基于OOK调制的可见光通信视频传输系统

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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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一种基于折衍混合结构的无油墨印刷技术研究

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作者 谢一 罗万里 +2 位作者 张研 丁唐艺 申溯 《印刷与数字媒体技术研究》 CAS 北大核心 2024年第5期86-92,共7页

传统印刷技术的视觉效果单一,且普遍使用重污染的重金属和高分子材料的油墨,造成了严重的环境污染。为解决上述问题,本研究探索了一种基于折衍混合结构的无油墨印刷技术。通过微纳结构对光学折射和衍射现象实现了彩色化,并利用莫尔成像... 传统印刷技术的视觉效果单一,且普遍使用重污染的重金属和高分子材料的油墨,造成了严重的环境污染。为解决上述问题,本研究探索了一种基于折衍混合结构的无油墨印刷技术。通过微纳结构对光学折射和衍射现象实现了彩色化,并利用莫尔成像原理突破了传统印刷中难以实现三维和动态视觉效果的瓶颈,提供了丰富的视觉效果。采用激光直写和干涉光刻制版,结合压印技术制备的基于微透镜阵列和光栅结构的印刷品,具有高分辨率、低成本和环境友好的优点。本研究所提出的无油墨印刷技术满足了人们对印刷品质的不断追求,具有巨大的应用潜力。 展开更多

关键词 无油墨印刷 微透镜阵列 莫尔成像 全息光栅

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莫尔成像薄膜的研究和应用进展

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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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机器人辅助脊柱手术三维定位导航 被引量：5

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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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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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重力作用下肝脏模型变形及切割模拟仿真 被引量：1

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作者 张峰峰 张石 +2 位作者 黄柯 于凌涛 孙立宁 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1096-1101,共6页

为了能够实时且准确的模拟部分肝脏切除术中肝脏真实变形状态,本文提出了一种基于物理的质点弹簧软组织模型。依据肝脏软组织生物力学特性建立了针对肝脏的质点弹簧模型,利用此模型将离体猪肝作为实验对象,分别进行离体猪肝受重力变形... 为了能够实时且准确的模拟部分肝脏切除术中肝脏真实变形状态,本文提出了一种基于物理的质点弹簧软组织模型。依据肝脏软组织生物力学特性建立了针对肝脏的质点弹簧模型,利用此模型将离体猪肝作为实验对象,分别进行离体猪肝受重力变形以及离体猪肝的切割实验,给出了模拟变形与真实变形的离体猪肝CT扫面重建模型对比结果。实验结果表明:离体猪肝在重力作用下变形在2 mm内,离体猪肝切割变形在3 mm内;在实时性方面,引入GPU进行并行计算,在重力变形以及切割过程中刷新率分别保持在300FPS和200FPS。该模型能够真实反映肝脏组织形变,同时在计算效率方面具有明显的优势。本文提出的质点弹簧软组织模型能够满足肝脏切割的要求。 展开更多

关键词 部分肝脏切除术 肝脏模型 质点弹簧 实时性 准确性 离体猪肝 虚拟手术 重力变形

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基于移动顶点的肝脏模型渐进切割算法 被引量：1

7

作者 张峰峰 黄轲 +1 位作者 于凌涛 詹蔚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期413-419,共7页

针对肝脏三维模型切割算法计算量大、实时性差,并且切割操作容易生成小三角形和狭长三角形等退化三角形等问题,本文提出了一种将四面体切割中的移动顶点法应用于渐进式面模型切割的方法。使用本文提出的光线投射法进行碰撞检测获取切割... 针对肝脏三维模型切割算法计算量大、实时性差,并且切割操作容易生成小三角形和狭长三角形等退化三角形等问题,本文提出了一种将四面体切割中的移动顶点法应用于渐进式面模型切割的方法。使用本文提出的光线投射法进行碰撞检测获取切割点,筛选出满足条件的最近点将其移动到切割点;同时根据空圆特性对最近点附近的三角面片进行优化,消除了退化三角形;对切割过程中切割面的构造进行了研究,能够实时生成与实际切割深度相同的切割面。实验过程中刷新率保持在119±2 Hz,表明本文提出的逐步重建的算法具有良好的实时性和稳定性,能够很好地消除退化三角形,使得切割仿真的切面真实性大大提高。 展开更多

关键词 面模型 移动顶点法 模型切割 退化三角形 DELAUNAY 切割面 碰撞检测 网格重构

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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

8

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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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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基于增强现实技术髓内钉远端锁孔导航 被引量：2

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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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FPN的影响因素分析及相关应用 被引量：2

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作者 徐德洋 王蓬勃 孙立宁 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第19期104-110,共7页

钢笔纳米刻蚀技术(Fountain pen nanolithography,FPN)是近年来发展起来的一种新型的基于原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)的扫描探针刻蚀技术,具有加工结构精度高、加工过程操作性强、对加工环境要求低、持续书写等优点。FP... 钢笔纳米刻蚀技术(Fountain pen nanolithography,FPN)是近年来发展起来的一种新型的基于原子力显微镜(Atomic force microscope,AFM)的扫描探针刻蚀技术,具有加工结构精度高、加工过程操作性强、对加工环境要求低、持续书写等优点。FPN刻蚀过程主要受探针的孔径大小、空气湿度、接触时间、书写速度、墨水的特性等因素影响。在介绍FPN相关原理及影响因素的基础上,综合介绍了包括电化学FPN技术(Electrochemical FPN,EcFPN)和主动控制技术FPN(Active FPN,AFPN)在内的FPN相关技术研究的最新成果及其在生物领域、微电子领域和光学器件方面的相关应用。 展开更多

关键词 钢笔纳米刻蚀技术 原子力显微镜 电化学FPN技术

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针对在轨维护的爬行机器人足粘附机理研究

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作者 苏奕粼 侯绪研 +5 位作者 曹盼 薛萍萍 唐天峰 李龙 陈涛 姜生元 《深空探测学报》 2017年第3期293-298,共6页

针对空间合作目标航天器在轨维护任务需求,提出一种新型结构的空间爬行机器人,可搭载于抓取机械臂上,在主动航天器和故障目标形成连接后,爬行移动到故障目标上需要维修的位置进行维修精细操作。该机器人移动系统主要由压电驱动腿、微修... 针对空间合作目标航天器在轨维护任务需求,提出一种新型结构的空间爬行机器人,可搭载于抓取机械臂上,在主动航天器和故障目标形成连接后,爬行移动到故障目标上需要维修的位置进行维修精细操作。该机器人移动系统主要由压电驱动腿、微修饰粘附足组成。其微观粘附足借鉴壁虎刚毛的粘附机理,设计微米级微阵列的机器人足端结构。在上述结构设计基础上,利用离散元软件建立其仿真模型,对壁虎的强吸附能力和快速脱附能力进行理论建模分析,建立单根刚毛在不同状态下的受力模型,模拟刚毛在不同脱附角下的粘附和脱附的过程,对其单个刚毛的粘附特性进行分析。仿真结果表明:在空间零重力环境下,通过不同运动方式可以实现单个刚毛的吸附和快速脱附的能力。为后续实现机器人足的吸附和快速脱附的能力提供了理论支持。 展开更多

关键词 仿生 微阵列 离散元 粘附力

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