冠状动脉造影图像序列中估计二维运动及变形的弹性配准算法

提出一种由单面血管造影图像序列分析心脏冠状动脉运动和变形的方法，即利用弹性配准算法，将动脉运动的估计简化为对连续两帧图像的骨架像素的匹配．采用动态规划的方法进行配准，同时引入自回归建模，二者结合起来互相作用：动态规划为自回归模型参数的估计提供样本值；自回归模型为动态规划提供适当的成本函数。采用临床得到的单面冠状动脉造影图像序列对该算法进行了验证。实验结果表明应用该方法计算血管骨架图像中各点的光滑移动向量场，能够得到精确的结果。     

一种新的图像配准分类方法的研究

为了更好的理解和分析图像配准技术,本文基于图像配准结果和目的的不同,提出了一种新的图像配准分类方法,将其分为运动估计和融合两类,突破了传统的基于算法分类方法的界限,站在一个全新的角度去理解图像配准技术,在每一个分类下,分别阐述了常用算法,以及提出当前新颖的研究方法,并分析了每一分类的具体应用,为后续的图像处理、拼接、重建等工作做出详细的准备。     

一种新的图像配准分类方法的研究

为了更好的理解和分析图像配准技术,本文基于图像配准结果和目的的不同,提出了一种新的图像配准分类方法,将其分为运动估计和融合两类,突破了传统的基于算法分类方法的界限,站在一个全新的角度去理解图像配准技术,在每一个分类下,分别阐述了常用算法,以及提出当前新颖的研究方法,并分析了每一分类的具体应用,为后续的图像处理、拼接、重建等工作做出详细的准备。     

基于光流法的冠状动脉造影图像序列中血管运动的估计

利用冠状动脉造影图像序列进行二维血管运动的分析，对于准确估计与解释心脏的运动，从而正确诊断心血管和心脏疾病十分关键。同时也是由血管造影图进行冠状动脉树三维重建的重要步骤。笔者采用光流法对单面冠状动脉造影图像序列进行血管运动估计，以动脉分叉点作为运动跟踪的标志，并提出在很短的时间间隔内冠状动脉上很小部分的运动可以认为是简单平移的假设，从而计算出血管以及相关心外膜的运动参数。     

动态规划在运动图像分析中的应用

对运动图像序列中的目标进行运动跟踪和估计,可以分别采用变形模型和弹性配准的方法,两问题的求解均可归纳为成本函数的最优化问题。提出了应用动态规划算法求解离散成本函数最优化的方法,把问题分解成多个子问题分别求解,并存储子问题的解以避免重复计算。该方法不仅可保证解的全局最优性,而且计算量小,有利于实现实时处理。在对临床X射线冠状动脉造影图像序列的实验中得到了满意的结果,匹配大约2000个点的血管骨架只需要一秒钟左右的时间。对运动场已知的模拟图像的实验证明运动估计误差小于1个像素（1像素=0．3mm）。     

LCC-Demons形变配准算法在自适应放疗中的应用研究

癌症患者在接受放疗过程中,体重以及肿瘤体积的变化等因素很可能导致靶区、危及器官OARs的解剖结构发生变化.传统的形变配准算法对于这种复杂大形变鲁棒性较弱,难以完成配准.针对上述情况,本文采用LCC-Demons形变配准算法对病人放疗计划中的CT图像进行配准,利用得到的形变场完成医生勾画信息映射.通过比较配准前后靶区与危及器官的DSC相似性系数(重叠度)与Hausdoff距离来评判配准算法精度,从而对配准质量作出评价.实验结果表明, LCC-Demons算法具有很好的棒性,对复杂的头颈部配准有很好的效果,对于自适应放疗具有重要意义.     

图像配准的统计数值分析

从图像的灰度信息出发,对联合概率分布进行计算分析,通过最大化联合概率分布在二维平面上的聚集度来完成图像的配准过程,并就图像在完全配准、不完全配准、相互独立的情况下其灰度值的联合概率分布进行了数值统计分析.文中以长波红外图像、中波红外图像、短波红外图像为例进行了仿真.分别对5种配准情况的不同配准测度进行了数值和图表分析对比,分析了不同配准测度之间的评价一致性问题.     

改进SA-PSO在系统误差配准中的应用

针对融合系统中系统误差未固定的情况,将模拟退火算法SA(Simulated Annealing)引入到改进的粒子群优化算法PSO(Particle Swarm Optimization)中来解决系统误差配准问题.该方法结合了改进PSO的全面、快速寻优能力和SA的概率突跳特性,解决了PSO容易陷入局部最优的缺点,也保证了群体的多样性,避免了种群的退化.仿真结果表明,改进的SA-PSO方法较PSO、GA方法在系统误差配准精度上得到了提高.     

加权微粒群算法在模型配准中的应用

微粒群算法目前已经在很多领域得到了广泛的应用。根据微粒群算法收敛较快的权值范围,建立加权函数,将其运用到速度进化过程中,并在进化过程中分群优化,使得改进的微粒群算法在迭代初期具有较好的全局收敛能力,在迭代后期具有较好的局部收敛能力,从而可以实现维护全局和局部搜索能力的平衡。将该算法运用于散乱点云与三维CAD模型的配准问题中,并与基本微粒群算法进行对比,具有更好的配准结果,迭代收敛更快。     

准运动水线三维连续弹性拉索风雨激振理论模型

以三维连续斜拉索为研究对象,推导了风雨激振发生时拉索在面内面外的运动微分方程,建立了准运动水线三维连续弹性拉索风雨激振的理论模型。为简化复杂问题,将水线的运动规律近似成正弦形式,并且假定水线平衡位置、水线振动幅值与来流风速的关系。首先将水线固定在拉索表面,得到了典型驰振的响应;接着详细研究了来流风速、水线振动频率、水线形成位置、风速剖面和拉索阻尼比等对三维连续拉索的风雨激振响应的影响。     

基于非刚性运动分析理论的心脏运动估计

针对心脏的运动分析问题,本文提出一种采用非刚性运动分析理论,根据X射线冠状动脉造影图像序列中血管的形态变化分析心脏三维运动的算法.该方法根据已经被临床实验证实的有关心脏运动的先验知识,将复杂的心脏运动分解为整体运动和局部运动,按照从整体到局部、从粗糙到精细的顺序定量估计各运动组成部分的参数.实验结果表明,该算法可以得到心动周期中心脏运动的全面量化描述.     

转动梁纵横弹性运动的非线性解法

本文论及转动梁纵横弹性运动的解法。首先，对非线性运动方程进行线性化的解法进行了讨论。接着，引入了动力刚化。关于动力刚化问题的研究引起国外学者的广泛兴趣，并发表了大量论文。最后，与上述各种方法不同，本文提出了采用非线性方法对上述方程求解，并得出相应的结果。     

Application of Elastic Image Registration and Refraction Correction for Non‐Contact Underwater Strain Measurement

Abstract: The refraction‐induced image distortion introduces large errors in the deformation measurement of fluid submerged specimens using digital image correlation (DIC). This study provides a review of the nature of the refraction‐induced image distortion, assesses experimental conditions that interact with refraction and proposes an elastic image registration technique to correct the refraction distortion of underwater images. In the elastic image registration technique, control points are selected on reference and refracted images of a template object and locally sensitive transformation functions that overlay the two images are obtained. The transformation functions so obtained are then used to reconstruct undistorted images from underwater images and the former are used as input to a DIC system. The proposed approach has shown to improve the refraction error in the order of 5–8% for typical material test samples undergoing deformation inside a water‐filled glass chamber.     

基于冠脉造影序列信息的基础矩阵计算方法

在冠脉造影的三维重建过程中,由于在成像过程中不同方向上的对应图像形状差别很大,通过常规的特征点匹配方法得不到匹配点,因此只能手动选取血管中轴的分叉点作为特征点,这样得到的特征点的数目有限,一般为十个左右,这样对于基础矩阵的精确计算是一个难点.为了解决这一难题,本文利用冠状动脉造影序列信息提取大样本匹配点对,将景物重建中的常用的随机采样一致性(RANSAC)方法应用到冠状动脉造影三维重建中来.试验表明本方法对冠脉造影的对极几何估计具有很强的适应性和鲁棒性.     

动作分析方法在民航值机中的应用

在不增加资金、场地、员工,甚至员工体力的前提下,以值机人员的工作动作为研究对象,采用工业工程的动作分析的研究方法,辅助IEMS视频动作分析软件,以动作经济原则作为指导原则,分析和改善值机员在值机工作过程中的动作。通过整体和部分分析,删除无效动素,改善有效动素,简化值机人员工作动作,获得高效动作流程,提高值机效率,进一步提高旅客的满意度。     

变形模型技术在冠状动脉造影图像序列后处理中的应用

以冠状动脉血管轴线的三维运动跟踪和心脏的形状建模为例,论述了变形模型在X射线心血管造影图像序列后处理中的应用.首先采用3D snake模型,表示血管轴线的曲线在三维空间中的变形,完成对血管骨架的序列重建.然后以各时刻的血管骨架点作为采样点,采用基于扩展超二次曲面的变形模型,建立心脏形状模型,通过分析不同时刻模型参数的变化,获得心脏变形参数的估计.     

Nonlinear Dynamical Analysis in Incompressible Transversely Isotropic Nonlinearly Elastic Materials: Cavity Formation and Motion in Solid Spheres

In this paper, the problem of cavity formation and motion in an incompressible transversely isotropic nonlinearly elastic solid sphere, which is subjected to a uniform radial tensile dead load on its surface, is examined in the context of nonlinear elastodynamics. The strain energy density associated with the nonlinearly elastic material may be viewed as the generalized forms of some known material models. It is proved that some determinate conditions must be imposed on the form of the strain energy density such that the surface tensile dead load has a finite critical value. Correspondingly, as the surface tensile dead load exceeds the critical value, a cavity would form in the interior of the sphere and the motion of the formed cavity with time would present a class of singular nonlinear periodic oscillations. The effects of constitutive parameters on cavity formation and motion are discussed in detail, and the corresponding numerical examples are given simultaneously.     

双向地震动作用下刚度偏心单层体系弹性反应谱研究

目前的工程抗震设计方法是建立在弹性单自由度反应谱的基础上，然而实际地震动的多维性和结构偏心引起的空间耦合性使得基于单自由度反应谱的设计方法存在着局限性。为此，研究并建立了双向地震作用下结构刚度偏心层体系弹性反应谱模型，定义弹性位移比值谱和加速度比值谱。通过对硬土、中硬（软）土、软土3类场地60条双向地震动的弹性比值谱统计平均结果，分析3类场地比值谱的谱值分布特征及相对刚度偏心距、扭转频率比对谱值及谱值分布的影响。结果表明，各类场地的比值谱都具有独特的谱值分布特征，并且这些分布特征受相对刚度偏心距和扭转频率比的影响较小。在每种场地类型的谱值分布特征下，弹性比值谱随相对刚度偏心距和扭转频率比的变化也具有一定的规律性。