维相关成像方法来提高成像分辨率.通过合成Y型岩脉模型和合成多个直立长方体组合模型的重力异常和重力梯度数据试验分析,验证了本文三维相关成像方法可显示出异常地质体的空间赋存状态和等效剩余质量分布,具有良好的纵向和横向分辨率.     

基于卷积神经网络的断层预测方法

针对传统相干体属性在预测断层时存在断层假象以及易受噪声影响等缺点,本文提出一种利用卷积神经网络进行断层预测的方法。首先构建适合实际工区断层特征的卷积神经网络模型,然后利用部分分频地震数据和人工解释出的断层标签进行网络模型训练,最后把训练好的模型应用到整个三维地震数据中进行断层预测。实际地震数据预测结果表明基于卷积神经网络断层预测结果与地震数据吻合较好,并且在断层细节刻画上要优于传统地震相干体属性方法。      

基于交叉梯度约束的电阻率法和背景噪声法三维联合反演研究

电阻率法和背景噪声法是通过获得地下介质的电阻率和速度参数的分布来探究地球内部物质分布的非均匀性特征,联合反演可以有效地发挥两种方法的优势,减小反演多解性.本文采用有限内存拟牛顿（L-BFGS）算法实现了电阻率法和背景噪声法的单方法三维反演,然后基于电阻率和速度模型结构耦合约束,采用交替迭代方式实现了电阻率法和背景噪声法的三维联合反演.通过设计规则体组合模型和不规则体组合模型进行理论模型合成数据三维反演试算,结果表明：联合反演可以获得同时满足数据拟合差和结构更为相似的速度-电阻率模型;联合反演可以压制背景噪声单方法反演出现的假异常,获得更精细的速度结构;联合反演获得的电阻率模型对倾斜异常体、高阻覆层下方异常体、圈闭的高/低阻体等边界信息有明显的提升,有效克服电阻率法单方法反演的局限,提高深部电阻率的分辨率.     

基于瞬变电磁矩变换的快速三维反演方法

瞬变电磁法的严格三维反演计算复杂、占用资源多,在普通计算机上难以实现.本文引入瞬变电磁矩变换的概念,提出一种快速三维反演方法.该方法基于阻性限制(resistive limit)特性,建立包含异常体的三维大地的一阶矩响应正演算法,根据不同约束条件,选择优化的最速下降法实现瞬变电磁快速三维反演.文中通过含异常体的三维大地正演一阶矩与仿真数据一阶矩的对比,验证了快速三维正演算法的有效性,之后在不同约束条件下,利用优化的最速下降法实现了对含噪声的仿真瞬变电磁数据的快速三维反演.结果表明,该方法能够在普通计算机上短时间内较为准确地反演出地下异常体的体积和位置,在瞬变电磁数据的实时解释工作中具有良好的应用前景.     

利用IMAGE卫星观测数据重建地球等离子体层的磁赤道面分布

美国利用IMAGE卫星的极紫外辐射（EUV）探测器对地球等离子体层进行了连续5年的遥感成像观测。由于IMAGE卫星数据是沿观测路径上的积分投影数据,并且存在地球“遮挡”、“阴影”、“数据缺失”等问题,无法直接利用传统的CT方法对等离子体层进行三维重建。本文利用地球磁场模型,基于地球等离子体层的物理性质,建立一个联系地球磁赤道面密度与投影数据的EUV成像模型,实现了从单个角度的EUV观测图像进行地球等离子层三维重构的方法。      

PDS型地震仪拾振器幅频特性测试

PDS型地震仪是中国地震局地球物理勘探中心研制生产的轻便数字地震仪,用于开展人工地震测深宽角度折/反射探测工作。目前,由于地震仪拾振器传递函数的缺失,导致无法从采集的人工地震波形数据中获取精确的地球动力学信息,在一定程度上限制了对人工地震数据进行深度挖掘并开展科学研究的工作。基于超低频振动台测试,利用测定地震仪拾振器幅频特性和Matlab数值拟合,提出一种拾振器传递函数辨识方法,并给出传递函数的数学表达式。实验结果表明,利用该方法可以实现拾振器传递函数的辨识,且可达到幅频特性绝对误差0.5 d B的辨识精度。     

基于投影域数据恢复的低剂量CT稀疏角度重建

针对目前CT的X射线电离辐射危害,提出了一种基于低剂量CT投影数据进行稀疏角度重建的方法来降低辐射剂量。本方法首先对低剂量CT的投影数据采用惩罚加权最小二乘(PWLS)方法进行去噪处理,然后对去噪后的投影数据进行稀疏角度的CT图像重建。对Shepp-Logan模体仿真实验及真实实验数据重建结果表明:本文提出的基于低剂量CT的稀疏重建方法可有效地抑制重建图像噪声和条形伪影,实现稀疏角度的低剂量CT图像重建。     

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...     

双源CT定量评价冠心病合并Ⅱ型糖尿病左心功能的价值

目的:探讨双源CT定量评价冠心病合并Ⅱ型糖尿病左心功能的价值。方法:应用双源CT对152例伴有Ⅱ型糖尿病(76例)和不伴糖尿病(76例)冠心病患者的左心功能及冠脉特点进行对照研究;其中58例在三天内行心脏双源CT和超声心动图检查,比较双源CT与超声心动图两种方法所测得左心功能各参数的相关性。结果:双源CT和超声心动图所测左心功能各指标EDV、ESV、SV、EF相关性高(r=0.702～0.898),差异无统计学意义(P>0.05);冠心病合并Ⅱ型糖尿病组的左心功能指标EDV、ESV、MM值均较非糖尿病组高,但EF值较低,差异有统计学意义(P<0.05);冠心病合并Ⅱ型糖尿病组钙化积分较非糖尿病组明显增高,糖尿病组三支病变、重度狭窄、完全闭塞明显多于非糖尿病组,非糖尿病组单支病变、轻度狭窄多见。结论:双源CT是一种评价左心功能准确可行的方法;能一站式评估左心功能和冠脉病变特点。冠心病合并Ⅱ型糖尿病左心功能减退,冠脉病变复杂,累及血管范围广且严重。     

双源CT对冠脉搭桥术后桥血管评价的Meta分析

目的:利用循证医学方法,对双源CT评价冠状动脉搭桥术(CABG)后桥血管狭窄程度的价值进行Meta分析。方法:检索CNKI、万方、维普数据库以及Cochrance Library、PubMed、OVID、Embase等外文数据库,搜索双源CT诊断桥血管狭窄程度的诊断性试验。对纳入资料使用Meta-disc1.4软件进行分析计算,计算合并敏感度、特异度和诊断比值比。结果:最终入选5篇文献,其合并敏感度、特异度和诊断比值比分别为99%、99%、4984,受试者工作特征曲线下面积为99.84%。结论:双源CT对于CABG后桥血管的评价具有很高的诊断效能和临床意义。      

利用数字图像处理技术提高地震剖面图像信噪比

提出了利用数字图像处理技术提高地震剖面信噪比的新方法，首先根据数字图像处理要求的格式，对地震剖面数据进行转换，得到地震剖面图像，分析了地震数据特点和初步地震图像的实验结果后，设计了新的预处理方法——“二维沿层滤波”，在此基础上，利用可以计算帧间运动速度及其变化都较大的改进的光流分析技术，计算出多幅地震剖面对应点的偏移量，然后应用图像积累技术对这多幅地震剖面进行积累，实现对三维地震数据体提高信噪比的处理，该方法充分利用了三维地震信息，不但可以提高整个数据体的信噪比，而且可以减少信号能量的损失，并保持原来的信号能量关系，使地震剖面的质量得到明显提高，为地震解释奠定良好的基础。     

基于非平稳相似性系数的构造导向滤波及断层检测方法

不连续地质体（如断层）的自动检测一直以来都是叠后地震数据解释中的关键问题之一,尤其在三维情况中尤为重要.然而,大多数边缘检测和相干算法都对随机噪声很敏感,随机噪声衰减是叠后地震数据解释的另一个主要问题.针对构造保护去噪和断层检测问题,本文基于非平稳相似性系数完善一种构造导向滤波方法并且提出一种自动断层检测方法,形成了一套匹配的处理技术.该构造导向滤波既能够有效地衰减随机噪声又可以很好地保护地震资料中的断层等信息不被破坏,增强地震剖面中弯曲、倾斜同相轴的连续性.根据地震数据局部倾角走向,利用相邻道构建当前地震道的预测,通过预测道的叠加得到参考道,计算预测道与参考道之间的非平稳相似性系数可以设计出数据驱动的加权中值滤波.另一方面,预测道与原始道之间的非平稳相似性系数能够用于带有断层指示性的相干分析.这两种方法都基于构造预测和非平稳相似性系数,但是使用不同的调节参数和处理方案.理论模型和实际数据的处理结果证明了本文提出构造导向滤波和断层检测方法的有效性.     

基于隧道点云特征孔洞修补方法

针对隧道三维激光扫描点云的特征,设计一种基于提取轮廓线进而孔洞修复方法。该方法能够对三维激光扫描点云进行圆柱投影,利用Delaunay三角构网,提出基于隧道表面三角网的孔洞识别方法。并且通过阈值过滤标记潜在谷脊点,并在每个潜在谷脊点的局部邻域内构建紧附于潜在曲面、能反映该点局部几何特征信息的三角网格。最后根据相邻隧道轮廓相似的特点,利用相邻的管片点云对孔洞进行修复该方法能很好的修复孔洞并保留隧道结构细节,并以真实的隧道扫描数据验证算法的有效性和可靠性。