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基于三维颅骨模型的性别鉴定方法研究

基于三维颅骨模型的性别鉴定方法研究

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作者：任荣荣西北大学

学位级别：硕士

数字化颅骨在刑侦案件、面貌复原及医学整容等领域具有重大的科研及实用价值。传统性别鉴定方法依赖于专家经验,这样就导致性别识别率受主观影响较大;随着性别鉴定技术的日趋成熟,依据数字化颅骨信息来进行性别鉴定的研究越来越广泛,但... 详细信息

数字化颅骨在刑侦案件、面貌复原及医学整容等领域具有重大的科研及实用价值。传统性别鉴定方法依赖于专家经验,这样就导致性别识别率受主观影响较大;随着性别鉴定技术的日趋成熟,依据数字化颅骨信息来进行性别鉴定的研究越来越广泛,但目前的研究方法仍需花费大量人力来获取颅骨的显著特征。针对上述问题,本文提出了两种解决方案:一是颅骨特征形态量化表示与非线性性别鉴定方法,该方法减少了研究人员的工作量且提升了性别识别率;二是基于多角度颅骨图像的自动性别鉴定方法,该方法实现了性别鉴定且有效地缓解了人力问题。本文的主要工作内容如下:1.详细阐述了颅骨模型规范化方法,深入探讨了颅骨特征点、特征点标定相关技术及可测量特征理论等,为后续研究中获取颅骨显著特征奠定了理论基础。2.提出颅骨形态量化表示与非线性性别鉴定的方法。本研究利用实验室自主开发的系统标定显著特征点,统计颅骨的可测量和非可测量特征,并将非可测量特征进行量化表示;利用多种降维融合多种分类器的方法实现了性别鉴定且与线性分类方法相比性别识别率提高约2%。3.提出基于多角度的颅骨图像性别鉴定的方法。基于归一化处理后的颅骨模型获取多角度的颅骨图像,利用卷积神经网络算法统计每例颅骨样本中每张图像属于男性和女性的概率均值,并采用最小二乘算法确定每例样本中每张图像对实验结果影响的权值,进而实现了基于多角度颅骨图像的性别鉴定方法。4.设计并实现了基于三维颅骨模型的性别鉴定原型系统,直观展示了本文提出的两种性别鉴定方法的可行性,并对未知颅骨的性别进行了验证。

关键词：三维颅骨模型性别鉴定形态量化多角度颅骨图像

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经颅聚焦超声调控系统的参数仿真研究

经颅聚焦超声调控系统的参数仿真研究

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作者：高鹏皓沈阳工业大学

学位级别：硕士

经颅聚焦超声（transcranial focused ultrasound,t FUS）是一种面向脑部疾病的超声调控方法,与经颅磁刺激和电刺激方法相比,具有更高的空间精度和调控深度,已成为非侵入性神经调控研究的热点。由于超声穿透颅骨发生的路径和强度的改变... 详细信息

经颅聚焦超声（transcranial focused ultrasound,t FUS）是一种面向脑部疾病的超声调控方法,与经颅磁刺激和电刺激方法相比,具有更高的空间精度和调控深度,已成为非侵入性神经调控研究的热点。由于超声穿透颅骨发生的路径和强度的改变,难以确定超声在颅骨内的焦点和强度,而数值仿真方法可以弥补该不足,帮助确定超声换能器位置、优化超声调制参数等。海马硬化的内侧颞叶癫痫是最常见的综合征,双侧海马硬化在治疗中难以切除。本文以颞叶癫痫的经颅神经调控为背景,研究聚焦超声换能器定位和聚焦声场强度,分析了超声序列的热效应等问题。本论文的主要研究内容包括:（1）基于k-Wave仿真软件构建了三维球脑模型,构建聚焦超声换能器,并仿真分析了不同参数下换能器的聚焦效应。基于组织衰减效应等因素,设计了经颅聚焦超声作用在颞叶海马区的仿真方案。（2）使用二值处理的CT图像数据构建人脑颅骨模型,设计了换能器定位方案。在Quadro RTX 4000 GPU计算平台仿真颅外位置点阵的聚焦声场,在声压强度分析的基础上,确定换能器中心位置点,并对颞叶海马的目标区域进行声场仿真与分析。（3）从经颅聚焦超声的换能器定位,不同精度模型对超声焦点位置与强度影响,及其超声序列的热效应分析方面进行系统研究。研究结果表明,接近CT数据毫米以下的仿真精度模型下,可以准确的确定超声换能器及其焦点位置。（4）在颅骨模型声场仿真基础上,进行了聚焦超声序列的热效应分析,分析调控区域的温度变化及对生物组织的安全性影响,防止组织内部温度过高造成脑组织损伤。验证了在设定调制参数下的安全性,为低强度聚焦超声应用提供温度变化估计。本文研究基于声压仿真结果确定了超声路径的各方向矢量角,表明在模型精度原因影响颅骨层厚度的同时,超声的入射角也发生了改变。后通过超声序列的热效应分析得到安全可靠的调制参数。为进一步的实验提供了可靠基础,为经颅聚焦超声用于脑功能相关疾病的研究提供了一些新的思路和方法。

关键词：经颅聚焦超声神经调控三维颅骨模型换能器定位热效应分析

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