结构重建论文（精选9篇）
结构重建论文 篇1
基于光学三角测量法的结构光三维成像系统,以其结构简单、成本低和测量精度高等特点,成为近年来三维数据获取方法研究的重点[1]。在结构光成像过程中,需要不断改变结构光的位置来获取新的三维坐标点,通常用投影仪代替激光发射器,通过改变投影模板的位置来改变光路,只要在计算机中更换投影模板就可以实现表面成像[2]。这种方法加快了成像速度,而且避免了由于抖动对测量产生的影响。但是投影仪与激光器相比光强比较差,且投影光线的散射比激光大,在被测物表面上所形成的条纹相对于激光成像来说更粗一些。因此,为提高三维测量精度,图像中光条的亚像素提取成为三维成像中的关键。
光条的亚像素提取方法很多[3,4],像灰度阈值法、极值法和阈值法等常用方法非常简单,但是精度差,基于方向模板的方法采用几个方向模板来检测亚像素位置,具有最大法线方向增量的方向即为亚像素位置所在的方向。此方法具有很强的抗噪能力,但是计算复杂。图像中的光条可以认为是具有曲线结构特征的,大多数都采用Steger的曲线结构检测器[5]。该方法精确、鲁棒,但真实被测物往往有遮挡、阴影和表面的不连续性,导致了图像中有很多光条端点,Steger方法不能准确地检测光条端点的亚像素位置。为了解决这一问题,本文采用了Steger曲线结构检测器与过零点检测[6]相结合的方法提取结构光的亚像素位置,并采用连接算法按顺序连接每个光条上的亚像素点。
1 结构光成像系统
本文设计的双目结构光成像系统由一台LCD投影仪(SONY,CPJ-D500)、两台性能参数一致的摄像机构成,如图1所示。投影仪具有24位真彩色VGA/SVGA输出,输出信号分辨率可达800 X 600@60 Hz,并通过视频端口与PC机相连,由电脑控制投影仪投影编码结构光模板。在测量过程中,投影模板被投影到被测物上,被两台CCD摄像机(MINTRON,MTV-188IEX)采集到。摄像机采集图像的分辨率设为768×576像素。在PC机上采用大恒采集卡DH-CG410采集从摄像机获取图像,采集卡的S端子与摄像机的视频输出端相连,通过软件控制图像采集过程。
三维数据的获取如图2所示,摄像机与投影仪之间在xoz平面上构成三角关系。在提取了图像上的结构光光条上的点后,可根据摄像机与投影仪之间的几何关系计算相应的三维表面数据。从图像上一点(u,v)可以计算出直线op的方程。从在标定时求得的外部参数中可以获取摄像机与投影仪之间的距离l。在结构光标定时可以获得角度θ。直线op与结构光op′相交于点p。求解点p的函数可以简单表示如下:
由式(1)可知,改变亚像素点(u,v)就会改变重建的三维数据,因此为了实现三维数据的精确获取,结构光亚像素的精确提取是必不可少的。
2 结构光亚像素的提取
2.1 线结构光检测法
首先,采用线结构检测方法来检测亚像素值[4,5,6,7]。设一个像素点(x,y)的灰度值为f(x,y),光条的法向方向向量为n=[nx,ny]T,梯度为r=[rx,ry]T。在点(x,y),用Gaussian模板的偏微分与图像卷积就可以得到rx、ry、rxx、rxy和ryy;方向向量n可以通过计算Hessian矩阵的特征值和特征向量得到。亚像素坐标灰度的泰勒多项式可以表示为:
2.2 过零点检测法
过零点检测方法能够很好地解决端点处的结构光提取问题,其步骤如下:
构造如下函数:
如果亚像素点(x,y)在光条的脊上,(nx,ny)与(rx,ry)正交,也就是说Q(x,y)=0。如果在一个像素点上的Q值为正,在该像素点相邻的另一个像素点上的Q值为负,则在这两个像素点的连线上必有一个亚像素点在光条的脊上,即这两点之间必定存在一个亚像素点(x,y)使得Q(x,y)=0[4]。然而,(nx,ny)有两个相反方向正交于光条曲,因此必须考虑(nx,ny)的方向。设(x0,y0)为一个像素点的坐标,(xi,yi)为该像素点的八邻域中的一个点。可以构造另一个函数
如果E(x,y)<0,即在点(x0,y0)和点(xi,yi)处Q(x,y)异号,即在这两点之间必定有一脊点,该脊点即可作为结构光的端点。
图3所示为应用Steger方法检测亚像素的过程。图3(a)为原始图像,对图3(a)中求得每个像素点的(nx,ny),采用Steger方法得到满足式(4)的偏移量,再得到每一点偏离该像素点中心位置的偏移量(tnx,tny),每个像素点上所得到的亚像素位置必须在该像素点上,并且把具有满足要求的偏移量所对应的像素点标识如图3(b)所示。对图3(b)中每个标识点,如果满足式(6),就在图3(b)中标识该点。从图3(b)端点处可以看出,用Steger方法得到多个像素宽度的端点,由于曲线在端点处失去了方向,Steger方法不能提取光条端点的亚像素坐标。而在图3(c)中,采用了过零点检测算法后得到了最多两个像素宽度光条,与图3(b)相比,光条在端点处变细,便于亚像素级结构光光条的重建。因此,在结构光提取过程中,可采用Steger检测器与过零点检测相结合的方法,解决端点问题,以达到很好的检测效果,提高三维测量精度。
3 实验结果及分析
为了验证本文中结构光亚象素的提取方法是否可提高三维数据获取的准确性,文中采用一个平板作为被测物。分别用本文方法与三角测量法获取了大约300,000个三维坐标点,再把这些三维坐标点拟合成平面,计算每个点到这个平面的距离作为最小均方误差(LMS)。采用本文方法计算出来的LMS为0.1009 mm,而采用如图2所示的光学三角测量法得到的LMS为0.1257 mm。详细计算结果见图4(a)。与光学三角测量法相比,本文采用的方法具有更高的测量精度。PL与PR分别表示从左右摄像机获取的三维数据。
同时,从这些数据中取出一小块区域(大约1,500个点)显示如图4(b)所示,从图中可以看出,从左右摄像机所获取的三维数据点吻合度相当好。这从另外一个角度反映了本系统实现三维测量的稳定性与准确性。
此外,以石膏头像作为被测物,采用本文方法获取了石膏头像表面上大约200,000个点的坐标,这些点云显示如图5所示,可以更直观地看出本文方法的效果。
4 结论
在结构光测量系统中,影响三维测量精度的因素很多,如系统标定、投影点的提取等。本文着重分析了结构光光条亚像素提取的影响,并提出了Steger方法与过零点检测相结合的亚像素提取算法。这种方法较好地解决了结构光光条端点的亚像素提取问题。通过获取一平板表面的三维数据点,对比本文方法与三角测量法之间的误差,进而分析了数据点的精度,本文方法计算出来的LMS为0.1009 mm。对于有效视场深度在1 m的成像范围来说,本文提出的亚像素提取方法将大大提高三维数据重建精度。用石膏头像的三维重建实验更直观地说明了采用本文亚像素提取算法的效果。
摘要：将Steger曲线结构检测器与过零点检测相结合,提出一种新的亚像素提取算法,并通过实验验证了此方法的有效性。
关键词：图像处理,光学测量,亚像素提取,结构光,三维重建
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结构重建论文 篇2
目前生物组织三维重建不仅有了许多先进的技术设备,重建的理论和方法有了创新,而且得到了功能强大的计算机软件技术支持.但是在病理组织学研究中,对较大块生物组织的连续切片显微结构计算机三维重建,仍是目前既经济又方便实用的方法.由于结合了特殊染色技术如免疫组织化学等染色方法,在结构与功能联系的`研究中已取得了新的进展.
作 者：陆建波 肖家诚 作者单位：陆建波(云南省第二人民医院病理科,云南,昆明,650021)
肖家诚(上海第二医科大学瑞金医院病理科,上海,25)
刊 名：国外医学（生理、病理科学与临床分册） ISTIC英文刊名：FOREIGN MEDICAL SCIENCES(SECTION OF PATHOPHYSIOLOGY AND CLINICAL MEDICINE) 年，卷(期)： 22(3) 分类号：B36 R361 关键词：组织病理学 三维重建 计算机 连续切片
结构重建论文 篇3
关键词：正电子发射断层成像；重建算法；H无穷滤波
Abstract：In order to improve the spatial resolution and regularization of ill-conditioning problem， we expand our investigation into structural constraint. With the advantages of robust nature of filter and easy implementation of state space approach， an improved algorithm for PET image reconstruction is proposed by using segmented anatomical template that provided by other high quality imaging technology such as CT. Compared with other algorithms， experiments conducted by Monte carlo simulations indicate a persuasive assessment that the proposed strategy suppresses noise well， while the edges， boundary information and other details remain clear.
Keywords：Position Emission Tomography； reconstruction algorithm；H-infinity filter
结构重建论文 篇4
资源是社会进步、经济发展的基础, 越来越多的人认识到人口、环境与资源约束的互动关系, 这是对“资源取之不尽, 用之不竭”的认真反思, 反思中有两种截然不同的观点:一是资源悲观主义。他们主要立足于对资源的狭义理解, 认为资源即指自然资源, 并通过对人类社会发展的历史考察指出:自然资源开发利用史是人类社会发展史的一个重要组成部分, 同时, 过度依赖资源的区域经济发展导致了“资源依赖路径效应”或“资源诅咒效应”, 陷入“资源陷阱”, 造成区域经济发展过程中“富饶的贫穷”。二是资源乐观主义。他们认为资源的内涵和外延是不断扩展的, 并沿此思路提出了新资源、大资源和泛资源概念, 即把资源概念引入社会发展的各个领域和各个层面, 提出了经济资源、社会资源、自然资源、文化资源、政治资源、制度资源、信息资源、金融资源等一系列子资源概念, 试图解释资源与经济增长 (或发展) 的关系以及资源与可持续发展的关系。这些研究无疑看到了资源概念的拓展, 但与资源悲观主义相同的是对资源的本质未能清晰界定, 用经济资源来统摄其他资源的倾向仍然十分强烈, 甚至将资源与资源配置相混淆。因此, 在理论研究中难以找到支撑可持续发展的真正资源;在实践工作中, 难以指导区域经济发展辨别出优势资源, 从而根据优势资源识别出区域经济发展的主导产业, 帮助区域发展做好整体规划。鉴于此, 笔者重点在厘定资源本质的基础上, 建立新资源研究框架, 以期能够在宏观上树立社会可持续发展的新型资源观, 中观上帮助区域找寻带动经济发展的优势资源, 微观上帮助企业识别其竞争取胜的核心资源和战略资源。
二、资源的含义及其本质厘定
(一) 资源含义的简单评述
1. 国外学者对资源的界定。国外学者对资源具有代表性的理解有以下几种:
(1) 对资源过分抽象的理解。E.W.齐默尔曼认为, “资源”不仅指一件东西或一种物质, 而且还指这件东西或这种物质具有的功能或者参与其中而产生的作用, 也就是实现特定的目的资源是人类评价的表现或反映。换句话讲, “资源”一词是一个抽象反映人类评价和功能与作用相联系的概念。该种对资源的理解过分抽象, 并且夸大了资源的内涵, 难以把握资源的本源。
(2) 资源即自然资源。联合国环境署在1972年给资源下的定义是“在一定的时间和技术条件下, 能够产生经济价值、提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称”。该定义将资源看成是一种自然的客观存在, 忽略了人类的作用, 因而遭到B·R·夏马 (1984) 的不满。美国著名资源经济学家阿兰·兰德尔 (AlanRandall) 在此基础上增加了人的因素, 将资源定义为“资源是由人发现的有用途和有价值的物质。自然状态的未加工过的资源可被输入生产过程, 变成有价值的物质, 或者也可以直接进入消费过程给人们以舒适而产生价值”。该定义说明资源并非仅仅是脱离人类的自然客观存在, 资源需要人类发现, 并加以利用, 但忽略了自然资源在被人类发现、利用过程中的增值部分。
(3) 资源即经济资源。彼得·蒙德尔 (PeterMaunder) 等在《经济学解说》中将“资源”定义为“生产过程中所使用的投入”, 即将资源等同于生产要素, 他认为资源从本质上讲就是生产要素的代名词。这一定义较好地反映了“资源”一词的经济学内涵, 但不能包含经济资源以外的其他资源, 显然是不完整的。
(4) 超越自然资源的理解。美国经济学家哈维·莱宾斯坦在他的落后国家经济增长理论中以列举的方式指出, 除土地、资本、劳动力之外, 一个国家的资源存量还应包括习惯、传统、技艺等。莱宾斯坦没有给出资源的确切定义, 但其思路是能使得经济增长的因素即为资源, 显然超越了自然资源的范畴。夏马也试图超越自然资源的限制, 探究不同资源因素间的动态作用。他认为“对所谓的自然资源重视而对人的资源和文化资源的忽略, 阻碍了人们对真正自然资源性质的清晰理解和对资源范畴的全面了解。同样的道理, 有一种把资源看作自然界有形现象的独一无二财富的倾向, 从而造成一种错误的印象, 认为资源是一些静止的、固定的东西。然而事实上资源和文明本身一样, 具有动态性”。该定义显然扩展了资源的种类, 认识到资源与财富的关系, 并将人类的活动纳入资源范畴, 但既然自然资源不是“独一无二财富的倾向”, 其罗列的人类资源和文化资源就比较笼统, 难以涵盖资源的全部, 这也给我们一个启示:资源应是一个开放的范畴。
2. 国内学者对资源的界定。国内学者对资源的理解可以归纳为以下几类观点:
(1) 资源即自然资源。1981年北京商务印书馆出版的新华词典, 将资源定义为“物资、动力的天然来源”。该定义将资源视为天然的, 忽略了人类劳动, 自然认识不到人力资源以及人力资源利用自然资源创造财富过程中的派生资源。
(2) 资源即经济资源。陆家骝、林晓洁 (2000) 通过生产可能性曲线这一经济分析工具将组织制度、知识技能和金触体系等现代经济增长因素纳入资源的范畴, 进一步扩展了资源的含义, 他们认为资源即“一切参与决定一个经济的生产可能性曲线的位置和形状的经济因素均为这个经济在相应的时点 (期) 上所拥有的经济资源。”并将资源分为六类:自然资源、人力资源、实物资本资源、组织制度资源、知识资源和金融资源。这类定义显然超越了自然资源的狭义定义, 但仅仅从经济财富的角度提出, 忽略了精神财富的创造。
(二) 资源本质的厘定及资源框架的重建
从以上学者们对资源的定义看, 笔者认为无论以列举方式提出的资源概念, 还是资源的抽象定义, 其本质属性无不围绕资源的物质或经济效用展开, 而最能反映资源效用的便是“财富的源泉”。因此, 可以说资源最为本质的含义即“资源是人类创造财富的源泉”。
对资源本质的理解可从以下几方面把握:一是资源是有用的, 能够创造财富。二是资源本身不是财富, 而是财富的源泉。比如金矿、银矿在不被人类发现和开采前不能成为财富, 只有经过人类开采、加工成有用的物品才真正成为财富。三是这里的财富包含物质财富和精神财富, 以往的资源概念忽略了精神财富的来源问题, 仅仅考察资源对物质财富增长的贡献是不完整的。四是资源能使财富增加, 而非分配财富, 比如泛资源中的关系资源、制度资源, 二者更加强调现有资源在不同微观主体间的分配, 也正是资源配置不同使得微观主体的经济增长不同, 从而导致社会财富增加的最终结果不同, 但其实质是资源配置而非资源本身, 可见资源和资源配置在财富增长过程中的作用机理不同, 因此应该对资源与资源配置区别对待。五是资源是开放的系统, 随着技术进步、人们认识世界和改造世界能力的提高, 资源的范围在不断扩大, 部分资源可能会由于耗竭或被替代而退出历史舞台。因此, 笔者将资源界定为“人类凭借自然物质或空间环境在促进经济发展和社会进步过程中所使用的自然要素、劳动要素以及人类与自然要素作用中能够直接创造财富的派生要素总和”。其中自然物质或空间环境即自然资源, 劳动要素即人力资源, 派生要素则包括科技资源、文化资源、知识资源、管理资源、信息资源、金融资源、军事资源、政治资源等, 这些资源在相互作用中形成资源系统, 如图1所示。
(三) 对资源框架结构的解释
1. 资源是有层次的。
主要表现:一是人们对资源的认识和利用是有顺序的。二是在财富创造过程中资源的地位不同, 人类资源和自然资源是最基础的资源, 其他资源是派生资源, 因此在资源开发和利用中应尽可能节约和保护不可再生基础资源, 尽可能开发和利用替代资源。三是资源是在一定的组织基础上被用来创造财富的, 因此资源在空间上也是分层次的。具体来说, 微观经济组织认识和开发资源的主要目的是寻求其核心资源和战略资源, 以求在竞争中获胜;区域中观组织认识和开发资源的主要目的是探寻优势资源, 以优势资源为基础发展其主导产业, 带动其区域经济发展并很好地建设其精神文明, 从而实现区域可持续发展;国家认识和开发资源的主要目的除在全国范围内协调和解决资源分布不均衡带来的各种问题外, 还应注重政治资源、军事资源的开发, 以求维护国家的安定, 并在国际上争取话语权。
2. 资源是开放的。
随着人类认识和改造世界能力的提高, 资源的内涵和外延将会继续拓展, 因此资源框架结构中引入了未知资源。
3. 资源系统不是单边运行的, 而是处于循环运行中的。
派生资源虽然由基础资源派生而来, 但随着人类认识和改造世界能力的提高, 派生资源会反作用于基础资源, 从而提高了人类资源的质量, 扩展了自然资源的内容。
三、结论
本文通过对资源本质的思考, 重新表述了资源的定义, 在此基础上得出如下结论:重新审视资源的本质——“资源是创造财富的源泉”, 以谁来创造财富、如何创造财富、创造什么样的财富为逻辑, 得出资源是人类认识自然、改造自然过程中利用自然条件和自然环境创造物质财富和精神的源泉, 因此人类资源和自然资源是基础资源, 在二者相互作用过程中派生出资本资源、科学技术资源、文化资源、知识资源、金融资源等, 而派生资源又反作用于基础资源, 这样基础资源和派生资源在作用和反作用中拓展了资源的内涵和外延, 也形成了以微观经济组织、中观区域组织和国家宏观组织为组织基础的资源循环系统。
摘要：文章从对人口、环境与资源约束的反思中, 审视国内外学者对资源的界定, 揭示资源的本质是“创造财富的源泉”, 并将精神财富纳入资源的研究范畴, 指出资源与资源配置在财富创造中的区别, 最后从微观经济组织、中观区域组织和国家宏观组织三个层面构建了资源框架结构, 从时间演变和空间组织两方面解释了资源的层次性。
关键词：资源,财富源泉,框架结构
参考文献
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结构重建论文 篇5
现实世界是三维构成的, 但平常生活中所触及的几乎所有介质, 即印刷的、照片或影像, 都是二维的。这是因为一般的摄影系统只能做到把三维的物体信息以二维的形式记录下来, 这就使得大量的物体的三维信息丢失。随着计算机技术的发展, 人们对信息的获取已经从传统的二维平面图像, 转向了三维立体图像。三维重建正是在此情形下提出来的[1]。
三维重建是一项多学科的综合技术, 它集计算机技术、计算机图形学、图像处理技术、信息合成技术、显示技术等诸多高新技术于一体。三维重建也是计算机视觉、模式识别、计算机图形学、视景仿真、虚拟现实、科学计算可视化等众多领域最热门的研究方向之一。近年来, 由于计算机的计算能力迅速提高, 所配置的内存容址、磁盘空间不断扩大, 网络功能增强许多, 主要的图形生成及图像处理算法均可用硬件实现, 速度大大加快。因而, 三维重建技术的快速发展已经成为可能。
三维重建技术可分为两种方法来重建:接触式测量技术与非接触式测量技术。由于接触式测量技术存在多种不足, 因而非接触式测量技术占主导。随着计算机技术和计算机图形学的快速方法, 在非接触式测量技术中, 基于结构光的三维测量技术成为了目前三维重建的主要趋势。在诸多测量方法中, 它以其大量程、大视场、较高精度、光条图像信息易于提取、实时性强及主动受控等特点, 近年来在许多三维测量领域中得到了广泛的应用。根据照明方式的不同, 可将结构光法分为点结构光法、线结构光法、面结构光法、多线结构光法、圆结构光法以及彩色编码条法等等[2]。
相比以上几种结构光法, 实际中运用较多的是基于线结构光法的物体三维重建。该方法配合单目或多目照相机, 适于工业领域的检测, 并且速度快、精度高、操作简便。
线结构光法的三维重建一般分为四步: (1) 数学模型的建立; (2) 照相机的标定; (3) 采集图像的处理; (4) 三维重建方法。
1 重建原理
重建原理:线结构光照在物体表面的某一个截面上, 照相机接受物体表面反射或散射的光线。由于受到物体表面深度信息的调制, 照相机中获取的光条呈现不同的光条形状;控制带有步进电机的滑轨, 使物体在上面移动, 从而获取物体表面多个截面的图像信息, 最后重建出物体的三维信息。
2 数学模型的建立
一般来说, 重建系统由硬件和软件组成。软件为图像采集软件;硬件为照相机、线激光器和带有步进电机的滑轨。根据所搭建的测量系统, 可以建立相应的数学模型。该数学模型中包括四个坐标系:世界坐标系、照相机的光心坐标系、图像的物理坐标系以及图像坐标系。通过这四个坐标系的转换, 可以得到实际中线结构光照射物体截面某一点的三维信息与所对应的图像的二维信息的关系。
3 照相机的标定
照相机的标定是为了确定照相机的位置以及属性参数。其标定方法可以分为两大类, 第一类是直接估计照相机的位置、光轴方向、焦距等参数;第二类是通过最小二乘拟合, 确定三维空间点映射为二维图像点的变化矩阵。
照相机的标定是三维重建中的关键的一步。标定的好坏直接影响重建的精度。总的来看, 现有的照相机标定方法大体归结为两类:传统的照相机标定方法和照相机自标定方法。
3.1 传统的照相机标定方法
传统的照相机标定的基本方法是在一定的照相机模型下, 基于特定的实验条件如形状、尺寸已知的参照物, 经过对其进行图像处理, 利用一系列数学变换和计算方法, 求取照相机模型内部参数和外部参数。按照其算法思路可以分成线性方法、非线性优化方法、两步法、张正友标定法、双平面方法以及其他的一些标定方法。
3.2 照相机的自标定方法
传统的照相机标定法可以获得较高的标定精度, 但不适用于无法使用标定物的场合。这时, 自标定方法就可以用到了, 它不依赖标定参照物, 仅利用照相机在运动过程中周围环境的图像与图像之间的对应关系对照相机进行标定。目前已有的自标定技术可以分为利用绝对二次曲线和极线变换性质解Kruppa方程的照相机自标定方法、分层逐步标定法、基于二次曲面的自标定方法。基于主动视觉的照相机自标定技术以及其他改进的照相机自标定技术。
4 光条图像的处理
拍摄的图像受拍摄条件的影响, 如光线、空气等等, 还有拍摄设备本身的一些随机误差, 往往都存在一定程度的噪声干扰。噪声不仅影响了图像视觉的效果, 而且会给后期图像特征的提取带来困难, 影响二维数据到三维数据的恢复, 最后导致三维重建失败。因而, 首先要对图像进行预处理。这里的预处理包括:图像滤波 (图像去噪) 、图像增强 (拉伸图像灰度的对比度) 。
预处理完成后, 就需要对得到的光条图像进行中心线的提取。常用提取中心线的算法可以分为两类[3]: (1) 提取光条的几何中心法:如阈值法、中心法等; (2) 提取光条的能量中心:如重心法、极值法、拟合法等。提取光条中心的几何中心的算法简单, 运行速度快, 但精度较低, 只能达到像素的精度, 而提取光条能量中心的算法精度高, 能达到亚像素的精度。然而, 上述这些方法获取光强分布是基于照相机栅格图像行或列, 因而, 只能适合于近似直线的光条图像。
在实际测量中, 光条图像受被测物曲面或结构等调制, 其图像中光条法线变化较大, 上述的方法提取精度较差。不少学者提出了一些新的方法, 胡斌[4]利用45°、135°、水平、垂直等方向的模板方向获取光条中心, 吴庆阳[5]等应用改进的方向模板法, Steger C[6]应用Hessian矩阵计算光条的方向。
5 三维重建
对于三维重建的方法, 一般采用三角形剖分法来重建物体的表面形貌。把处理后的相邻两条光线之间, 利用三角形分割, 以便来重建。该方法精度高, 适合于物体的三维重建。
参考文献
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结构重建论文 篇6
目前, 我国高速公路建设逐步进入扩容改造的阶段。然而, 由于先期建设的高速公路地方交通量预留不足, 扩建工程施工时面临既有结构物拆除, 并原址新建更大跨径结构物的问题。在此形势下, 如何既保证高速公路主干道的正常运行, 又能最大程度的降低对下穿地方道路交通流的影响, 已成为高速公路扩容改造工程的主要矛盾和难题。本文以某高速公路为例, 就解决该问题进行了初步的探索。
1 工程实例
1.1 工程概况
某高速公路改扩建工程标段内, 有1-4×13m板式通道一处, 通道下有地方道路通过, 道路宽度为8m。通道下交通量很大, 多为大型挂车。该段高速公路的改扩建施工需将该通道拆除, 新建一座4-16m分离式立交。分离式立交上部结构为空心板梁, 下部结构为柱式墩, 钻孔灌注桩基础。如图1所示。
1.2 拟采取的施工方法
由于该处地方道路不能中断, 方案的重点便放在线下交通的导流上。可分为两种方式:
①在结构物原址上进行交通导流;
②利用 (新建) 其他地方道路, 将线下交通导流至其他下穿通道 (桥梁) 下通行。
而①可采取的方式又可细分为以下几种:
①新桥第4跨完全 (基础+下部结构+上部结构) 抢先施工法;
②新桥第4跨部分 (基础+下部结构) 抢先施工法;
③原通道下方2车道变1车道限行施工法。
以下将分别就上述四种方式的成本进行分析测算。
1.2.1 新桥第4跨完全 (基础+下部结构+上部结构) 抢先施工法
1.2.2 新桥第4跨部分 (基础+下部结构) 抢先施工法
1.2.3 原通道下方2车道变1车道限行施工法
1.2.4 利用 (新建) 其他地方道路, 交通导流到其他下穿通道施工法
1.2.4. 1 周边情况介绍
如图2所示, 该化工厂区通道的北侧860m处有1-4×13m通道一座 (通道A) , 南侧364m处有1-2×4m通道一座 (通道B) 。
图2地方道路改移平面布置图
由于通道B净空只有2m高, 不满足大型运输车辆的通车要求, 无法承担从化工厂通道分流过去的车流量, 因此, 若封闭化工厂通道后, 只能将该处车流导流至通道A处。
1.2.4. 2 效益分析
1.3 各种方法的优劣对比
将上述四种施工方法进行归纳总结, 对比结果见表5所示。
1.4 总结
第1种和第2种施工方法在成本和对主线交通的干扰方面均不占优势, 仅作为备选方案。
第3种方案成本及对主线交通的干扰都是最低的, 不足的是对线下交通的干扰较大, 存在较大安全风险, 需加大安全方面的投入力度, 另外和化工厂方的协调难度较大。适用于地方协调难度不太大, 而业主方协调难度大的工程。
第4种方案无需干扰线下交通, 与化工厂方的协调难度也不大, 不足之处在于对主线交通的干扰较第3种多, 会增加与业主的协调难度, 而且成本不低。适用于地方协调难度大, 而业主方协调难度较小的工程。
2 结束语
高速公路改扩建工程中, 线上线下的交通流组织十分重要, 一旦处理不好, 就有可能成为制约工程进度的关键节点。因此, 在分项工程开工前, 有必要做好充分的方案比选工作, 通过大量的现场调查, 采集数据并进行详细论证, 尽可能将风险控制在项目实施之前。
参考文献
[1]公路工程施工定额[M].人民交通出版社, 2009.
[2]公路工程预算定额[M].人民交通出版社, 2007, 12.
结构重建论文 篇7
1 材料与方法
1.1 临床资料
选择2013年9月至2014年6月在第三军医大学西南医院妇产科确诊为子宫脱垂Ⅱ期及以上的患者30例(脱垂组),其中Ⅱ、Ⅲ期患者20例,Ⅳ期患者10例,合并不同程度的阴道前后壁脱垂。所有入选者既往无盆腔手术史,且经过临床问卷调查、尿动力学检查、POP诊断采用POP-Q定量分度法进行分期。选择健康无POP女性志愿者20例为对照组。两组均无MRI检查禁忌证且基本情况比较,差异无统计学意义(P>0.05),见表1。
1.2 MRI图像数据采集
MRI检查前0.5小时嘱受检者排空膀胱,采用Siemens 3.0磁共振成像仪,四通道体表线圈。取仰卧位,双手抱头,双下肢稍外展,正中矢状面与床面垂直。扫描范围:矢状位由耻骨联合外侧至骶骨后突外侧,横断位上至骶岬水平下至肛门口下2 cm。静息位和Valsalva动作时分别扫描。
扫描参数:矢状位采用快速MRI HASTE成像:TR1000 ms,TE 91 ms,层厚4 mm,层间距1.2 mm,视野300 mm×300 mm,矩阵300×256,带宽781 Hz/PX;横断位采用TSE T2WI序列,视野280 mm×280 mm,矩阵512×512,层厚2 mm,层间距0.4 mm,扫描像素大小为0.55 mm×0.55 mm,激励次数1次,TR 8610 ms,TE 9.8 ms,带宽315 Hz/PX,采集时间约20分钟。
1.3 三维建模、参数测量及比较
1.3.1 将MRI横断位薄层扫描图像导入Amira5. 2. 2 商业软件中,分别创建子宫、膀胱、阴道、尿道、直肠、尾骨、骶骨、骨盆、耻骨联合、肛提肌等标签。调整灰度,从各结构最清楚的平面开始到消失的平面结束仔细辨别各结构的边界,手动分割,选择不同的颜色标识,选定合适参数,完成三维重建。
1.3.2将矢状位图像导入Amira 5.2.2商业软件,选择最佳平面,利用3D测量器分别测量PCL、H线、M线、G1角、G2角、宫颈长度、C线、B线,然后在三维重建模型上任意角度旋转检验测量标志线是否准确,选取最佳位置测得最佳值。MRI影像学图像在正中矢状位上评估脱垂程度最准确,以PCL为基准线,PCL即耻骨联合下缘与骶尾关节之间的连接线,H线是耻骨联合下缘到肛门直肠交界水平处直肠后壁的距离,提示肛提肌裂孔的长度;M线是H线直肠末端到PCL的垂直距离,可间接反映盆底缺陷的程度;G1角为提肌板角,是提肌板和水平线形成的角度,G2角为肛直肠角,是肛管长轴与直肠后壁形成的向后开放的夹角,G1和G2角提示肛提肌的收缩功能;宫颈长度是宫颈内口到宫颈最低点的距离,C线是宫颈最低点到PCL的垂直距离,B线是膀胱颈到PCL的垂直距离,PCL以上为正值,以下为负值。
1.4 统计学分析
数据处理采用SPSS 19.0统计分析软件,计量资料用均数±标准差表示,两组(脱垂组和对照组)基本资料及两相位(静息位和Valsalva动作时)各参数测量值均为正态分布数据,两组间同相位比较采用配对t检验,同组间两相位差值采用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 MRI影像学观察情况
对照组盆腔脏器包括宫颈、膀胱底、阴道穹隆、肠管在静息位和Valsalva动作时均在PCL以上(见图1A);脱垂组静息位可以在PCL以上,Valsalva动作时出现不同程度地位于PCL以下(见图2A);脱垂组Valsalva动作时G1、G2角与对照组相比明显增大(见图2B);横断位MRI在尾骨尖平面很好显示肛提肌形态,对照组肛提肌呈倒“八”字形,两翼对称,光滑,完整,包绕直肠(见图1C);脱垂组可见肛提肌两侧不对称,右侧明显薄弱,平直,有缺损(见图2C)。
2.2 三维重建
我们获得了所有患者和志愿者基于MRI的三维重建图像,能够直观地观察盆腔器官如膀胱、子宫、直肠之间的关系。正常组见图3,脱垂组患者膀胱、子宫阴道壁明显膨出,直肠前突(见图4)。以PCL为指示线,正常女性子宫位于PCL线上(见图3A),脱垂组患者子宫位于其下方(见图4A)。正常女性肛提肌饱满,左右对称,裂孔宽度较窄,长度较浅,形态呈“V”字(见图3C);脱垂组患者肛提肌有缺损,裂孔增宽,长度变深,形态呈“U”或“O”字(见图4C)。
(B:膀胱;U:子宫;R:直肠;V:阴道;C:宫颈;PS:耻骨联合;Co:尾骨;S:骶骨;LAM:肛提肌)
(B:膀胱;U:子宫;R:直肠;V:阴道;C:宫颈;PS:耻骨联合;Co:尾骨;S:骶骨;LAM:肛提肌)
2.3 两组几何参数的测量及比较
见表2。
差值为各组间Valsalva动作减去静息位的值;B线和C线中的正值表示最低点位于PCL以上,负值表示最低点位于PCL以下
脱垂组与对照组组间比较:静息位和Valsalva动作时的PCL、H线、G1角、G2角、宫颈长度差异均无统计学意义(P>0.05),M线、C线差异有统计学意义(P<0.05),B线静息位时差异无统计学意义(P>0.05),而在Valsalva动作时差异有统计学意义(P<0.05)。静息位与Valsalva动作的差值经独立样本t检验结果示:两组的PCL长度差值均无统计学意义(P>0.05);M线、G1角、G2角、B线、C线差值均有统计学意义(P<0.05);H线对照组差值有统计学意义(P<0.05),脱垂组差值无统计学意义(P>0.05)。
3 讨论
POP是一种随人口老龄化发病率不断升高的疾病,虽不致死,却影响患者的生活质量。临床上POP的诊断多采用POP-Q脱垂定量分度法,然而该评分系统仍然存在一些缺陷,如对阴道膨出程度及内容物不能判断[4],因此需要更科学客观的评判方法来评估POP。MRI是一种非侵入无辐射的检查工具,具有对软组织分辨率高、质量高等优势。随着MRI在临床上的广泛应用,可很好地观察盆底的解剖结构[5]。计算机三维成像技术是将二维医学图像转换为3D模型的方法,已有学者将此技术用于女性盆底的研究[6],但尚未广泛应用于临床。本研究采用基于MRI的女性盆底三维重建模型对POP进行研究,以便进一步指导临床治疗。
PCL作为衡量POP程度的基准线广为使用,有文献对该线的起止点进行研究,认为PCL起于耻骨联合下缘中点,止于骶尾关节,而并非尾骨尖,以避免尾骨因盆腔运动产生位移所致的误差[7]。我们的研究证实了此观点,静息位时脱垂组与对照组的PCL长度进行比较,差异无统计学意义(P=0.776),且两组PCL长度在静息位与Valsalva位时的差值也无统计学意义(P=0.386;P=0.303)。H线反映肛提肌裂孔的长度,M线间接反映盆底缺陷的程度,文献报道盆底正常者H线<6 cm,M线<2 cm[8],我们的研究中对照组的H线和M线静息位时和Valsalva动作时均在正常范围内,而脱垂组的H线和M线静息位时在正常范围内,Valsalva动作位时H线(67.57±9.12 mm)和M线(36.84±10.15 mm)均超过正常范围,说明POP患者肛提肌和盆底结构本身存在缺陷;静息位和Valsalva动作时两相位差值情况:脱垂组M线差值有统计学意义(P=0.000),H线差值无统计学意义(P=0.129),对照组M线和H线的差值均有统计学意义(P=0.000;P=0.000),说明对照组肛提肌功能良好,脱垂组肛提肌功能受损,因此M、H线可以作为衡量肛提肌功能的指标。肛提肌板角(即G1角)是由肛提肌的肌纤维在尾部融合而成,正常人在力排时向尾部增大不超过10°,否则提示盆底支持结构薄弱[9],本研究中在静息位和Valsalva动作时两组间G1角的角度比较,差异均无统计学意义(P=0.061;P=0.917),虽然两组的G1角和G2角两相位变化的差值均有统计学意义(P=0.000;P=0.000),但脱垂组的G1角两相位差值12.26°±7.52°,超过了10°,说明盆腔在用力时盆底会向下移位,且脱垂组移位更明显。肛直肠角(即G2角)在静息时约90°~105°,排便时约120°~180°,反映盆底功能[10],本研究两组的G2值情况与报道的基本一致,但两组两相位的变化差值均有统计学意义(P=0.000;P=0.000),可间接反映耻骨直肠肌功能,说明在盆腔用力时该肌肉处于松弛状态。宫颈长度>4 cm诊断为宫颈延长,两组的宫颈长度比较,差异无统计学意义(P=0.233)。B线提示膀胱位置,C线提示宫颈位置,分别反映前、中盆腔脱垂情况,研究发现两组不同相位的差值均有统计学意义(P=0.000;P=0.000),说明盆底用力时前、中盆腔均会向下运动。脱垂组C线在Valsalva动作时为负值,说明在PCL以下,提示为子宫脱垂;B线在静息位两组比较无差异(P=0.451),Valsalva动作时两组比较差异有统计学意义(P=0.027),提示中盆腔缺陷的患者易合并前盆腔缺陷。因此,在PCL恒定的前提下,各几何参数均可衡量POP和盆底缺陷的程度,但是M线和H线的敏感性还需进一步研究。
本研究由图3、图4可见,3D模型中可直观地看到对照组盆腔器官均在PCL以上;而重度脱垂患者阴道外翻,膀胱、子宫位于外翻的阴道内,均在PCL以下,膀胱受压变形,形态不规则,直肠前突,肛提肌裂孔变深变宽,呈“U”形甚至“O”,对照组呈“V”形。单独显示各器官可获得更为细致准确的信息,以重度脱垂患者3D模型为例,发现膀胱不仅为哑铃状,其右侧膨出比左侧明显,结合MRI图像发现此部位肛提肌薄弱,有缺失,阴道旁组织存在缺陷,因此在行重建术时右侧是修补缝合的重点,对临床治疗有指导意义。利用3D模型也可对各参考线进行测量,且不断旋转角度选择最佳测量平面;而二维平面固定,无法避免因检查时患者体位摆放不准确或骨盆畸形导致的误差。有学者进行了3D模型上的测量[11],认为三维测量更直观准确。因此,基于MRI的盆底结构3D模型为我们理解和研究正常女性及POP患者盆底结构毗邻关系提供了新的学习途径;利用该模型可全面了解盆底缺陷部位及形态,以制定更合理的手术方案和评判手术效果;盆底手术因各解剖结构位置深在而学习困难,利用该模型可模拟各种盆底手术,缩短学习曲线,且为进一步力学分析提供模型。
该研究存在一定局限性,在Valsalva动作时患者用力会不同,可能会产生结果的偏倚,MRI检查费用较高,检查时间长,且后续的三维重建耗时较长,在临床上应用会受到一定限制。但是对于存在多部位或盆底隐性缺陷的POP患者,基于MRI的三维重建模型能够提供准确诊断及分析,指导制定合适的手术方案,并为盆底手术教学和力学研究奠定良好基础。
摘要：目的:利用女性盆底磁共振成像(MRI)图像,建立子宫脱垂患者盆底结构三维重建模型,探讨子宫脱垂患者盆底MRI三维影像特征及临床意义。方法:选取2013年9月至2014年6月子宫脱垂患者30例为研究组(脱垂组),选取健康女性20例为对照组,于静息位和Valsalva动作时行盆底MRI扫描。利用Amira商业软件,对MRI图像进行分析及3D建模。结果:建立了两组盆底结构的3D模型。脱垂组与对照组比较:静息位和Valsalva动作时的PCL、H线、G1角、G2角、宫颈长度差异均无统计学意义(P>0.05);M线、C线差异均有统计学意义(P<0.05);B线静息位时差异无统计学意义(P>0.05),Valsalva动作时差异有统计学意义(P<0.05)。两组静息位和Valsalva动作时差值比较:两组的PCL长度差值均无统计学意义(P>0.05);M线、G1角、G2角、B线、C线的差值有统计学意义(P<0.05);H线对照组的差值有统计学意义(P<0.05),脱垂组的差值无统计学意义(P>0.05)。结论:MRI能清楚显示盆底结构,H线、M线、G1角、G2角可衡量盆腔器官脱垂的程度;其构建的3D模型能直观显示各结构的空间毗邻关系,可评价复杂的盆底缺陷,有利于制定个体化手术方案,进行盆底解剖教学及生物力学研究。
关键词：磁共振成像,盆腔器官脱垂,肛提肌,三维重建
参考文献
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结构重建论文 篇8
姚兵会长作了题为“以抗震救灾的精神, 扎实推广钢结构建筑”的重要讲话 (全文另发) , 他围绕钢结构行业的抗震课题, 重点强调了三个方面:一、全社会要提高对钢结构建筑的认识;二、要从三大方面夯实钢结构建筑, 推广钢结构建筑的基础性工作;三、要从四大方面进行研讨钢结构建筑的技术创新和品牌建设。他希望大家认真向参加会议的各位专家学习, 向灾区领导和人民学习, 进行深入的思考, 以抗震救灾精神, 扎实推广应用钢结构, 共同出谋划策, 实现钢结构产业的科学发展和可持续发展。
本次论坛举办了多场专业讲座, 特邀10位来自全国的专家、学者对钢结构在建设中的地位和作用、发展前景, 钢结构在抗震方面的优势, 钢结构在地震地区应如何推广等问题进行了专题论述:有贵州大学教授、工程院院士马克俭的“新型钢网格空间结构与石膏节能建筑”, 清华大学教授王元清的“高烈度区钢结构的抗震性能与工程应用”, 中国建筑科学研究院研究员赵西安的“汶川地震中的钢结构和国内外最新的钢结构工程”, 西安建筑大学研究生院院长郝际平的“高烈度地区钢结构学校校舍建设”, 中国建筑科学研究院研究员王明贵的“轻型钢结构住宅技术规程简介”, 重庆大学土木工程学院教授杨文柱的“钢结构工程设计、制作、安装技术整合、集成、一体化”等专题演讲;赛特蓝钢建集团、四川恒升钢构、山东莱钢建设钢结构公司也分别作了“钢结构在震中地区抗震情况介绍”、“地震中的九洲体育馆”、“钢结构住宅体系的研究与应用实例”等介绍和交流。
目前, 灾区的城乡居民住房重建, 学校、医院等公共设施、基础设施恢复重建, 产业重建, 历史文化保护、生态修复等方面需要我们抓紧对灾区地震特点研究、对房屋造成损害的分析研究, 协会领导、协会专家多次深入灾区对地震造成的灾害进行深入分析研究, 证明在技术相同的条件下, 不同房屋结构类型在地震中的损害程度明显不同, 木结构、轻钢结构因其连接可靠、结构整体性好, 具有较好的抗震性能, 受损相对较轻。
结构重建论文 篇9
1资料与方法
1.1一般资料胸腰椎骨折患者51例,男42例,女9例;年龄20～61岁。损伤部位:T115例,T129例,L116例,L213例,L34例,L1与L1同时骨折3例,L1与L3同时骨折1例。骨折类型:爆裂型38例,压缩型13例,其中骨折脱位9例。术前神经功能按ASIA分级:A级8例、B级5例、C级10例、D级12例、E级16例。内固定方式:采用的是RF、AF、CD、CF等内固定材料,所有病例均在伤后3 d内手术。
1.2治疗方法采用硬膜外麻醉后局部加强麻醉。患者俯卧于脊柱弓形手术架上,常规后路正中切口,暴露伤椎上下各一节段脊椎棘突及小关节,咬除一侧或双侧椎板及棘突根部,保留棘突、棘间韧带及棘上韧带,即椎板潜行减压,准确置入并安装好后路椎弓根内固定系统,撑开复位,然后用神经剥离子仔细分离硬脊膜,探查椎管前壁致压物,用特制的打入器将突出椎管的骨块压入或锤向椎体复位,缝合或固定好撕裂的后韧带骨结构,即重建后韧带骨结构,再取骨条行横突间、关节突间植骨。术后常规抗炎,1周内可行腰背肌功能锻炼,5周后可戴护腰下地活动。
2结果
本组病例随访3个月～3年,神经功能情况恢复较好,术后伤椎前后缘高度及Cobb角度缩小,无术后死亡病例。治疗前及治疗后随访的神经功能情况见表1,术后即刻及术后半年左右伤椎前后缘高度及Cobb角(平均)的变化情况见表2。至最后随时无断钉及弯钉,钉松动3例,无脊柱滑移。
3讨论
传统的椎板减压术以全椎板切除为常用方法,但后路全椎板切除对脊柱后柱损伤是毁灭性的,而脊柱后韧带骨结构对维护脊柱的稳定有重要的作用,后韧带骨结构的相对完整将明显增加脊柱的抗屈强度,提高屈腰时脊柱的稳定度,防止椎体前缘高度丢失[1,2]。笔者在手术中发现脊柱屈曲或爆裂骨折,后韧带骨结构或完整或损伤撕裂,如果再人为手术进行全椎板切除,三柱皆失稳,此时即便采取较牢固的内固定系统固定,对脊柱的稳定及早期的康复还是会有影响,容易造成内固定松动和脊柱滑移后凸。
所以,寻求一种既能充分减压,又最大限度的减少脊柱破坏程度,维护脊柱稳定的减压方法,显得非常重要。笔者所在医院采用保留棘突、棘上韧带及棘间韧带的方法,对其有损伤撕裂者予以缝合重建的椎板行潜行减压术,并不影响椎管的减压效果,而对脊柱稳定有非常重要的作用,可以从人体结构上起到减压内固定松动断裂的作用,有利于早期功能康复及减少后期并发症的发生。
不同的椎弓根钉内固定系统受力原理不同,操作也不一样,笔者采用的是RF、AF、CD、CF。短节段内固定系统固定节段少,可以最大限度保持脊柱的灵活性,较少干扰脊柱本身活动状态,不易发生平背综合征,避免了“医源性后凸”[3]。后路手术显露范围小,对伴有椎板骨折、硬膜囊破裂可以及时进行修补。手术时间短,出血少,操作方便,便于基层医院开展。
植骨融合是脊柱手术的重要组成部分,在坚强内固定的基础上,植骨融合是重建脊柱稳定的必要条件。椎弓根内固定系统仅在骨折早期起固定作用,支撑作用短暂,长期稳定依赖于椎体本身生物力学性能的重建,否则可因脊柱活动度的增加,应力集中,金属疲劳,导致螺钉松动和断裂[4]。因此,植骨融合应视为常规,采用伤椎相邻节段小关节突外侧及横突之间植骨。椎弓根内固定后未采用植骨1年内经CT发现术后骨缺损率100%。术后骨缺损发生由椎体松质骨特性确定,骨缺损可以愈合,但生长速度缓慢,故植骨融合是必要的,既重建了中、后柱稳定性,又防止了椎体塌陷的发生。
摘要：目的 评价胸腰椎爆裂性骨折椎板减压及脊柱后韧带骨结构的处理结果。方法 采用保留或重建脊柱后韧带骨结构的椎板减压术,即椎板潜行减压术,经椎弓根内固定,横突间植骨,恢复脊柱的稳定性。结果 本组病例随访3个月～3年,无术后死亡病例。椎体前缘高度:术前平均压缩49%,术后恢复到92%。椎体后缘高度:术前平均85%,术后恢复到96%。Cobb角:术前平均25°,术后为6°。神经功能:8例A级,4例无改善,2例恢复为B级,另外2例恢复到C级和D级;余者晋升1～2级。结论 保留或重建脊柱后韧带骨结构的椎板减压术,即椎板潜行减压术,经椎弓根内固定,横突间植骨,畸形矫正,神经功能有良好的恢复,脊柱的稳定性恢复良好。
关键词：后韧带骨结构,减压,固定
参考文献
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