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基于分块映射的纹理映射方法
运用纹理映射技术可使数字化模型更加真实和生动.本文提出基于分块纹理映射方法,将表面纹理分块"贴"到不规则的生物器官数字化模型上.实验结果说明该方法能够建立逼真的数字化生物器官模型.
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救援机器人全景观测臂的系统设计
本文设计的救援机器人观测臂包括三连杆运动及底盘和摄像头运动系统,针对其特点,利用坐标系变换提出观测臂运动学数学模型.并讨论了机器人的三杆运动路径设计问题,进行合理的区域划分,提高观测臂系统工作时的效率.后结合仿真证明该模型的合理性及系统规划方法的有效性.
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扩散敏感梯度相关图像变形规律与矫正技术研究
目的用坐标变换描述不同方向扩散敏感梯度(Gb)情况下图像的变形规律,探讨不同方向Gb时扩散加权成像(DWI)的变形机制矫正方法.方法采用自制25点空间定位模具,在三个垂直方向施加b为1000 mm2/s的Gb后采集DWIR,S,P,并同时获得b为0 mm2/s的DWI0.应用数据拟合的方法建立成像平面的坐标变换方程.利用坐标变换将DWIR,S,P对DWI0进行矫正,再将DWI0对标准SE-T1WI进行矫正,定量研究其变形程度与规律.结果相对于标准SE-T1WI成像平面,DWI(0,R,S,P)成像平面的变形为平面弹性变形.相对于DWI0,DWIR,S,P的变形均为刚体的平行移动.DWIS与DWIR的变形主要表现在Y方向上的正向移动,以DWIS为重; DWIP表现为X与Y方向均有位移存在.各个坐标变换公式的方差分析P<0.001,决定系数均大于0.99.结论 EPI的梯度回波采集方式产生的电涡流对空间定位梯度产生的影响导致图像变形为平面弹性变形.而DWI中,不同Gb情况下,具有不同的变形规律.各坐标变换公式准确定量地描述了平面成像的变形规律,可以用于矫正成像变形.
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人体参数化运动学模型建立方法的研究
目的 通过广义坐标变换,构建人体参数化运动学模型,应用于人体的相对运动和绝对运动分析.方法 通过对人体环节的划分和人体系统的机械化处理建立人体的多刚体模型,根据人体运动的特点,采用其次矩阵和广义坐标变换建立人体参数化运动学模型.结果 通过运动分析和矩阵变换建立了通用的人体参数化运动学模型.结论 通过坐标变换原理,使用齐次矩阵描述人体各个环节的相对运动方程和绝对运动方程,从而给出人体模型在特定运动条件的运动特征,并用以进行人体的步行/跑步运动分析.
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基于数字化可视人数据集的医学图像配准研究
目的:采用医学图像配准技术,对中国数字化可视人数据集进行准确、高效的配准.方法:①图像Lab色度空间变换和二值化; ②图像分割和特征量提取; ③构造坐标变换矩阵;④图像序列配准变换.结果:配准后的图像序列中,人体解剖结构在空间和结构上实现了精确的匹配对应.进行三维重建后,几何模型外表面具有较高的光滑度,说明方法有效、可靠.结论:采用特征提取和快速坐标变换的配准方法可较好地应用于数字化可视人数据集的图像配准.
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快速坐标变换方法及其在图像配准中的应用
图像的坐标变换在图像配准过程中具有重要作用,在分析传统坐标变换方法的基础上提出一种图像快速坐标变换方法,实验表明该方法可以较大地提高配准的计算速度而不影响配准精度,且具有一定的通用性,可用于图像处理的其他领域.
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三维标测中轮廓数据的误差校正
外加电场条件下对体内坐标进行测量,并对重复定位精度进行验证.针对不同类别的均匀介质电阻抗属性在恒压电场条件下电势梯度的变化规律,提出被测点空间位置精确测量的具体求解方法,同时通过测量点实际值和被测结果之间进行坐标变换来对测量误差进行校正.测量结果和实际尺寸的大偏差=±1.056 mm,尺寸相对误差＜5%.结果证明了三维电场进行物体内部空间坐标精确探测的可行性.同时,作为物体内部被测点的一种新的标测手段,该方法可为心脏电生理手术的位置点探测奠定技术基础.
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医学图像配准中的快速坐标变换方法
在医学图像配准各种方法中,基于灰度的方法具有精度较高、稳健性强、不需要预处理等优点而被广泛使用,但是这类方法也存在着计算量大的缺点.文章在分析传统刚体坐标变换的基础上,提出了一种新的坐标变换的快速算法,可以较大地提高图像坐标变换速度而不影响计算精度,有利于图像配准的临床实时性.
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基于逆运动学的下肢步态参数计算和测量
步态参数分析是神经疾病康复的重要评估手段,能够方便、准确的测量人体下肢步态参数具有重要意义.本研究把人体下肢简化为由铰链连接的串联多刚体,利用三维运动捕捉仪检测脚尖与髋关节空间坐标与姿态,根据机器人逆运动学的方法计算下肢关节角度.通过测量人体骨骼模型的关节角度,分析逆运动学方法的精度与可靠性,分析显示逆运动学法计算的关节角度算术平均误差为3.12°,具有小于10％的大允许误差,且其与向量法计算数据在0.01水平上是显著相关的.本研究提出的逆运动学方法能够保证计算精度与可靠性,减少了测量需要的标识点数目和点滑移对测量的影响,增加了测量的方便性.
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基于多媒体技术的快速并行体绘制
体绘制的成像速度一直是影响其发展的关键因素.我们提出了一种基于多媒体单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)技术的加速算法.在保证成像质量的前提下,通过采用MMX、SSE、SSE2指令,分别加速光线扫描、采样和坐标变换等部分,使得光线跟踪算法的成像速度提高了3～6倍.实验表明,该算法具有成像速度快、成像稳定等显著优势,具有很高的应用价值.
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一种快速去除CT环形伪影的方法
目的 为快速有效去除CT图像中的环形伪影,本文提出一种基于图像重建后处理的CT环形伪影去除改进方法.方法 首先对CT图像从直角坐标系转换成极坐标系,其后对极坐标系下的图像进行滤波,设计一维滤波器,计算每个像素滤波后均值以及方差,通过对计算的方差与方差阈值比较以及该像素点的像素值与像素值阈值比较双重精确确定伪影点位置,并对伪影点进行合理的修正.后将校正完毕的极坐标图像转换为直接坐标图像.结果 仿真和实际CT图像实验表明,本方法在伪影去除、图像保真和计算时间等方面均取得了很好的效果.结论 本文提出的方法能够准确识别伪影点位置并有效去除伪影信息,其处理速度能够满足临床要求.
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超声内窥镜图像数字扫描变换的研究与实现
主要介绍了一种应用于医学超声内窥镜的数字扫描变换器(Digital scanning converter, DSC)原理、设计和实现.应用快速旋转矢量CORDIC算法(Fast modified vector rotational CORDIC, FMVR-CORDIC)进行坐标变换,用索引查找的方法替代算法中畸变因子的繁琐计算,提高超声扫描成像的速度.以FPGA为控制核心,完成数字信号处理及相关电路、芯片的逻辑控制.本设计结构简单,灵活性强,方便易行,完全满足医学超声内窥镜系统实时显示图像的要求.实验对采集到的原始图像进行坐标变换,获得了按直角坐标显示的灰度图像,验证了设计方案的正确性.
关键词： 医学超声内窥镜 快速旋转矢量CORDIC算法 超声扫描成像 坐标变换 FPGA -
手术导航中人体标志点注册方法和注册精度研究
手术导航IGS(Image guided surgery)指医生在术前获取患者的三维图像模型,术中根据模型引导进行手术治疗的过程.我们介绍了手术导航系统的组成和工作流程,分析了导航系统中,把患者实际体位和模型中虚拟位置精确配准的注册流程和原理,由于注册的精度直接影响着整个导航系统的精度,所以文章着重对注册算法的精度,可行性和鲁棒性进行研究.并结合实际临床导航手术的需求,分析了注册标志点数目和位置等因素对导航精度的影响.
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基于USB2.0的医用内窥镜超声探头旋转扫描成像系统
介绍基于USB2.0接口的医用超声内窥镜旋转扫描成像的设计与实现.根据超声成像的特点,本系统采取脉冲回波成像方式,文中介绍了超声波激发、接收电路以及收发隔离电路.针对旋转扫描的特点,设计了基于FPGA的同步控制电路和基于USB2.0接口的数据传输电路.对采集到的原始图像,进行坐标变换,获得了按直角坐标显示的灰度图像.利用连续旋转马达对实际物体扫描成像的实验结果,验证了系统的正确性.
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机器人辅助全膝关节置换系统中关键视觉定位技术的分析
将机器人引入传统的全膝关节置换手术中,介绍了机器人辅助全膝关节置换手术系统的国内外发展现状、系统结构;着重分析了机器人辅助全膝关节置换术中关键的视觉定位技术,以及与之相关的标定技术;并通过在自己研制的WATO机器人辅助手术系统上的模拟误差分析实验证明了所分析关键技术具有较高的精确度,符合手术的基本要求.
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下颌运动虚拟再现的六自由度测量
目的:设计一种记录下颌骨六自由度位移的方法,以真实再现下颌的运动过程.方法:使用2个重叠的网格屏和2束成一定夹角的激光束,用一个CCD视频摄像机采集测量图像,通过简单的计算得到下颌骨的位置与姿态的变化过程.结果:结合上、下牙列的三维扫描数据,可以三维图形的形式再现咬合运动.所用的计算公式简单,实时性强,连续测量无误差积累,测量精度可用于口腔医学研究.结论:该方法可用于下颌运动过程的记录.
