Abstract Kinetic Visualization A Technique for Illustrating 3D Shape and Structure

Journal of Image and Signal Processing 图像与信号处理, 2023, 12(4), 360-368

Published Online October 2023 in Hans. https:///journal/jisp https:///10.12677/jisp.2023.124035

文章引用: 林薇, 王芷曼. 剪切散斑干涉条纹图像处理技术研究进展[J]. 图像与信号处理, 2023, 12(4): 360-368.

DOI: 10.12677/jisp.2023.124035

剪切散斑干涉条纹图像处理技术研究进展

林 薇，王芷曼

中国电子科技集团公司第二十八研究所，江苏 南京

收稿日期：2023年9月8日；录用日期：2023年9月29日；发布日期：2023年10月9日

摘 要

剪切散斑干涉技术是一种高精度、非接触的光学全场测量方法，可对复合材料构件的分层、脱粘、皱折、

裂纹、撞击损伤等缺陷进行无损检测，在航空航天复合材料无损检测领域得到了广泛应用。本文从剪切

散斑干涉的技术原理和系统结构展开，结合大视场剪切散斑干涉光路结构分析了相移技术的应用，论述

了干涉相位条纹图滤波和相位解包裹技术等条纹图像处理过程中的关键算法，最后介绍了深度学习网络

在剪切散斑干涉测量中的应用，并分析讨论其优势与不足，对未来研究方向进行了展望。

关键词

剪切散斑干涉，条纹图，滤波，相位解包裹，图像处理

Development of Image Processing

Technology for Shearography

Phase Fringe Patterns

Wei Lin, Zhiman Wang

The 28th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Nanjing Jiangsu

收稿日期:2003-12-10;修返日期:2004-01-18体绘制技术

洪 歧1,2,张树生1,王 静1,刘雪梅1(1.西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,陕西西安710072;2.陕西理工学院数学与计算机科学系,陕西汉中723001)

摘 要:可视化技术是继计算、实验两大科学研究方法之后的第三种研究方法,体绘制技术作为可视化技术的一个重要分支,已经取得长足发展。对常用体绘制技术进行了分类,并且指出、分析了各自特点及适用场合,为进一步应用、改进这些技术提供参考。关键词:体绘制;面绘制;步进立方体;光线投射;溅射中图法分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:1001-3695(2004)10-0016-03VolumeRenderingTechniquesHONGQi1,2,ZHANGShu-sheng1,WANGJing1,LIUXue-mei1(1.MinistryofEducationKeyLaboratoryofContemporaryDesign&IntegratedManufacturingTechnology,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’anShanxi710072,China;2.Dept.ofMathematics&ComputerScience,ShanxiUniversityofTechnology,HanzhongShanxi723001,China)Abstract:Therearethreeapproachestoscientificresearch.Visualizationisnexttooneofcalculationandexperimentation.Volumerenderingtechniques,asoneimportantareaofthat,havemadegreatprogressduringthelastdecade.Inthispaper,theyareclassifiedandtheircharacteristicsandapplicationsareanalysied.Resultsareusefulforfurtheremployingandimprovingthem.Keywords:VolumeRendering;SurfaceRendering;MarchingCubes;RayCasting;Splatting

第４１卷第８期２０１８年８月测绘与空间地理信息ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.４１ꎬＮｏ.８Ａｕｇ.ꎬ２０１８

收稿日期:２０１７－０７－１１基金项目:清华大学合肥公共安全研究院开放基金(２０１５０６)资助作者简介:陈　林(１９９２－)ꎬ女ꎬ江苏盐城人ꎬ硕士ꎬ２０１８年毕业于武汉大学大地测量学与测量工程专业ꎬ主要从事三维ＷｅｂＧＩＳ开发工作ꎮ基于Ｔｈｒｅｅ.ｊｓ的地下管线三维建模可视化研究陈　林(武汉大学测绘学院ꎬ湖北武汉４３００７９)摘要:围绕地下管线的三维建模可视化技术进行分析探讨ꎬ针对其跨平台性的不足提出一种基于Ｔｈｒｅｅ.ｊｓ的三维管线建模可视化方法ꎮ其主要思想是:将地下管线抽象成圆柱体ꎬ使用ＷｅｂＧＬ开源框架Ｔｈｒｅｅ.ｊｓ针对从后台获取到的二维管线矢量数据进行批量建模可视化ꎮ通过实验对研究方法进行了验证ꎬ在普通的浏览器渲染三维地下管线ꎬ摆脱了插件和本地应用程序的制约ꎬ实现了二维图形窗口与三维图形窗口在同一页面中的整合与交互ꎮ关键词:Ｔｈｒｅｅ.ｊｓꎻ地下管线ꎻ建模可视化ꎻＡｒｃＧＩＳＡＰＩ中图分类号:Ｐ２０９ 文献标识码:Ａ 文章编号:１６７２－５８６７(２０１８)０８－００９３－０４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆ３ＤＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＰｉｐｅｌｉｎｅｓＢａｓｅｄｏｎＴｈｒｅｅ.ｊｓＣＨＥＮＬｉｎ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｄｅｓｙａｎｄＧｅｏｍａｔｉｃｓꎬＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＷｕｈａｎ４３００７９ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅ３ｄａｕｔｏｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄꎬａｎｄｔｏａｖｏｉｄｓｈｏｒｔａｇｅｓｏｆｃｒｏｓｓ￣ｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｕｔｏｍａｔｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｂａｓｅｄｏｎＴｈｒｅｅ.ｊｓ.Ｔｈｅｍａｉｎｉ￣ｄｅａｉｓ:ＴｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｓａｒｅａｂｓｔｒａｃｔｅｄｉｎｔｏｃｙｌｉｎｄｅｒｓꎬｕｓｉｎｇＷｅｂＧＬｏｐｅｎｓｏｕｒｃｅｆｒａｍｅｗｏｒｋＴｈｒｅｅ.ｊｓｔｏｅｘｅｃｕｔｅａｕｔｏｍａｔｅｄｂａｔｃｈｍｏｄｅｌｉｎｇｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｉｐｅｌｉｎｅｖｅｃｔｏｒｄａｔａｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｗａｓｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ.Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｔｈｅｏｒｄｉｎａｒｙｂｒｏｗｓｅｒꎬｗｈｉｃｈｃａｎｇｅｔｒｉｄｏｆｔｈｅｐｌｕｇ－ｉｎａｎｄｌｏｃａｌａｐ￣ｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ.Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｎａｂｌｅｓｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｒａｐｈｉｃｗｉｎｄｏｗａｎｄｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｒａｐｈｉｃｗｉｎｄｏｗｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅａｎｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｉｎｔｈｅｓａｍｅｐａｇｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｔｈｒｅｅ.ｊｓꎻｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅꎻａｕｔｏｍａｔｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇꎻＡｒｃＧＩＳＡＰＩ０　引　言城市地下管网由错综复杂的燃气、给水、热力、通信等类型管线组成ꎬ是城市基础设施的重要组成部分ꎬ被称为城市的“生命线”[１]ꎮ城市地下管网三维建模技术是利用ＧＩＳ技术对城市地下管网进行有效管理的基础ꎬ也是构建城市地下管网三维ＧＩＳ的基础ꎬ具有重要的实际作用ꎮ国内学者关于三维管线建模的技术研究多借助于目前流行的组件式开发技术ꎬ将建模所需的数学算法封装到函数库中ꎬ并设计对应的接口ꎬ建模时调用相关接口就可以方便地实现复杂的三维建模过程ꎮ如利用ＣｉｔｙＭａｋ￣ｅｒ[２]、Ｓｋｙｌｉｎｅ[３]、ＥＶ－Ｇｌｏｂｅ[４]等三维空间信息平台ꎮ采用平台组件所建三维管线模型三维直观性强ꎬ但其不足之处在于以插件的方式与浏览器进行集成ꎬ难以进行跨平台的应用ꎮＷｅｂＧＬ(ＷｅｂＧｒａｐｈｉｃｓＬｉｂｒａｒｙ)这一开放的跨平台Ｗｅｂ３Ｄ图形绘制标准允许把ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ和ＯｐｅｎＧＬＥＳ２.０结合在一起ꎬ可以为ＨＴＭＬ５Ｃａｎｖａｓ提供硬件３Ｄ加速渲染ꎬ这样Ｗｅｂ开发人员就可以借助系统显卡在浏览器里更流畅地展示３Ｄ场景和模型ꎮ采用ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ开发一组３Ｄ工具包可以体现ＷｅｂＧＬ的优势[５]ꎬＴｈｒｅｅ.ｊｓ是一个轻量级的用于在浏览器中创建３Ｄ计算机图形应用程序的ＷｅｂＧＬ开源框架ꎮ它用简单、直观的方法封装了ＷｅｂＧＬ常用的三维对象ꎬ由于采用了ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ语言ꎬＴｈｒｅｅ.ｊｓ能很容易地与其他浏览器组件进行交互[６]ꎮ因此本文决定在传统ＷｅｂＧＩＳ的基础上ꎬ借助于ＷｅｂＧＬ开源框架Ｔｈｒｅｅ.ｊｓꎬ创建城市地下管线三维场景ꎬ实现二维图形窗口与三维图形窗口在同一页面中的整合与交互ꎮ用户可以能够脱离插件和本地应用程序ꎬ通过网页流畅地查看地下管线的三维空间分布ꎮ１　三维管线建模方法１.１　管线建模原理本文采用Ｔｈｒｅｅ.ｊｓ提供的ＴＨＲＥＥ.ＣｙｌｉｎｄｅｒＧｅｏｍｅｔｒｙ()对象建立地下管线三维模型ꎬ该方法是将三维管线简化为圆柱体来处理ꎮ具体方法为:将直管抽象为正圆柱体ꎬ管线中心线抽象为正圆柱体的中轴线ꎬ管线中心线起止点抽象为正圆柱体上下底面圆圆心ꎬ圆柱体半径为管径ꎮ具体模型如图１所示ꎮ

A Novel Cross-Flow Microreactor for Kinetic

Studies of Catalytic Processes

Sameer K. Ajmera, Cyril Delattre, Martin A. Schmidt:j:, and Klavs F. Jensen

MicroChemical Systems Technology Center Department of Chemical Engineering, :j:Department of Electrical and Computer Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139 USA

Abstract. A silicon differential microchemical reactor that utilizes a novel cross-

flow geometry has been developed for the testing of porous supported catalysts.

The cross-flow design reduces pressure drop by using a shallow but wide catalyst

bed. Modeling, flow visualization, and pressure drop studies confirm even flow

distribution across the reactor. Kinetic experiments with the oxidation of carbon

monoxide as a model chemistry demonstrate the cross-flow microreactor as a