X射线成像积分滤波模型与实验

X射线数字化成像系统的不足主要表现在成像末端耦合约束、微焦点约束瓶颈以及单光子成像缺陷与量子噪声约束等方面,利用传统的数字图像处理手段很难实现有效的图像滤波,而复杂的滤波算法进一步限制了其工程使用效果。为了提高X射线成像系统的光学传递能力与系统抗噪声能力,本文首先以热激发X辐射源与X射线像增强器为例,从系统层面探索成像遇到的诸多技术瓶颈,并在此基础上提出了一种针对X射线成像的积分滤波方法。然后,将空间频率固定的铅制光栅作为被测目标,通过改变中继光学耦合系统的物像关系使得像方空间频率在一定区间内连续改变,进而通过大量的实验数据实现在不同积分时间条件下的光学传递函数精确拟合。接着,分别从光学传递函数积分效果与归一化后的基频传递特性的角度验证了该滤波方法可以有效压制热触发源引入的量子噪声,避免图像产生单光子成像缺陷。实验数据表明:该方法可以提升系统成像的光学传递能力。最后,通过帧叠加与积分滤波的对比效果验证了该滤波方法的优越性。     

Improved Quantum Image Median Filtering in the Spatial Domain

In some image processing algorithms, such as those for image feature extraction and segmentation, filtering is a significant pre-processing step to remove noises and improve image quality. An improved quantum image median filtering approach is proposed, and its corresponding quantum circuit is designed in this work. The main idea of the approach is that first the classical image is converted into a quantum version based on the novel enhanced quantum representation (NEQR) of digital images, and then a unique quantum module is designed to realize the median calculation of neighborhood pixels for each pixel point in the image. Finally, in order to improve the filtering effect, extremum detection is employed to distinguish noises from true signals. The experimental results show that a competitive filtering performance is obtained compared with previous methods. In addition, a network complexity analysis of the quantum circuit suggests that the proposed filtering approach can perform enormous speed-up over its corresponding classical counterparts.

     

Random noise filtering method based on the inter-frame registration

One of the problems to be solved in image processing is how to eliminate image noise effectively. In this work, we brought forward a random noise filtering method based on the inter-frame registration. Firstly, we calculated the relative displacement of the adjacent frames by a registration algorithm. Then we divided the image into the overlapping area and the non-overlapping area according to the relative displacement. Finally, we do noise reduction processing for these two areas respectively. The experiments results indicate that the proposed method can reduce noise in both spatial and time domain of video images. The main advantage is that it cannot only remove noise, but also effectively protect the image edge and detail information. Besides, it not only maintains the de-noising effect of traditional inter-frame algorithm, but also is suitable for moving targets. It has better real-time performance and wider application range.     

基于高斯函数假设的图像频谱恢复特性分析方法

为了对图像复原算法频谱恢复特性进行分析和评价,提出了一种基于高斯函数假设的分析新方法。该方法假设光学传递函数H和退化图像频谱函数G为高斯函数,采用方差以及提出的方差比作为频谱宽度指标,对图像复原算法的频谱恢复特性进行定量分析和评价。分析中对H和G曲线设定两组方差,分无噪声和有噪声两种情况,计算出约束最小平方滤波法(CLS)和最大似然法(PML)等图像复原算法复原的图像频谱曲线及其方差和方差比,采用计算结果对复原算法进行定量的分析和评价,获得良好的效果。分析指出,最大似然法的频谱外推能力和噪声抑制特性均明显好于约束最小平方滤波法。对两种算法的分析评价实验表明,高斯函数假设分析方法是一种简便有效的图像频谱恢复特性分析方法。     

一种新的激光雷达距离像噪声抑制方法

主要针对激光雷达距离像的距离反常噪声抑制问题,阐述了激光雷达距离像的噪声原理,分析了应用传统中值滤波方法抑制距离反常噪声的缺陷,提出了基于包围准则的自适应中值滤波算法。该方法首先根据包围准则检测噪声,对5×5滤波窗口内的像素值进行排序差分;然后选择低于门限长度最长的连续差分值对应的像素值作为距离正常值;最后运用中值滤波和加权均值滤波进行噪声抑制。实验结果表明,该方法有效抑制了距离反常噪声,且较好地保护了距离图像中目标的边缘细节,均方根误差分别比3×3和5×5窗口中值滤波法减少了27.1%和9.1%。     

图像复原算法的频谱恢复特性分析研究

基于高斯函数假设的频谱分析方法,对逆滤波法、约束最小平方滤波法和最大似然法等三种图像复原算法的频谱恢复特性进行了实验和分析。假设光学传递函数H和图像频谱函数G为高斯函数,利用方差和方差比作为频谱宽度的分析评价指标,这是一种新的基于图像复原方法的频谱恢复特性分析法。在实验分析中,对H和G曲线设定两组方差,分为无噪声和有噪声两种情况,计算出各种算法的频谱曲线■及其方差和方差比。对由曲线图和数据给出的定性和定量结论进行了分析。     

计算机控制光学抛光驻留时间求解中两类优化算法的分析

建立了基于矩阵计算的驻留时间计算模型,根据实际加工要求建立了最小二乘和最佳一致逼近最优化求解数学模型,总结了两类优化问题的求解方法。根据自研数学解法器,利用数值计算分析了这两类算法的计算特点。仿真结果显示,两种自研算法具有较高的计算精度,最小二乘逼近算法计算效率有待提高,对外界扰动和计算模型等误差不敏感,最佳一致逼近算法计算效率较高,但对误差比较敏感。实际加工时,如果面形精度已经比较高时,建议多采用最小二乘逼近算法。     

电子散斑干涉条纹的计算机自动处理

电子散斑干涉条纹的噪声较强,一些常用的图像去噪、二值化、细化等算法对散斑干涉条纹的处理都存在一定的不足.针对散斑条纹的灰度值具有由两边向中间逐渐增强的特点,提出了一种新的计算机自动处理算法.该方法首先对干涉条纹进行巴特沃思滤波去噪、二值化,然后对其应用Hilditch细化计算机,实验结果表明此算法能较好地对一幅散斑干涉条纹图像进行细化.     

Adaptive grayscale adjustment-based stripe noise removal method of single image

An effective adaptive grayscale adjustment-based stripe noise removal method of single image is presented. In this method, we extract all stripe noise spectra from each frame, and then exclude relatively stationary images by sub-pixel registration to obtain continuously moving image sequences. By accumulating the same frequency spectra of the image sequences, we acquire accurate stripe noise spectra. Using the proportion of each stripe noise spectrum, we calculate the new histogram of the current column image, thereby effectively diminishing all frequency noises. In using the histogram for grayscale processing, we adopt the coefficient weight of the bilateral filtering function. Through intensity and distance factors, this function controls the ratio of the column histograms included in the calculation of the new current column histogram. This prevents the production of artifacts in the proposed method. Experiments demonstrate that our algorithm efficiently removes stripe noise and exhibits better performance than do the other algorithms discussed in literature.     

基于模糊松弛迭代的分层图像增强算法

映射函数的研究是图像增强技术的关键,模糊松弛技术利用模糊函数建立其映射函数,通过设置该算法的模糊松弛参数可以达到对图像可控增强处理的目的。为了实现针对不同层次的图像内容实现可控式模糊增强,提出了多层次交互迭代的模糊松弛图像增强算法。通过分析各子层图像的直方图,分别设定各子层的模糊松弛参数,并建立对应的模糊松弛映射函数;分别对各子层图像进行可控迭代增强,选择合适的迭代次数作为终止条件。给出的实验结果证明了该算法能够取得较好的增强效果。     

基于哈特曼法球差自动测量系统的图像处理

从基于哈特曼法自动测量球差所需解决的CCD图像传感和数字图像处理技术出发，提出将哈特曼光阑图像用于存储器中的目标识别与测量时，图像映像区搜索算法和哈特曼光阑图像中测量光斑距离的中心重叠算法，解决了在一维图像存储器中准确寻找二维图像目标，随后进行相关目标计算的技术。其中利用所有光斑的质心求解哈特曼光阑图像的中心,再由光斑质心关于光阑图像中心的对称性确定光斑质心距离的中心重叠算法可减少计算次数，大大降低了算法的时间复杂度和计算复杂度。     

基于图像复原的高光谱图像前向像移补偿

为了提高高光谱图像空间维的图像分辨力,针对航空遥感器成像时由前向像移造成的图像模糊提出了像移补偿方法。分析了航空遥感器前向像移造成图像模糊的退化机制,对运动模糊图像进行了预处理;估计了点扩散函数和噪声功率,使用改进的维纳滤波算法对图像进行复原并以绝对平均误差、峰值信噪比作为评价标准进行了实验。在估计出模糊图像点扩散函数和噪声功率的情况下得到的结果显示:与传统的维纳滤波复原算法相比,改进的维纳滤波复原算法的图像绝对平均误差降低了9.31%,峰值信噪比提高了13.98%,表明提出的算法能够有效改善高光谱图像的像质。     

自由飞行昆虫运动变形测量中弱光条提取

通过分析昆虫自由飞行状态下结构光光条图像的特点,提出了一种用于提取昆虫运动变形测量中弱光条中心点的图像处理方法。该方法根据图像的灰度分布情况对图像进行分块,采用小波理论对图像消噪,利用模糊增强和小波同态滤波相结合的算法增强各图像的弱光条信号,再应用steger算法提取弱光条中心点的亚像素位置。给出几种算法实验结果的比较和分析,表明该方法成功实现了弱光条信号中心点的提取,并有效抑制了噪声和干扰。     

视频车辆监控系统图像滤波算法的研究

视频车辆监控系统中图像噪声对背景学习、车辆识别等具有很大影响,已有滤波算法又难以满足系统对滤波效果和速度的综合要求。通过对比不滤波、采用中值滤波或均值滤波时的车辆识别效果和速度,选用均值滤波作为进一步的研究对象。在适当减少计算量的基础上,通过改进数据访问方法和计算方法进一步提高了算法速度,并用Visual C++ 6.0实现了该算法。实验表明,新算法的速度比盒滤波提高了55 %。     

面向脑血管分割的改进型非局部均值滤波算法研究

介绍了经典非局部均值滤波算法与Manjón非局部均值滤波算法,改进了非局部均值滤波方法的相似度权值,使算法在具有旋转平移不变性,保持时间复杂度的同时优化了视觉效果与信噪比。实验通过添加噪声标准差从10~100不等的高斯加性噪声,比较了改进后的算法与传统滤波算法以及Manjón非均值滤波算法,结果表明,改进后的算法无论从视觉上还是数值上都优于Manjón非均值滤波算法。     

一种改进的基于OTSU自适应阈值的机器人数字路标图像模糊增强算法

在机器人路径规划中，机器人数字路标识别是很重要的，图像的预处理会影响识别结果。图像增强技术是提高预处理结果的一种有效方法，模糊图像增强算法是目前广泛使用的一种增强算法。针对Pal模糊图像增强算法在隶属函数的定义和渡越点选择上的缺点，提出了一种改进的模糊增强算法。本算法首先使用OTSU算子自动选择最佳阈值，解决渡越点需要人工设置的缺点，并消除选择的随机性。然后修改模糊增强算法的核心隶属函数式，解决了图像像素的低灰度值被硬性设置为0的缺陷，从而改善了图像信息损失的问题。最后，将改进的算法用于处理Pioneer Ⅲ机器人的数字路标图像。实验结果表明，与现有的模糊增强算法相比，提出的算法可以取得好的效果，且提高了运算速度，具有一定得实用性和推广性。     

探测器噪声对波前编码成像系统图像复原过程影响的理论研究

波前编码光学系统其成像过程由光学成像和图像复原两部分组成,光学成像过程探测器上所成的编码图像含有噪声,该噪声在图像复原过程将被放大,为了分析探测器噪声对波前编码系统在图像复原过程中产生的影响,通过添加高斯随机噪声来模拟探测器噪声,使用直接逆滤波、维纳滤波和Lucy—Richardson滤波算法,对波前编码成像系统焦点位...     

红外图像空间噪声分析和预处理方法改进

讨论了基于天空背景下红外图像空间噪声组成，分析了各种空间噪声的形成原因,给出了红外图像噪声类型及其对图像质量的不同影响。分析结果认为红外图像空间噪声主要为高斯噪声和椒盐噪声。综合考虑均值法和中值法在处理噪声类型上的不同，提出了一种基于简单阈值的改进型中值法。对于不同的阈值，其算子有所不同。而M×N处理区域内每一点算子的权值取决于区域灰度中值，该点灰度越接近中值权值越大。处理后的图像背景更平滑，信噪比和改进的峰值信噪比提高了1.2dB以上，表明改进型中值法优于传统滤波方法。     

Implementing Classical Hadamard Transform Algorithm by Continuous Variable Cluster State

Measurement-based one-way quantum computation, which uses cluster states as resources, provides an efficient model to perform computation. However, few of the continuous variable(CV) quantum algorithms and classical algorithms based on one-way quantum computation were proposed. In this work, we propose a method to implement the classical Hadamard transform algorithm utilizing the CV cluster state. Compared with classical computation, only half operations are required when it is operated in the one-way CV quantum computer. As an example, we present a concrete scheme of four-mode classical Hadamard transform algorithm with a four-partite CV cluster state. This method connects the quantum computer and the classical algorithms, which shows the feasibility of running classical algorithms in a quantum computer efficiently.     

基于改进维纳逆滤波的衍射成像光谱仪数据误差分析与重构

衍射成像光谱仪探测到的高光谱数据需要进行计算与反演才可以得到成像光谱数据,本文对衍射成像光谱仪的成像过程及数据误差产生的原理从空间维和光谱维两方面进行了分析,并针对其光谱重构过程中系统点扩散函数标准差较大时重构结果清晰度较低、存在振铃等问题,提出了基于改进维纳逆滤波的光谱数据重构算法,该方法在分析衍射成像光谱仪数据特点与误差的基础上,将每一次维纳逆滤波的重构结果视为新的模糊图像,利用成像过程及维纳逆滤波的基本原理确定新的模糊图像对应的点扩散函数,反复进行维纳逆滤波达到提高图像清晰度的效果,再根据图像自身的空间和光谱特征分布,进行自适应性的噪声去除.利用模拟的衍射成像光谱数据进行验证,在系统点扩散函数的标准差为2.5的情况下,能得到无振铃的重构结果,且与传统维纳逆滤波法的重构结果进行比较,清晰度、细节能力等指标均有所提高,满足了衍射成像光谱数据应用需求.