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非视域成像三维图像重建技术分析研究与展望

应用激光 2024年第4期44卷 212-229页

作者：王雪峰陈兴稣伊犁师范大学网络安全与信息技术学院伊犁河谷智能计算研究与应用重点实验室新疆伊宁835000

非视域成像(non-line-of-sight, NLOS)技术是相对于视域成像而言的,传统光学成像技术只能对视线范围内的场景进行成像,而非视域成像则通过先进的光学成像技术,能够对视线范围以外的隐藏目标进行成像,其通过光子的多次散射获取隐藏目标... 详细信息

非视域成像(non-line-of-sight, NLOS)技术是相对于视域成像而言的,传统光学成像技术只能对视线范围内的场景进行成像,而非视域成像则通过先进的光学成像技术,能够对视线范围以外的隐藏目标进行成像,其通过光子的多次散射获取隐藏目标的信息后,需要通过后期图像重建算法对隐藏目标进行恢复,因此图像重建技术对非视域成像至关重要,是评估其成像系统的重要指标。本文针对现有的非视域成像的图像重建技术进行分析、总结归纳,将重建算法分为四大类:经典反投影图像重建方法、基于波场域的图像重建方法、基于最优化图像重建方法和基于深度学习重建方法。并对几种不同的重建技术进行对比分析,最后讨论了非视域成像三维图像重建技术的发展前景。

关键词：非视域成像反投影重建算法波场域重建算法最优化重建算法深度学习重建算法

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基于压缩感知的非视域物体激光三维成像系统

激光杂志 2022年第3期43卷 169-173页

作者：王雪峰陈兴稣伊犁师范大学电子与信息工程学院新疆伊宁835000

以提升非视域物体激光三维成像的图像质量为目的,设计基于压缩感知的非视域物体激光三维成像系统。系统整体结构主要包括激光发射模块、探测器模块、AD转换器、数据采集卡以及计算机等。激光发射模块中激光发射器发射激光脉冲,该脉冲通... 详细信息

以提升非视域物体激光三维成像的图像质量为目的,设计基于压缩感知的非视域物体激光三维成像系统。系统整体结构主要包括激光发射模块、探测器模块、AD转换器、数据采集卡以及计算机等。激光发射模块中激光发射器发射激光脉冲,该脉冲通过准直透镜的整形处理后能够抑制光束扩散的影响。激光反射透射至非视域目标物体上形成光束散射;探测器模块采集非视域目标物体表层返回的光子信号,并将其转换为电压信号传输至AD转换模块内转换为数字信号,数字信号进入数据采集卡内,基于压缩感知原理完成激光图像重建,图像重建结果通过计算机呈现给用户。实验结果显示系统所得成像的灰度标准差最高达到0.35、边缘强度最高为0.7、信息饱和度最高为0.85,均优于两个对比系统,所设计系统能够准确标定目标空间坐标,成像结果特征描述能力与视觉效果较好。

关键词：压缩感知非视域物体激光三维成像激光发射探测器图像重建

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基于MLEM迭代的非视域激光图像重建方法

应用激光 2022年第1期42卷 60-68页

作者：王雪峰陈兴稣王元庆伊犁师范大学网络安全与信息技术学院新疆伊宁835000 南京大学电子科学与工程学院江苏南京210046

非视域成像技术是一种新型光学成像技术,主要是对拐角处的隐藏物体进行成像。针对目前成像设备复杂和需要场景扫描,导致数据采集速度慢的问题,提出采用纳秒激光和APD阵列探测器的透射式成像试验装置,可以实现快速数据采集,不需要进行场... 详细信息

非视域成像技术是一种新型光学成像技术,主要是对拐角处的隐藏物体进行成像。针对目前成像设备复杂和需要场景扫描,导致数据采集速度慢的问题,提出采用纳秒激光和APD阵列探测器的透射式成像试验装置,可以实现快速数据采集,不需要进行场景扫描,相比之前的系统大大缩短了数据采集时间。针对仅能在稀疏角度或有限角度下采集数据而导致图像重建结果差的问题,提出使用最大似然期望最大化(maximize likelihood estimate maximization,MLEM)迭代算法进行隐藏物体三维图像重建。试验结果表明,MLEM迭代算法能够较好地重建隐藏物体的形状,并有效抑制传统的反投影算法带来的伪影。对比反投影算法,隐藏物体在深度位置150 cm处,3次迭代(第3、6和10次)结果图的结构相似度(SSIM)值分别提高了0.232 1、0.387 8和0.438 9;在深度位置190 cm处,3次迭代(第3、6和10次)结果图的SSIM值分别提高了0.314 6、0.401 3和0.431 3。这表明MLEM算法对重建图像质量有较大提升。

关键词：非视域成像 APD阵列稀疏角度最大似然期望最大化算法图像重建

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功能近红外光谱在大脑成像中的研究及应用

红外技术 2016年第5期38卷 433-439页

作者：陈兴稣王雪峰王元庆伊犁师范学院电子与信息工程学院新疆伊宁835000 南京大学电子科学与工程学院江苏南京210046

近红外光谱的650～1000 nm是大脑成像的“光学窗口”,功能近红外光谱技术对大脑成像具有非侵入、无需注射造影剂、成本低和方便等优点,被应用于脑成像。概述了近红外光谱在大脑成像中的原理、方法及发展,总结分析了功能近红外光谱技术... 详细信息

近红外光谱的650～1000 nm是大脑成像的“光学窗口”,功能近红外光谱技术对大脑成像具有非侵入、无需注射造影剂、成本低和方便等优点,被应用于脑成像。概述了近红外光谱在大脑成像中的原理、方法及发展,总结分析了功能近红外光谱技术对大脑探测在提高系统分辨率方法的3个主要阶段,提出了存在的问题和发展前景。

关键词：功能近红外光谱大脑成像多通道探测高密度探测

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基于联合代数迭代的非视域激光图像重建方法

应用激光 2022年第3期42卷 135-140页

作者：王雪峰陈兴稣王元庆伊犁师范大学网络安全与信息技术学院新疆伊宁835000 南京大学电子科学与工程学院江苏南京210046

非视域成像技术采用非传统光学技术,利用间接成像的方法对无法直接观测的隐藏物体进行探测。针对目前试验系统复杂且需要场景扫描,导致数据采集过程复杂且需要大量时间的问题,提出基于阵列式APD的透射式非视域成像试验设置,试验设置操... 详细信息

非视域成像技术采用非传统光学技术,利用间接成像的方法对无法直接观测的隐藏物体进行探测。针对目前试验系统复杂且需要场景扫描,导致数据采集过程复杂且需要大量时间的问题,提出基于阵列式APD的透射式非视域成像试验设置,试验设置操作简单且不需要场景扫描,实现快速数据采集。针对非视域成像技术一般只能获取不完全(缺失)角度的数据,使用反投影算法不能得到理想的重建结果的问题,提出利用联合代数迭代(SART)重建算法对非视域成像物体进行三维重建。试验结果表明:SART算法能够在部分角度数据下,更好地去除反投影算法中的伪影和噪点;在最初的第2和第3次迭代后,通过计算,其峰值信噪比PSNR值提高了1.392 8、2.466 3,其结构相似度SSIM值提高了0.119 8、0.231 2,表明该方法能有效提高非视域物体的图像重建精度。

关键词：非视域成像联合代数迭代重建算法缺失数据三维图像重建

多小波有限元法在扩散光层析图像重建中的应用研究

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激光杂志 2016年第12期37卷 48-51页

作者：陈兴稣王雪峰王元庆伊犁师范学院电子与信息工程学院新疆伊宁835000 南京大学电子科学与工程学院南京210046

基于有限元法能够快速求解扩散光层析成像的正向过程,即扩散方程(微分方程)的数值解。传统方法一般采用多项式插值作为有限元方程的基函数,易造成其精度不高及效率低的问题,利用多小波函数作为有限元方法中的基函数,可以更快的逼近数值... 详细信息

基于有限元法能够快速求解扩散光层析成像的正向过程,即扩散方程(微分方程)的数值解。传统方法一般采用多项式插值作为有限元方程的基函数,易造成其精度不高及效率低的问题,利用多小波函数作为有限元方法中的基函数,可以更快的逼近数值解,且精度更高。实验完成了有限元方法对正向过程的求解和牛顿迭代法对逆向过程的图像重建。通过对于非均匀组织体的实验仿真,分析了基于多小波有限元方法对于正向过程求解的有效性,以及有限元的不同网格划分方式对于重建结果的速度和精度的影响。

关键词：多小波有限元方法扩散光层析成像图像重建

基于Monte Carlo方法的扩散光在组织体中传输过程研究

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科学技术与工程 2016年第5期16卷 196-200页

作者：王雪峰陈兴稣郜参观伊犁师范学院电子与信息工程学院伊宁835000 南京大学电子科学与工程学院南京210046

光在组织体中的传输过程是扩散光的随机吸收和散射的过程,采用辐射传输方程来表示,由于方程比较复杂,无法直接得到解析解,传统方法是通过蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真模拟。通过对经典蒙特卡罗方法中的步长和权重的更改,完成对光子在组织... 详细信息

光在组织体中的传输过程是扩散光的随机吸收和散射的过程,采用辐射传输方程来表示,由于方程比较复杂,无法直接得到解析解,传统方法是通过蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真模拟。通过对经典蒙特卡罗方法中的步长和权重的更改,完成对光子在组织体中传输过程的快速仿真。在相同的仿真条件下,同时对经典蒙特卡罗方法和改进的方法进行仿真实验,改进方法能够大幅度提高仿真速度;并对于含有异质子的组织体进行仿真,结果表明改进的方法不仅提高了速度,而且保证了实验结果的准确性。

关键词：蒙特卡罗仿真扩散光步长权重

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非视域成像系统的研究现状与进展

红外技术 2017年第1期39卷 8-13页

作者：王雪峰陈兴稣苏金善王元庆伊犁师范学院电子与信息工程学院新疆伊宁835000 南京大学电子科学与工程学院江苏南京210046

传统的光学成像技术是通过探测器对视线区域内的场景成像,而非视域成像技术是对观察者视线之外的区域进行成像,它通过一个中介面,对被其他物体遮挡住的隐藏物体成像(如拐角处、烟雾后等),是近年来刚发展起来的一种新的光学探测技术。该... 详细信息

传统的光学成像技术是通过探测器对视线区域内的场景成像,而非视域成像技术是对观察者视线之外的区域进行成像,它通过一个中介面,对被其他物体遮挡住的隐藏物体成像(如拐角处、烟雾后等),是近年来刚发展起来的一种新的光学探测技术。该项技术对于反恐、灾难救援、城市交通等都有重要意义。本文针对国内外非视域成像系统的特点进行总结分析,根据成像系统的成像机制不同,将目前非视域成像系统分为4种主要类型,分析其应用的优缺点,并从成像装置、成像分辨率和重建算法几个方面分析其研究趋势。

关键词：非视域成像激光距离选通超快激光成像单光子雪崩二极管数字全息

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少数民族计算机专业的C语言课程教学研究

现代计算机 2016年第8期22卷 17-19,24页

作者：陈兴稣伊犁师范学院电子与信息工程学院伊宁835000

《C语言程序设计》课程是计算机专业必修课,是学习计算机程序设计语言的启蒙课程。它使用灵活、功能性强,学生初次学习具有一定难度。通过对少数民族学生在学习C语言过程中遇到的问题进行研究,在拓展计算机基础知识、加强汉语及英语课... 详细信息

《C语言程序设计》课程是计算机专业必修课,是学习计算机程序设计语言的启蒙课程。它使用灵活、功能性强,学生初次学习具有一定难度。通过对少数民族学生在学习C语言过程中遇到的问题进行研究,在拓展计算机基础知识、加强汉语及英语课程的学习、积极拓展教辅材料等方面进行探讨,使C语言教学需要更为符合少数民族实际情况,提高学生实践创新能力。

关键词： C语言少数民族计算机专业