谱-空间2D ESR成像

在Bruker ER 200D ESR 谱仪上安装一套自制的谱-空间2D ESR成像系统,这套系统由一对梯度场线圈、电源、微机及图像重建程序组成. 用滤波反投影图像重建方法,实现了两种自由基样品的谱-空间2D ESR成像,由2D 图像得到样品中自由基的自旋密度空间分布及相应的波谱参数. 讨论了成像参数与图像精度的关系.     

超短回波时间成像k空间轨迹失真的校正

超短回波时间(ultra-short echo-time,UTE)成像在科研和临床诊断上有着良好的应用前景,但是其k空间轨迹极易受到梯度涡流和梯度延时等因素的影响而产生失真,会严重影响磁共振图像重建的质量.该文分析了轨迹失真对UTE图像的影响,并提出了一种改进的轨迹失真校正方法.实验表明,该方法能够明显减轻UTE图像中轨迹失真的影响、改善图像质量,还可以降低UTE技术对磁共振成像(MRI)硬件系统性能的要求,有助于UTE方法的推广.     

基于液晶空间光调制器的全息显示

在传统的纯相位全息显示系统中, 一般基于快速傅里叶变换(FFT)算法来计算相位全息图, 在FFT的计算中需要遵循Nyquist采样定理, 因此, 重建图像的尺寸往往受限于空间光调制器的固定采样率. 这个限制可以通过卷积算法或者两步菲涅耳衍射算法来解决, 但是需要使用多个FFT的计算, 导致计算量增大. 鉴于此, 提出了一种基于透镜的纯相位全息图计算方法. 在全息图的计算中, 通过透镜的成像原理建立一个采样率可变的虚拟全息面, 通过调节相应的距离参数使得在全息图的计算中可以任意调节原始图像的采样率, 摆脱了传统方法中液晶空间光调制器带宽积对重建图像尺寸的限制, 并且这种算法只需使用一次FFT就能达到变采样率的衍射计算, 大幅提高了全息图的计算速度. 数值模拟及光学实验结果证明了此方法可以在全息显示光学系统中清晰地重建不同尺寸的图像. 同时该系统可以有效地消除由空间光调制器的像素化结构带来的零级衍射.     

主成分分析方法在空间干涉仪图像处理中的应用

在干涉仪图像数据处理过程中,目前采用的多行平均图像处理算法会引入较大随机误差,且当CCD相机与狭缝之间存在小转角时,会引入较大系统误差。本文主要探究利用主成分分析（PCA）算法处理空间干涉仪图像的可行性与优势。利用MATLAB模拟空间干涉仪图像,并加入随机噪声和图像旋转,利用PCA方法和多行平均算法处理数据,比较两种算法的得到的结果误差大小。并设计CCD相机小转角实验和干涉图像弱信号实验,评估PCA算法在数据处理过程中纠正CCD相机小转角和重建弱信号图像中的效果。理论和实验均证明,PCA算法较目前多行平均算法,能更有效地降低噪声,分析弱信号图像及纠正CCD相机小转角,消除其带来的系统误差。     

基于亮度信息匹配的国画艺术品图像重建研究

对国画样品反射参量和特性进行测量与分析,结合色度学相关理论提出了一种利用亮度信息匹配的国画图像重建方法。采用色调-饱和度-亮度(HSI)色空间对国画辐亮度与色度信息进行分离,利用Gaussian函数对不同照明角度下PR-715实测图像色块亮度数值进行拟合,从而建立对应的空间亮度函数关系式。选择90°照明角实拍图像为参考色块,将该图像HSI色空间的色度信息与拟合空间亮度信息相结合,重建出任意照明角度下的国画色块图像,并与Canon EOS 400D单反相机实拍图片进行比较分析。结果表明,利用亮度信息匹配方法能够准确对国画色块图像进行重建,该方法具有较高可行性与可靠性,对绘画艺术品文化遗产数字化的重建与真实复制有重要的实际应用价值。     

提高PCA识别率的新算法

针对基于主元分析(PCA)的识别算法不能最优区分不同种类样本的缺点,提出了一种新的多主元分析(Multi-PCA)识别算法。该算法为每类样本构造单独特征空间,用各个空间的特征向量重建待识别样本。特征空间是基于某类样本图像的共性建立,因此重建该类样本图像时将得到较小重建误差,而重建其它类图像时的误差较大。可以根据重建误差的大小来识别样本图像,将待识别样本分类到具有最小重建误差的特征空间。在ORL、YALE人脸库和标牌压印字符库上的实验结果显示,Multi-PCA的识别率比PCA有较大提高。     

基于液晶空间光调制器的空间滤波实验

空间滤波实验可以实现对输入物体的频谱分析及图像的边缘增强、噪声消除等各种图像处理。液晶空间光调制器可以作为衍射波面变换器件来使用。在空间滤波实验系统的滤波面上放置了液晶空间光调制器,并用CCD数码相机进行输出图像的观察和记录,分别给出了低通滤波、高通滤波、方向滤波等的仿真实验结果。该实验实现了输入数字物体的实时改变,并能够实时观察采用不同空间滤波器对输出像的影响。     

基于波叠加法的近场声全息空间分辨率增强方法

提出一种基于波叠加法的近场声全息空间分辨率增强方法. 该方法在波叠加法的基础上,利用全息面声压信号求得布置在全息面附近的虚源面上的简单源源强,再根据求得的简单源源强实现对全息面声压的插值,进而利用插值后的全息面声压数据进行重建. 该方法可以提高近场声全息重建图像的空间分辨率,减少测量工作量,简化测量过程. 通过仿真对影响插值结果的参数进行了分析,给出了合理的选取范围;通过仿真和实验研究验证了该方法的有效性. 关键词： 波叠加法 近场声全息 空间分辨率     

小波双线性插值迭代算法应用于光学遥感图像

分析了小波双线性插值中高频外推阈值门限与重建图像峰值信噪比的变化关系，提出了峰值信噪比最大小波双线性插值迭代算法.提出的算法能够自动搜索到峰值信噪比最大的高频外推最佳阈值门限，实现了在不破坏光学遥感图像原始信息的情况下，提高图像的空间分辨率，有利于对图像的细节信息进行观察分析.实验结果表明，该算法重建图像的峰值信噪比比双线性插值和全小波插值重建图像的峰值信噪比高5.5 dB和2.5 dB，重建图像的熵增加到原图像的1.3倍.     

空间相机自适应曝光

为实现空间相机的自适应曝光,提出了一种根据场景高亮度信息设置曝光参量的测光、解算、成像工作模式.在空间相机前加装大尺度面阵测光相机,在空间相机推扫某一区域前,测光相机首先采用预设的曝光参量获取该区域图像,实测当前区域的高亮度信息;再将该高亮度设为空间相机的饱和亮度,解算空间相机的曝光参量;随着卫星的转动,空间相机采用该曝光参量完成位置区域拍摄成像,实现空间相机的自适应曝光.地面验证实验结果表明:与采用固定的较小的曝光参量相比,本文方法可以减小欠曝光图像数量;根据某次实验结果统计,图像的灰度范围由37提高到253,图像熵显著提高.该方法能够根据当前场景内容充分利用成像系统的动态范围并提高图像的灰度层次和图像质量.     

基于稀疏重建的磁共振图像尖峰噪声消除方法

磁共振图像K空间中的尖峰噪声会严重影响图像质量.该文在磁共振图像压缩感知的共轭梯度重建法的基础上,提出一种新的利用磁共振图像稀疏性进行尖峰噪声修复的方法.传统的共轭梯度重建是通过小波域迭代进行的,对于K空间的尖峰噪声的消除不是最适合.首先提出压缩感知的K空间重建算法,该算法与小波域重建等效.在此基础上,提出可以较好地修复尖峰噪声的K空间部分重建算法.即在迭代过程中,以图像的稀疏性作为约束条件,仅修改尖峰噪声所遮盖区域的数据,其他位置的数据保持不变.该算法与传统的插值算法及共轭梯度算法相比,能够更好地修复K空间尖峰噪声点,减少图像伪影,同时降低了对尖峰噪声定位准确性的要求.     

空间目标抖动状态红外图像仿真建模研究北大核心CSCD

空间目标容易受到太空垃圾碰撞及干扰从而产生抖动。针对空间抖动目标红外图像的模型构建问题,对天基空间红外成像系统的主要噪声进行分析并考虑杂散光影响,基于Creator与Vega软件平台相结合,提出抖动状态下空间目标表面缺陷的红外图像的建模方法。依据空间目标基本特征分析其红外辐射特性,在Creator中对空间目标缺陷进行三维建模;根据目标以及背景红外辐射特性对三维模型进行温度场分析,将分析所得结果与Vega红外模块相结合获得红外图像模型;确定抖动图像数学模型并对仿真图像施加抖动影响,然后施加杂散光影响获得最终模拟图像。实验结果表明:该方法生成的抖动状态下空间目标红外图像与实验图像相似程度高,能为空间目标探测与态势感知提供一种有效的模拟系统。     

彩色空间变换法在图像融合中的应用

本文讨论了ＲＧＢ空间与ＨＩＳ空间的特点及彩色空间变换的基本原理，并以卫星遥感获得的多光谱图像为例，成功的将彩色空间变换应用于空间信息与光谱信息的融合中，使融合后的图像同时具有较为丰富的空间信息和光谱信息，并对ＨＩＳ空间中Ｈ，Ｓ分量的灵活应用作了进一步的研究试验     

针孔单光子发射计算机断层成像的空间分辨率研究

针孔单光子发射计算机断层(SPECT)成像的空间分辨率通常是根据Anger经验公式来进行估算,与实际测量存在较大偏差.本文通过对针孔成像的物理过程进行分析,提出了一个近似度更高的计算公式.利用精确的蒙特卡罗方法模拟针孔SPECT成像,采用OSEM(ordered subsets expectation maximization)算法对投影数据进行图像重建,并与模具实验进行比较,验证了理论公式的适用性.同时还讨论了体素尺寸、几何映射获取投影矩阵以及探测器尺寸与成像物体尺寸比值对断层图像空间分辨率的影响.实验结果显示,该理论公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏小约10%,而Anger经验公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏大约60%.因此,该理论公式能更好地估算针孔SPECT成像的空间分辨率,可为针孔SPECT系统的设计和使用提供有价值的参考.     

一种基于测量空间样条插值扩展的扩散光学层析图像改善方法

面向基于光扩散模型的平板乳腺扩散光学层析反演问题,提出了一种有效提高图像重建质量的方法.针对扩散光学成像逆问题存在不适定性的特点,在不增加源和探测器数量的基础上,通过样条插值的方法有效地扩展测量空间,由此改善了逆问题中未知量远远多于已知量(测量值)的问题,在一定程度上减轻了反演问题的不适定性,使得重建图像在空间分辨率和量化度上都有相应的提高.通过对内置两非光学均匀立方体的平板模型进行模拟成像,并分析重建图像的空间对比度.结果表明:经过样条插值对测量空间的扩展,重建目标的空间分辨率可以达到边对边4 mm.     

条纹管激光成像系统空间分辨力实验研究

简要分析了非扫描激光成像的技术优势,介绍了利用条纹管实现非扫描激光成像的工作原理,说明了图像空间分辨力与系统距离精度的对应关系。对影响图像空间分辨力的主要因素进行了理论分析,得到了系统总空间分辨力与各单元器件空间分辨力和放大倍率的对应关系,在此基础上,对现有条纹管成像系统进行了相应的计算,得到了空间分辨力的理论预期值;最后,提出了一种基于分辨力板成像的系统空间分辨力测试方法,设计了相应的验证实验,对实测图像进行了去噪处理和数据分析,得到了图像的衬比度传递函数(CTF)曲线,通过衬比度传递函数分析,计算出了成像系统的实际空间分辨力,并将实测的分辨力数据与理论值进行了对比分析。     

数据驱动的空间目标图像信息感知技术

从空间目标的观测图像中自动感知其类别及工作状态对军事国防及空间探测等具有重要意义。为实现对空间目标图像信息的自动化精确感知,提出了一种数据驱动的空间目标图像信息感知技术。所提技术以深度卷积神经网络为基础,利用海量的模拟数据和少量的真实数据训练神经网络,训练后的神经网络能够直接从空间目标图像中感知空间目标的载荷及工作状态等信息。以两个空间目标图像信息感知任务为例,对技术实用性进行了测试。在空间目标载荷识别任务中,所提技术可以对不同模糊程度及不同噪声水平条件下的未知空间目标图像进行载荷识别。结果表明,对于不同的空间目标载荷,所提技术的平均识别准确率超过80%,检测速度可达50 frame/s。在空间目标状态感知任务中,采用模型组合方法搭建了空间目标工作状态感知专家系统。根据空间目标图像,实现了对空间目标工作状态信息的感知,验证了数据驱动的空间目标图像信息感知技术的有效性。     

基于模糊隶属度的图像空间距离修正插值算法

为解决传统图像插值算法存在的边缘模糊和边缘锯齿,提出了一种基于像素点模糊隶属度的图像自适应插值方法.该方法首先根据图像的梯度与相角特性,确定像素点的模糊隶属度,再根据图像的局部不对称性在一维方向上修正插值点空间距离,并将一维修正结果转化到二维图像空间,最终将修正后的空间距离应用到传统双线性插值和双立方插值中.实验结果表明,该算法改善了图像的信噪比,有效抑制了边缘锯齿和边缘模糊的发生.     

基于CCD图像的火灾空间定位方法

大空间中火源的空间位置的定位,一直是火灾自动探测与自动扑救中的难点。研究了一种利用单一CCD摄像头进行火灾自动空间定位的方法。根据计算机视觉原理,利用固定在自动消防水炮末端的CCD摄像头随水炮旋转扫描时的角度、位移变化,将CCD摄像头在不同位置所拍摄的图像中火源图像坐标和火源的空间坐标建立联系,从而实现了火源空间位置的自动定位。     

农产品品质光谱成像的空间预测规律

由于受到化学检测手段限制,无法获取光谱图像中的农产品品质在各像素位置处的参考值,因此无法直接验证基于光谱图像得到的农产品品质空间预测结果。为探索基于光谱图像的农产品空间品质检测规律,本文采用计算机生成已知空间品质样本,并分别以固定曝光和变曝光方式采集不同灰度等级标准板的光谱图像。定量分析采集系统误差,借助样本区域光谱与区域指标之间的全波段偏最小二乘（ALL-PLS）和遗传特征波长偏最小二乘（GA-PLS）预测函数,研究出区域指标预测准确时样本空间品质指标的预测精度规律,建立光谱成像空间预测准确度模型。实验结果表明：变曝光方式下的数据采集可以提高光谱图像信噪比,在波段两侧极限处尤为明显;应用区域品质数据预测空间品质分布,空间预测误差主要受光谱图像采集噪声影响：即使区域预测准确,空间预测可能已完全失真。通过衡量数据采集系统误差,可以间接评价农产品品质空间预测的准确度。只有在数据采集系统误差在允许范围内时,光谱成像技术才可准确预测农产品品质的空间分布。