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关键词

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2020 24

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第三届 15

预测 14

人工智能 12

三峡升船机 10

升船机 10

神经网络 10

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基于深度学习的双目内窥镜三维测量方法 Research Article

余浩1,周长江2,张伟1,王立强1,2,杨青1,2,袁波1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第4期页码 653-660 doi: 10.1631/FITEE.2000679

摘要：在内窥镜临床检查中，病灶尺寸精确估计对诊断具有非常重要的意义。本文提出一种基于深度学习的双目内窥镜三维测量方法，可以克服传统双目匹配算法在弱纹理区域鲁棒性较差的缺点。利用三维扫描仪获得的目标三维数据和三维渲染软件仿真的双目相机创建虚拟双目图像数据集，用于训练视差预测模型进行三维测量。实验结果表明，所提方法相比传统双目匹配算法在视差准确度和视差图生成速度上分别提高48.9%和90.5%，能够提供更加准确、可靠的病灶尺寸信息，提高内窥镜诊断效率。

关键词：双目内窥镜；三维测量；深度学习；视差预测

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面向视觉概念构建的三维形状空间学习：挑战与研究进展 Perspective

童欣

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第9期页码 1290-1297 doi: 10.1631/FITEE.2200318

摘要：学习同一视觉概念下所有物体的三维形状空间是实现视觉概念计算表达的一个关键步骤。本文提出三维形状空间学习中面临的关键技术挑战，并围绕这些技术挑战回顾了这一领域的研究进展，最后讨论了三维形状空间学习领域的研究趋势和未来发展方向。

关键词：视觉概念；视觉知识；三维几何学习；三维形状空间；三维结构

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深度三维重建：方法、数据和挑战 Review Article

刘彩霞1,孔德慧1,王少帆1,王志勇2,李敬华1,尹宝才1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第5期页码 615-766 doi: 10.1631/FITEE.2000068

摘要：三维形状重建是计算机视觉、计算机图形学、模式识别和虚拟现实等领域的重要研究课题。现有三维重建方法通常存在两个瓶颈：（1）它们涉及多个人工设计阶段，导致累积误差，且难以自动学习三维形状的语义特征；（2）它们严重依赖图像内容和质量，以及精确校准的摄像机。基于深度学习的三维重建方法通过利用深度网络自动学习低质量图像中的三维形状语义特征，克服了这两个瓶颈。然而，这些方法具有多种体系框架，但是至今未有文献对它们作深入分析和比较。本文对基于深度学习的三维重建方法进行全面综述。首先，基于不同深度学习模型框架，将基于深度学习的三维重建方法分为4类：递归神经网络、深自编码器、生成对抗网络和卷积神经网络，并对相应方法作详细分析。再次，对基于深度学习的三维重建方法进行综合比较，包括不同方法在同一数据库、同一方法在不同数据库以及同一方法对于不同视角个数输入的结果比较。最后，讨论了基于深度学习的三维重建方法的发展趋势。

关键词：深度学习模型；三维重建；循环神经网络；深度自编码器；生成对抗网络；卷积神经网络

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基于三维扫描振镜的原位激光加工方法研究 Article

李晓, 刘斌, 梅雪松, 王文君, 王晓东, 李珣

《工程（英文）》 2020年第6卷第1期页码 68-76 doi: 10.1016/j.eng.2019.07.024

摘要：

本文通过研究三维扫描振镜及工业相机耦合构建的三维原位激光加工系统，提出了一种基于线结构光的工件三维扫描测量方式来获取工件三维模型信息的方法。该测量方法创新地将高度标定法用于三维测量精度的提高中，并成功地保证了后续加工时激光在三维工件上的精确聚焦。为了实现便捷高效的激光三维加工，研究人员开发了相关的原位加工软件，并通过实验案例验证了基于三维扫描振镜的原位激光加工方法与实验装置的可行性及实用性。与传统的线结构光测量方法相比，本研究的优点在于提出的方法不需要光平面标定和配置额外的运动轴来实现三维重建，并体现出了较高便捷性及较低成本优势：通过原位的激光加工方式可以实现测量加工一体化，进而降低时间和劳动成本

关键词：原位加工三维扫描振镜线结构光激光加工三维测量

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基于双目立体匹配和B样条的三维人脸点云孔洞修补算法 Research Articles

黄源1,2,达飞鹏1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第3期页码 398-408 doi: 10.1631/FITEE.2000508

摘要：在基于结构光的三维人脸点云数据采集过程中，由于环境、遮挡以及光照强度等因素影响，采集到的数据往往会出现孔洞区域，从而影响后续识别效果。本文提出一种采用立体匹配技术结合B样条的孔洞修补方法。

关键词：三维点云；孔洞修补；立体匹配；B样条

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立体偏转测量系统几何参数的性能分析与评价 Article

徐永佳, 高峰, 蒋向前

《工程（英文）》 2018年第4卷第6期页码 806-815 doi: 10.1016/j.eng.2018.10.007

摘要：

本文提出了一种新颖的几何参数分析方法，以提高立体偏转系统的测量精度。立体偏转测量可用于获得自由曲面的三维形貌信息。基于立体偏转测量的测量系统通常由条纹显示屏、主相机和参考相机组成。立体偏转测量系统组件的布置对于实现高精度测量十分重要。本文分析和评估了立体偏转测量系统的4个几何参数：主相机与被测物体表面之间的距离、主相机光线与被测表面法线之间的角度、条纹显示屏与被测物体之间的距离，以及主相机和参考相机之间的角度。本文通过模拟和实验数据对这些几何参数对测量精度的影响进行了验证。实验结果证实了这些参数对测量精度的影响。基于本文所提出的分析方法，一个立体偏转系统被搭建并且被用于测量一个标准的凹面镜。通过与凹面镜的给定表面参数进行比较，该系统的全局测量精度可达154.2 nm。

关键词：光学测量误差分析立体偏转测量三维形貌测量性能评估模拟

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水利水电工程地质-水工三维协同设计系统研究

李明超,钟登华,王忠耀,刘杰

《中国工程科学》 2010年第12卷第1期页码 43-47

摘要：

针对实现水利水电工程三维设计中所存在的关键问题，基于三维地质建模、水工建筑物快速建模和计算机协同设计技术等先进技术，采用了面向对象方法，设计并实现了水利水电工程地质-水工三维协同设计系统。该系统由三维地质建模、水工建筑物建模、工程地质分析与设计，以及数据库管理4个模块组成。地质和水工建筑物建模为工程地质分析与设计提供了三维模型，能够进行三维剖切分析、建基面分析、地下建筑物布置分析、边坡开挖分析等多方面的综合分析和不同专业间的协同作业，为水利水电工程三维设计提供了技术支持。

关键词：协同设计三维地质建模水工三维设计可视化

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基于学习方法的三维医学图像压缩质量控制参数预测 Research Articles

侯宇轩1,任重1,陶煜波1,陈为2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第9期页码 1169-1178 doi: 10.1631/FITEE.2000234

摘要：质量控制是三维医学图像压缩过程至关重要的环节，需设定最佳图像压缩参数才能满足特定的压缩质量需求。高效视频编码（HEVC）是目前最先进的压缩工具。其中，量化参数（QP）对HEVC的压缩质量控制起决定性作用，如能对其精确预测，就能完成质量控制的目标；然而，直接将视频压缩领域中的预测方法套用到三维医学数据压缩，精度和效率无法取得令人满意的结果。为此，提出一种基于学习的参数预测方法，用于实现三维医学图像压缩中的高效质量控制。本文方法基于支撑向量回归（SVR），可以直接利用从原始数据中提取的基于视频的特征与基于结构的特征来预测最佳QP，无需经过耗时长的预编码或迭代过程。在若干数据集上的实验结果证明，本文方法比现有方法在预测准确度和速度上表现更好。

关键词：医学图像压缩；高效视频编码（HEVC）；质量控制；基于学习方法

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基于实时力反馈技术的中国书画虚拟三维交互绘制方法 Article

Chao GUO, Zeng-xuan HOU, You-zhi SHI, Jun XU, Dan-dan YU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第11期页码 1843-1853 doi: 10.1631/FITEE.1601283

摘要：本文提出了一种新的基于实时力反馈技术的中国书画三维交互绘制方法。本文通过分析毛笔受力与变形的关系，基于一种弹簧振子模型构建了三维毛笔模型。本方法已成功应用于基于实时力反馈技术的虚拟三维交互绘制系统，用户可以通过Phantom Desktop力反馈设备实时绘制三维笔道，从而实现对三维交互绘制过程的有效仿真。

关键词：三维毛笔模型；三维笔道；三维交互绘制；实时力反馈技术

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三维芯片成像

Marcus Woo

《工程（英文）》 2020年第6卷第5期页码 485-486 doi: 10.1016/j.eng.2020.03.009

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大而复杂形变区域中的精确三维形变反演——基于偏移的相位解缠和改进的多孔径SAR干涉测量集成技术在2016年熊本地震中的应用 Article

Won-Kyung Baek, Hyung-Sup Jung

《工程（英文）》 2020年第6卷第8期页码 927-935 doi: 10.1016/j.eng.2020.06.012

摘要：

常规合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）干涉测量（InSAR）已成功用于精确测量雷达视线（line-of-sight, LOS）方向上的表面形变，而多孔径SARInSAR和MAI方法的集成可以精确测量干涉对中的二维（two-dimensional, 2D）形变；最近，升降轨联合解算使得人们可以观测到精确的三维（three-dimensional, 3D）形变。精确的3D形变测量已用于更好地了解地质事件，如地震和火山喷发。与2016年熊本地震有关的地表形变在断层线附近较大且复杂，因此精确的3D形变反演尚未展开。11个原位全球定位系统（global positioning system, GPS）测站的观测被用于验证3D形变的测量精度。3D形变测量在东、北和垂直方向上分别达到大约2.96 cm、3.75 cm和2.86 cm的精度。结果表明，即使在形变大而复杂的情况下，通过集成改进方法来测量精确的3D形变仍具有可行性。

关键词：合成孔径雷达（SAR）常规SAR干涉测量（InSAR）多孔径SAR干涉技术（MAI） ALOS-2 PALSAR-2 三维形变反演 2016年熊本地震

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三维宽浅河道水流数学模型研究

丁道扬,吴时强

《中国工程科学》 2010年第12卷第2期页码 32-39

摘要：

针对宽浅河道水流的特点，建立了一个基于分层积分降维数值解法的三维浅水紊流数值模型。

关键词：三维水流模型数值模拟弯道宽浅河道

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基于磁驱动正交悬臂探针的三维原子力显微镜技术开发 Article

张号, 耿俊媛, 高海波, 荣伟彬, 谢晖

《工程（英文）》 2023年第24卷第5期页码 84-93 doi: 10.1016/j.eng.2022.06.010

摘要： "text-align: justify;">本文介绍了一种基于磁驱动正交悬臂探针（magnetically driven-orthogonal cantilever probes, MD-OCP）的三维原子力显微镜（three-dimensional atomic force microscopy, 3D-AFM）表征方法，该方法采用两个独立的三自由度纳米扫描器，能够实现探针沿可控矢量角度跟踪扫描样品表面。定制的MD-OCP包含水平悬臂、垂直悬臂和磁珠三部分，其中磁珠可在磁场中机械驱动OCP实现激振。垂直悬臂具有一个突出的针尖，可检测深槽和具有悬垂/凹边特征的结构。接着，使用标准AFM阶梯光栅进行对比实验，并结合三维形貌重建方法完成了图像整合，验证了所提出方法面向陡峭侧壁和拐角处细节的表征能力。实验结果表明，所提出的方法可以高精度地获取三维结构的CD信息，相比难以获得侧壁信息的二维技术，该方法在3D微纳制造检测领域具有更好的潜力。

关键词：三维原子力显微镜磁驱动正交悬臂探针关键尺寸 360°表征三维形貌重建

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基于三维参数模型重建的心脏病理视觉识别 Research Article

肖金肖1,李岩松1,田沄1,徐冬溶2,3,李鹏辉1,赵世凤1,潘云鹤3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第9期页码 1324-1337 doi: 10.1631/FITEE.2200102

摘要：由于可用标注数据集有限，传统方法通常基于三维心脏图像的二维切片对病理分类特征进行提取，难以确保心脏解剖结构的整体一致性。为此，本文提出一种基于三维参数模型重建的心脏病理分类方法。首先，基于收缩末期和舒张末期时相心脏图像的多个三维心脏成像数据重建三维心脏模型。其次，基于重建的三维心脏模型，通过统计形状模型方法构建三维参数模型。然后，基于三维统计形状模型及其视觉知识约束对心脏数据进行增强。最后，提取不同时相的三维心脏模型的形状和运动特征，对心脏病理进行分类。

关键词：三维视觉知识；三维参数模型；心脏病理诊断；数据增强