基于改进Harris的低动态载体速度的快速计算方法

针对光照分布不均匀的室内环境下低动态载体速度计算实时性较差的问题,提出一种基于改进奇异值分解(SVD)-Harris的低动态载体速度快速计算的新方法。利用SVD对相邻两帧视觉图像分别进行压缩与重构,并结合改进的Harris角点检测算法对两帧图像进行特征点的检测;利用归一化互相关(NCC)模板匹配算法对相邻两帧视觉图像的特征点进行粗匹配;利用随机抽样一致性算法进行误匹配点对的剔除;利用特征匹配点对的信息对载体的速度进行计算。实验结果表明:传统算法的平均计算时间为3.07s,而改进算法的平均计算时间为0.71s,且传统算法的误匹配率远大于改进算法。与传统的NCC模板匹配方法相比,所提算法不仅保证了低动态载体速度计算的精确性,而且显著提高了载体速度在光照不均匀的室内环境下的计算效率,该研究为实现室内移动机器人实时视觉导航提供了理论依据。     

图像特征点提取角点量阈值自适应选取方法

针对图像特征点提取中在固定的角点量阂值时,由于拍摄物体自身纹理受光照的不均匀,可能会引起角点的提取效果不佳的现状,提出一种角点量自适应选取方法。阐述了角点量自适应选取方法的增点法和删点法两种实现形式,并分别通过对模拟和实拍图像特征点的提取,定量和定性验证了自适应角点量阈值方法相对于固定角点量阈值方法的优势。     

对数域中基于实例学习的光照估计

复杂和多光照场景下的光照估计是颜色恒常性计算的难点和热点。提出一种对数域中基于实例学习的光照估计方法。通过分析光照对图像色度的影响,提取对数色度直方图作为光照一致性特征,在实例学习框架下,根据特征相似的已知光照实例估计目标场景光照。算法分割原始图像为多个光照均匀场景,分区域估计局部光照,并融合得到整幅图像的全局光照信息。在多组单光照和多光照数据集上的实验结果表明,相较于其他先进方法,本文方法在不同数据集上的光照估计误差中位数降低了5%~14%,精度更高且稳健性更好。     

非均匀性和彩色失真图像的同时补偿

针对CCD摄像机或扫描仪产生图像存在颜色偏差和非均匀性使图像质量下降 ,通过多元线性回归分析方法同时对图像的非均匀性和彩色失真进行补偿 ,使输出图像信号均匀且其色度值与输入信号的色度值相匹配。依据算法进行了仿真试验 ,结果表明补偿后图像与原图像相比大体相近 ,且比非均匀性校正和彩色校正分步进行方法计算量小 ,节省时间     

噪声对数字图像相关法计算结果的影响研究

不同的散斑场会显示出不同的灰度分布特征,并对数字图像相关方法的计算结果有着重要影响。使用计算机模拟生成一系列单向拉伸图像和双向拉伸图像,并在生成的图像中添加噪声,从而获得一系列含噪声单向拉伸图像和含噪声双向拉伸图像。使用数字图像相关方法对无噪声图像和含噪声图像分别进行相关计算,并分析研究图像应变量与相关计算结果正确率间的关系,研究结果表明发现当图像的应变量在一定范围内时,数字图像相关方法计算结果的正确率较高。同时发现,当图像的应变量较小时,噪声对相关计算结果的影响较大,随着图像应变量的增大,噪声对相关计算结果的影响逐渐减小,当图像的应变量到达一定程度时,噪声对相关计算的影响就不明显了。     

一种新型自适应环境光照的车牌定位算法

为解决在不同光照环境下车牌的适应性定位问题,同时解决基于颜色定位的方法普遍存在的车身颜色与车牌颜色相近,以至于难以区分的问题,分析了不同光照下的车牌图像在HSV空间的分布特性与图像亮度等参数关系,结合车牌的混色分布特点、RGB与HSV空间变量转换关系,提出了一种可直接对RGB空间进行处理、能适应光照环境的快速车牌定位算法;实验结果表明,提出的定位算法对光照不足、环境光不均匀等复杂条件下获取的蓝白车牌图像具有很高的定位可靠性。     

蒸汽轮机抽汽口几何参数和工况对流场的影响

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口及抽汽道内的三维粘性流场进行了分析,研究了蒸汽轮机抽汽口几何参数(抽汽缝宽度、集汽室形状、抽汽缝位置)和工况参数(抽汽量)对抽汽口流场、周向压力不均匀度、流动阻力的影响．并将计算结果与实验结果进行了比较。研究结果表明:增加抽汽量必然引起静压周向不均匀度系数和抽汽口总压损失系数的增加。抽汽缝宽度减小会引起抽汽口的流动阻力大幅度增加,从而减小相对抽气量和增大抽汽端差。集气室形状和抽汽缝位置的变化对相对抽气量、静压周向不均匀系数以及总压损失系数的影响不明显。     

基于数学形态学和匹配滤波的视网膜血管图像增强方法

针对视网膜图像成像过程的特点,提出了一种新的视网膜图像血管信息增强方法。由于存在光照不均匀的情况,采用同态滤波的方法设计了一种滤波器,对光照不均匀的情况进行了有效的校正;使用数学形态学中的Top Hat变换,对背景信息进行抑制,使得血管信息得到增强;最后进一步采用匹配滤波的方法,探测血管信息,使得血管信息的亮度得到提高,增强了与背景的对比度,血管信息具有明显的可视性。实验结果表明了提出的方法的有效性,对临床疾病的诊断及治疗具有较大的参考价值。     

自动聚焦系统中聚焦窗口的选择及参量的确定

在使用图像分析进行自动聚焦时,聚焦的准确性和有效性至关重要。聚焦窗口过大不仅增加计算量,且背景图像太多会引起误判;窗口太小则会导致目标偏离窗口,亦会引起误判。深入研究了聚焦窗口的选择问题,提出了一种新的选择方法,有效解决了上述问题。引入非均匀采样,可以保证中央的高分辨率和较大的视场范围,既保证目标图像位于聚焦窗口之内,又显著减小了背景图像的负面影响。同时对采样参量做了进一步的研究,以获得更好的效果。实验结果表明该方法有效提高了对焦的准确性和有效性而且减少了数据量,没有影响系统的实时性。     

基于扩展全变分的红外焦平面阵列非均匀性校正方法

针对传统的基于场景的红外焦平面阵列非均匀性校正算法收敛速度慢和校正精度不高的缺点,提出了一种基于扩展全变分的红外焦平面阵列非均匀性校正方法。在分析全变分算法的图像去噪性能的基础上,针对运动的红外图像序列,扩展了全变分的应用范围。通过最小化非均匀校正后图像的全变分,利用最陡下降法,得到计算增益量校正因子和偏移量校正因子的迭代公式。针对校正图像存在的鬼影现象,设计了一种自适应阈值控制的鬼影消除方法。实验表明:相较于目前已有的方法,该方法有效地去除了原始红外图像的固定图案噪声,较大程度地保留了图像细节信息,提高了图像质量。     

双正交小波插值的CCD图像超分辨恢复

给出了一种构造双正交小波滤波器的设计方法,应用该方法得到的双正交小波对低分辨率图像进行小波分解。对分解后的图像结构进行分析,提出双三次插值与方向插值相结合的方法,对分解后图像插值。对插值后图像小波逆变换,得到超分辨率图像。应用于CCD图像,获得了比双线性插值高的峰值信噪比(25.3090dB),图像细节信息增强了。实验结果表明,算法应用于CCD图像不仅提高了图像的空间分辨率,同时也提高了图像的峰值信噪比,还比较好地保留了图像的边缘信息,且经过该方法恢复后的图像更适合人眼观察,细节丰富,更加清晰,畸变小,是一种提高CCD图像空间分辨率的有效方法。     

基于改进U-net的金属工件表面缺陷图像分割方法

针对金属工件表面小尺寸缺陷及受非均匀光照影响的图像缺陷难以分割的问题,提出了一种改进的U-net语义分割网络,实现金属工件表面缺陷图像的精确分割。首先,在U-net网络中融入CBAM(convolutional block attention module)模块来提升图像中缺陷目标的显著度;其次,采用深度超参数化卷积DO-Conv(depthwise over-parameterized convolutional)代替网络中部分传统卷积,增加网络可学习的参数数量;然后,采用Leaky Relu函数代替网络中部分Relu函数,提高模型对负区间的特征提取能力;最后,采用中值滤波及非均匀光照的补偿方法进行图像预处理,减弱非均匀光照对金属工件图像表面缺陷的影响。结果表明:改进后的网络平均交并比、准确率和Dice系数指标分别达到0.833 5、0.933 2、0.867 4,改进的网络显著提升了对金属工件表面缺陷图像的分割效果。     

一种照明无关的小波多尺度相乘边缘检测方法

提出了一种照明无关的小波多尺度相乘边缘检测方法,用于从非均匀的弱照明图像中提取边缘。根据照明反射图像形成模板与CCD相机成像原理,推导出图像的对应小波变换公式。然后,对图像局部区域中噪声、边缘与背景像素的小波系数进行比较分析,设计了一种照明无关的小波边缘检测公式。为增强边缘并抑制噪声,提出了一种改善的小波多尺度相乘边缘检测方法,并依照小波变换后边缘像素的特征,提取单像素的边缘。采用仿真和真实的非均匀的弱照明图像对该边缘检测算法进行验证,并与另外两种边缘检测方法进行定性的和定量的比较。实验结果证实了这种边缘检测方法能够从灰度不均匀的低衬比度图像中正确有效地提取边缘。     

Improving the sharpness of a non-uniformly illuminated image by an integral mask-filtering approach

We demonstrate an extended mask-filtering approach to improve the sharpness of an image with non-uniform illumination. The proposed method comprises two different masks which cope with higher and lower spatial frequencies respectively. By using this integral algorithm, the enhanced image has much better performance than that derived from the conventional technique.     

一种全局参数估计的水下主动偏振去雾算法

为改善水下主动光照明条件下后向散射光对成像的影响，通过分析水下主动偏振成像模型，提出一种基于拟合函数的全局参数估计的水下主动偏振去雾算法。该算法结合图像增强作为图像预处理，再设定二元多项式函数，利用最小二乘法进行后向散射光偏振度变量的拟合求解，得到对比度更高、信息更丰富的水下复原图像。实验结果表明:该算法可有效改善主动光照明条件下的水下图像质量，提高图像对比度，复原被淹没的细节信息，复原图像的图像增强测量值较以往算法相比提升70%，且能适用于不同浓度介质的情况。     

Improved gamut-constrained illuminant estimation by combining modified category correlation

In this paper we propose a new gamut-constrained illuminant estimation framework using an improved category correlation method. Firstly, we obtain a set of feasible illuminations by the original gamut mapping method. Then, the probability of each feasible illumination as the ground truth illuminant is calculated according to its ability to map the corrected image onto specific colors using the improved category correlation method. Differently from the original category correlation method, to decrease the effect of image noise and the computation complexity, instead of using an entire pixel set for estimating the probability of portable illuminant, superpixel segments of an input image are used in our improved method. And the best illuminant estimate is given on the basis of the measure of the degree to which each feasible illumination is consistent with the image data. Experiment results prove that our improved method shows better current state-of-the-art performance Gamut mapping methods.     

基于微观本义复原的人脸图像光照正规化

为解决变光照下人脸识别的识别率低,光照正规化算法复杂.不易实现的问题,提出一个新的光照正规化方法一微观本义复原,即通过微观邻域上像素本义特征的定义,将整体图像上变光照下的非线性灰度变化转化为微观邻域内的线性变化,一定程度上避免了包括图像自身结构在内的不确定因素对图像复原的不利影响;并以邻域内的本义特征为光照不敏感特征,对本义特征进行结构编码,并用最小二乘法拟合编码值与光照方向之间的关系,最后根据得到的光照正规化参数复原图像.实验结果表明,该方法算法简单,易于实现,能适应实时的人脸识别系统,在光照变化90.以内的Yale B库的平均识别率可达94.1%.     

Spatially modulated scene illumination for intensity-compensated two-dimensional array photon-counting LiDAR imaging

Photon-counting LiDAR using a two-dimensional (2D) array detector has the advantages of high lateral resolution and fast acquisition speed. The non-uniform intensity profile of the illumination beam and non-uniform quantum efficiency of the detectors in the 2D array deteriorate the imaging quality. Herein, we propose a photon-counting LiDAR system that uses a spatial light modulator to control the spatial intensity to compensate for both the non-uniform intensity profile of the illumination beam, and the variation in the quantum efficiency of the detectors in the 2D array. By using a 635 nm peak wavelength and 4 mW average power semiconductor laser, lab-based experiments at a 4.27 m stand-off distance are performed to verify the effectiveness of the proposed method. Compared with the unmodulated method, the standard deviation of the intensity image of the proposed method is reduced from 0.109 to 0.089 for a whiteboard target, with an average signal photon number of 0.006 per pixel.     

Spectral reflectance estimation for electronic endoscope

A method of spectral reflectance estimation for electronic endoscopes is described. A new approach is proposed for the overfitting problem. We use a small training set. Initially, cross-validation is used to select model parameters. Then, for additional validation of the method a color image acquired under the same illumination as the training data is used. This additional color image gives a clear solution for both the estimation of spectra and the estimation of color reproduced from these spectra. Experiments confirm that the method predicts spectral reflectance and colors well. Accurate reproduction of endoscope images in different viewing conditions and under another light source was implemented using this approach.     

三结太阳电池在非均匀光照下光斑强度和覆盖比率的优化研究

高倍聚光光伏组件通常采用光电转化效率较高的三结太阳电池.由于聚光器件的非理想性,电池承受的光照分布通常是高度非均匀的,在光伏组件中可通过适当增大光斑与电池面积的比率来降低光照非均匀性对电池电学性能的影响.通过对某一特定三结电池进行电路网络建模计算,分析光斑的强度分布和照射面积对电池的影响,并对比了四种设计方案(均匀光照、非均匀光照、电池效率最大、组件效率最大)下的光斑强度、光斑大小、电池效率以及电池温度分布.对比分析结果表明,组件达到效率最大时的电池效率并不是电池在标准测试条件下的最大效率,而使电池工作在效率最大值的设计方案中组件效率最低.组件效率最大方案中使用的聚光器透镜面积较小,因此该方案将导致组件成本增大.电池效率最大方案中使用的聚光器透镜面积较大并且电池温度最低,故该方案组件成本较低且可靠性较高.这表明在实际组件设计中应充分考虑对发电量的实际需求,选择合适的几何聚光倍数和光斑覆盖电池的比率.