藏南暴雪过程的水汽图像

１９９５年１１月中旬藏南地区发生了１次暴雪天气过程,其主要影响系统是孟加拉湾风暴的北上,利用ＧＭＳ－５卫星水汽图像资料讨论了青藏高原对孟加拉湾风暴移动路及其云系分布的影响。由此估计青藏高机械阻挡作用可影响到３００ｈＰａ高空。     

针孔SPECT成像完全三维图像重建的研究

依托自行研制的一台高分辨率小动物单光子发射型计算机体层成像系统(Micro- SPECT), 开发针孔SPECT成像的完全三维图像重建技术. 该研究包括: 针孔SPECT成像的投影算子推导及其在Radon空间的采样特性分析; 有效的系统几何参数校正方法; 适用于圆轨道和螺旋轨道扫描的三维图像重建算法及定量补偿方法的实现. 为验证开发的完全三维图像重建技术, 进行了相应的计算机模拟成像、模具成像及小鼠成像实验, 并对结果进行了讨论. 计算机模拟和模具及小鼠成像实验显示: 跟基于解析求逆理论的近似图像重建算法FDK相比, 基于统计理论的三维迭代图像重建算法结合有效的系统响应补偿方法, 能够显著地改善重建图像质量和提高系统成像分辨率; 螺旋轨道扫描的针孔SPECT成像技术可以有效地克服常规圆轨道扫描成像的局限性, 扩大成像系统的轴向视野, 提供相对完备的锥形束投影采样空间, 实现高分辨率的全身小动物SPECT成像. 实验结果表明我们开发的完全三维图像重建方法与技术是切实有效的, 达到了预期的目的, 可以较容易地推广应用于多针孔SPECT成像的三维图像重建.     

一种全共享低交换并行高分辨太阳图像重建方法

高分辨图像重建在太阳物理研究中具有重要地位,但长期面临着观测数据量巨大,重建速度慢等难题,严重影响了太阳高分辨观测的开展.本文针对我国新一代太阳观测望远镜如一米新真空太阳望远镜(new vacuum solar telescope,NVST)、光学和近红外太阳爆发监测望远镜(optical and near-infrared solar eruption tracer,ONSET)的需求,通过实测方式细致分析了重谱法各模块的计算耗时,明确了数据交换性能是影响重建性能的关键瓶颈.在此分析基础上,提出了一种通用的全共享低交换并行高分辨图像重建方法.此方法基于消息传递接口技术(message passing interface,MPI)和共享内存机制,通过算法优化使重建计算进程完全利用共享内存来高速读写数据,显著减少进程间数据交换数量,降低通信开销.实验结果表明,本方法大幅度提高了重谱法和Knox-thompson法的重建性能,在单台16核PC服务器上,重建100帧ONSET 1660×1660像素大小图像和100帧NVST 1024×1024像素大小图像分别仅需约12.4和5.6 s,基本实现了实时高分辨重建的要求,为后续科学研究打下了坚实的基础.     

西南喀斯特地区水土过程与植被恢复重建*

受地质背景的强烈制约,西南喀斯特地区地表缺水少土,生境异质性高,在人类不合理的土地利用下极易诱发石漠化,是我国生态治理、扶贫攻坚的重点和难点地区。在简要介绍西南喀斯特地区土壤-岩石环境特征的基础上,重点阐述了该区水文-侵蚀过程与规律,探讨了植被恢复现状与治理对策,并提出了未来的发展方向。认为今后应基于水土过程研究,将植被恢复与生态治理和惠民增收有机结合,促进西南喀斯特区域生态与社会经济可持续发展。     

基于灰度CT 图像的岩石孔隙分形维数计算

研究刻画岩石类材料中的孔隙结构特征对于揭示岩石的各种力学行为具有重要意义,为此将分形理论与数字图像处理技术相结合, 针对工业CT 扫描得到的岩石切片图像进行了分析, 从中提取研究了岩石的孔隙结构特点, 讨论了孔隙率和分形维数之间的关系. 岩石CT 图像中各像元的灰度值是对应岩石微元中各物质衰减系数的综合反映, 可以反映出岩石中各种尺度孔隙的影响. 结合实验测定的孔隙率, 采用逆分析的方法可以确定出分割阈值的大小, 从而得到岩石孔隙结构的二值化图像, 为进一步研究孔隙拓扑结构提供基础. 随着孔隙率的增大, 孔隙结构的分形维数也变大. 而且在孔隙率相同的情况下, 孔隙结构的分形维数也不尽相同. 孔隙结构越复杂, 其分形维数越大. 实验证实, 基于灰度CT 图像的岩石孔隙分形维数是岩石孔隙率等参数的有效补充, 可以更好地表征岩石孔隙结构的分形特征.     

有限时间过程和有限尺寸装置动力学

介绍了有限时间过程和有限尺寸装置热力学理论在物理学和工程学领域的进展,以及在热机、制冷机、热泵、一般热过程和广义热力学过程中的应用状况,并指出了其今后的发展方向.     

全身是眼

它生活在热带海洋的珊瑚礁群附近,它有５条细长的手臂,但没有头,手臂直接从圆盘状的小身躯上伸出,看起来很原始,不像是动物,更像是美丽的工艺品。它就是某种蛇尾虫,这种并不十分起眼的海洋动物因为最近科学家一项令人震惊的发现而引起了人们的广泛关注。 盔甲和眼睛合二为一 蛇尾虫５条手臂的外表面由粉末状的碳酸钙结晶体构成,这是它的保护性盔甲。最近,美国贝尔实验室的科学家在英国《自然》杂志上报告说,他们在研究一种蛇尾虫时,偶然发现它身体表面由碳酸钙构成的盔甲竟是由成千上万个极为微小的凸透镜构成的。透镜的直径约为１／２０毫米,能把光线聚焦在体表之下。 因此,这种蛇尾虫表面上看起来没有眼睛,但实际上每条手臂都遍布着许许多多的微型凸镜,即小眼,全身保护性的盔甲就是一只巨大的由小眼组合成的复眼。科学家发现它的成千上万只小眼排列得非常整齐、规则,因而其组成的巨大复眼能看见周围的一切。美国贝尔实验室的生物学家艾仁伯革说：“太让人吃惊了,这种原始动物的复眼实在太奇妙了,这些微型透镜的设计如此精妙,构造如此完美,我相信它绝对超过我们现有的一切人造光学透镜。” 研究人员分析认为,蛇尾虫虽然没有脑子,但是有神经系统。排列规则有致的微小透镜可能...     

花粉原生质体极性重建及萌发过程中的微丝骨架列阵

利用改进的Alexa-phalloidin活细胞染色方法及激光共聚焦显微镜技术, 观察花粉原生质体极性形成及萌发过程中微丝骨架的列阵变化. 结果显示, 花粉原生质体从贮存状态, 经过水合、极性形成至萌发花粉管的过程中, 其微丝结构从短小的梭形体, 经过形成均匀的网状结构、向细胞边缘汇集的平行排列的束状结构、逐渐变成多层连续环绕细胞的微丝束结构. 当用latrunculin A或cytochalasin D处理花粉原生质体, 正常的微丝结构被破坏, 同时原生质体不能萌发; 而利用微丝稳定药物phalloidin处理细胞, 微丝结构的列阵变化与对照相似, 原生质体亦能正常萌发. 利用未除壁的成熟花粉进行的药理学实验亦印证了上述结果, 并且当去除药物后, 花粉萌发率得到部分恢复. 上述结果表明, 微丝列阵的变化是花粉原生质体的极性重建及萌发必不可少的过程, 并且微丝列阵的变化可能主要是通过微丝的重新排列而形成的.     

重建视网膜

正失去视力者重获光明可能成为现实,对眼部最为复杂结构——视网膜的实验室重建在研究者的努力下或将柳暗花明。奇特结构视网膜位于眼球后部,由一薄层光敏组织组成,其复杂结构对获得视力举足轻重细胞环路视网膜中,感光细胞、双极细胞、视网膜神经节细胞、水平细胞和无长突细胞等5种细胞之间形成神经环路,组成了自然界最为复杂的回路之一。当光线到达视网膜,刺激感光细胞     

基于图像重建的根系三维构型定量分析及其在大豆磷吸收研究中的应用

植物根系三维构型的定量描述和分析是研究植物根系生长及对养分吸收利用等营养功能的重要手段之一, 但迄今尚无定量测定三维根构型参数的有效方法. 本研究通过数码摄像机旋转拍摄物体获得根系多视角二维图像, 并根据根系基本结构特征, 创建了适合根系等线状物体三维图像的快速重建算法, 重建了植物根系图像, 获得根系三维构型的数字化模型及其骨架. 以此模型和骨架为基础, 获得直径大于0.3 mm大豆根系的主根长、总根长、平均基根角度、根宽深比、介质不同层次根长分布率以及根系在生长介质中不同三维区域的分布率等三维根构型参数, 并分析了这些参数与大豆生物量和磷吸收量等生长指标之间的相关关系. 本研究可以为研究植物根系生长及其营养功能提供一种新方法.     

人体的重建

遍及人体的损伤和庆病损害着人的机体,医学界一直在寻求诊断疾病,治疗疾病,更重要的是予防疾病的技术。损伤和疾患对机体的侵袭常造成一些后果,这些后果无论是癌、骨髓炎、动脉粥样硬化,还是骨关节炎,都会丧失和破坏一些组织。在漫长的医学史上记载着试图用某种代用品去修复受到损伤的那部分组织的形态和功能。最初,代用品仅限于比较粗糙的假体,众所周知的玻璃眼球,木制假腿和金牙;圣经中的“以眼还眼,以牙还牙”同医生的工作可是有着截然不同的含意。最近,我们已目睹了更精巧、更雄心勃勃的重建人     

重建剑齿王朝

根据进化论,在人类之前,地球上曾经出现过形形色色、稀奇古怪的动物。它们遵循一定的演变路线,从盛到衰,由此及彼。由于从来没有人亲眼见过它们,对于它们的形象,人们只好借助于想象。在古生物学家艰苦而聪明的工作下,这种想象又增添了几分合理性。近年来,随着《冰河世纪》、《史前一万年》等大众电影的热播和流行,剑齿虎的知名度也是行情看涨,大有赶超明星动物恐龙的势头。分类科学家告诉我们,剑齿虎属于哺乳动物,大概出现在1000万年以前,比属于爬行动物的恐龙要“后生”许多,     

图像物理学

图像学(imaging science)及其应用涉及到物理学的各个方面。材料对于光和其他辐射场的反应揭示了物质的某些基本属性。图像技术也为观察和理解物理过程以及记录和再用结果提供了手段。从19世纪中期威廉·亨利(William Henry)等验明了潜像的催化显影至今,银卤化物摄影术在图像技术中一直占统治地位。图像系统性能的提高,一方面要进一步搞清楚银卤化物的电子和光学性质,另一方     

激光雷达图像

你应该能够辨认出在象素图中显示出来的人形图像.的确,这是一幅表示从激光雷达旁边走过的人的图像.这种激光雷达由新墨西哥州Albuquerque的桑地亚国家实验室所研制.我们怎么知道这人正巧走过呢?因为该装置不仅提供一幅图像,而且标记出视野范围内目标的距离,并以每秒4次的速率及时修正信息.画面变化速度之快,可实用于某些短程军事行     

大图像

<正>就过去许多医学图像用过一次就存档不再使用这一现象,加拿大多伦多大学医学影像学系主任艾伦·穆迪(Alan Moody)认为,这些临床图像数据应该让研究人员充分得到利用。如果"我们能够拥有一种强有力的新工具,不仅会加速生物标记物的发现,也会加速了疹疗研发的进度。"     

舌苔图像诊断

中医给病人看病时,通常是用搭脉和看舌头的方法作出诊断。传统有经验的中医从病人舌头的颜色、形状及表面特征就可了解病人患病的状况。虽然东方医生用搭脉与看舌苔分析病情作出诊断已有许多世纪,但要进一步用科学方法去实践,还有许多值得研究的课题。西方医生、计算机科学家希望用计算机显示病人舌头颜色的图像分析东方古代医术的传统。研究工作者们将“舌苔图像”变成计算机能控制的数字图。美国国家癌症研究所的西方医生通过计算机强光显示的各种病人不同舌头特征的图像作出精确     

基于CT成像和数字体图像相关法的岩石内部变形场量测方法的研究进展

在采矿工程、边坡工程、隧道工程、水利水电工程及新兴的岩体工程如深埋油气储库、地下核废料处置库、地热开发等生产开发过程中,岩石是主要工程对象.直观观测与定量表征应力场、渗流场和温度场等多物理场耦合作用下岩石内部非连续结构演化始终是岩石力学重要和具有挑战性的研究内容.高精度微CT能够在微细观甚至纳米尺度上观测岩石内部结构,通过与数字体图像相关法结合,可实现岩石内部变形场的透明可视化与定量解析,为岩石的非连续结构与多物理场效应的透明解析和推演提供了新的有效途径.本文回顾了近年来微焦点CT在岩石内部结构检测、数字岩心和内部变形场量测方面的应用,详细阐述了CT原位扫描实验与数字体图像相关法的原理及主要进展,分析了岩石微细观结构对应变场测量精度的影响及数字体图像相关法在岩石内部变形测量中的典型应用,探讨了数字体图像相关法测量岩石内部变形场面临的挑战.