基于分数阶微分的消除局部强反射的孔径测量方法

针对视觉测量硬盘圆孔直径易受到圆孔周围高反光面强反射的影响而导致测量精度不高的问题,提出了一种基于分数阶微分的图像去噪声的处理方法。通过分数阶微分算法对相机采集的带有强反射、高反光的硬盘圆孔孔径图像进行处理,消除圆孔周围强反射表面等不相关信息对圆孔边缘提取带来的影响,通过实验分别与Prewitt、Soble、Laplacian算子进行比较,证明分数阶微分可有效减少所要分析的图像信息量,更好地增强圆孔边缘轮廓信息,可达到更好的视觉效果。对分数阶微分算法处理后的圆孔图像进行Canny边缘检测,提取出有效的圆孔边缘,利用最小二乘法对孔径边缘进行直径测量。实验结果表明:该文算法与其他算法相比,在保证精确提取孔径边缘信息的基础上,对圆孔周围的强反射面进行了抑制,误差控制在0.05 mm左右,保证了测量精度。     

基于曲率滤波和梯度变换的图像增强

针对基于梯度变换的图像增强算法抗噪声干扰能力差的问题,引入曲率滤波理论,提出了基于高斯曲率滤波和梯度变换的图像增强算法.该算法通过对图像梯度场进行非线性变换来增强图像对比度,通过构造能量泛函,采用梯度下降法从变换后的梯度场重构出增强后的图像,并利用高斯曲率滤波对梯度下降法迭代过程中的重构图像及其各阶偏微分进行平滑,有效解决了图像重构过程中的噪声非线性放大和扩散问题,同时保留了丰富的细节信息.采用多组边缘模糊图像进行仿真实验,实验结果表明该算法在增强图像边缘对比度的同时,能够有效抑制噪声.     

动态测量的高光谱图像压缩感知

针对高光谱图像相邻波段之间具有强光谱相关性的特点,为了提高高光谱图像压缩感知的重构效果,本文提出一种利用边缘信息设计动态测量率的压缩感知算法。首先,通过随机投影的分块压缩感知方法对每个图像块以固定测量率采样,重构出单波段图像作为其他波段的先验信息,并对其提取出图像边缘区域;然后,根据每个图像块边缘信息的丰富程度来自适应分配测量值。在固定总测量数的前提下,对不同图像块分配不同的测量次数。最后,利用分配好的测量次数对其余波段进行采集和重构。仿真结果表明,在相同总测量数情况下,本文提出的动态测量算法重构出的高光谱图像质量（PSNR）与传统固定测量压缩感知策略相比提高了1~4 dB,相比较下的重构时间也减少,在成功重构高光谱图像的基础上更增强了细节处的图像质量。     

基于非线性反锐化掩模算法的CR图像边缘增强

数字CR(computed radiography)医学放射图像动态范围宽、细节丰富、对比度差,只有对其进行增强处理才能满足医生临床诊断的需要。由于目前通用的CR图像增强算法的对比度和噪声增强过度,丢失了细节,为了对CR图像进行边缘细节增强,提出了一种非线性反锐化掩模算法。该算法使用钝化模糊影像来增加对选择空间频率的响应,以增强CR图像的结构边缘和细节。算法能根据CR图像的灰度特性来调节增强程度的加权因数K,从而可非线性地增强CR影像的边缘细节。实验证明,经算法处理后的CR图像细节丰富,信噪比高,细节方差与背景方差之比为通用算法的9.6倍,增强后的CR图像具有良好的视觉效果,是一种增强CR医学放射图像边缘细节的好方法。     

基于稀疏先验的空间目标图像盲反演方法

针对图像盲反演算法未考虑空间目标图像自身特性,致使对空间目标图像细节信息恢复不理想、重构图像中易产生边界伪像等不足之处,提出了一种基于稀疏表示的联合稀疏先验约束盲反演算法.首先,结合空间目标图像梯度的稀疏特性,采用图像梯度的L 0范数提取有利于模糊核估计的图像显著边缘信息;其次,采用L p范数和L 0范数对图像的梯度分布和空间域进行稀疏约束,以保证反演图像的像素点间具有显著的对比度,同时保证图像中包含边缘和纹理等细节信息;最后,采用拉普拉斯分布先验对模糊核进行约束,以保证模糊核的稀疏特性.采取交替迭代策略对所提出的模型进行优化求解,从而得到模糊核和空间目标图像的估计值.实验结果表明,相比于几种具有代表性的盲反演算法,提出的方法能估计出更准确的模糊核,对图像边缘和纹理等细节信息具有更好的恢复能力,在主观评价和客观评价方面均取得了较好的反演性能.     

膀胱充盈的三维电阻抗成像算法

构建膀胱充盈估计的物理及数学三维电阻抗成像计算模型,利用混合正则化Combined Tikhonov重构算法加以验证,其结果有较高的空间分辨率,稳定性更高,抗噪性能增强.通过对结果的Laplacian函数分析,采用数学方法进行边界单元提取,处理,整合边界曲面片段等,从高噪声背景中提取对象的形态特征,最终实现三维图像重构.在二维成像的基础上,提供了目标空间位置、高度和空间对比度等信息,为定性分析提供重要依据.     

基于HIS 小波变换和MOPSO的全色与多光谱图像融合

有效的全色图像和多光谱图像的融合方法必须保证光谱和空间信息的最大化. 采用HIS小波融合算法框架, 提出了新的高频系数提取方法和一种新的全色和多光谱图像融合方法. 根据小波变换后高频中的细节以及边缘信息都具有方向性, 而噪声点一般都是孤立点这一物理特性, 设计了一种基于一阶高斯微分的高频系数提取方法.以多个融合评价指标为目标函数, 对HIS小波融合算法中采用不同融合规则得到的结果图像, 通过多目标粒子群优化算法优化加权组合得到最终结果. 对实际TM多光谱图像和SPOT全色图像进行了融合实验比较研究, 结果表明, 改进的高频系数提取方法得到的融合图像在光谱信息和空间信息上都有较好的改善, 用多目标粒子群优化算法得到的结果图像在光谱信息保留上具有较明显的优势且空间信息也得到了较大的提高.     

距离选通切片图像高精度三维重构方法

高精度水下三维成像可以获取更多的目标信息,有利于提高水下目标的识别率,一直是水下光电成像的重要研究方向之一。距离选通成像技术可以获取目标的距离信息,但由于选通深度的限制,难以直接从多幅选通图像重构出高精度的三维图像。在基本距离选通成像技术基础上,以较小的选通延迟时间间隔获取多幅距离选通切片图像,对这些图像的像素灰度值进行统计分析和曲线拟合,可以获取每个像素的距离值,从而重构出高精度的目标三维图像。理论分析表明,该方法的距离解算精度可能达到厘米级。     

基于像素灰阶熵的自适应增强算法在乳腺CR图像中的应用

乳腺完全是由密度接近软组织构成,因此乳腺CR(Computed Radiography)放射图像对比度小,轻微的差别变化都可能是肿瘤的表现,要对其进行增强处理方能满足医生临床诊断的需要。而目前通用的乳腺CR图像增强算法对比度和噪声增强过度,丢失细节,为此提出了采用一种基于像素灰阶熵的自适应边缘增强算法对乳腺CR图像进行增强。该算法使用模糊影像增加对选择空间频率的响应,以增强乳腺CR图像结构边缘和细节;算法能根据乳腺CR图像灰度特性即像素灰阶熵来自适应的调节增强程度的加权因数K。实验证明,该算法处理后的乳腺CR图像细节丰富,信噪比高,增强后的图像具有良好的视觉效果,该算法是一种有效的适合乳腺CR医学图像的边缘细节增强算法。     

基于梯度和小波变换的水下距离选通图像去噪

水体的散射效应、激光光斑、成像器件的非理想化等因素使得图像出现大量无规律粒状噪声,它们增加了水下距离选通图像的背景噪声,模糊了目标轮廓,掩盖了目标细节,降低了图像的信噪比。针对上述问题本文提出了一种基于梯度和小波变换的去噪方法。首先对图像进行余弦小波变换,得到不同频率空间的图像集。低频空间引入新的图像梯度强化方法以提高图像的纹理信息量;对应非均匀性条带的LH或HL空间做曲面拟合处理以消除非均匀性条带的影响;在HH空间去噪过程中,低层空间做非局部均值处理以保留图像相似信息,高层空间做分数阶积分处理以保留图像细节信息。最后小波逆变换得到结果图像。从实验水槽中采集水下图像进行算法验证,将改进方法与已有算法比对分析。实验表明,本文所研究的水下去噪算法,能够平滑噪声且更大限度地保留图像细节纹理,在客观评价指标上提升了6%。     

MPPC low-level-light imaging enhancement algorithm based on sub-window box filtering北大核心CSCD

针对多像素光子计数器(MPPC)进行微光成像时,图像受光照不足和噪声影响出现的图像亮度低、对比度差、边缘模糊等问题,提出一种基于子窗口盒式滤波的自适应微光图像处理算法。为了减少算法运行时间的同时突出图像的边缘细节信息,利用子窗口盒式滤波器对图像进行分层得到基础层和细节层;对基础层图像采用自适应阈值直方图均衡化拉伸对比度,细节层图像采用自适应增益控制方式进行增强;根据基础层图像中有效灰度值个数占总灰度的比值自适应确定融合系数,将基础层图像与细节层图像融合得到增强后图像。通过微光实验平台设置3组不同照度的微光环境进行实验仿真,验证了本文算法在保持边缘信息和增强细节方面获得了更好的效果。实验结果表明本文算法在标准差、信息熵、平均梯度等客观评价方面优于改进前算法,提升了微光图像的成像效果。     

一种改进型视角投影图像彩色计算全息术的三维重构算法

本文提出了一种利用三维景物的二维视角投影图像合成计算全息图,并重构出彩色再现三维影像的方法.该方法基于利用视角投影图像获取景物的三维傅里叶频谱的理论,采用电荷耦合器件记录三维景物在白光照明条件下横、纵两正交方向的一系列视角投影图像,并利用这些视角投影图像合成计算全息图,从而重构出三维再现像.通过采用在频谱面上的容余采样方法,提高了图像频谱信息的利用率,通过实验论证,证明了该方法的可行性.利用该方法使得视角投影图像的记录过程更加简单,节省了采样时间,提高了程序运行速度|能够在利用同等数量的视角投影图像的条件下,提高合成全息图的质量,使得重构的彩色再现三维影像更加清晰.     

一种新的全色图像与光谱图像融合方法研究

给出了一种新的综合伪彩色映射技术和小波变换理论的图像融合方法,并将其应用于全色图像和光谱图像的融合中.通过提取两个不同谱段光谱图像的共有信息和特别信息,并进行伪彩色映射融合,来增强目标与背景的对比度.同时将伪彩色映射融合后的图像进一步用IHS变换提取空间信息,在小波变换框架下将其与全色图像进行融合以提高目标的边缘细节信息,使所获得的融合结果不仅包含丰富的光谱信息的同时还具有较高的空间分辨率.仿真图和评价指标表明,该算法在增强目标与背景的对比度以及保留目标信息等方面具有较强的优势.     

碎片超高速撞击防护结构粒子场三维重构

为模拟空间碎片超高速撞击航天器防护结构表面材料喷射/溅射粒子场演化过程,并获取粒子场相关物理信息,基于粒子场同轴激光全息图像开展了碎片撞击过程的三维重构技术研究.首先对全息图像进行边缘剪切和缩放,将其划分为分辨率300×300左右的子图像以便于进行网格剖分;对于粒子堆叠区域子图像,采用基于三角化的网格剖分算法;剖分后形成的单一粒子采用Sobel算子提取其二维轮廓,然后将其投影到特定的三维空间形成三维形体;基于MAXScript语言实现了粒子场演化过程模拟.重构结果表明,无论是粒子场静态三维重构结果还是其演化过程均与撞击试验全息图像吻合较好,从而验证了该重构技术的有效性,为研究空间碎片对航天器防护结构的损伤效应提供了一种新的思路.     

一种适用于胸部CR图像自适应增强方法

人体胸部各种组织器官较多,造成胸部的CR(Computed Radiography)图像动态范围大,是所有临床CR图像中最为复杂的一种。一般的图像增强方法只对胸腔中的部分组织起到了增强的效果,而对另一部分组织不会有良好的增强的效果,甚至会出现对比度变差、细节模糊、噪声增加等不理想的结果。提出了基于邻域灰度方差与噪声方差之比的自适应增强方法,可根据胸部CR图像的灰度特性调节增强程度的加权因数K,自适应的增强胸部CR图像边缘细节,丰富图像的细节信息,提高图像的诊断价值。实验证明,该算法处理后的胸部CR图像细节丰富,信噪比高,细节方差和背景方差之比(DV/BV)比通用算法高,增强后的CR图像具有良好的视觉效果,是一种有效的适合胸部CR医学图像的边缘细节增强方法。     

碎片超高速撞击防护结构粒子场三维重构

为模拟空间碎片超高速撞击航天器防护结构表面材料喷射/溅射粒子场演化过程,并获取粒子场相关物理信息,基于粒子场同轴激光全息图像开展了碎片撞击过程的三维重构技术研究.首先对全息图像进行边缘剪切和缩放,将其划分为分辨率300×300左右的子图像以便于进行网格剖分;对于粒子堆叠区域子图像,采用基于三角化的网格剖分算法;剖分后形成的单一粒子采用Sobel算子提取其二维轮廓,然后将其投影到特定的三维空间形成三维形体;基于MAXScript语言实现了粒子场演化过程模拟.重构结果表明,无论是粒子场静态三维重构结果还是其演化过程均与撞击试验全息图像吻合较好,从而验证了该重构技术的有效性,为研究空间碎片对航天器防护结构的损伤效应提供了一种新的思路.     

基于双边纹理滤波的图像细节增强方法

为了实现图像的细节增强,特别是纹理细节增强,同时尽可能保持图像的结构完整,提出了一种基于双边纹理滤波的图像多尺度分解方法。首先,对图像进行多尺度双边纹理滤波分解,分别得到一幅基本图像和一系列细节纹理图像。接着,类似于小波增强方法,对细节图像采用多尺度自适应增强方法,得到一系列增强后的纹理细节图像。最后,将基本图像和增强后细节图像相加,重构出最后的增强图像。实验结果表明:本文提出的增强方法能够在突出边缘的同时,较好地增强图像中的纹理细节信息。将基于双边纹理滤波的多尺度分解引入图像增强,能更好地体现图像纹理细节特征,为增强图像提供更加丰富的信息。     

基于模糊集的自适应红外图像边缘锐化算法

针对红外图像边缘模糊和非均匀性噪音强的特点,提出了一种基于模糊集的自适应红外图像边缘锐化方法.针对图像边缘细节和噪音难以表示和区分的特点,分别建立噪音、弱边缘和强边缘的模糊特征隶属度函数,并且提取图像信息自适应调整隶属度函数;通过隶属度函数将图像映射到模糊特征平面,由模糊特征平面控制图像边缘锐化系数.该方法不仅能够锐化红外图像边缘,而且改善了传统边缘锐化算法对图像噪音放大的缺点,避免了对强边缘的过渡增强导致图像出现过增强现象,改善了图像质量.     

基于Markov随机场的自适应正则化三维显微图像复原

提出了基于马尔可夫随机场模型的正则化因子自适应调整三维显微图像复原算法,并用模拟序列样本和真实生物样本进行了实验.为了保持复原图像的边缘等细节信息,以Markov随机场模型作为图像的先验概率模型,对代价函数添加边缘约束惩罚项.其中,正则化因子在迭代过程中自适应地进行更新.实验结果表明此算法在对原始图像进行估计的同时,能够有效地保留图像的边缘等细节信息.而EM算法虽然能够有效地去除层间干扰,却丢失了大量的细节信息.     

基于结构张量的变分多源图像融合

提出了可以保持源图像特征和细节信息的基于结构张量的变分多源图像融合算法. 首先叙述基于结构张量的融合梯度场, 然后测量每幅源图像的特征图, 根据特征图为源图像的每个梯度构造一个权值, 将携带明显特征的梯度在融合的梯度场中凸显出来, 从而使源图像的特征和细节得到保持, 最后应用变分偏微分方程理论从目标梯度场重建出融合的图像. 实验结果表明, 本文算法融合图像的灰度平均梯度和信息熵均高于小波变换算法、塔分解法和直接梯度融合算法, 视觉效果上,融合图像很好的保留了源图像的特征和细节, 为图像目标检测和识别提供了高质量的图像信息. 关键词： 图像融合 梯度场 结构张量 变分法