量子信息革命引领未来科技革命

作为全球瞩目的新兴战略技术焦点,量子信息技术已经在量子计算与量子通信等领域取得了突破性进展。从科学史的角度来看,量子信息革命与发生在20世纪的第1次量子革命在原理和内涵等方面存在着显著区别,对未来的科技发展战略也有着直接影响。梳理了量子纠缠与量子信息技术的演变历程,分析了量子信息技术在科学、技术、哲学等多个层面的革命性特征,总结了量子信息革命对未来科技战略及科学发展模式的意义与启示。     

新科技革命与全球产业变革对我国的影响研究

研究了新科技革命在当代社会发展中发挥着重要的推动作用,分析了新科技革命影响我国总体格局及发展方向的要因。研究表明,对逐渐跻身工业化的中国来讲,新科技是中国进步发展的力量源泉,而且也会给我国社会发展带来新的机遇。     

A revolution in optical manipulation

Optical tweezers use the forces exerted by a strongly focused beam of light to trap and move objects ranging in size from tens of nanometres to tens of micrometres. Since their introduction in 1986, the optical tweezer has become an important tool for research in the fields of biology, physical chemistry and soft condensed matter physics. Recent advances promise to take optical tweezers out of the laboratory and into the mainstream of manufacturing and diagnostics; they may even become consumer products. The next generation of single-beam optical traps offers revolutionary new opportunities for fundamental and applied research.     

三维图像中物体体素重建的新方法

在三维图像，例如LSCM，CT和MRI图像的处理、识别、可视化和计算机绘图中，三维物体的重建是必不可少的．已有的三维物体重建方法是基于二维物体重建的连通模拟法，因此重建速度慢．为此，我们提出一种新的快速的三维物体体素重建方法．在这种方法中，首先采用边沿跟踪和水平扫描的区域标号法重建三维图像的每个平面中的二维物体切片，然后采用伪OR运算和链接表的叠片法重建三维图像中的三维物体实体．作者首先介绍边沿跟踪和水平扫描方法，然后介绍伪OR运算和链接表，最后给出采用这种方法的实验结果的一个例子。     

A volumetric 3D LED display

利用计算影像深度法或修正时间差法算出二维影像深度信息，从中计算出3D的深度，产生双眼视差影像，然后透过3D眼镜观看3D虚拟影像或者裸眼直接观看3D虚拟影像。这种利用二维平面显示技术产生视差影响显示3D影像是当今3D显示技术的主要研究方向．但是人们所接收到的所有视觉信息都是3D的虚拟影像，而不是真正的3D影像。     

空间三维物体二维投影的一种新方法

计算机图形技术是随着计算机技术在图形领域中的应用而发展起来的一门新技术。它能够通过计算机将数据转化为图形,并在专门显示设备上显示。研究了空间中三维物体二维成像的一种新方法,即利用透视投影原理,在确定了参考位置后,通过矩阵旋转的方法在投影平面上确定坐标轴,最后用数值结果验证了这种算法的正确性。     

一种基于旋转不变量的三维形状描述子

提出一种新的基于三维模型的旋转不变量的形状描述子。在此方法中,使用Hadamard变换的工具先将三维模型表达成一序列球面函数,然后使用球面调和分析提取这些球面函数的旋转不变量。这一做法能够尽量避免将三维模型表达成球面函数过程中的信息丢失。基于这些旋转不变量给出了一种形状相似性度量。给出了大量试验结果,验证了此描述子的性能要优于其他现有的三维形状描述子。     

三维地籍测量的探究

目前城市建设正逐步向立体化发展,地籍管理信息化程度越来越高。传统的二维地籍平面管理已不能满足人们对三维空间的占有和使用。基于集约和节约用地的目的,结合地籍管理的需求,三维地籍管理势在必行,地籍测量也发生相应的变化,由过去的固定型转为移动型。本文通过对三维地籍管理理念的探讨,三维数据采集方法和数学模型的建立方法,以探索基于可视化的,土地权利的地上、地表及地下一体化产权管理的技术原理及测量方法。     

基于2D先验的3D目标判定算法

提出一种基于2D先验的3D目标判定算法.首先用轻量级MobileNet网络替换经典SSD的VGG-16网络，构建出MobileNet-SSD目标检测模型；其次，通过改进网络结构，提高模型对小目标的检测能力，并引入Focal Loss函数来解决正负样本不均衡和易分样本占比较高的问题；在相同数据集上，将改进算法与Faster R-CNN、 YOLOv3及MobileNet-SSD进行对比测试，其平均精度mAP分别提高了7.2%、 8.8%和10.6%;最后，通过改进算法获取ROI,利用深度相机将二维ROI转换为ROI点云，并借助直通滤波来判断目标物体是否为真实场景物体，既省去了传统点云识别中的诸多步骤又避免了点云深度学习中三维数据集制作难度较大的问题，在识别速度和识别精度上达到了较好的平衡.     

基于MWN3D算法的岩石层3D热结构模型的反演方法

在三维热导方程波数域方法(MWN3D)的基础上发展了一种反演岩石层3D热结构的方法.该方法的核心是在使用表面热流数据的同时,假设热生成率在深度方向上为幂指数衰减规律,再通过调节地表等效热生成率的方式,满足地表温度基本上为一常数的强限定条件,最后得到岩石层3D热结构模型以及相应的地表等效热生成率分布.数值模型实验表明这一方法计算速度快,处理问题灵活.在观测数据和测量参数(特别是热生成率)不充分的条件下,该方法不失为一种可行的估计区域岩石层的3D热结构的途径.     

三维适形放射治疗计划中的三维可视化系统

在进行三维适形放射治疗之前，需要运用三维医学可视化技术，获取有关病灶区的三维视觉信息（病灶的体积、空间定位、病灶与重要器官间的相对位置等），并确定靶区，以供治疗与方案评估，从而实现精确地计划。本文根据三维适形放射治疗计划的需要，开发了用于三维适形放射治疗计划的三维可视化系统。实验证明，运用该三维可视化系统，可以达到预期目标。     

三维分形树木模型在3D GIS中的应用

基于分形理论，分别论述了用迭代函数系统和L系统进行三维树木实体建模的方法。同时，从树木实体在3D GIS(Dimension Geographical Information System)中的应用角度出发，对两种建模方法进行比较，确定L系统是3D GIS中构建树木实体的最佳方法，并从面向对象角度出发，给出基于L系统的树木实体对象类，从而使树木实体作为3D GIS中的对象之一融合到系统之中，为3D GIS领域中关于树木实体的表达寻找到一条有效的解决途径。     

可视化类库VTK在三维建模中的应用

采用VC＋＋6．0作为开发平台,引入三维可视化类库VTK,实现了散乱数据和体数据的建模．通过数据压缩、平面分割来减少数据量,分别采用不同的建模方法,如Delaunay三角化建模、轮廓线建模、MarchingCubes建模,实现了三维数据的建模．     

一种三维结构建模中的地层厚度控制算法

在三维结构建模中,构建地层面时常常因不符合真实地质情况的插值点出现而产生不合理的层面厚度.针对这一问题,提出一种厚度控制算法.首先对不规则三角网建立空间索引和OBB碰撞模型,在此基础上进行相交测试找出不合理厚度位置,然后采用拓扑学中几何图形剖分的思想,在0维和1维上进行厚度调整.该方法已在石油、矿山领域成功运用,应用结果表明本文算法求解速度快、运行稳定、结果可靠,能自动有效地控制层面厚度,避免了大量人工交互的厚度调整操作.     

三维服装CAD中人体建模综述

在研究当前三维人体数据获取方法和各种三维人体建模方法的基础上，总结三维服装CAD系统中人体模型的建模方法。对多面体建模、基于特征的服装人体曲面建模、参数化的曲面建模、以网格边界线连续为条件的三维人体建模方法作了详细的论述。     

非接触式三维重建技术综述

三维重建是获得物体三维信息的技术,是计算机视觉和计算机图形学领域的研究热点,广泛应用在机器人视觉导航、工业制造、医学等领域,具有较高的研究价值。目前,三维重建技术的方法众多,三维重建的外界环境、使用设备和物体的几何形状等因素都会对三维重建效果的准确性、稳定性产生一定的影响。通过分析原理,对主动式三维重建的飞行时间法、光栅重建、结构光重建和被动式三维重建的单目、双目、多目重建等非接触式三维重建技术进行了分析。     

用于三维重构的相机标定算法

为了从物体的二维图像参数中得到三维重构模型,需要通过相机内部参数,建立真实物体与对应成像物体的关系模型,提出一种借助双平面镜进行三维重构的相机自动标定算法.通过两个普通平面镜获取被摄物体的5个不同角度二维图像投影,自动标定算法依赖物体的投影轮廓线计算相机内部参数.试验结果表明,通过相机自动标定算法获取轮廓和相机的参数信息,能有效地实现基于视觉外壳算法的三维重构.