基于Voronoi图的血管中心线提取方法

为解决血管分割及中心线提取技术在提取血管分叉及细小血管时往往存在较大误差的问题,提出一种新的基于Voronoi图的中心线提取方法. 该方法利用血管几何特性确定其中心线,有效抑制了图像灰度分布不均匀以及噪声的干扰. 通过优化抽样方法有效利用血管的曲率信息,根据分叉结构与血管边界曲率差异提出不同的采样方式,在降低采样点数目的同时确保中心线提取的准确性与连续性. 实验结果证明该方法具有良好的鲁棒性,获得的中心线提取误差小于0.42像素,能够快速并准确地在造影图像中提取出血管中心线,同时有效解决了分割血管分叉点时采样不连续的问题.      

利用光流预测的增强现实系统注册方法

针对目前增强现实领域由于系统延时造成的注册误差问题，提出了采用彩色标志点的光流场估计运动参数预测图象位置，结合平面四点注册算法确定运动物体与摄像机间相对位姿的算法。并把该算法应用于以视频透射式头盔显示器为主的增强现实系统中。该系统结构简单、轻便、实用性强、易于实现。一般情况下只需四个平面标志物就可实现运动物体的三维跟踪注册；工作范围大，甚至可以应用到室外的增强现实系统中；数值求解过程是线性过程，误差小，可以满足增强现实系统高精度三维注册的要求。     

面向对象的通用粒子系统设计

粒子系统很好的能够实现三维复杂自然景物的模拟,设计一个通用的粒子系统可以大大提高粒子系统的效率,同时在计算机性能允许的条件下表现出逼真的效果以满足虚拟现实中“沉浸感”的要求。使用面向对象的方法设计了一个通用的粒子系统,用通用的用户接口实现了不同物态和同种物体形态的实时切换,讨论了系统设计所需要的若干关键技术,所完成的粒子系统仿真效果逼真并能达到实时性要求。     

高精度鲁棒的座舱头部姿态跟踪器研究

针对复杂座舱环境设计了一个由inside-out(IO)光学跟踪器和outside-in(OI)光学跟踪器组成的新型座舱头部跟踪器.提出一种新颖的混合跟踪算法,利用扩展卡尔曼滤波器和融合滤波器融合座舱跟踪器中IO跟踪器和OI跟踪器的姿态信息,建立了实验装置验证提出的姿态融合算法.初步实验结果显示,与单一IO或OI跟踪器相比,该混合跟踪算法能够使座舱头部跟踪器获得更精确、更稳定、更鲁棒的位置方向信息.验证了所设计的座舱头部姿态跟踪器的结构合理性和所提出的混合跟踪算法的有效性.     

无热化星敏感器光学系统设计

依据热补偿理论,在基于热差互补原理的无热差光学系统材料选取方法的基础上进行了高精度星敏感器光学系统设计和无热化分析,系统工作波段0.5~0.8μm,F数为2,视场角为10°,温度范围-10℃~30℃,通过分析像面移动量、能量集中度曲线和各色传递函数曲线可以看出,光学系统在要求温度范围内性能稳定,基本可以实现无热化.     

基于投影红外标志点的室内大范围增强现实跟踪方法

提出一种基于投影式红外标志点的方法用于室内大范围增强现实跟踪注册.设计一种红外投影装置与红外激光发射器配合作为红外标志点发生器.采用红外摄像机采集红外图像,另一摄像机采集真实场景.提出利用解决同时定位与地图生成的SLAM方法,对红外图像进行分析,由一个初始已知标志点开始,跟踪投影在墙面或天花板上的其他红外标志点.由扩展卡尔曼滤波算法得到红外摄像机位姿,进而完成三维注册.实验证明该方法原理可行,能够满足实时跟踪注册的要求.     

基于增强现实的鼻内窥镜手术导航系统

针对目前传统鼻内窥镜手术过程中易引发并发症的问题,提出了一种基于增强现实技术的鼻内窥镜手术导航系统.系统将病人脑组织、眼球及血管等三维模型实时叠加到内窥镜的手术视野中,在手术过程中对医生进行指引和提醒,此种方式能够减少鼻内窥镜手术并发症的发生.术前对病人进行CT或MRI扫描,并对扫描结果分割重建获得病人颅内组织或器官的三维模型;再用三维扫描仪扫描获得病人面部数据.采用DLT算法将CT坐标系及光学跟踪器坐标系分别与三维扫描仪坐标系进行配准.术中使用光学跟踪器对手术器械进行实时跟踪,利用配准结果完成虚实融合叠加.通过实际实验验证,系统精度达到亚毫米级,能够满足实际手术操作的需要.     

物象空间正则归一化坐标理论及其在光学软件中的应用

介绍了Hopkins提出的物象空间正则归一化坐标理论，具体说明了正则归一化坐标的形成方法，在象持评价中，由于该坐标系统引用了出瞳参考球面，在出瞳函和象面复振幅分布间建立了简单而精确的傅立叶变换关系，方便了点扩散函 和光学传递函数的计算，在结构优化中，由于正则归一化坐标使系统的人瞳与出瞳间存在1：1的对应关系，大大降低了象差多项多的计算量，因此可以用波象差均方差作为评价函数，加强了优化计算的理论依据。     

运动图像序列的移位帧累积技术研究

研究一种适用于运动图像序列的移位帧累积技术．通过在目标运动方向上对运动图像进行移位，满足像素间的空间相关性；进而实现运动图像序列的帧累积．阐述了移位帧累积的具体实现方法，推导了运动图像间移位量的数学模型，并讨论了移位帧累积实时处理的可能性．实验表明：通过数学模型所确定的移位量与实验结果具有良好的一致性；处理后的微光运动图像的噪声得到了抑制，像质较处理前有了明显提高，所讨论的移位帧累积方法突破了帧累积平均仅适用于静态图像增强的限制，是一种提高运动图像像质的有效方法．     

增强现实系统的动态注册

增强现实是虚拟现实的一个重要分支,有着广泛的前景与应用价值,增强现实系统中最关键的技术是三维注册,为实现虚拟物体与真实物体间的完美结合,三维注册精度至关重要,由于系统延时造成虚拟物体在真实物体附近游移,严重地影响系统的整体注册精度,针对该问题采用扩展卡尔曼滤波方法跟踪标志点,估计头部运动方位,对增强现实系统进行动态注册,以减少系统延时,提高三维注册精度,该算法实时性强,能够较好地解决增强现实系统延时造成的注册误差。