Lab分通道直方图的彩色图像分割算法及应用

本文针对传统灰度直方图分割法未综合考虑图像色度及纹理特征、对灰度差异不明显或灰度范围重叠的图像出现过分割或欠分割等问题，提出一种新的基于Lab分通道直方图的彩色图像分割算法，引入具有序列不相关性的亮度L通道、红绿a通道及蓝黄b通道3种分割依据，通过Newton插值法进行拟合运算，可针对不同亮度、色度属性图像进行自由选择，并运用邻域灰度值相匹配原则解决相邻目标区域边缘像素的准确匹配问题，分局部、分形态、分区域实现图像中不同目标的提取。经验证，该法对区域亮度差异较大图像及区域色度差异显著于亮度差异图像的分割效果，均优于传统灰度直方图分割法，极大提升了直方图分割算法的适用性。将其与经典Reinhard色彩迁移算法结合，将源图像感兴趣目标区域经分通道分割后分别进行色彩迁移变换，较好解决了经典Reinhard算法对图像非目标区域的干扰、色彩误传及阶调层次损失严重等问题，突破传统迁移算法只能整体着色的局限性，实现分区域精准着色。     

一种新的改进Canny图像边缘检测算法

针对传统的Canny算法在平滑滤波时对图像边缘检测的影响,以及需要预先设定高低阈值等缺点,本文提出了一种新的Canny边缘检测算法。首先采用自适应中值滤波对图像进行处理;其次,添加45°和135°方向的梯度模板来计算梯度幅值;最后,采用Otsu算法计算经梯度幅值运算得到图像的高低阈值。实验结果表明,该改进的Canny算法具有良好的抗噪性能,并且能精确的检测出边缘信息。     

基于特征块匹配的医用注射液图像位移补偿应用

针对机器视觉药液异物检测机器人由于机械振动或跟踪不同步,导致所拍摄的序列图像产生位移偏差、影响后续异物分割与提取的问题,本工作采取特征点匹配与块匹配相结合的方法,对序列图像进行配准,求出运动矢量进行图像位移补偿,克服了传统特征点匹配产生空间位置偏差较大误匹配、传统块匹配需对背景静止块进行预处理以及单独使用特征点对匹配或块匹配均难以满足实时需要的问题。首先,对参考帧进行FAST特征点检测,再利用Hessian矩阵、非极大值抑制、熵值差法和特征点距离约束选取稳定的特征点;然后,根据特征点位置信息,选取以特征点为中心的待匹配宏块,再采用一种改进的偏水平方向的六边形搜索策略（HHS）与当前帧进行块与块的匹配,找到最佳匹配块;最后,利用匹配块之间的坐标参数求出运动参数,再利用求出的运动矢量进行帧间补偿。实验结果表明,该算法实时性能能达到72 ms,远快于点对匹配中ORB算法的140 ms,比直接用原有的六边形搜索算法（HS）进行块匹配快了近20%,兼顾了速度与精度,能快速补偿药瓶在图像中的位移偏差,抑制图像位移偏差所引起的各种干扰。     

基于Android平台的地震云轮廓提取与匹配研究

针对当前地震云研究中只能利用长期以来的经验进行目视解译,无法形成系统的研究理论和研究模型的现状,结合目前流行的Android便携式设备,提出在Android平台上对地震云图像进行轮廓提取与匹配的研究思路。采用抗噪性能较好的数学形态学算法,在此基础上得到一种改进算法以提取出感兴趣区域,进而通过构造10个新的不变矩对Hu矩匹配算法进行改进,进行轮廓匹配,识别出地震云图像。在Android平台上则利用NDK(Native Delelopment Kit)通过JNI(Java Native Interface)调用OpenCV库函数,用C++语言实现改进算法。实验结果表明:该方法能够有效地识别时间序列下的地震云,正确率高,并且在Android平台上操作简单方便,为地震云预测地震提供初步研究基础和研究依据。     

A_2B模型分子经典轨迹的辛算法计算

采用辛算法计算了Ａ２Ｂ模型分子的经典轨迹并与传统Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ　（Ｒ－Ｋ）算法进行了比较．结果表明，在微观反应动力学研究所应考虑的时间范围内，辛算法的结果与理论分析一致，Ｒ－Ｋ法的结果则面目全非．因此，用辛算法替代传统数值方法有可能克服目前经典轨迹计算存在的困难，从根本上改进微观反应动力学研究的经典轨迹方法．     

最大气泡法测溶液表面张力的改进

用最大气泡法测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力是许多高校开设的物理化学实验之一。该实验要求毛细管底端与待测液面相切 ,操作比较困难 ,而且结果处理比较麻烦 ,且易引入人为误差。本文对该实验进行了改进     

基于改进免疫遗传算法的近红外光谱变量选择方法

该文在免疫遗传算法（IGA）的基础上,提出一种改进免疫遗传算法（iIGA）用于近红外光谱波长变量的选择。该算法舍去了原算法中固定抗体相似度阈值的思想,取而代之的是抗体相似度阈值自适应,同时引入精英保留策略和贪心算法思想,使得算法朝着正确的方向进行局部性探优。将该算法在玉米的淀粉和蛋白质含量数据集上进行实验测试,建立偏最小二乘（PLS）分析模型,并与IGA、遗传算法（GA）以及全谱方法进行了对比。结果表明,在玉米淀粉含量的预测上,iIGA相较于原IGA算法,预测集均方根误差（RMSEP）从0.312 0降至0.298 0,预测集预测精度提升4.5%;在玉米蛋白质含量的预测上,RMSEP从0.124 4降至0.110 3,预测集预测精度提升11.3%。分别对预测淀粉和蛋白质模型的RMSEP值进行显著性检验,F值分别为165.22和182.05,P值分别为9.5 × 10－23和4.5 × 10－24,P值均小于0.05,因此,iIGA能显著提升模型预测精度。     

基于2D DenseU-net的核磁共振海马体分割

针对深层U-net网络易出现梯度消失以及存在特征重用率低的问题，本文提出一种2D DenseU-net海马体分割算法框架，融合了DenseNet和U-net两种网络结构。通过在U-net中构建当前层与前面所有层的密集连接，有效缓解了深层U-net易出现梯度消失的问题，并加强了特征传播与特征复用；DenseU-net在发挥密集连接优势的同时，保持了U-net网络中下采样和上采样的长连接结构，有助于保存浅层信息。此外，针对海马体存在比例少、体积小、边缘不清晰等特点，本文对数据样本依次进行正样本数据增强、尺寸均等剪切以及去除无效样本、边缘采样的特殊处理，有效解决了正负样本失衡问题并强化了海马体细节信息，保证获取完整的特征用于网络训练。在公开数据集ADNI（Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative）上的实验结果表明，本文方法能够达到92.63%的平均分割Dice精度，优于传统的海马体分割方法以及目前流行的一些基于深度学习的海马体分割模型。     

Zn-Cr整体催化剂中Ce-Zr溶胶涂层的制备、表征及对甲醇自热重整反应的影响

 以溶胶-凝胶法制备出粒子尺度均一的Ce-Zr溶胶. TEM和XRD结果表明, 1073 K焙烧后, Ce-Zr复合氧化物的粒径仍保持在20～50 nm. 将Ce-Zr溶胶作为甲醇自热重整制氢Zn-Cr整体催化剂的涂层,考察了溶胶在涂层多次重复过程中的稳定性和干燥方式对Ce-Zr涂层龟裂程度的影响. 结果表明,对多次使用后的溶胶进行胶溶处理可以有效控制涂层制备过程中胶体粒子的大小; 微波干燥更加有利于蜂窝陶瓷载体各通道中Ce-Zr涂层的均匀干燥; Ce-Zr涂层的引入显著提高了甲醇自热重整Zn-Cr整体催化剂的稳定性,这归因于Ce-Zr涂层提高了催化剂的氧化还原活性,使其能量匹配更好,避免了热点的产生,从而抑制了催化剂的烧结与失活.     

面向绘画艺术品复制的多光谱图像数字修复技术研究

绘画艺术品作为人类文明的瑰宝,有着不可估量的艺术价值,然而受人为、意外以及自然环境等因素的影响,会有不同程度的损坏。面向艺术品复制的多光谱图像数字修复,目的是通过采用多光谱技术获取客观准确的艺术品颜色信息并用于彩色图像数字修复,进而用于艺术品的数字典藏、高保真图像复制,满足人们对绘画艺术品颜色准确性与结构完整性的需求。论文研究了多光谱成像技术及其在彩色数字图像修复上的应用,通过多光谱成像系统获取多通道图像,经过图像配准、滤噪、重构与还原,可获得色彩丰富、颜色逼真的多光谱图像,以此作为彩色数字图像进行数字修复,修复质量优于传统获取的RGB图像,取得了较好的修复结果。主要内容： 1.探讨了基于多光谱的绘画艺术品数字修复技术理论框架及面向艺术品复制的需要,对其中的关键问题进行了阐述。基于多光谱成像技术进行图像的获取满足高保真复制对颜色准确性与结构完整性的需求,探讨了其中涉及的关键技术。 2.分析了多光谱图像在颜色复制、图像高保真复制要求方面的优势,探讨了光谱成像的原理,对基于训练样本的多通道图像光谱重构技术进行了研究,提出了针对非线性成像系统基于主成份和多项式回归法的光谱重构算法,对光谱重构精度和色度精度有一定的改善。 3.分析了光谱反射率重构过程中传统训练样本对样本选择的局限性——不能综合反映颜色的光谱特性和色度特性,训练样本的相似性较差。提出基于光谱反射率空间相关性最小以及色度空间相似性聚类的训练样本选择方法,综合考虑了样本的光谱特性和色度特性,实验结果表明,光谱重构精度有一定改善。 4.对面向高保真图像复制的有破损绘画艺术品图像修复问题进行了分析,从3个方面分析了彩色图像的数字修复方法,并针对彩色图像修复时带来的伪彩现象提出了优化方法,提出了基于图像分解的改进算法和彩色图像修复流程,实验结果表明,图像修复的结果明显有所改善,修复图像的均方误差、峰值信噪比和结构相似度统计评价指标明显提高,适合于面向绘画艺术品高保真图像复制的数字修复,为多光谱图像修复奠定了基础。     

电子探针图像的实用处理软件

基于Ｗｉｎｄｏｗｓ９５操作平台,用ＶｉｓｕａｌＣ＾＋＋５．０语言开发了电子探针图像实用处理软件,可对数字电子探针图像进行颜色转换、图像合成、内插放大、三维视图、直方图、灰度级切片、灰度级反转、灰度级平移、灰度级映射、平滑和锐化等自理灵活地运用这些处理技术,能够有效地突出数字电子探针图像中任何感兴趣信息、改善图像质量、增强视觉效果,其中,合成图像是一种表达矿物组分信息的新方法。     

An image analysis suite for spot detection and spot matching in two-dimensional electrophoresis gels

We propose a suite of novel algorithms for image analysis of protein expression images obtained from 2-D electrophoresis. These algorithms are a segmentation algorithm for protein spot identification, and an algorithm for matching protein spots from two corresponding images for differential expression study. The proposed segmentation algorithm employs the watershed transformation, k-means analysis, and distance transform to locate the centroids and to extract the regions of the proteins spots. The proposed spot matching algorithm is an integration of the hierarchical-based and optimization-based methods. The hierarchical method is first used to find corresponding pairs of protein spots satisfying the local cross-correlation and overlapping constraints. The matching energy function based on local structure similarity, image similarity, and spatial constraints is then formulated and optimized. Our new algorithm suite has been extensively tested on synthetic and actual 2-D gel images from various biological experiments, and in quantitative comparisons with ImageMaster2D Platinum the proposed algorithms exhibit better spot detection and spot matching.     

基于人工蜂群优化的MR图像分割算法研究

针对传统图像阈值分割算法在MR图像分割时存在的易受采集图像灰度不均、医学图像易受噪声干扰,因而难以得到准确分割阈值的问题,本文将人工蜂群算法与二维OSTU阈值分割算法相结合,提出一种基于人工蜂群优化的MR图像分割算法。使用医学图像的离散度矩阵的迹作为人工蜂群优化的目标函数,得到二维OSTU的最佳分割阈值;根据得到的最佳阈值,对图像采用二维OSTU分割的方法进行分割。实验结果证明,对于医学MR图像,本文所提出的算法具有精度高和鲁棒性强的特点,能够得到精确的分割后图像。     

Green Determination of Total Iron in Water by Digital Image Colorimetry

A green iOS digital image colorimeter was fabricated for the determination of total iron in natural water. A mobile application operating on an iOS device was designed using Euclidean distance theory to perform iron determination. The application records the components of the color by storing red, green, and blue values as well as calculating the hue, saturation, brightness, and gray values using standard color theory. The component values obtained from the images of orange solutions of iron(II) complex with 1,10-phenanthroline were collected in a database and used for evaluation of the total iron concentration in water samples. Under the optimal conditions for solid-phase extraction used for sample preconcentration, the enrichment factor was 8.18. The iron concentration was determined by this device for concentrations from 0.01 to 1.0?ppm. The iOS digital image colorimeter achieved a limit of quantitation of 0.1?ppm. The accuracy and precision of the iOS digital image colorimeter were validated using a certified reference material, riverine water. The instrumentation was used for the analysis of natural water samples.     

A review of the CLIP system for the quantitative analysis of two-dimensional electrophoresis gels

This paper reviews the CLIP image processing system for the complete analysis of two-dimensional electrophoresis images. The analysis problem for two-dimensional gel images can be broken down into three issues: segmentation of individual gel images, alignment and comparison of pairs of gel images, and information storage and retrieval. This paper describes these problems and reviews how the CLIP system handles each of them. Segmentation is the location and isolation of each protein spot on an individual gel image and also the extraction of individual spot data such as position, area and volume. There are three basic stages: background field correction, noise filtering, spot detection and information extraction. Alignment and comparison of gel images involves matching protein spots between two gels. This can be quite difficult because there is not a simple relationship which can transform one gel image onto another. The database issues concern storing all the information which has been obtained from the above operations such that retrieval of this information can be readily performed. The advantage of the CLIP system over others is speed of processing. CLIP series computers use one processor for every pixel of the camera image such that image processing algorithms run in parallel. The main disadvantage is in the cost of these machines. With the declining trend in the cost of parallel processors, these machines will become more and more viable alternatives. This papers reviews the algorithms for the analysis of two-dimensional gels. It is shown that CLIP is flexible enough to perform more than one type of algorithm for a particular operation.     

彩色照相材料信道容量的研究

本文从信息论观点出发,将彩色照相材料作为一个客观景物信息的传输通道,其单个空间可分辨面积构成一个独立信道,照相材料是大量独立信道并联组成的扩展信道,并提出了使用复层Shannon熵计算彩色照相材料独立信道容量的方法。作者在PDS显微光密度计——电子计算机系统上发展了全套测试计算程序,并完成了中国1821型彩色红外航空负片的信道容量测试。     

一种消除在线多通道近红外分析仪各通道光谱差异的方法

针对在线多通道近红外分析仪因光纤耦合器件加工精度和装配过程存在细微差异而引起通道间光谱不一致的问题,在对光谱差异进行解析的基础上,提出了一种运算简捷、且在实际应用中易于实现的平均光谱差值校正(MSSC)方法,并与常用的模型传递算法如斜率／偏差(S／B)算法、分段直接校正(PDS)算法,以及通过偏最小二乘-人工神经网络(PLS-ANN)建立多通道混合校正模型进行了对比。结果表明,该方法可有效消除各通道所测光谱之间存在的差异,实现了多通道分析模型的通用性。     

Parallel synchronization of two trains of droplets using a railroad-like channel network

We present a simple method of water-in-oil droplet synchronization in a railroad-like channel network. The network consisted of a top channel, a bottom channel, and ladder-like channels interconnected between the two main channels. The presence of the pressure difference between the top and bottom channels resulted in the crossflow of carrier oil through the ladder network until the pressure in each channel was balanced automatically. The proposed model and method proved the feasibility of the parallel synchronization of two trains of droplets with up to 95% synchronization efficiency. Physical parameters that could improve the efficiency were investigated with the systematic variation of the droplet length and droplet generation frequency by controlling the flow rate in each channel. Under a subtle difference in the generation frequency, an unmatched droplet sandwiched between two matched droplets in the ladder network was switched and synchronized in turn. For perfect one-to-one droplet synchronization, the droplet length and the droplet generation frequency needed to be the same for both the top and bottom channels. In addition, one-to-multiple droplet synchronization was demonstrated by matching the product of the droplet length and the droplet generation frequency for both the top and bottom channels. The proposed method provides a simple unit operation for parallel synchronization of the trains of droplets that can be easily integrated with the conventional continuous-flow droplet-based microfluidic platform.