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循环步进延时距离选通成像的三维显示研究

作 者: 王明
导 师: 张毅
学 校: 南京理工大学
专 业: 光学工程
关键词: 距离选通 同态滤波 断层插值 弹性匹配 IRC 二维显示 BCB
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 25次
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内容摘要


与传统的二维图像相比,三维图像具有立体感强、信息含量高的优点,是现代图像显示技术的重要研究方向。论文基于循环步进延时距离选通成像装置,获取水下目标不同距离的断层图像,经过选通图像的三维数据预处理,研究适合的三维显示算法。分析了循环步进延时距离选通三维成像装置,重点讨论了距离选通技术和延时同步控制技术,最后通过实验,获得水下目标的距离选通序列图像;距离选通图像具有远景目标细节模糊,近景目标纹理不清晰和亮度不均等成像特点,论文在讨论分段直方图均衡化和同态滤波的基础上,从空域模板,频域小波和算法速率三个角度出发,提出了三种改进的同态滤波算法:二维断层图像之间的插值是三维重建的关键步骤,文中讨论了两种灰度插值算法,重点分析了基于线性弹性网形变模型的匹配方法,创新性的提出了基于弹性匹配的距离选通图像插值算法,最后得到了较高精度的各项同性的体数据;在研究面绘制和体绘制的基础上,分别讨论了MC法(移动立方体法)和RC法(光线投射法),提出了改进的RC法(IRC)。从三维显示系统应用的角度出发,设计了基于BCB的人机交互式任意角度旋转的三维显示界面。实验结果表明:改进的同态滤波算法对图像质量都有一定的改善;IRC法的三维显示效果明显,算法效率高;设计的交互界面,操作简单,实用性强。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-11
  1.1 课题背景  7
  1.2 激光水下三维成像技术  7-9
    1.2.1 激光水下三维成像技术的发展概况  7-8
    1.2.2 激光水下三维成像技术的研究意义  8-9
  1.3 本文的主要研究工作  9-11
    1.3.1 研究目标  9
    1.3.2 本文结构  9-11
2 基于循环步进距离选通的三维成像技术  11-17
  2.1 水下激光成像  11
  2.2 循环步进延时距离选通  11-14
    2.2.1 系统构成原理  11-12
    2.2.2 循环步进延时同步控制  12
    2.2.3 循环步进延时距离选通成像  12-14
    2.2.4 循环步进距离选通系统的成像效果  14
  2.3 距离选通成像的三维显示  14-16
    2.3.1 距离选通成像的三维显示流程  14-15
    2.3.2 距离选通成像三维显示的研究要点  15-16
  2.4 本章小结  16-17
3 距离选通图像的预处理算法研究  17-28
  3.1 距离选通图象增强算法  17-23
    3.1.1 分段直方图均衡化  17-18
    3.1.2 同态滤波  18-20
    3.1.3 基于Laplace的同态滤波  20-21
    3.1.4 基于Wavelet的同态滤波  21-23
    3.1.5 基于Butterworth同态滤波算子  23
  3.2 实验结果分析  23-24
  3.3 距离选通图像目标提取算法  24-27
    3.3.1 Otsu法  24-26
    3.3.2 掩膜法  26-27
  3.4 本章小结  27-28
4 二维断层图像之间的插值算法研究  28-40
  4.1 基于灰度的插值方法  28-30
    4.1.1 LIM法  28-29
    4.1.2 CSIM法  29-30
  4.2 断层图像之间的匹配  30-36
    4.2.1 二维弹性模型建立及其求解方法  31-33
    4.2.2 外力的构造  33-35
    4.2.3 迭代弹性匹配过程  35-36
  4.3 基于匹配的断层图像插值  36-38
  4.4 实验结果分析  38-39
  4.5 本章小结  39-40
5 距离选通序列图像的三维显示算法研究  40-52
  5.1 三维数据场可视化技术  40-41
    5.1.1 体视化技术  40
    5.1.2 体数据的定义  40-41
    5.1.3 体视化的总体框架  41
  5.2 基于面绘制的三维显示  41-43
    5.2.1 MC法原理介绍  42
    5.2.2 仿真结果  42-43
  5.3 基于直接体绘制的三维显示  43-46
    5.3.1 RC法原理介绍  43-45
    5.3.2 仿真结果  45-46
  5.4 改进的RC法三维显示方法  46-48
    5.4.1 插空帧光线投射三维显示方法  46-47
    5.4.2 实现多视角观察的光线投射三维显示方法  47-48
  5.5 仿真结果分析  48-49
  5.6 基于BCB的交互式任意旋转角度的三维显示  49-50
  5.7 本章小结  50-52
结论  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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