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部分相干光束经过湍流大气传输研究进展 被引量:19
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作者 王飞 余佳益 +1 位作者 刘显龙 蔡阳健 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第18期1-14,共14页
相较于相干光束,部分相干光束经过湍流大气传输能够有效地抑制湍流引起的光束展宽、光斑漂移及光强闪烁等扰动效应,在自由空间光通信、激光雷达和激光遥感等方面有重要的应用前景.近年来,部分相干光束湍流大气传输研究受到越来越多学者... 相较于相干光束,部分相干光束经过湍流大气传输能够有效地抑制湍流引起的光束展宽、光斑漂移及光强闪烁等扰动效应,在自由空间光通信、激光雷达和激光遥感等方面有重要的应用前景.近年来,部分相干光束湍流大气传输研究受到越来越多学者的关注.本文回顾了部分相干光束在湍流大气中传输特性研究的发展历程、理论基础及常用的理论方法,介绍了处理光束经过湍流大气传输的相位屏数值模拟方法,以及如何把该方法运用到处理部分相干光束传输. 展开更多
关键词 部分相干光束 大气湍流 传输特性
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采用改进遗传算法优化神经网络的双目相机标定 被引量:12
2
作者 张峰峰 张欣 +2 位作者 陈龙 孙立宁 詹蔚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1423-1431,共9页
针对传统BP神经网络在双目相机标定过程中存在的迭代时间长、精度低等问题,提出了基于改进遗传算法优化BP神经网络的方法来完成双目相机标定。使用融合多格算法的Trajkovic算子进行角点检测,利用点对点空间映射和网格运动统计相结合的... 针对传统BP神经网络在双目相机标定过程中存在的迭代时间长、精度低等问题,提出了基于改进遗传算法优化BP神经网络的方法来完成双目相机标定。使用融合多格算法的Trajkovic算子进行角点检测,利用点对点空间映射和网格运动统计相结合的方法完成同名角点匹配,在此基础上,提取同名角点的像素值并计算其实际的三维坐标值。对遗传算法的交叉和变异概率及选择算子进行改进,利用改进后的遗传算法对BP神经网络进行优化,将像素值和三维坐标值分别作为BP神经网络的输入和输出,进而完成双目相机的标定。实验结果表明:优化前后的平均标定预测精度分别为0.66 mm和0.08 mm,其平均标定预测精度提高了88%。优化前后的标定测试迭代次数分别为736和169,优化后迭代速度提高了3.4倍。改进遗传算法优化BP网络在双目相机标定过程中取得较好的效果,满足了双目相机标定的要求。 展开更多
关键词 相机标定 BP神经网络 遗传算法 角点检测 同名角点匹配
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差分遗传算法优化BP神经网络的双目相机标定 被引量:12
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作者 张峰峰 陈龙 +2 位作者 薛保珊 闫晓剑 孙立宁 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期928-935,共8页
针对传统双目相机标定的方法存在计算量大、标定过程复杂等问题,本文提出了一种利用差分遗传算法优化BP神经网络来完成双目相机标定的方法。利用能量生长和光线扫描匹配算法完成同名角点的检测、匹配以及像素坐标的提取;对遗传算法的选... 针对传统双目相机标定的方法存在计算量大、标定过程复杂等问题,本文提出了一种利用差分遗传算法优化BP神经网络来完成双目相机标定的方法。利用能量生长和光线扫描匹配算法完成同名角点的检测、匹配以及像素坐标的提取;对遗传算法的选择和交叉算子进行改进,同时利用差分算法对遗传算法的变异算子进行改进;利用差分遗传算法来优化BP神经网络进行双目相机标定。实验结果表明:基于本文提出的方法的双目相机的标定的误差的均方根为0.038 mm,传统的基于Opencv和Matlab标定的方法的标定误差的均方根分别为0.155 mm和0.417 mm。相比而言,其标定精度分别提高了75%和90%。与此同时,采用本文提出的方法对双目相机进行标定时需要花费的平均时间为26.3 s。差分遗传算法优化后的BP网络在双目相机标定过程中简化了标定流程并取得较好的效果,满足双目相机标定的要求。 展开更多
关键词 差分遗传算法 相机标定 BP神经网络 角点检测 角点匹配 能量生长 光线扫描 优化
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基于结构光的强反射表面三维重建方法研究 被引量:11
4
作者 薛峰 陈龙 张峰峰 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第5期18-24,共7页
采用结构光进行工件表面三维重建时,经常出现因亮度饱和而导致重建缺失和精度低的问题。针对该问题,提出一种相位融合和多频外差算法相结合的解决方法。首先,从实际的工作环境和从三维重建的物理模型角度分析了工件表面亮度饱和对三维... 采用结构光进行工件表面三维重建时,经常出现因亮度饱和而导致重建缺失和精度低的问题。针对该问题,提出一种相位融合和多频外差算法相结合的解决方法。首先,从实际的工作环境和从三维重建的物理模型角度分析了工件表面亮度饱和对三维重建的影响。然后,针对亮度饱和引起的该区域相位丢失的问题,在结构光相移法的基础上提出了相位融合的方法来求解高质量相位。进而利用多频外差法进行绝对相位的求解,提高三维重建的精度。最后,通过搭建基于结构光的工件三维重建实验平台对本文提出的方法进行验证。实验结果表明:基于本文提出的方法进行工件表面三维重建的平均精度和完整率分别为0.013 mm和99.71%。相比于传统的结构光三维重建方法,本文提出的方法在精度和完整率方面分别提高了79%和22%,具有较好的效果。 展开更多
关键词 结构光 相位融合 多频外差 亮度饱和 三维重建
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基于空间约束的模糊C均值聚类肝脏CT图像分割 被引量:7
5
作者 王荣淼 张峰峰 +2 位作者 詹蔚 陈军 吴昊 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第11期3366-3369,共4页
传统模糊C均值(FCM)聚类算法应用于肝脏CT图像分割时仅考虑像素本身特征,无法解决灰度不均匀造成的影响以及肝脏边界模糊造成的边界泄露的问题。为解决上述问题,提出一种结合空间约束的模糊C均值(SFCM)聚类分割算法。首先,使用二维高斯... 传统模糊C均值(FCM)聚类算法应用于肝脏CT图像分割时仅考虑像素本身特征,无法解决灰度不均匀造成的影响以及肝脏边界模糊造成的边界泄露的问题。为解决上述问题,提出一种结合空间约束的模糊C均值(SFCM)聚类分割算法。首先,使用二维高斯分布函数构建卷积核,利用该卷积核对源图像进行空间信息提取得到特征矩阵;然后,引入空间约束惩罚项,更新并优化目标函数得到新的迭代方程;最后,通过多次迭代,完成对肝脏CT图像的分割。实验结果表明,SFCM算法分割具有灰度不均匀和边界粘连的肝脏CT图像时得到的肝脏轮廓形状更加规则,准确率达到92.8%,比FCM和直觉模糊C均值(IFCM)算法的分割准确率分别提升了2.3和4.3个百分点,过分割率分别降低了4.9和5.3个百分点。 展开更多
关键词 模糊C均值算法 空间约束 图像分割 肝脏CT 灰度不均匀 边界泄露
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大相对孔径激光测距接收光学系统及杂散光抑制
6
作者 周星宇 孙亮 +3 位作者 潘俏 吴绍龙 曹国洋 李孝峰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第5期496-504,共9页
为解决目前激光测距接收光学系统存在的难点,即系统在具有充足进光量的同时又要保证其低制造成本和轻小型化,基于拉格朗日不变量理论分析设计了一种大相对孔径接收光学系统。系统采用6片式伽利略型标准球面镜,使用光敏面直径为0.5 mm的... 为解决目前激光测距接收光学系统存在的难点,即系统在具有充足进光量的同时又要保证其低制造成本和轻小型化,基于拉格朗日不变量理论分析设计了一种大相对孔径接收光学系统。系统采用6片式伽利略型标准球面镜,使用光敏面直径为0.5 mm的雪崩光电二极管(APD)探测回波光信号,优化后的系统入瞳直径为50 mm,相对孔径为1∶0.9,系统总长为114.9 mm,拉格朗日不变量为125 mrad·mm,获得了较为充足的进光量的同时满足低成本小型化要求。为降低杂散光的影响,进一步设计了遮光罩及镜筒栅栏结构。杂散光模拟追迹结果表明,系统在20°~85°离轴角视场外的杂散光抑制可以达到激光测距系统要求。在接收光学系统拉格朗日不变量为125 mrad·mm的前提下,激光测距系统的测距量程在加入光学系统后综合提升了21倍,表明该接收光学系统具有较大应用价值。 展开更多
关键词 激光测距 光学设计 拉格朗日不变量 大相对孔径 杂散光分析
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飞秒激光织构钛合金表面形貌及润湿性研究 被引量:2
7
作者 肖蒲庐 陈观华 +2 位作者 陈宇 张翔 袁孝 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期167-177,共11页
通过改变飞秒激光的能量密度和扫描次数,分别采用90°和60°两种激光交叉线扫描方式,在钛合金表面制备了一系列方形和菱形微结构,系统地研究了飞秒激光参数对表面形貌和润湿性的影响。利用X射线光电子能谱测量分析了激光织构前... 通过改变飞秒激光的能量密度和扫描次数,分别采用90°和60°两种激光交叉线扫描方式,在钛合金表面制备了一系列方形和菱形微结构,系统地研究了飞秒激光参数对表面形貌和润湿性的影响。利用X射线光电子能谱测量分析了激光织构前后的表面化学成分变化。结果表明:表面结构的轮廓形貌更加依赖于激光的能量密度,而扫描次数主要影响结构的特征尺寸。不同的飞秒激光参数下获得的织构钛合金表面表现出不同程度的亲水性提升。较高的激光能量密度和扫描次数有利于增大钛合金表面的粗糙度,同时导致大量的金属氧化物富集,从而促进了液滴的浸润。 展开更多
关键词 激光技术 飞秒激光 表面织构 钛合金 亲水性
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计算全息图的高效编码方法
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作者 李春琦 黄启泰 任建锋 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第8期83-88,共6页
利用计算全息图(CGH)能够实现对非球面面形的高精度检测。为了提高CGH的编码效率,提出一种以圆弧为基元对刻线条纹进行分段描述的编码方法,该方法将编码过程分为二值化编码和曲线描述两个步骤。二值化编码采用牛顿迭代法将相位等高分界... 利用计算全息图(CGH)能够实现对非球面面形的高精度检测。为了提高CGH的编码效率,提出一种以圆弧为基元对刻线条纹进行分段描述的编码方法,该方法将编码过程分为二值化编码和曲线描述两个步骤。二值化编码采用牛顿迭代法将相位等高分界线离散化;曲线描述结合二分法及残余误差均方根最小准则,利用圆弧对条纹离散点进行编码计算,从而得到刻线条纹。针对一离轴非球面,进行了CGH的设计、编码与制作,在编码精度优于λ/1000的前提下,运算时间仅需3 h,编码文件仅为39 MB,刻蚀时长仅需40 min,证明所提方法相对于传统编码方法能够大幅度提高编码效率,且误差分析表明CGH的波前root-sum square(RSS)误差仅为0.00255λ,证明所提编码方法高效可行。 展开更多
关键词 计算全息图 编码计算 圆弧 刻线条纹
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归一化互信息与多分辨率融合的2D-3D配准方法 被引量:6
9
作者 陈龙 张峰峰 +3 位作者 于凌涛 孙立宁 干旻峰 詹蔚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期243-249,共7页
针对微创脊柱手术配准环节中存在的配准精度和效率低的问题,本文提出了一种2D-3D配准方法。采用基于区域贡献的归一化互信息与多分辨率策略相结合的方法,并通过改变配准步长,研究配准精度和时间。整体配准精度提高了40%,配准时间缩短了5... 针对微创脊柱手术配准环节中存在的配准精度和效率低的问题,本文提出了一种2D-3D配准方法。采用基于区域贡献的归一化互信息与多分辨率策略相结合的方法,并通过改变配准步长,研究配准精度和时间。整体配准精度提高了40%,配准时间缩短了53%,当配准步长由0.1降到0.05时,其配准精度提高了8%,配准时间增加了12%。由此可知,配准步长变小时,配准精度相对提高,但配准时间增加。此算法可以实现三维与二维图像的配准,且可以有效提高配准精度和配准效率,基本符合医生手术过程图像配准3 mm以内的需要。 展开更多
关键词 2D-3D配准 归一化互信息 多分辨率 相似性测度 光线投射插值 区域分割 微创 灰度
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莫尔成像薄膜的研究和应用进展
10
作者 罗万里 谢一 +2 位作者 张研 郑伟伟 申溯 《印刷与数字媒体技术研究》 CAS 北大核心 2024年第2期1-10,共10页
光场成像是一类新型的成像技术。作为光场成像技术的重要组成部分,莫尔成像薄膜以其优异的三维和动态成像特性,近年来引起人们的广泛关注。本文综述了莫尔成像薄膜的研究和应用进展,主要介绍了莫尔成像薄膜的成像原理,给出了莫尔成像薄... 光场成像是一类新型的成像技术。作为光场成像技术的重要组成部分,莫尔成像薄膜以其优异的三维和动态成像特性,近年来引起人们的广泛关注。本文综述了莫尔成像薄膜的研究和应用进展,主要介绍了莫尔成像薄膜的成像原理,给出了莫尔成像薄膜中人们最为关注的放大倍率、取向角、立体景深和动感参数的基本原理和计算公式。进一步地,讨论了大幅面微透镜阵列模具的制备技术、分辨率大于8000dpi的纳米印刷技术和对准微纳压印技术。最后讨论了莫尔成像技术的未来发展机会和挑战,为莫尔成像薄膜未来在安全防伪、动态显示等方向的应用提供了借鉴。 展开更多
关键词 莫尔现象 微透镜阵列 纳米印刷 防伪
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基于OOK调制的可见光通信视频传输系统
11
作者 樊庭冰 涂俊轩 +4 位作者 庄济舟 倪慧琳 秦琳玲 吴绍龙 李孝峰 《光通信技术》 北大核心 2024年第3期84-88,共5页
为了降低可见光通信(VLC)系统的误码率,设计了一种基于二进制开关键控(OOK)调制的VLC视频传输系统。该系统采用改进型4B5B编码、后均衡放大电路改善了系统误码性能,拓展了系统的-3 d B带宽,并在自适应阈值判决的基础上分析数据的相关性... 为了降低可见光通信(VLC)系统的误码率,设计了一种基于二进制开关键控(OOK)调制的VLC视频传输系统。该系统采用改进型4B5B编码、后均衡放大电路改善了系统误码性能,拓展了系统的-3 d B带宽,并在自适应阈值判决的基础上分析数据的相关性特征,实现了OOK解调。实验结果表明:系统可以在2 m的距离下实现1080 P高清视频的实时、无失真传输;当传输速率为60 Mb/s时,改进型4B5B编码能将系统无编码时的误码率由2.2×10^(-2)降低至2.81×10^(-6)。 展开更多
关键词 可见光通信 开关键控 4B5B编码 相关性分析 视频传输
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应用于脉冲展宽激光测距系统的自动增益控制 被引量:1
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作者 孙亮 周星宇 +2 位作者 吴绍龙 曹国洋 李孝峰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第21期164-171,共8页
在脉冲法激光测距系统中,由于电光/光电转换、目标物的位置及反射率变化,回波脉冲的幅值和脉宽通常会发生改变,导致直接使用固定阈值法时测距系统会产生较大的误差。虽然自动增益控制系统可以减少该误差,但当前大部分自动增益控制都是... 在脉冲法激光测距系统中,由于电光/光电转换、目标物的位置及反射率变化,回波脉冲的幅值和脉宽通常会发生改变,导致直接使用固定阈值法时测距系统会产生较大的误差。虽然自动增益控制系统可以减少该误差,但当前大部分自动增益控制都是通过峰值保持电路测量回波脉冲的峰值,存在保持峰值衰减、不稳定、响应速度慢等问题。为此,本研究使用250 MHz高速模数转换模块采集回波脉冲的峰值,并在现场可编程逻辑门阵列内实现峰值保持与清零。与带有峰值保持电路的自动增益控制系统相比,该系统具有电路简单、电压峰值不会衰减、响应速度更快等优点。实验结果表明:设计的带有改进型自动增益控制的激光测距系统可以有效地把回波幅值控制在较小范围内(0.76~1.44 V),从而减小测量误差。 展开更多
关键词 激光测距 脉冲展宽 自动增益控制 快速响应
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机器人辅助脊柱手术三维定位导航 被引量:4
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作者 张峰峰 陈龙 +4 位作者 杨诗怡 于凌涛 干旻峰 詹蔚 孙立宁 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1735-1741,共7页
针对传统脊柱手术过程中医生无法精确定位病灶点及术中辐射过量的问题,本文提出了利用结构光图像与术前CT图像进行配准的方法,并开发了机器人辅助脊柱手术导航系统。通过术前在脊柱的三维重建模型上规划手术路径,对三维导航系统的坐标... 针对传统脊柱手术过程中医生无法精确定位病灶点及术中辐射过量的问题,本文提出了利用结构光图像与术前CT图像进行配准的方法,并开发了机器人辅助脊柱手术导航系统。通过术前在脊柱的三维重建模型上规划手术路径,对三维导航系统的坐标转换原理及各软件模块的分析,最终使机器人在术中按照规定的手术路径进行病灶点的定位和穿刺。通过脊柱穿刺导航定位位置实验和姿态实验,得到该导航系统的定位位置的误差值为3.34±0.12 mm,导航姿态的误差值为3.1±0.89°。本文所提出的三维导航系统的精度基本能够满足脊柱穿刺手术的需求。 展开更多
关键词 路径规划 脊柱手术 定位导航 机器人 精度 配准 位姿 结构光
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基于双目结构光的术中肝脏表面局部亮度饱和分区投影 被引量:4
14
作者 陈龙 王文聪 +1 位作者 张峰峰 孙立宁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2590-2602,共13页
开放式肝脏肿瘤切除手术是治疗肝脏肿瘤的最有效方法,基于双目结构光的术中肝脏表面三维重建对肿瘤的精确定位起到至关重要的作用。但由于手术环境光照和双目相机采集图像的位置等因素,将造成相机拍摄的图像出现局部亮度饱和问题,进而... 开放式肝脏肿瘤切除手术是治疗肝脏肿瘤的最有效方法,基于双目结构光的术中肝脏表面三维重建对肿瘤的精确定位起到至关重要的作用。但由于手术环境光照和双目相机采集图像的位置等因素,将造成相机拍摄的图像出现局部亮度饱和问题,进而导致肝脏表面三维重建缺失。为此,本文提出基于不同反射率区域分割投影算法制定的自适应最佳条纹光栅的方法来解决该问题。先建立肝脏表面光照的物理模型和双目系统下的肝脏表面光照示意图并分析肝脏表面局部亮度饱和的影响。接着,利用肝脏表面不同位置的反射率不同,进行区域划分,根据不同反射率的区域分割投影算法来计算自适应最佳条纹光栅的强度,实现肝脏表面的分区投射。然后,将左、右相机图像中的饱和点转换到投影仪投射的条纹图像中并通过局部亮度饱和实验来验证本文提出的方法对克服肝脏表面局部亮度饱和问题的有效性。最后,通过猪肝实验结果表明:采用本文提出的方法后,三种不同手术状态下因局部亮度饱和而导致猪肝三维重建表面的缺失比率分别从1.1%、2.9%和1.4%降至0%,并且猪肝表面三维重建精度达到0.75 mm。本文的方法基本可以满足医生提出的术中肝脏表面三维重建精度1 mm以内并且重建表面无缺失的要求。 展开更多
关键词 肝脏 结构光 亮度饱和 投影 区域分割
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非均匀拉盖尔-高斯关联光束及其传输特性 被引量:4
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作者 余佳益 陈亚红 蔡阳健 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第21期128-138,共11页
提出了一种新型特殊关联部分相干光束即非均匀拉盖尔-高斯关联光束,其在x和y方向上的关联结构函数分别为非均匀关联和拉盖尔-高斯关联函数.基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,推导了这种光束交叉谱密度函数在自由空间以及大气湍流中的... 提出了一种新型特殊关联部分相干光束即非均匀拉盖尔-高斯关联光束,其在x和y方向上的关联结构函数分别为非均匀关联和拉盖尔-高斯关联函数.基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式,推导了这种光束交叉谱密度函数在自由空间以及大气湍流中的传输式,并计算了该光束经过自由空间和湍流大气传输的光强分布和关联结构函数分布演化特性.研究发现,该光束光强分布在传输过程中展现出自聚焦、自偏移和自分裂等奇异特性,同时发现控制关联结构函数参数可以有效地降低湍流大气的影响.关联结构调控为操控光束传输行为提供了一种新颖而有效的手段,在大气激光通信、微粒操控等领域具有重要的应用前景. 展开更多
关键词 部分相干光束 关联结构 自聚焦 自分裂
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基于遗传算法与最小最大优化方法的六自由度放疗床参数辨识方法 被引量:4
16
作者 李松 杨诗怡 +1 位作者 张峰峰 孙立宁 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期57-62,共6页
为了对放疗床进行结构标定,以提高放疗床的定位精度,提出了一种遗传算法与最小最大优化方法相结合的参数辨识方法。根据机构的运动学逆解建立了放疗床的标定模型;结合遗传算法与最小最大优化方法的优点对放疗床的60个参数进行参数辨识,... 为了对放疗床进行结构标定,以提高放疗床的定位精度,提出了一种遗传算法与最小最大优化方法相结合的参数辨识方法。根据机构的运动学逆解建立了放疗床的标定模型;结合遗传算法与最小最大优化方法的优点对放疗床的60个参数进行参数辨识,有效减小了目标函数的残差;以激光跟踪仪作为测量工具,对若干组任意位姿进行绝对定位精度实验和重复定位位置精度实验,以验证参数辨识结果。实验结果表明,经过标定后放疗床的绝对定位精度的位置误差小于0.3mm,姿态误差小于0.1°;重复定位位置精度的位置误差小于0.01mm。故所提出的参数辨识方法能够实现对放疗床的标定,且标定精度能够满足放疗床的使用要求。 展开更多
关键词 放疗床 定位精度 运动学标定 参数辨识 遗传算法
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基于增强现实技术髓内钉远端锁孔导航 被引量:2
17
作者 张浩东 张峰峰 孙立宁 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期458-464,共7页
针对传统的髓内钉远端锁钉方法辐射暴露时间长、髓内钉远端孔定位时间长、精度低等问题,本文开发了一种包含可跟踪手术工具的手术导航系统以实现骨科增强现实。该系统在髓内钉远端锁钉术中为医生完成远端钉孔的锁定提供实时准确的钻孔... 针对传统的髓内钉远端锁钉方法辐射暴露时间长、髓内钉远端孔定位时间长、精度低等问题,本文开发了一种包含可跟踪手术工具的手术导航系统以实现骨科增强现实。该系统在髓内钉远端锁钉术中为医生完成远端钉孔的锁定提供实时准确的钻孔导向信息,完成远端钉孔的锁钉。本文采用标识靶定位进行手术工具跟踪精度实验并利用胫骨模型进行髓内钉远端钻孔锁定实验,得到手术钻头尖端点定位误差为1.55±0.55 mm,基本满足髓内钉远端锁定手术要求。骨模实验初步验证了该系统在临床上的可行性。 展开更多
关键词 髓内钉远端锁钉 增强现实 定位精度 骨模实验 手术辅助导航 胫骨骨折 减少辐射 钻孔定位
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虚拟手术缝合线实时打结仿真研究 被引量:2
18
作者 吴昊 张峰峰 +1 位作者 詹蔚 王荣淼 《计算机仿真》 北大核心 2021年第3期331-335,359,共6页
针对虚拟手术中缝合线打结仿真时存在的实时性、逼真度较差等问题,采用质点弹簧系统(Mass Spring System,MSS)方法建模,并结合物体非线性及弯曲特性对其进行受力分析。采用Verlet法数值求解模型动力学方程,并基于跟踪控制点方法实现缝... 针对虚拟手术中缝合线打结仿真时存在的实时性、逼真度较差等问题,采用质点弹簧系统(Mass Spring System,MSS)方法建模,并结合物体非线性及弯曲特性对其进行受力分析。采用Verlet法数值求解模型动力学方程,并基于跟踪控制点方法实现缝合线运动模拟。提出一种基于层次包围球的模拟受力方法解决缝合线打结过程中的自碰撞检测与响应。仿真结果表明,跟踪控制点方法能有效地完成缝合线的动态仿真,并且通过模拟受力方法能够实现缝合线的打结操作,增加了缝合线运动模拟的逼真度和实时性,提高了仿真效率。 展开更多
关键词 虚拟手术 缝合线 受力分析 数值计算 自碰撞检测
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反射型光变色超表面滤光结构 被引量:2
19
作者 宋志 路畅 +3 位作者 魏国军 许宜申 叶燕 陈林森 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第20期138-146,共9页
提出了一种反射型超表面滤光结构,该滤光结构由基底、低折射率纳米光栅、Ag光栅、SiNx高折射率介质层组成。理论模拟结果表明:45°入射角下,在垂直于光栅栅线的入射平面内,反射谱峰值出现在475 nm波长处;在平行于光栅栅线的入射平面... 提出了一种反射型超表面滤光结构,该滤光结构由基底、低折射率纳米光栅、Ag光栅、SiNx高折射率介质层组成。理论模拟结果表明:45°入射角下,在垂直于光栅栅线的入射平面内,反射谱峰值出现在475 nm波长处;在平行于光栅栅线的入射平面内,反射谱峰值出现在550 nm波长处。其电场分布特性表明,在不同的平面内TE偏振入射光激发的导模共振区域不同,TM偏振下激发的导膜共振强度与表面等离子体共振强度不同,导致该结构在垂直于光栅栅线方向与平行于光栅栅线方向的两个平面内表现出两种截然不同的颜色。基于此制备的超表面结构样品不但光变色效果明显,且易于与纳米压印工艺相结合实现大幅面光变色结构制备,在防伪和图案信息编码等领域有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光学器件 一维超表面 反射式滤光 光变色 表面等离子体共振 导模共振
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基于双目结构光的肝脏表面三维重建系统标定研究 被引量:1
20
作者 张峰峰 陈龙 +2 位作者 杨欣荣 薛峰 孙立宁 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1391-1398,共8页
针对术中结构光肝脏表面三维重建存在标定难的问题,本文提出了一种针对肝脏表面三维重建系统的高精度标定方法。对手术过程中肝脏三维重建系统的双目模型和手术视场进行分析,确定双目相机和投影仪摆放的位姿。对双目相机之间的位姿转换... 针对术中结构光肝脏表面三维重建存在标定难的问题,本文提出了一种针对肝脏表面三维重建系统的高精度标定方法。对手术过程中肝脏三维重建系统的双目模型和手术视场进行分析,确定双目相机和投影仪摆放的位姿。对双目相机之间的位姿转换进行分析,并完成其标定。同时提出基于三频四步解相法的投影仪标定方法,进而从三频四步解相原理出发,制定解相流程。对投影仪标定过程中存在的标定板质心求解困难的问题,提出了基于亚像素坐标线性插值的椭圆质心求解方法。根据实际的手术需求,选择合适的硬件,搭建了肝脏表面三维重建系统的实验平台。在此基础上通过多组标定实验,获得的系统的平均标定误差为0.078 mm,最大标定误差为0.099 mm。本文提出的肝脏三维重建系统的标定方法具有较高的标定精度,符合医生手术过程中的实际需求。 展开更多
关键词 肝脏 三维重建 标定 结构光 手术 亚像素 多频外差 手术视场
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