基于MAP-MRF的旋转3维超声心动图断层重建及降噪

提出了一种基于最大后验概率准则(MAP)-马尔可夫随机场(MRF)的3维超声图像重建算法,在3维重建的过程中可以有效地去除超声图像特有的斑点噪声。首先提出了3维重建的数学模型,它假设所要估计的空间灰度值属于某个函数向量空间,这个向量空间的基函数因支持区域的不同而不同,将Rayle igh分布和G ibbs分布作为先验知识,通过后验概率最大化(MAP)来估计基函数前的系数,在重建算法中,通过将邻点联系强度α设定为随梯度的变化而变化,从而达到了保边界的各向异性滤波特性。采用ICM算法求解这个系数向量。为了提高该算法的效率,又进一步提出了其改进算法,最后的实验结果显示,这种基于MAP-MRF的重建算法可以有效地去除超声图像中的斑点噪声。     

基于雷达复杂1维距离数据的3维重建算法

基于刚体目标3维运动过程中的几何不变性,可以利用目标上多个散射点在单天线雷达1维距离像序列中的1维距离数据,重建出目标未知的3维结构和运动路径。针对此1维到3维的几何重构问题,提出了一种雷达刚体目标结构和运动的3维重建算法,该算法可利用散射点复杂的1维距离数据进行重建,并且采用非线性优化技术实现了对目标重建参数的捆绑调整(bundle adjustment)。另外,该算法中引入了目标的平移模型,使目标的平移参数能够与旋转参数一并求解,从而避免了距离对准操作的误差对重建精度的影响。仿真实验结果表明,由于重建数据中散射点的数量以及目标3维运动的丰富性得到了显著提高,尤其是最优化技术在算法中的成功应用,重建算法的鲁棒性得到了有效增强。     

基于神经网络的金属断口3维重建

金属断口SEM图像的3维重建能更精确地定量分析断口,因而在材料断裂研究中具有重要意义。为了对金属断口SEM图像进行重建,根据金属断口表面具有的分形特征,提出了以高度z连续作为约束条件,利用神经网络对单幅断口SEM电镜图像进行重建的算法,并在实验中取得很好的重建效果。该算法对于未知光源方向的粗糙表面的3维重建具有较大的理论价值和实用价值。     

基于二维压缩感知的超声k空间重建

压缩感知理论已经应用于多个领域,如MRI,超声等。提出了一个新的超声重建方法,基于二维压缩感知和k空间。在时域采样特定信号,并在k空间中对其进行重建。当处理二维信号(图像)时,传统的方法是将其转换为一维向量,这种方法非常耗时,并且对于大的图像重建来说不切实际,通过二维压缩感知处理这个难题。     

基于1维子空间的3维重建算法

为了重建3维场景,假设相机为正投影模型,提出了一种基于1维子空间的3维重建算法．所有图像序列构成的行向量与3维空间点构成的行向量所生成的子空间是同一线性子空间,而且由第1幅图像点构成的2个行向量外加1个行向量就可以组成该子空间的一个基底．该算法利用上述特性,线性地求取该行向量,最后完成3维重建．模拟实验和真实实验数据结果表明,该重建算法具有鲁棒性好、重投影误差小等优点．     

误差云映射的深度融合3维重建

描述了一种应用于视频序列的3维稠密重建方法,主要针对基于多深度图恢复3维物体时存在的多对一映射重复投影问题,提出基于误差云概念的3维定点优化方法.该方法首先通过深度矫正,增加视频序列深度图的一致性;其次利用投影过滤分类算法,把所有投影点按照多对一映射的关系,以3维空间中所有不同点为类型,进行投影点依次映射,将每一点划分在各自的误差云类中以求得投影点与3维点的对应关系;随后采用空间高斯分布求出每个误差云所恢复出来的点坐标.最后通过多边形技术对恢复的点云数据进行网格化,使其重建出精确的目标物体或场景的3维轮廓.从实验结果可以观察到,本文3维重建方法可以有效减少深度图融合多对一映射重复投影问题所带来的负面影响,使重建结果更加接近于真实物体,达到较好的效果.     

结合特征适配与拉普拉斯形变的3维人脸重建

目的 数字娱乐产业的发展要求3维人脸重建技术能重建高分辨率3维人脸,并具有较高计算效率和重建准确性。针对这一情况,提出一种基于单幅图像的高分辨率3维人脸重建方法。方法 该方法包含特征适配与拉普拉斯形变两部分。预先用1组3维人脸样本上的3维特征构造可变形模型。给定图像时,从其上自动提取2维特征点,并根据获得问题最优解的必要条件进行特征适配以重建个性化3维特征;然后基于拉普拉斯方法,用该3维特征对一般人脸模型进行变形以获得特定高分辨率3维人脸;最后通过纹理合成获得真实感人脸。结果 用本文方法和已有方法分别进行可变形模型适配和模型变形,本文的特征适配方法具有更快的收敛速度和更高的准确性,拉普拉斯方法具有更小的重建误差。纹理映射后的3维人脸具有很好的视觉效果。结论 本文方法将特征适配与拉普拉斯形变结合起来进行高分辨率3维人脸重建。实验结果表明所提出的方法具有较高的计算效率和准确性,能实现较为理想的高分辨率3维人脸重建。     

关节轴角先验对3维人体重建结果的影响

目的 3维人体重建的目标在于建立真实可靠的3维人体模型。但目前基于SMPL（skinned multi-person linear model）模型重建3维人体的实验和一些公开数据集中，常常会出现预测的姿势角度值不符合真实人体关节角度规则的现象。针对这一问题，本文提出设置关节旋转角值域，使得重建的结果真实性更强、更符合人体关节机械结构。方法 根据人体关节的联接结构将各个关节的运动进行划分。根据划分结果计算关节运动自由度，并结合实际情况提出基于SMPL模型的关节旋转值域。提出一个简单的重建方法来验证值域分析的正确性。结果 使用3维人体数据集UP-3D进行相关实验，并对比以往直接根据学习结果生成重建模型的数据。在使用轴角作为损失参数的情况下，重建精度提高显著，平均误差降低15.1%。在使用所有损失函数后，平均误差比直接根据预测值生成重建模型的两段式重建方法降低7.0%。重建结果与UP-3D数据集进行真实性对比有显著的关节联动性效果。结论 本文提出的关节旋转角值域设置对基于SMPL模型进行3维人体重建的方法在进行关节点旋转角回归的过程中起到了很大作用，重建的模型也更符合人体关节运动联动性。     

3维图像数据场的快速重建

3维图像重建中最典型的一类算法是体绘制方法,然而由于体绘制中的重采样和插值这两类基本运算,其计算量却是很大的,这往往影响重建的速度,为此,提出了在重建过程中采用减少插值、快速插值以及快速重采样等多项措施和方法,以加速3维图像的重建.实验表明,采用该方法重建时间约缩短了1/3,可见,这些措施和方法是切实可行有效的.     

基于分区和凸包的3维相貌复原

依据残缺不全的受害人颅骨来实现受害人3维相貌复原是刑事侦察的关键的第1步。为了真实重现受害人的3维容颜,提出了一种基于螺旋CT的3维颅骨重建影像的3维凸包软组织厚度计算方法。该方法首先通过做实验人螺旋CT,建立分民族、年龄段的统计意义上的中性人软组织厚度数据库;最后提出了基于分区和凸包的3维相貌复原重建方案。经有关部门试用和实际重建效果分析,证明该方案和软组织获取方案是有效和可行的,并达到了预期效果。该方法与已有方法相比,具有客观、快速的优点。     

特征重加权U-Net超声图像分割的骨结构重建与增强现实显示

在现有骨科微创手术中,医生通过观察屏幕上显示的二维骨结构X射线图像,引导手术器械置入并完成治疗.但这种方式不仅缺乏直观的三维信息,而且导致病人和医生暴露在大量的射线电离辐射下.为了解决该问题,提出特征重加权超声分割的骨结构重建与增强现实显示技术,将骨结构直观展示给医生,为医生提供无辐射的手术引导.首先,开发了一个特征重...     

Acquisition of three-dimensional information of brain structures using endoneurosonography

Recent trends in minimally invasive brain surgery aim at using the joint acquisition of endoscopic and ultrasound images, a technique called endoneurosonography (ENS). Endoscopic images are useful, but they cannot provide information beyond opaque structures; therefore, it is necessary to complement them with other medical images. In this sense, ultrasound images provide a good option because they are cheap and easy to acquire in intraoperative scenarios.This paper presents a methodology for acquiring 3D information on brain structures using endoneurosonography. The endoscopic cameras and the ultrasound sensor are inserted into the brain during surgery. The information from the endoscopic cameras is used for stereo reconstruction, while the ultrasound information is used to segment regions of interest. The aim of this work is solving four specific problems: calibration of the endoscopic system; tracking of the ultrasound probe through endoscopic images; segmentation of brain structures from ultrasound images; and 3D reconstruction of brain tumors. At the end of the paper, the complete methodology is explained and experiments are done on an ENS database of brain phantoms.     

一种基于光学定位的自由式三维超声系统研发

自由式三维超声成像是一种新型的采用二维超声原理进行任意部位三维成像的设备,可以在传统的二维超声探头上固定用于空间定位的标记物,对扫描对象进行任意部位、大范围的三维扫描成像。文章介绍了一种可应用于微创手术导航的自由式三维超声成像系统,并详细分析了当前基于距离加权的三维超声重建算法的性能和优缺点。通过对体模和动物器官的超声图像扫描,并使用三维重建系统分别进行超声三维重建,得出了比较满意的结果,验证了三维重建算法及三维重建系统的可行性和有效性。     

一种自由臂三维超声任意切面重建方法

提出一种无体素的自由臂三维超声任意切面重建方法。通过计算重建切面和原始超声图像的位置关系,根据重建切面附近的超声图像像素点直接重建得到任意切面图像,在计算切面图像像素值的过程中采用平方距离加权方法。实验结果证明,与传统方法相比该方法具有更高的重建精度和相近的噪声抑制能力,而针对某一确定平面的重建时间仅为传统方法的1.6%左右。     

基于弱监督学习的三维人脸形状与纹理重建

三维人脸相较于二维人脸包含了更多特征信息, 可应用于如人脸识别、影视娱乐、医疗美容等更多实际应用场景, 因此三维人脸重建技术一直是计算机视觉领域的研究热点. 由于真实三维人脸数据较难获取, 很多基于深度学习的重建算法首先利用传统重建方法为大量二维人脸图像构建三维标签, 作为训练数据, 这些数据可能并不精准, 从而导致算法的重建精度受到影响. 为此, 本文提出一种基于multi-level损失函数的弱监督学习模型, 结合传统三维人脸形变模型3DMM与深度学习方法, 直接从大量无三维标签的二维人脸图像中学习三维人脸特征信息, 从而实现基于单张二维人脸图像的三维人脸重建算法. 此外, 为解决二维人脸图像中常存在遮挡或大姿态情况而影响人脸纹理重建的问题, 本文使用基于CelebAMask-HQ数据集的人脸解析分割算法对图像进行预处理去除遮挡区域. 实验结果表明, 基于本文方法的三维人脸重建质量与重建精度均实现了一定的提升.     

3D Echocardiogram Reconstruction Employing a Flip Directional Texture Pyramid

Three dimensional (3D) echocardiogram enables cardiologists to visualize suspicious cardiac structures in detail. In recent years, this three-dimensional echocardiogram carries important clinical value in virtual surgical simulation. However, this 3D echocardiogram involves a trade-off difficulty between accuracy and efficient computation in clinical diagnosis. This paper presents a novel Flip Directional 3D Volume Reconstruction (FD-3DVR) method for the reconstruction of echocardiogram images. The proposed method consists of two main steps: multiplanar volumetric imaging and 3D volume reconstruction. In the creation of multiplanar volumetric imaging, two-dimensional (2D) image pixels are mapped into voxels of the volumetric grid. As the obtained slices are discontinuous, there are some missing voxels in the volume data. To restore the structural and textural information of 3D ultrasound volume, the proposed method creates a volume pyramid in parallel with the flip directional texture pyramid. Initially, the nearest neighbors of missing voxels in the multiplanar volumetric imaging are identified by 3D ANN (Approximate Nearest Neighbor) patch matching method. Furthermore, a flip directional texture pyramid is proposed and aggregated with distance in patch matching to find out the most similar neighbors. In the reconstruction step, structural and textural information obtained from different flip angle directions can reconstruct 3D volume well with the desired accuracy. Compared with existing 3D reconstruction methods, the proposed Flip Directional 3D Volume Reconstruction (FD-3DVR) method provides superior performance for the mean peak signal-to-noise ratio (40.538 for the proposed method I and 39.626 for the proposed method II). Experimental results performed on the cardiac datasets demonstrate the efficiency of the proposed method for the reconstruction of echocardiogram images.     

基于序列图像的三维重构

提出了一种基于序列图像的三维重构方法。在相机标定的基础上,利用两幅图像间的匹配关系得到一个初始的三维模型,然后利用剩余图像与初始模型间的匹配关系,采用反投影映射的方法计算出剩余图像的外方位元素。最后经过稠密匹配、三角剖分和纹理渲染得到物体的三维模型。实验结果表明,相机标定精度较高的情况下,采用该算法能够得到较低失真的三维模型。     

基于Matlab的颅面三维重构技术

介绍了一种以Matlab为工具实现颅面三维重构的方法。给出了利用该方法处理医学图像、构造体数据集和三维重构的全过程。提出了完成医学图像三维重构的技术路线、方法和步骤。为医学图像的三维可视化技术提供了一种新的可能。     

带有未知匹配的图像线特征三维重建方法的研究*

为了解决传统三维重建过程中线特征匹配速度慢、建模与匹配过程脱节的问题,提出了基于相关系数的图像线特征匹配的方法,运用此方法对同一物体的三幅图像进行了特征匹配和三维重建。建立了目标物体的三维模型,达到了对物体线特征匹配与三维重建同步进行的目的。通过对所得实验数据分析,可以证明此算法对于物体的三维重建是有效的。     

图像三维重建中的特征点匹配方法研究

针对传统三维重建中点特征匹配算法的局限性,提出了基于相关系数的图像点特征匹配方法,实现了对图像点特征匹配与三维重建同步进行的目的。基于同一物体的两幅图像,给出了其特征匹配和三维重建的算法,并通过实验数据分析了此算法的有效性。