中国科学技术大学;中国航天空气动力技术研究院金熠获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学技术大学;中国航天空气动力技术研究院申请的专利一种有限投影角度的计算机断层成像相机布局优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119540386B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411627721.5,技术领域涉及:G06T11/00;该发明授权一种有限投影角度的计算机断层成像相机布局优化方法是由金熠;任成胜;梁安阳;沙心国设计研发完成,并于2024-11-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种有限投影角度的计算机断层成像相机布局优化方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种有限投影角度的计算机断层成像相机布局优化方法,属于化学发光计算机断层成像技术领域;包括以下步骤:S1.系统建模:建立目标流场与其投影之间的数学关系;S2.反演算法重建流场;使用经典代数重建技术ART算法进行层析重建;S3.有限投影角度的计算机断层成像相机布局优化方法;构造目标函数作为重建误差的有效预测器;最大化问题使用模拟退火SA算法全局优化解决;采用模拟退火算法实现最优解。本发明通过优化相机的俯仰角和方位角,显著增加了有效投影信息的捕获。采用模拟退火算法进行相机布局优化,使得系统能够灵活适应动态环境。本发明有效减少了权重矩阵的病态性,降低了计算复杂度,增强了测量结果的可靠性。
本发明授权一种有限投影角度的计算机断层成像相机布局优化方法在权利要求书中公布了:1.一种有限投影角度的计算机断层成像相机布局优化方法,其特征在于,包括以下步骤: S1.系统建模:建立目标流场与其投影之间的数学关系; 俯仰角α、偏航角β、横滚角γ和平移矩阵T决定了相机的位置;在此过程中使用张正友标定法,对相机的内外参数进行标定,得到上述参数; 将火焰区域中感兴趣的部分在x、y、z方向进行体素划分,认为每个体素内部信号是均匀的;令待测流场是连续函数fx,y,z其在成像平面上的投影描述为: ps,t=∫Vfx,y,z·wx,y,z;s,tdV4 式中,ps,t是第t个角度下拍摄投影图像的第s个像素上的信号强度;wx,y,z;s,t表示fx,y,z对像点ps,t的贡献,V是整个待测流场的体积;将待测流场离散为大小相同的体素,则方程4表示为: 其中,j和N分别表示体素索引和体素总数,wxj,yj,zj表示体素j在体素内的位置;wxj,yj,zj;s,t表示fxj,yj,zj对第t个角度投影图像上第s个像素的贡献权重;ps,t是所有体素信号的加权和;方程用矩阵形式表示为: 待测流场的投影向量是通过实验测量得到的,W是通过成像模型计算得到的,通过获取多个角度的投影和权重矩阵W,两者组成方程组,这个方程组的解就是待测流场的分布情况; S2.反演算法重建流场;使用经典代数重建技术ART算法进行层析重建; S3.有限投影角度的计算机断层成像相机布局优化方法;构造目标函数作为重建误差的有效预测器; CTC每个投影对应的权重是矩阵形式;权重代表投影获得的有效约束信息;使用权重矩阵列的两个子空间之间的角度度量相关性,定义为: θij=fWi,Wj8 其中θij表示任意两个权重矩阵之间的子空间夹角;在几何上,该角度是嵌入更高维度空间中的两个超平面之间的角度;将相机布局优化问题转化为最大化问题,其成本函数被定义为例如θij的平均值或加权和;优化问题的目标函数Fobj定义为: Fobj=minθij9 其中min返回的最小值;取任意矩阵之间子空间的夹角最小值,使目标函数Fobj最大;权重矩阵W完全由相机校准参数和位置计算得到;W由外参数包括旋转矩阵和平移矩阵决定;相机分布在同一球面上且相机正对着VOI,平移矩阵T为恒定值,横滚角γ=0;将决定相机位置的α、β作为变量引入到优化的目标函数中;最大化问题使用模拟退火SA算法全局优化解决; 最大化问题使用模拟退火SA算法全局优化解决;采用模拟退火算法实现最优解。
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