识别技术论文范文第1篇

1、概述生物识别技术，又称为生物特征识别技术，是通过计算机与生物传感器、生物统计学等高科技手段紧密结合，利用人体固有的生理特征和行为特征识别身份的技术。该技术被称为数字时代的安全卫士。在实际应用中，生物特征识别通过特定的设备进行特征取样测量，转化成数字代码；对代码取样后形成特征模板；用特征模板与实际个体取样进行比对；根据比对结果是否匹配来决定接受或拒绝该用户。常用于识别的生物特征有指纹、人脸、掌纹、血管纹路、DNA等；行为特征有签名、语音、步态等。

2、生物识别技术的特点与应用优势生物特征是与生俱来的，与传统身份识别方式相比，生物识别技术具有以下优势：

（1）能够进行身份识别。传统身份认证识别采用用户名+口令验证的方式来验证用户身份。生物特征同样可以完成身份识别的功能。

（2）生物特征具有唯一性，防伪性好，难以被伪造或盗用。传统身份识别技术中的用户名和密码会因为信息泄露而带来身份认证漏洞。生物特征则是个人特有的，极难被仿造或盗用。

（3）携带方便，不会遗忘或丢失。传统身份识别技术采用口令验证或实物验证，两者都有遗忘和丢失的风险。而生物特征是人类的体貌和行为特征，携带方便，也不存在丢失和遗忘的风险。

（4）用户使用体验好，不容易被损坏。传统身份识别技术依赖数据库记录用户名和密码，常因为字符输入错误而被拒识；IC卡一类的实物验证技术则有因损坏而被拒识的风险。生物特征大大降低了此类风险。即使是容易受到手指表层皮肤破损而影响验证的指纹识别也可以通过存储多个手指的指纹来达到顺利验证身份的目的。此外因为生物识别技术使用友好度高，用户体验好。

3、常用生物识别技术的特性分析在众多的生物特征中,最常使用的用户接受度较高的是指纹识别、人脸识别和签名识别。指纹识别是应用最早、应用面最广的生物特征识别技术。早在几千年前人们就已经发现了指纹的特点，开始使用指纹进行身份的识别。指纹识别主要是利用指纹记录仪和计算机等电子设备，通过人类手指表层皮肤上交替出现的脊和谷进行指纹图像的读取、提取指纹特征、制成特征模板，再通过模式匹配，最终实现身份的自动识别。每一个人都有自己独特的而且终身不会变化的指纹。指纹识别技术可靠性高，识别简便，是一项成熟的生物特征识别技术。在应用面上也体现出无与伦比的优势，目前国内外指纹识别应用已经覆盖了公安刑侦领域、公共安全领域等。由于指纹识别技术是将输入的指纹和数据库中预存的指纹模板进行比对从而验证身份，因此要求指纹信息数据库的容量足够大，并且要不断更新。人脸识别技术是近年来迅速发展的生物识别技术一种生物识别技术。人脸识别技术涉及了计算机视觉、人工智能、感知学习和模式识别技术等科学领域。人脸识别是通过摄像机读取人类脸部特征信息，分析现实人脸的空间图像映射到机器空间的过程，分析人类脸部共有特征和个体人脸特征之间的关系，形成人脸图像模板，最终实现人脸自动识别。人脸识别技术具有方便、直接、友好等特点，在使用者接受度方面表现极好。但是人脸图像信息的数据量巨大，为了提高人脸识别的运算速度，必须对原始图像数据进行压缩，这就有可能降低识别率，造成一定的误识率和拒识率。签名识别是通过分析使用者签署自己名字的方式来进行身份鉴别。签名识别与指纹识别、人脸识别不同，它属于人类行为识别技术。签名识别分成在线验证和离线验证两种形式。离线验证是使用纸张上的字迹通过扫描仪等电子设备转化成数字图像再与数据库中模板信息比对；在线验证则通过手写板或压敏笔等传感器设备记录签名过程中的各项动态特征数值（写字速度、力度、角度、加速度等）。签名的动态特征是难以模仿的，因此签名的在线验证方式比离线验证方式要更加可靠。此外签名识别与人们平时的签字行为极为相似，因此具有很高的用户接受度。

二、生物识别技术在电子商务中的应用

伴随电子商务的发展，解决电子商务中的安全问题和寻找更加可靠方便的身份认证方式成为进一步发展电子商务的新需求。另一方面，随着全球信息化的发展，生物识别技术在技术发展和市场培育上都日趋完善，人们对生物识别技术的认知度和认可度也不断提高。全球生物识别技术产业化发展程度在不断扩大。2002年11月，中国科学院计算机技术研究所承担的“面像检测与识别核心技术”项目获得突破性成果，该系统能够在1/10~1/20秒之内自动检测到人脸，并且在1秒内完成身份识别。2003年阿拉伯联合酋长国宣布启用基于虹膜认证技术的针对被驱逐外国人的国界控制系统。2006年北京农村商业银行在国内试点使用指纹识别认证，用户可以通过指纹识别认证进入银行系统，自助完成各项操作。2007年中国建设银行和中国邮政储蓄银行分别在全国营业网点内推广应用柜员指纹身份认证系统。2008年北京奥运会，奥运村使用了基于人脸识别的酒店门禁管理系统。2010年波兰BPSSA银行宣布引入采用生物识别技术的自动取款机。国际民航组织确定从2010年起，其所有的成员国和地区必须使用基于人脸识别的机读护照，此项规定已经成为国际标准。此外日本三菱银行开发了基于手指静脉的认证系统用于金库管理。欧美国家将生物认证技术广泛用于医院病人资料库管理、政府信息中心出入境管理、小学生信息管理等多个领域。由此可以期待，在不远的将来，基于生物特征识别技术的更加平民化的电子商务应用走入我们的生活，带来更加安全更加便利的使用体验。

三、生物识别技术对电子商务的影响趋势

现代社会生活各方面都需要可靠方便的身份认证识别技术，尤其是在电子商务领域内，目前电子商务的运营过程中不乏因为过程监控不够周密而出现的货物丢失、冒领，并由此引发纠纷事件。未来，基于生物识别技术的身份认证识别能够覆盖电子商务的全领域，彻底解决电子商务运营过程中的身份认证问题。

1、在电子商务领域内的全领域覆盖电子商务在运行过程中涉及了买卖双方的身份认证、订单信息认证、支付安全认证、物流运输安全认证等多项认证。其流程之繁琐，认证技术运用频率之高是其他行业所无法比拟的。可靠便利的生物特征识别认证技术能够确保电子商务系统的正常运转。未来，电子商务的买卖双方可以通过生物特征认证技术证明自己的身份；通过生物特征认证和数字签名的双因子认证确定订单的真实有效，并完成相应的支付；物流公司的物流派送人员通过指纹验证确认接收到需要派发的货物；最终收货人通过提供带有生物特征信息的签收信息表明身份，确保货物安全送达。由此，生物特征技术确保了电子商务安全领域内的安全性、可用性、可控性、保密性和不可否认性，保障电子商务系统正常有序运行。

2、多项生物特征融合应用从目前的应用看来生物识别技术虽然前景良好，但仍存在有漏洞。例如，利用塑胶可塑性的特点采集指纹应对指纹验证系统；利用3D打印技术欺骗静态人脸识别验证系统。多项生物特征的融合使用就是生物特征识别技术的多因子验证。这种对多项生物特征的采集、融合、联合验证的新型理论和技术就是生物特征识别的未来发展趋势。该项技术能够对所采集的生物特征信息进行多方面、多级别的处理，得到更加完备的数据特征信息，从而完成精准度更高的身份认证，为安全可靠的身份认证技术的实施奠定了基础。

四、结论

识别技术论文范文第2篇

关键词：物联网；教学改革；控制技术；教学方式；人才培养；思维创新

0引言

随着5G等通信技术的更新，物联网领域又将迎来更多的发展与行业应用。在“新工科”背景下，物联网工程专业的本科教学旨在提升学生的工程能力与创新能力，培养从事物联网领域系统设计、分析与科技开发及研究方面的工程技术人才[1-4]。物联网是物与物相连的互联网，其网络架构由感知识别层、网络传输层、综合服务应用层组成。在物联网的三层结构中，本文所讨论的物联网感知识别与控制层作为物联网的神经末梢，是联系物理世界与信息世界的桥梁，在物联网中起到了源头的作用。物联网是一个交叉学科，核心技术覆盖整个信息学科，包括传感器技术、电子技术、通信技术、计算机技术和自动控制技术等[5-8]。物联网工程专业课程一般为通信、网络、计算机等传统学科的课程，这些课程之间缺少衔接各科知识的系统性、针对性、连续性的讲解[9-10]。而物联网感知、识别与控制技术这门课程，设计范围广，可以帮助学生整合学到的各类知识点，培养学生构建物联网控制系统的思维，在联系已经学的知识点的基础上，拓展新的思维方式，为今后从事本专业的工作打下良好基础。相比于传统计算机或者电气的基础课程，物联网感知、识别与控制技术课程开设时间较短，专业性较强，相关教材较少，如清华大学出版社出版的《物联网感知、识别与控制技术》，第2版与第1版之间相隔5年，更新速度慢。作者结合近年来本科物联网工程专业物联网控制技术课程的教学经历，提出针对普通院校的物联网感知、识别与控制技术课程改革的几点经验和建议。

1教学内容编排与调整

物联网感知、识别与控制技术的教学内容较复杂，该门课程需要包括物联网概论、模拟电路与数字电路、微机原理等基础课程的相关知识，本科教学多数安排在三年级。学生对物联网和硬件有一定的了解，但限于课时，对这些知识点还需要有更多的理解和掌握。作者所在物联网工程专业采用《物联网感知、识别与控制技术》作为基本教材和教学内容进行讲授，结合RFID与ZigBee实验箱的实践，在传授基础知识点的基础上，根据教学中的实际情况，做出相应调整方案。

1.1同类技术的归纳、分析。在物联网感知、识别与控制系统中，为实现某种功能，达到某些指标，涉及可以选择的各种同类技术很多，比如：温度传感器有热电阻、热电偶、半导体等多种原理形式；无线射频识别技术（RFID）有不同频率的技术参数；嵌入式控制器有微控制器、微处理器、数字处理器等；通信技术有线的有UART、I2C、SPI、CAN等，无线的有蓝牙、ZigBee、WiFi、5G等；控制技术有PID控制、模糊控制、神经网络控制技术等。这些同类技术各有特点，在实际应用中，要求从事物联网专业人员对这些技术进行合理选择。因此，在课堂上对于同类技术的讲解，在讲述其原理的基础上，用表格的形式，着重讲解每类技术的特点以及合适的应用场景。并且引导学生思考以及讨论特定应用场景下，综合比较性能、稳定性、成本、开发难度等，实现同类技术有依据的选择。这样，学生通过归纳分析不仅能更快速地掌握知识点，还能将技术灵活应用到以后的工作中。

1.2在系统框架中填充知识点，提高学生系统设计的能力。物联网感知、识别与控制技术这门课程设计范围广，包括传感器，识别技术，RFID，模拟与数字数据的检测、处理与融合，微处理器，人机交互，通信技术，驱动与控制技术等。对于这些知识，学生仅仅有概念还不够，还需要将所学的知识点联系起来，组成网络，形成物联网感知、识别与控制系统的思维。为了达到使学生掌握系统的目的，首先，明确物联网感知、识别与控制技术在整个物联网体系架构中的地位，同时在讲授各知识点时，明确各个知识点在物联网控制系统中的作用。其次，引导学生从系统末端到执行器设计系统，布置开放性作业以及习题，给出应用环境，让学生设计系统参数。然后选择传感器、模拟信号数据采集、模数转换器、嵌入式系统、控制算法、外部驱动等。在这类作业中，不过多要求掌握系统的性能，只是让学生有系统的概念，培养学生的系统性思维。最后，在系统总结时，从系统框架出发，填充知识点，帮助学生掌握整个物联网感知、识别与控制系统。

1.3增加学生查找资料以及读取技术手册的能力。物联网作为新兴的技术，更迭日新月异。对于学生来说，掌握经典的知识已经不能满足其专业需求，需要培养学生自学能力以及查找资料的能力。比如对于传感器及应用技术的介绍，由于物联网专业一般会开设专门的传感器课程，本课程中不需要重点讲解传感器的原理，而更强调传感器的技术参数与应用。授课过程中，可以打开某些传感器的技术手册，教会学生如何从中获取需要的信息（比如量程、精度、接口形式等），讲嵌入式系统时同理。课下作业可以让学生去查找符合某个条件的传感器的型号，或者给学生某型号的技术手册，让学生查阅，并且说明得到哪些重要的信息。这样在课堂上就强制学生拥有查阅技术手册的经验，初步掌握读取技术手册的方法，旨在使学生以后从事该专业领域的工作时，能够更快速地获取必要的信息。

1.4增加写作内容，提高学生写作能力。物联网控制技术作为专业课一般开设在大三，大三的学生已经有了一定的基础知识以及专业思维。同时，对于物联网系统而言，其涉及面广、应用技术多、团队协作紧密、资料更新快，其文字交流就变得十分重要。因此，学生在学习各类知识的同时需要学会撰写说明书以及科技论文。在授课过程中，详细讲述撰写说明书的要点、写实验报告内容等，对于科技论文，不要求学生有很强的创新点，要求学生写出从摘要、关键词、引言到总结、参考文献框架的小论文，锻炼学生写作能力的同时，为毕业设计论文打好基础。布置一些学生感兴趣的题目为作业，批阅后对其进行点评。实际教学过程中，证明学生后一次的写作质量相比于前一次有显著提升。

1.5以教材为模板，增加时事与前沿技术。物联网工程专业的技术不同于传统的基础专业，其技术的发展较快，新兴前沿技术更新周期较短，因此教程课本的再版速度会落后于技术的更新速度。在授课过程中，更需要紧跟时事与前沿技术。例如：近几年很火的5G通信技术在物联网行业的应用；我国的北斗卫星导航系统的正式开通；70周年国庆晚会上LoRa无线通信技术的应用等等。联系时事，引导学生关注前沿技术的应用，在增强学生兴趣的同时开拓学生的视野，培养学生的专业敏感性。

2物联网感知、识别与控制技术课程教学方式改革探索

物联网感知、识别与控制技术这门课的特点在于多学科交叉性强、技术更新快、概念较多且抽象，因此，如何让学生快速掌握知识点、培养自主查阅资料以及工程实践能力是教学方式改革重点考虑的问题。首先，为了让学生快速掌握知识点，在传统授课的基础上，增加互动与演示，上课时针对特定问题，多提问，可以拓展学生思维，让学生说明自己的理解，同时可以采用小组讨论并选代表发言的形式。尽量使用程序或者视频演示，加深学生理解。其次，为了培养学生自主查阅资料的能力，以小组为单位，为学生布置一些开放性的作业。课时允许的情况下，让学生在课堂上做汇报，同学之间相互提问及互评，教师进行点评；课时紧张的情况下，对学生的作业进行批注修改。对于一些不重要的知识点，尝试采用由课堂讲授改为安排学生课下阅读自学的方式。在有些课上会单独预留出几分钟请1～2位同学为大家简单讲解自习阅读的内容，对学生掌握不够的知识内容，再进行讲解。最后，为了提高学生的工程实践能力，课程配套相应的实验和课程设计。采用RFID实验箱和欧尔斯的物联网ZigBee增强套件实验箱，在熟悉开发环境的基础上，观察例程所演示的现象，并要求学生在其基础上进行修改，实现一些新的功能，比如在IC卡中存储学号。让学生对所学知识有一定了解的情况下，以实际工作任务的形式完成实验，加深对知识点的印象，提高工程实践能力。

3结语

识别技术论文范文第3篇

(1)融媒体环境下的媒体内容处理与检索技术

《基于自编码器生成对抗网络的可配置文本图像编辑》提出一种基于自动编码器的文本图像编辑模型,可以有效地基于语言描述自动编辑图像,同时可以便捷友好地修正编辑效果,解决了给定文本编辑图像时模态差异度较大的问题.

《基于跨模态自蒸馏的零样本草图检索》提出了跨模态自蒸馏方法,从知识蒸馏的角度研究可泛化的特征,无需语义嵌入参与训练,可解决草图和图像之间的模态差异问题,以及可见类和未见类的不一致性问题.

《显著性引导及不确定性监督的深度编解码网络》开展图像精准语义分割研究,提出一种显著性引导及不确定性监督的深度卷积编解码网络,将初始生成的显著图和不确定概率图作为监督信息来优化语义分割网络的参数,解决了语义提取过程中空间信息丢失和模型鲁棒性不强的问题.

(2)面向融媒体环境的媒体内容检测与描述技术

《基于数据合成和度量学习的台标检测与识别》开展视频中台标这一重要目标的精准检测研究,提出两阶段可伸缩的台标检测与识别方法,采用batch-hard度量学习方法快速训练匹配模型,进而确定台标类别,解决了类别多、结构复杂、区域小、信息量低、背景干扰大等难题.

《基于空时变换网络的视频摘要生成》提出一种空时变换网络并应用于视频摘要生成,该模型包括嵌入层、特征变换与融合层、输出层3大模块,通过空间特征和时序特征的分别嵌入,以弥补现有模型对时序信息表示的不足;通过多模态特征的变换和融合,以解决特征表示不完备的问题.

识别技术论文范文第4篇

论文关键词：城市交通公共艺术

论文摘要：随着社会政治、经济的发展以及人们对生活环境要求的提高，对城市公共交通环境建设的要求在我国许多城市已经相当迫切。公共艺术合理地融入到城市交通环境中可以有效地提高城市交通环境的质量和人文品质。本文从可识别性及安全性的统一、功能性及人文因素的有机结合、体现和加强公共艺术的场所特征三个方面来阐释公共艺术在城市交通环境中应用的基本原则。

城市交通是连接城市活动的重要纽带，同时也是市民户外活动的重要公共空间，其形象是一个城市对外的窗口。市民在城市中上班、购物、旅游或散步，沿途看到的或许只是一组毫无关系的景象，从中却可以获得一个整体的城市印象。而当前，随着城市车辆的剧增，由此而导致城市道路迅速扩张及由钢筋混凝土架构的立交桥不断增加，再加上功能主义规划原则的主导，城市交通整体上呈现一种生硬、冷漠的面孔，城市间的差异性也正在逐渐消失。因此，从艺术与人文的角度重新审视当前的城市交通环境，无疑是具有现实意义的事情。交通与艺术的结合，在国际上已得到高度重视。首届城市艺术与公共交通国际研讨会于1992年在英国的威克菲尔德举行，以后每两年召开一次，研讨会的目的是促使从事公共领域建设的人士理解艺术的重要作用，并大力提倡和推动公共领域的设计活动。

城市交通按道路的性质主要可以分为两类：1.机动车道：快速路、轨道交通、城市与城市间连接的高速公路等；2.非机动车道：步行街、自行车道、过街天桥、过街通道、商业街等。

公共艺术如何在城市交通环境中应用，主要应考虑如下几点：

一、可识别性及安全性的统一

城市交通环境中的公共艺术在形象上应突出其鲜明的个性，具有明显的可识别性，同时其设置应以保证车辆行人的安全为前提，不能对司机及行人构成视觉和交通上的阻碍，二者相辅相成，相互统一。如果因公共艺术的设置而影响了交通，反而就失去了这种做法的意义。

在城市交通环境中，公共艺术欲达到可识别性与安全性的相互统一，必须把握好“速度”这一关键要素。速度的变化带给人们对于视野范围内公共艺术尺度感的变化，对应不同的速度，公共艺术的尺寸、表现形式及材料的运用都会有所不同。哈密尔顿（Hamieton）和瑟斯顿（Thurstone）作过关于高速运动时人们的视觉感知方式的研究，他们从研究中推导出五条定理：1.注意力加倍集中；2.注意焦点引向远方；3.视野缩小；4.前景细部开始模糊；5.视觉变得迟钝。基于行人在高速运动时的视觉感知特征，在机动车运行的交通环境中，应注重公共艺术整体色块，强调外轮廓线及阴影效果，以简约化、大尺度、地标性的公共艺术为主。相反，在非机动车道，如步行街、过街天桥、过街通道、商业街等以低速度行走的交通环境中，人们的需求主要集中在购物、散步、休闲、观赏等活动上，公共艺术主要可汇同高品质的路面铺装、艺术化的植物选择与造型、道路构筑物形态与色彩的塑造等。在这类城市交通环境中，公共艺术更注重细节、情趣乃至引人深思。在北京新建成的SOHO后街设置了一系列“蓝色现代人”的公共艺术品，分别设置在各交通路口的交界处，适宜的尺度、抽象的人物剪影及鲜亮的蓝色调与周围现代化的生活环境相映成趣。同时，在剪影的两侧绘有街区的平面示意图，集可识别性、安全性、艺术性及趣味性于一体。

二、功能性及人文因素的有机结合

功能性及人文因素的有机结合这一特征主要是就城市交通环境中的公共设施而言，公共设施作为公共艺术及城市交通环境的重要组成部分，其作用不言而喻，但以往我们关注的焦点在于它的功能性及技术性，却忽视了人性化及艺术化的因素。城市交通环境中的公共设施应该与市民的审美价值相统一，使市民的物质需要和精神需求结合成整体。城市交通环境中的公共设施作为城市中一件公共性很强的物品，如果其造型和一个城市的风格、文化、历史有机地联系起来，就会成为一件妙趣横生的艺术品，它将表现出一个城市交通环境独特的性格和表情，它所呈现出来的文化艺术品位是这个城市的文化精神及人文色彩的外在表现。

三、体现和加强公共艺术的场所特征

中国古人有所谓“橘化为枳”的说法，这一说法恰如其分地描述了公共艺术与其场所的关系。城市交通环境中的公共艺术不是放之四海而皆准、普适性的艺术，而是与该区域的历史、文化及环境紧密联系在一起的。在美国波士顿地铁系统中的波特站，当人们进入站内，不经意间就会发现在入口处、电梯的扶手及月台上见到一个戴礼服手套的铁手，该作品的作者喻美奇（MagsHarris）表示，她发现交通接待处的失物招领以手套最多，因此她选择手套作为“地铁文化”，同时借着人们所熟悉的物品制造惊奇感，以舒缓人们进入地下的沉闷感，作品体现了强烈的实地文化特性。城市交通环境中的公共艺术应当切合当地的具体环境，明晰当地人群公共活动的具体要求及特定地域的社会文化情形，进而加强该区域的文化性格和人文色彩，保障城市的自明性、永恒特性和场所的历史文化特质。在当今的信息化时代，由于“全球化”所导致的“天下大同”及“地方性文化”的消失与淡化，保持和加强地域间的区域文化性格和人文色彩就显得弥足珍贵。

综上所述，以上几点构成城市交通环境中公共艺术建构的基础，同时，公共艺术在城市公共交通环境中的应用离不开与城市规划、建筑在计划实施中的协调、合作，其艺术性、人文性的实现必须与空间功能规划相统一，与建筑环境相适应。此外，公共艺术在城市交通环境中的建设还将涉及到公众及艺术家的参与、相关法律程序的建设、建后的管理与保护等诸多问题，公共艺术在城市交通环境中的应用需要综合考虑以上各种因素并受其制约。但制约既是限制又是规定，同时也是能够获得自由的途径。优秀的公共艺术应用到城市交通环境中，中国的城市公共交通环境将成为一个各具特色的、艺术化的城市公共交通空间，其意义是深远的。

参考文献：

识别技术论文范文第5篇

计算机技术和信息技术的迅猛发展,给人体数字化研究的开拓和发展带来了强大的推动力,人体结构信息的数字化是科技发展的前沿问题,是一项巨大的科学研究工程。可视人体计划(VHP)源于美国生物医学图像库建立的需求[1],在医学领域数字化虚拟人体不仅用于生物和人体形态学研究和教学,也开始有效地应用于矫形和整形外科在手术前后的可视化模型,外科手术模型的建立及模拟手术等。同时,数字化虚拟人体还广泛地应用于航天航空学、生物力学、机器人学和体育训练等学科[2]。本课题组立足于国内现有的技术水平,完成了人体最为复杂的部位—颅脑的数字化研究工作。

1材料与方法

1.1标本选择一经CT、MRI检查无器质性病变,无头部外伤及手术史,发育良好,身材、头围等参数符合中国人体特征的中年男子新鲜尸体一具,要求头部无扭曲及挤压变形。

1.2方法①用红色乳胶行股动脉灌注,待乳胶完全凝固后,平甲状软骨上缘在保持头部自然体位的情况下呈水平位离断颅脑,获得完整的颅脑。②将头颅置于特制的大小适中的立方体小盒内,其内径为25cm×25cm×25cm,盒的外侧有本论文由整理提供标准的坐标系统。将颅脑放入盒中央,使颅脑下断面与盒底面紧贴,向盒内注入少许清水,排空断面与盒底间气泡后,置于户外(气温低于-20℃)冷冻。待完全冻透后(冷冻1周)观察可见冰层透明、无气泡,头部无位置变化及变形,断面与盒底紧贴,冰块与小盒冻成一体。然后注入清水,放置对位标志,加防尘盖,排空气泡,于户外安全处冷冻。③于冬季室外(气温-20℃以下)用自制刨削机按预先设置的切割线自下而上切制,获得连续断层标本切片图像240张(层厚1mm,用1~240分别编号)。为了防止因摩擦生热而带来的负面影响,采用喷纯酒精的方法进行物理降温,既防止了融化又有效去除了冰晶,提高了图像的清晰度。

1.3实验计算机三维重建系统配置硬件:CPUPentuimⅡ350,内存128M,硬盘30GB,显示器Philips107G,IntelliTouch表面声波触摸屏,扫描仪MicroTekSlimScanC6最大光学分辨率600×1200DPI(dotperinch),数码相机DC-260最高分辨率1536×1024。软件:图片对位软件,边界处理软件,三维重建软件。

2结果

2.1图像输入通过DC—260型数码相机、理光5型光学相机于断端实时拍摄,通过MicrotekSlimscanC6扫描仪按600dpi光学分辨率扫描标本实物,然后统一输入计算机。

2.2图像矫正对个别图片的明暗度、对比度、色彩饱和度等人为造成的差异进行统一处理和修补。矫正后的图片各种组织结构分界清晰,色彩真实,较大血管、晶状体、视交叉、基底核、脑干一些灰质团块及脑室系统各个部分清晰可见,见图1(封2左上)。

2.3对位运用自行研制的图形对位软件在计算机上首先确定4个基准点,4个点排布于正方形的4个顶点,相邻两顶点间距为1000个像素。将输入图像四周的4个标志点分别与4个基准点对齐,由于在实际标本上相邻两点的距离为25cm,这样每4个像素的宽度就相当于1mm,为后来的测量提供了便利,同时解决了图像的平移和旋转问题,使240张图片在大小、位置上相一致,为提取边界并重建提供了必要的前提条件。

2.4建立数据库把颅脑所有组织结构按一定的顺序建立数据库,数据库的名称以相应的组织结构名称命名。

2.5边界提取本文作者采取表面重建法和体素重建法,在重建前将拟重建的器官的边界信息提取并储存在相应的数据库内。由于不同器官或组织之间(特别是颅内组织器官)边界轮廓不是规则的几何图形,很难用1个单一的数学公式进行表达;而且各器官或组织之间的色彩互相含盖,通过色彩和灰度也很难将不同组织器官加以区分,所以通过人工辨认和部分自动标识的方法来识别和提取边界。在边界提取过程中,运用自行设计的边界处理软件,完成了对头部表皮、颅骨、大脑皮质、髓质、脑室、基底核、脑干、小脑等主要结构边界的提取并将信息存入数据库。

2.6三维重建的计算将相邻断面结构边缘轮廓线采用“盖瓦片”方法连接,即用三角面片连接起来构成物体表面,两个层面间距离为1mm,然后经RGB彩色赋值、光照计算、消隐计算,即可进行重建结构的显示。采用体素重建法是把带有一定厚度的断面图像变为无数个小矩形,每个小矩形保留原始图像的所有信息,然后堆积重建颅脑各结构。本论文由整理提供

2.7重建图像经过矫正对位、描边处理、三维重建3个步骤后,在微机显示器上成功地在二维屏幕上显示出颅脑各结构的三维立体形态,结构真实,立体感强,包括虚拟色彩的表面轮廓重建和真实色彩的体素重建,见图2和3(封2中上、右上)。

3讨论

三维重建的方法主要包括两大类:基于轮廓的表面重建法和基于体素的重建法[3]。两种方法相辅相承,各具优缺点,各有其相关的应用领域。重建软件的性能直接影响三维重建的质量和速度。表面显示算法是应用图像分割技术,将原始图像分割成代表不同组织和器官的若干区域,然后构造这些区域边界的表面,从而完成表面重建,可见表面显示算法的前提就是边界的提取。目前图像分割及提取边界的方法主要包括:①人工识别,在断面图片上,各种器官组织分界不明显(如大脑基底核),只能靠人工界定。②计算机灰度识别,即基于CT或MRI扫描图像的三维重建,此种识别方式目前应用较多,其优点是无需人工切片,对位及提取边界都由计算机完成,消除了人为主观因素的影响,提高了重建的精确度。但对于复杂的结构来说,目前的CT、MRI还不能仅仅依靠灰度值的不同进行区分。此外,目前CT、MRI扫描层厚最薄只能达到1mm左右,这也在一定程度上限制其在未来三维重建中的应用。本文作者认为灰度识别对于某些组织(如骨组织等)边界的识别效果明显,而对于整体重建效果不明显。③计算机RGB识别,即依靠断层标中不同组织之间RGB值的差异将各结构加以区分。但由于人体结构(特别是颅脑内的结构)极其复杂,如骨松质、肌纤维、大脑皮质、神经核等结构,在图片显示上都为红棕色,以目前的技术尚无法通过计算机进行区分。而对经过特殊处理(如血管灌注带色乳胶等)的组织,识别效果明显,改善了工作中的劳动强度和精度,但对细小血管仍无法达到满意的识别效果。所以,对于大部分组织来说,人工识别提取边界依然是一种重要手段,目前计算机尚无法取代人工识别组织边界。本实验采用的是在人工识别提取边界基础上的表面重建和体素重建。为了提高计算机的运算速度和边界的平滑度,采用先确定关键点,然后在关键点间用平滑曲线相连的方法。体素重建法是以二维切片图像数据及切片厚度组成三维矩形多面体,利用数据体内的密度变化进本论文由整理提供行物质分离,使密度变化的梯度作为曲面法向,来计算画面的颜色与明暗,用光线投射法直接显示数据场。此显示法的特点是能显示实体的内部结构。在此基础上,可以沿任意角度进行切割,这对于解剖学教学、科研及临床上模拟手术入路等领域具有重要意义。此种显示法的缺陷在于其无法完成整体内部各种器官、组织的拆分显示,要完成此功能必须与表面重建方法相结合。而且数据运算量大,对计算机硬件设备要求很高,很难做到实时显示,所以目前难以普及。随着计算机技术的飞速发展,此种显示法在计算机三维重建中必将得到进一步发展和完善。超级秘书网

[参考文献]

[1]AckermanMJ.TheVisibleHumanProject[J].JBiocommun,1991,18(2):14.