基于VTK的医学图像快速重建系统

使用数据可视化工具包VTK和重建算法MC开发了一套医学影像三维重建系统。系统针对阻碍实时性的三维重建时空问题,采用顶点合并和哈希映射方法对三角形网格进行优化,有效减少了重建后图像的存储量并提高了显示速度。本系统为构建完整的医学可视化平台奠定了基础。     

基于哈希特征的大规模图像快速匹配算法

针对基于图像进行三维重建技术在使用大规模图像集合进行重建时,需要对图像集合中图像进行两两匹配耗时问题,提出了基于哈希技术对图像构建全局哈希特征的方法,通过过滤掉无效的图像关系对来减少计算时间,极大地提高了大规模图像集合三维重建的匹配计算效率。提出的大规模图像快速哈希匹配算法包括构建图像哈希特征、构建初始匹配图、挑选候选匹配对、哈希匹配几个步骤。实验结果表明该方法能显著地提高三维重建中图像匹配的速度。     

基于Web服务的图像处理系统研究与实现

网格技术的发展,特别是网络服务资源框架WSRF的推出,为以服务形式实现大型分布式应用提供了有力支持.本文结合基于Web服务构建的图像处理系统WIP,讨论实现网格应用系统的相关技术.WIP采用多层应用模式分解系统功能,任务调度通过UDDI注册中心分布式调用服务,利用网格环境中空闲计算资源处理图像服务,提高图像计算速度.WIP是基于医学图像构建的,该平台易于扩展到其它应用领域.     

医学图像三维重建及实时性研究

使用VTK工具包和MC重建算法开发了一套医学影像三维重建系统,并着重对实时性进行研究。由于重建后图像数据的处理时间和存储代价与三角形网格中三角形数量成正比,过于复杂和细节化的网格会给图像数据的存储、传输、计算和实时绘制等带来负担,故采用了顶点合并的三角形网格简化方法来减少三角形数量。另外,网格存储中存在公共顶点的大量重复存储,故提出了三角形网格的哈希映射存储方法,消除了顶点的重复存储。     

基于改进Census变换的自由曲面立体匹配方法

针对基于网格投影的自由曲面三维重建方法中,特征点集中分布于投影网格线条之上,而投影网格线条未能覆盖的部分即投影网格线条间的自由曲面区域无特征点,导致重建精度较低的问题,提出一种基于自适应窗口的改进Census变换立体匹配方法,对投影网格线条间的自由曲面进行三维重建;将特征匹配算法与区域匹配算法相结合,以图像中目标物体上的投影网格指导Census变换;利用可变视差范围计算Hamming距离作为匹配代价;通过筛选获得精度较高的匹配点对。实验结果表明,该算法应用于双目视觉图像三维重建,可有效提高投影网格线条间自由曲面的重建精度。     

基于性能量化矩阵的计算网格作业调度算法研究

提升计算网格系统运行效率的关键在于作业调度算法,如何综合各种因素使得调度策略更为全面是一个有挑战性的问题.通过建立网格资源性能量化矩阵,构建了一个作业调度模型,并基于此模型给出了一个具体的作业调度算法.通过性能分析和实验仿真,该算法在运行时间、占用资源等方面都有较大的改善,能较好地适应网格系统的动态性和可扩展性特点,提高了作业调度效率.     

机器人视觉三维重建网格门户的研究与开发

为了提高机器人视觉三维重建的速度,分析了建设机器人视觉三维重建网格的必要性以及网格门户在网格系统中的重要性.根据三维重建网格的特点设计了网格门户的体系结构,介绍了基于Gridport门户开发工具包快速开发三维重建网格门户中的各个组件的基本过程,实现了基于门户的单点登录、用户管理、资源监测、文件传输和三维重建服务调用等基本功能.     

计算网格中作业调度系统GridPBS的设计与实现

通过对目前流行的集群调度系统PBS进行封装和扩展,设计并实现了一个计算网格作业调度系统GridPBS。该系统可使PBS系统的应用拓展到整个计算网格环境,克服了现有PBS系统只能在单个集群节点上运行的局限性。根据计算网格中的集群资源运行情况对用户作业进行凋度分配,从而有效地整合和利用计算网格各节点的计算能力。     

容错计算网格作业调度模型的研究

网格技术的发展对网格系统的效率和服务质量提出了更高要求．在综合研究目前网格作业调度环境的基础上，提出一种容错计算网格作业调度的随机Petri网模型，并给出了网格作业分派策略和计算站点内的作业选择策略，以及容错计算网格的性能评价指标．仿真实验对容错计算网格的性能进行有效的分析，反映故障对网格中不同类别作业的影响．     

三维重建网格系统中资源调度的研究

网格系统中存在着大量动态、异构的资源,有效的利用这些资源可以达到提高图像三雏重构的速度的目的.设计了图像三维重建系统的资源调度结构,基于该结构提出了改进启发式调度算法,并对算法的执行过程和并行任务集的存储方法进行论述.最后,利用GridSim对调度算法进行仿真测试.仿真测试结果表明,在图像三维重建系统中,改进启发式调度算法比传统的Min-Min算法具有更高的执行效率.     

用于快速三维扫描的主从式图像采集处理系统

提出了用于快速三维扫描的主从式图像采集处理系统的结构．该系统集图像采集和快速处理于一体，结构紧凑．PC和DSP并行运行，充分发挥DSP强大的数据处理能力，减轻了PC的负担，PC承担的三维重构和机械控制系统的功能也得到加强，显著的提高了三维扫描系统的性能．     

适应大规模数据处理的动态服务私有云系统

为适应私有云环境下数据量大、计算密集、流程复杂的计算任务需求,借鉴公有云计算的相关理论与技术,结合私有云环境的特点,提出了一种适应大规模数据处理的动态服务私有云系统实现方案。该方案使用作业文件描述计算任务,以作业逻辑结构动态构建处理工作流程;通过数据流驱动服务请求,引入MapReduce并行框架进行大规模数据处理。实验结果表明：该方案能够正确有效地处理数据量大、计算密集、流程复杂的计算任务,显著提升处理效率,具有很高的实用性。     

Cloud data analysis using a genetic algorithm‐based job scheduling process

Data analysis plays a major role in different research applications that require a large volume of data. Cloud computing can provide computer processing resources and device‐to‐device data sharing based on user requirements. The main goal of cloud computing is to allow users and enterprise of varying capabilities to store and process data in an efficient way and to access and distribute resources. However, a crucial problem in cloud computing is job scheduling for numerous users. Prior to the implementation of job scheduling, jobs must be categorized according to degree of criticalness, privacy and time required. Based on the experimental results, the combination of tasks was successfully determined by the processor. In heterogeneous multiprocessor systems, customized job scheduling is highly critical for obtaining optimal job performance. In this paper, an evolutionary genetic algorithm was used for obtaining better results in job scheduling, thereby improving performance in the cloud system in this regard. The genetic algorithm‐based job scheduling process introduced minimizes the investment in time through effective allocation of user requests in order to enhance the overall efficiency of the system.     

Real-time 3D registration using GPU

3D registration is a computer vision technique of aligning multi-view range images with respect to a reference coordinate system. Aligning range images is an important but time-consuming task for complete 3D reconstruction. In this paper, we propose a real-time 3D registration technique by employing the computing power of graphic processing unit (GPU). A point-to-plane 3D registration technique is completely implemented using CUDA, the up-to-date GPU programming technique. Using a hand-held stereo-vision sensor, we apply the proposed technique to real-time 3D scanning of real objects. Registration of a pair of range images, whose resolution is 320 × 240, takes about 60 ms. 3D scanning results and processing time analysis are shown in experiments. To compare the proposed GPU-based 3D registration with other CPU-based techniques, 3D models of a reference object are reconstructed. Reconstruction results of three different techniques in eight different scanning speed are evaluated.     

基于多角度光学投影表面重建的三维自发荧光光源定位算法

在自发荧光断层成像（Bioluminescent tomography imaging,BLT）中,双模态融合（光学模态与结构模态）可充分利用结构模态提供的高精度3D几何结构,重建三维表面荧光光通量分布,进而实现小动物内部荧光光源定位.然而,与纯光学模态相比,双模态融合存在采集系统复杂、成本高、数据处理繁琐及存在电离辐射（如CT）等问题.因此,研究基于纯光学3D几何结构的自发荧光光源定位方法对BLT具有重要意义. 本文在搭建纯光学自发荧光断层系统（All-optical bioluminescence tomography system,AOBTS）的基础上,提出一种基于多角度光学投影表面重建的三维自发荧光光源定位方法. 本方法由基于多角度光学投影的3D表面重建、多角度荧光无缝融合、荧光光通量的量化校正以及自发荧光内部光源重建4部分组成. 通过真实小鼠内部植入荧光光源实验表明,与传统纯光学方法相比,本文提出方法不仅改进了3D表面重建方法,而且增加了多角度荧光无缝融合,可实现真实小鼠的三维自发荧光光源定位,初步实验证明具有小动物预临床实验潜力.     

地震并行处理模式与应用框架

文中研究石油地震数据处理的并行计算设计模式（流水、扇出／扇入、主从和混合）和应用框架,框架和模式的目的都是复用成功的软件设计自力更生,框架可以看作一类设计模式的具体实现。针对地震数据处理模式设计和实现了GRISYS地震数据处理应用框架。利用这个框架,以往大量的串行地震处理模块,不需要任何改动,可以在工作站集群计算机或大规模并行计算机上实现并行计算,在曙光2000－Ⅱ并行计算机上试验,获得了非常高的并行处理加速比。     

基于OpenGL的多臂井径仪三维成像系统的设计

文章介绍了多臂井径仪的测量原理,设计了基于OpenGL的多臂井径仪三维成像系统,详细介绍了多臂井径仪三维成像系统空间点的获得、数据的处理及软件的设计、三维重构的实现方法。从三维重构的整体效果图可以看出,该系统能准确、快捷地实现套管的三维重构,算法简捷合理。     

GridMol系统中蛋白质可视化与建模的性能优化

基于网格计算思想开发一个具有计算化学前、后处理功能的系统GridMol,其主要功能包括分子可视化、分子建模和计算作业提交。针对GridMol系统中蛋白质大分子显示和建模遇到的性能问题,给出调整Java 3D场景图进行性能优化的方法,通过GridMol和其他分子可视化软件的性能比较以及自身优化前后的性能比较,证明优化方法取得了良好的效果。     

基于微机电系统振镜的多频相移正弦结构光系统相位展开误差分析

随着增强现实和虚拟现实技术的发展,以及元宇宙概念的兴起,三维重建技术作为重要的内容获取手段得到了广泛的应用。其中,结构光重建技术以其高精度且不受物体表面材质纹理影响的特点,得到了研究者的重点关注。传统的结构光三维重建主要使用基于数字光处理的投影仪来投影编码图案,然而,数字光处理投影仪存在尺寸大、功率高、价格昂贵等缺点,限制了其在众多应用中的便利性。因此,微机电系统振镜因其体积小、成本低、帧率高等特点,在越来越多的三维扫描系统中,被考虑作为投影仪投影编码结构光。但限于只能投影单向条纹图案和存在红外激光器散斑效应带来的噪声的缺点,传统的基于三角测量方法并不适用。因此,该文采用相位-高度模型,搭建了基于微机电系统振镜的三维扫描系统。针对散斑效应引起的噪声,本文通过实验对比了基于微机电系统振镜常用的 3 种时间相位解包裹算法的抗噪性能。结果表明,多频层级法和负指数拟合法的抗噪性能较好,精度较高,而多频外差法的抗噪性能较差。该研究结果可为研究人员选择解相方法提供参考。     

基于二维半雕刻系统的三维人脸重建

三维人脸的重建是二维半雕刻系统的核心内容,提出了一种从正、侧面图像上自动提取特征点来修正通用模型从而重建三维人脸的方法。首先使用特征点模板匹配的方法自动提取出特征点,然后以这些特征点为依据,通过整体变换和径向基插值来修正通用模型得到特定人脸。同时建立了一个人脸模型库来获得特征点模板,并且提出了一种分块存储的方法可以更精确地针对脸部不同区域进行重建。实验验证,这种方法效率高、交互操作少、取得了满意的重建效果。