基于累积梯度的裂缝提取算法

受光照条件和噪声影响, 采用摄像方法检测裂缝时, 常用的边缘提取算法适用性较差。为此, 提出累积梯度算法用于计算裂缝边界。首先采用自适应二值化方法和图像形态学操作得到掩模图像。将掩模图像作用于原始图像, 得到扩充的裂缝区域图像。对该图像进行迭代膨胀, 对图像灰度值相加得到累积灰度值, 再用膨胀前后2幅图像的累积灰度值相减其差值最大时为累积梯度, 并将膨胀前的图像作为提取的裂缝。实验结果表明该方法能够在复杂背景下提取得到裂缝。     

痕量微生物图像的阈值分割方法研究

探讨阈值分割算法,把其应用于痕量微生物图像的处理。基于阈值算法提出了适合痕量微生物图像的目标信号提取方法。对阈值分割算法进行分析,对比传统阈值方法和提出的改进阈值算法的实际图像处理效果。传统阈值算法可实现对图像中微生物信号的提取,但存在一定失真。基于阈值分割方法的改进算法具有抑制噪声信号,及区分背景与目标的能力,可高效实现微生物信号的提取。所成微生物分布二值图像具有轮廓清晰、易于观察的特点。     

基于指数尺度间隔连续小波变换的相位提取算法

只需要一幅调制图像的光栅投影测量方法主要有傅里叶变换轮廓术(FTP)、小波变换轮廓术(WTP)等。采用基于指数尺度间隔的连续小波变换与重构方法,提取调制图像的瞬时相位。针对指数尺度间隔连续小波变换,指出了足够大的噪声能够改变小波变换脊的位置,并且该脊向上移动的概率最大。因此,为了重构载频信号,选择脊及其紧邻的较大的那个尺度所对应的小波系数,采用灰度图像阈值分割中最大类间方差法(OTSU),剔除掉幅值较小的系数;针对斑点噪声的影响,对OTSU算法的结果进行了修正;使用修正后的系数集合重构载频信号,并计算该信号的瞬时相位。理论分析和实验结果表明算法有效且具有稳健性。     

基于OTSU多阈值分割算法的激光线扫点云数据表达及精简方法研究

激光线扫方式获取的点云数据量庞大,不利于点云数据的存储、处理与分析。为了对激光线扫点云数据进行有效精简,提出了一种基于OTSU多阈值分割算法的激光线扫点云数据表达及精简方法。基于点云数据坐标与图像灰度值的映射,采用OTSU多阈值分割算法进行区域分割,并将分割后的各区域进行边缘提取及细化处理。根据原映射关系将细化的二值图像重新以点云方式表示,即得到精简的点云数据。在保持原有点云数据关键信息完整度的基础上,可有效地精简点云数据。实验结果表明:基于OTSU多阈值分割算法可有效地精简点云数据,同时能够有效地去除扫描过程中的背景干扰数据,具有较大的适用性和实际应用参考价值。     

多尺度形态算子融合图像滤波技术及滤波质量评价

针对舰载红外警戒系统的红外和电视图像,提出了一种新的海空背景下受强杂波、噪声污染的图像目标滤波算法和滤波效果的定量评价算子。算法采用多尺度的形态算子对输入的图像并行滤波,大尺度形态算子抑制图像噪声,小尺度形态算子提取目标边缘细节信息。处理后的图像进行基于树状小波帧变换的图像信息融合,融合图像可完备提取不同尺度滤波后的图像信息。针对目标检测跟踪的图像滤波算法的评价,提出了目标与背景的交叉分辨力评价算子及评价准则。仿真实验表明。该滤波算法要优于中值滤波、自适应滤波、小波变换滤波算法,滤波质量的定量评价算法是合理的、有效的。算法适用于舰载红外警戒系统。     

基于灰度图差分梯度的雾化角测量方法北大核心CSCD

雾场边界及雾化角作为雾场的重要特性参数,主要通过图像法进行测量。在图像处理过程中,一般是将灰度图转化为二值化图像,然后依次针对二值化图像进行处理和计算。由于雾场的多相流特性,得到的二值化阈值和图像与实际雾场是否一致缺少评判依据。提出根据喷雾的灰度图像直接处理,得到掩模板并作用于灰度图像,采用图像形态学和迭代方法,计算灰度图像的梯度值。通过得到梯度值最大时的灰度图像,计算雾场边界和雾化角。实验表明,该方法提供了一种雾场边界的数值判断依据,通过梯度最大值判断并提取雾场边界,从而通过程序自动实现雾场边界提取与雾化角拟合测量。     

X射线数字纹理图像的特征提取

以减少图像背景和结构纹理对特征提取的干扰为目的，提出了先去除背景和纹理，再进行特征分析的算法.该算法通过最小二乘法则拟合了类抛物线曲面函数提取数字射线图像的背景，减少了背景对图像特征的模糊，在此基础上，针对图像的结构纹理特点确定几何分布参量，定义减法运算公式消隐图像纹理，减少了纹理造成的图像灰度起伏，图像灰度级分布均匀.在平坦的图像背景中，根据数字射线图像信号点服从正态分布规律特点，设定阈值进行特征分割.     

大口径反射镜表面颗粒污染物暗场检测算法研究

针对大口径反射镜表面污染物的成像特点,研究了污染物的暗场检测算法,包括图像采集过程中的自动聚焦算法,图像处理过程中的畸变校正与污染物提取算法等。就自动聚焦算法提出了粗-精结合的峰值搜索策略,并采用Tenengrad函数作为清晰度评价函数,获得了较高的聚焦精度。畸变校正算法在所建畸变模型的基础上,基于标定板角点的射影变换性质,求解畸变模型系数,实现了图像畸变校正,校正结果的方均根误差为3.3092 pixel。污染物提取算法采用顶帽变换去除图像背景,对去除背景的图像采用拉普拉斯算子加权自适应二值化算法提取污染物,该算法针对光照不均的小尺寸污染物图像的处理效果较好,检测结果数量误差为7%,检测精度优于全局阈值算法以及均值算子加权自适应二值化算法。该检测算法可以为反射镜表面洁净状态评估提供技术支撑。     

基于非线性偏微分方程的灰度图像骨架线提取方法

基于变分法提出用于计算灰度图像梯度矢量场的非线性偏微分控制方程,利用图像梯度矢量场的拓扑性,可实现骨架线的提取。该方法的主要优点是它的简单性,可直接应用于灰度图像,不需要任何的分割处理。把提出的方法应用于牛顿环干涉条纹中,并与广泛使用的分块二值化细化算法和极值跟踪法进行了比较,实验结果表明了本方法的良好性能。     

一种提高超燃流场羟基示踪速度测量中信号提取能力的方法

针对羟基示踪测速技术在超燃流场应用中测量图像受复杂背景干扰严重的问题,提出一种提高信号提取能力的方法.该方法通过三个步骤实现信号提取能力的提升:利用霍夫变换进行信号识别;基于感兴趣区域的大津阈值算法进行图像分割;结合骨架提取和方向模板方法进行标记线提取.在此基础上,结合仿真和实验,验证了该方法可提高超燃复杂背景干扰下的信号提取能力,解决了提取羟基有效信号精度不够的问题.     

高污染基因芯片图像的网格划分

对基因芯片图像进行网格划分是基因芯片图像处理的基础，针对高污染基因芯片图像中高亮污渍对网格划分造成的干扰，将高亮目标分为靶点、污渍块和污渍点3种类型，根据其不同特征分别进行处理，提出一种新的网格划分算法。利用全局分割确定高亮目标所在位置，根据污渍点的特征，使用图像腐蚀技术对其进行剔除；根据污渍块的特征，对其先进行膨胀处理，然后对其进行剔除，可消除污渍块及其边缘痕迹。使用自协方差对没有污渍的图像进行网格划分，实验表明，对于高污染基因芯片图像，该算法可以得到理想的网格划分结果，靶点检测平均准确率可以达到94.73%。     

微阵列芯片的荧光光漂白特性

微阵列技术为大量基因表达水平的同时监控提供了一种高效的手段。随着微阵列芯片朝着小型化、高通量和弱信号方向发展,荧光检测技术以其易寻址和高灵敏度等优势越来越受到世人关注。在微阵列技术中,人们通过检测微阵列芯片上不同位置斑点的荧光信号强度,可以得知微阵列芯片不同位置固定的已知序列探针与荧光染料标记的cDNA样品的杂交情况。对一张微阵列芯片多次扫描后,荧光染料发生光漂白,荧光强度发生衰减变化,它将为微阵列的数据分析带来误差。使用荧光浓度梯度微阵列芯片研究了芯片经多次扫描后荧光斑点强度的衰减情况,通过拟合相同荧光斑点经多次重复扫描后得到的信号强度,得到了荧光斑点强度按指数形式衰减的规律,并在此基础上研究了荧光斑点强度衰减指数模型中的参数与荧光斑点初始浓度的关系,为进行微阵列芯片数据光漂白误差修正提供了实验依据。     

Investigation of the Doughnut Effect in Cy3-Labeled Protein Microarrays using Scanning Near-Field Optical Microscope

We demonstrate the fluorescence mapping of protein microarrays by the technique of scanning near-field optical microscopy (SNOM) and confocal microscopy. Micron sized spots (300 μm) of human Immunoglobulin G (hIgG) protein with and without a Cy3 dye labeling have been fabricated on glass substrates by an immobilization method which makes use of calixcrown derivatives termed Prolinker. We have also tried to probe into the well-known “doughnut effect” observed in fluorescence images of proteins using the SNOM technique. The topographic and fluorescence SNOM images revealed that the number of proteins at the boundary of the spot were more than at the center in the case of the microarray spot which showed brighter luminescence at the edge than at the center in the confocal image.     

一种基于时空变换和压缩感知的磁共振螺旋采样的图像重建算法

螺旋采样磁共振快速成像在功能性成像、并行成像和动态成像等领域发挥着越来越重要的作用.螺旋采样图像重建的传统算法是用核函数将螺旋状分布的k空间数据插值到均匀网格中,再利用傅里叶变换和最小二乘法进行重建.但是基于网格化的算法对核函数过于依赖,在网格化过程中产生难以避免的误差.该文提出了基于时空变换和压缩感知的l1范数的最优化模型和重建算法.时空变换矩阵描述了空间上的磁共振图像与采集到的时域信号间的关系,使得算法直接使用采集到的数据作为保真约束项,避免了网格化过程产生的误差.此外,基于图像处理单元的并行计算被用来提高时空变换矩阵的运算速度,使得算法具有较强的应用价值.     

Time-resolved DNA-microarray reading by an intensified CCD for ultimate sensitivity

We describe a novel technique for DNA-microarray reading based on time-resolved fluorescence measurements. We used an intensified CCD camera with picosecond resolution to acquire a set of time-delayed fluorescence images from a mutation DNA microarray marked with cyanine 3. We measured the fluorescence lifetimes of the marker and the background separately, and we used this information to calculate the amplitude map of the marker, starting from the time-delayed images. This procedure allowed us to identify hybridized spots that are not visible in fluorescence images acquired with continuous-wave detection.     

Robust protein microarray image segmentation using improved seeded region growing algorithm

Protein microarray technology has recently emerged as a powerful tool for biomedical research. Before automatic analysis the protein microarray images, protein spots in the images must be determined appropriately by spot segmentation algorithm. In this paper, an improved seeded region growing (ISRG) algorithm for protein microarray segmentation is presented, the seeds are obtained by finding the positions of the printed spots, and the protein spot regions are grown through these seeds. The experiment results show that the presented algorithm is accurate for adaptive shape segmentation and robust for protein microarray images contaminated by noise.     

Glass silanization with blocked-isocyanate for the fabrication of DNA microarrays

Microarray glass slides were functionalized with isocyanate-γ-propyltrimethoxysilane and characterized by atomic force microscopy, contact angle measurements. The coating was also tested in microarray DNA hybridization experiments using fluorescence microscopy for the detection of the spots. Isocyanate groups were blocked with both methyl ethyl ketoxime (MEKO) or bisulfite (BS). Contact angle measurements showed that BS blocking agent makes glass slide more hydrophilic than MEKO one likely because of the presence of ionic groups. Atomic force microscopy shows the presence of a continuous domain with some depressed areas that could be attributed to silanized and unmodified glass, respectively. Binding tests for amino-functionalized oligonucleotides did not evidence any difference between the two blocking systems. In contrast to these results, the hybridization efficiency of the two systems are different, since probes spotted on MEKO blocked slides show a fluorescence intensity which is about three times higher than those achieved with BS slides.MEKO blocked glass surface gave very interesting results in terms of ease of preparation and use, sensitivity and selectivity in binding and hybridization as well as a low background noise.     

螺旋MRI的网格化数据重建算法比较

螺旋MRI的原始数据是在不均匀的 k- 空间螺旋轨迹上采样得到的,需要通过网格化算法等手段将数据变成等间距的网格数据后,才能采用FFT进行重建,最后得到供临床使用的图像. 本文对Jackson网格化算法和Claudia大矩阵算法的重建速度和图像结果进行了比较, 并得出以下结论：1）在获得相近图像质量的情况下,Claudia大矩阵重采样算法比Jackson算法要快且更方便在仪器上实现. 2）在Jackson双倍细网格算法的实现方式中,数据驱动插值比网格驱动插值更有效率. 3）在Claudia大矩阵重采样算法中,对冗余比大于310∶1的数据进行图像重建的时候,网格点的幅值不平均化比平均化后的效果还要好. 这几个结论都将有利于MRI图像重建技术的进一步提高.      

Prism-based multicolor fluorescence correlation spectrometer

We report the design and application of a prism-based detection system for fluorescence (cross) correlation spectroscopy. The system utilizes a single laser wavelength for the simultaneous excitation of several dyes of different emission spectra. Fluorescence light is spectrally separated with a prismatic setup, and wavelengths are selected by scanning a fiber-coupled avalanche photodiode across the image spots. Multicolor autocorrelations are demonstrated with standard and tandem dyes, and fluorescence cross-correlation measurements of biotinylated nanocontainers and streptavidin are presented. This spectrometer offers high optical stability and no focal volume mismatch for the multicolor detection of molecular dynamics and interactions, with single-molecule sensitivity.     

一种基于单元信息熵的目标匹配改进算法

为解决图像信息熵无法有效进行图像匹配的问题,将图像单元信息熵和投影特征相结合,定义了图像单元信息熵,并提出了一种基于单元投影信息熵的图像匹配方法.在单元信息熵的基础上,在各个单元格内进行单元信息熵投影计算,然后按照一定的测度进行计算,从而实现图像的匹配.采用网格分层的搜索算法,加快搜索速度,提高其工程实用性.实验证明:该算法具有良好的抗几何失真能力和抗辐射失真的能力,以及很好的抗噪声干扰的能力,可以准确的进行目标匹配.