一种空域和频域相结合的运动图像亚像素配准技术

针对视频图像运动检测问题,提出了一种结合空域灰度投影和频域相位相关的亚像素图像配准方法。首先,采用灰度投影算法在空域对运动图像进行粗配准,即在图像行和列方向上计算图像灰度投影特征数据,根据灰度相关函数最小化准则,估计像素级运动量;然后,在经过粗配准的两幅图像中心选取尺寸相同的区域,进行快速傅里叶变换,在频域采用扩展的相位相关算法对图像进行精确配准。该方法利用图像的功率谱信息,减少对图像内容的依赖,运用基于最小二乘的曲面拟合法,实现亚像素图像配准参数估计,具有从粗到精的特点,有效提高了图像检测精度。文中最后对样本图像进行了图像配准对比实验,结果表明,该方法可以检测0.01 pixel的运动量,最大配准误差为0.004 8 pixel。     

物体内部三维位移场分析的数字图像相关方法

提出了物体内部三维位移场的数字图像相关分析方法，对物体变形前后，或连续变形的两个相邻状态的内部三维结构的数字图像，通过相关运算获得三维位移场.文中给出了三维相关法的体搜索窗口、相关函数及亚像素运算的相关系数拟合函数.数字模拟结果证明了三维相关法的正确性及可靠性.位移计算精度为0.02像素. 关键词： 数字图像相关 三维相关 亚像素     

基于边缘几何特征和频域相关技术的图像匹配方法

提出了一种基于图像特征提取和变换域相关的图像匹配方法。借助提取图像的大边缘信息，以其几何特征构造边缘方向角曲线作为图像匹配的依据。通过对差分的计算，并比较两幅图像边缘方向曲线的相对链码，得到2幅图像之间可能的旋转角度。对旋转矫正后的图像进行2维傅里叶变换，计算频域内2图的相位相关矩阵，并从中找到相关系数最大的位置，这个位置就代表了2图的坐标位移量，通过平移达到图像间的精确匹配。实验表明：该方法匹配准确，速度快，减少了人为因素的干扰，对于图像间存在较小灰度差和噪声情况均有很好的匹配效果。     

An Operator Method of the Theory of Optical Coherence and Radiometry

This paper presents a quantum mechanical formalism of the classical coherence theory, within which the generalized radiance function defined in the time domain is regarded as a phase space representative of a time-dependent correlation operator of a polychromatic field. The theory deals with both stationary and nonstationary fields and, for a stationary field, provides a new operator formalism of the usual theory of optical coherence developed in the space-frequency domain. New results include an operator representation of the mutual coherence function, an operator version of the Wiener-Khintchine theorem, and an operator theorem that projects the correlation operator of a polychromatic field onto a particular spectral component. As illustrative examples, the previous formulas regarding the relationship between temporal coherence and spatial coherence, and the relationship between spectral properties and coherence properties are derived from the new operator formulas. The correspondence of the present formalism to the usual formalism using Dirac notation to describe the propagation of a stationary, partially coherent, quasi-monochromatic field is also considered.     

Implementation of an algorithm for detecting patterns in defocused scenes using binary joint transform correlation

An original method to detect images in defocused scenes by means of a binary joint transform correlation is presented. Defocused images are described in frequency domain as the product between the Fourier transform of the in-focus scene by the optical transfer function of the imaging lens. This function, which presents positive and negative values, introduces sign errors in the joint power spectrum. The goal of this study is to detect the sign of the optical transfer function starting from the defocused image by means of a digital algorithm. Information provided by the algorithm allows to compensate the sign errors in the binary joint power spectrum and to obtain invariant correlations with respect to defocusing. Theoretical analysis and digital experiments to test the procedure are provided.     

基于时频波谱对易原理分析莫尔条纹谱

数值解析信号波形时频域对易演变过程,研究任意信号波形与频率组分的内在联系, 并将该对易原理应用于莫尔条纹相位分析,提取相位信息。采用矩形窗模拟冲激波形和直流波形的变换过程,通过控制矩形窗函数窗宽,获得各种宽度矩形脉冲,窗宽趋于零情况下获得冲激波形,趋于∞获得直流波形。自开发快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)系统,对矩形脉冲实施离散傅里叶变换,方便快捷获得相应频谱数值解析波形,分析波形与频谱对易关系。结果发现,矩形窗函数频谱是Sa函数,窗宽变化导致Sa函数波形变化。窗宽减小时,Sa函数波形展宽,振动舒缓,趋于零极限时,变成直流波形。窗宽增大时,Sa函数波形紧缩,振动加剧,趋于∞的极限时,演变成δ冲激波形,信号波形时频域是对易的。根据时频域波形与频谱对易关系,在分析莫尔条纹时,将莫尔条纹的一级谱滤出并归一,由波谱对易原理,时域信号将体现Sa函数,使条纹对比分明,便于提取相位信息。     

多谱段短波红外小鼠静脉荧光观测成像研究

短波红外（short-wave infrared,SWIR）一般指900～1 700 nm的光波段,是肉眼不可见的光波段,这种波段目前主流的探测器以InGaAs为主,主要用于军事、生物以及材料光谱分析等领域。短波红外荧光成像以其对生物组织光学损伤小、成像深度大、成像信噪比高、空间和时间成像分辨率高等特点,使得基于InGaAs探测器的生物光学成像成为生物组织观测领域的研究焦点。生物光学窗口的多窗口宽谱段的荧光光谱特性,使得可以对生物组织采集多谱段的光谱图像,以此来观察生物组织的在不同光谱照明下的结构特性。针对生物光学窗口的光谱特性,设计了一种基于InGaAs探测器的多谱段的小鼠静脉成像系统,可以无接触采集小鼠静脉红外光谱图像,对测小鼠的静脉红外光谱。设计的基于InGaAs探测器的短波红外探测器,可以实现最高5 000 ms的积分时间;积分时间的延长,显著地提升了静脉成像的信噪比,同时其光谱响应特性很好的覆盖了第二生物光学窗口以及第三生物光学窗口。针对光学显微特性的成像特点以及静脉组织在图像中的特征表达,设计了一种新型的单光谱多焦距融合算法,可以很好的实现静脉图像的红外光谱观测。提出了一种基于多尺度梯度域引导滤波（gradient domain guidedfilter,GDGF）多焦距融合算法,来补偿显微特性的成像缺陷。通过多尺度梯度域引导滤波算法,实现对显微对焦区域的提取,进而实现对融合决策函数的计算,最后再通过梯度域引导滤波将得到的融合决策函数精细化处理最终得到我们的融合算法的最终决策融合函数。实验表明,设计的InGaAs短波红外探测器很好的满足了对小鼠静脉荧光光谱成像的需求,分别实现了针对小鼠静脉的1 100,1 250和1 350 nm等多个波段的光谱成像,以及在同一激光照明下实现多个焦距下的光谱成像。同时设计的融合算法很好的提取了小鼠静脉图像的对焦区域,在将多焦距图像融合的同时又减少了噪声的引入,实现了高质量全局静脉成像。     

一类相空间中的准几率分布函数系

定义了一类相空间中的准几率分布函数系，这个准几率分布函数系直接建立在具有更加广泛意义的量子相空间Schr?dinger方程解的基础之上，其中定义_α=αp-i?q和_α=(1-α)q+i?p.发现了两个有趣的关系.(1)建立的量子相空间Schr?dinger方程的解实际上是对函数φ(λ)exp［i(1-α)qp］做窗口Fourier变换.(2)这个窗口函数g(λ)起着选择窗口形式的作用，而且不同的窗口对应着不同的分布函数.当g(λ)是一个代表Gauss窗的Gauss函数的时候，准几率分布函数就是一个类似于Husimi的分布函数f^HL_α(q,p)；当g(λ)是一个表示椭圆的复函数时，准几率分布函数就是一个椭圆分布函数f^E_α(q,p)；再在g(λ)为复函数的基础上附加α=0，就可得到标准序分布函数f^S(q,p)、反标准序分布函数f^AS(q,p)和Wigner分布函数f^W(q,p)，此时g(λ)表示高度为1/12π?而长度为λ的矩形窗. 关键词： 窗口Fourier变换 相空间 Wigner分布函数     

三维形貌测试系统中的数字信号处理技术

本文采用一种基于数字滤波的正文解调算法,用于三维形貌测试系统中相位分布的计算。文中考察了频域理想低通滤波器、三阶巴特沃思滤波器、有限冲击响应滤波器以及空域均值滤波器,通过分析滤波器性能和比较处理结果,得出均值滤波器或有限冲击响应滤波器比较适用于类似于变形光栅的窄带信号。采用数字处理方法,可以由一帧变形光栅图迅速、精确地重建物体的形貌。     

优化X射线同轴相位衬度成像的理论研究

采用同轴相位衬度成像方法，基于PGW理论获得的频域相位衬度传递函数，对于理想光源和多色X射线源，用计算机模拟分析了如何选择物像距离和空间频率以获取最佳相位衬度像。实际应用中要综合考虑具体成像实验装置对于物像距离的可调范围以及成像分辨率的要求。对于具有一定谱宽的X射线源，应选择谱宽尽量小的源，以获得含信息量丰富、分辨率高的图像。