基于局部不变特征的目标自动识别

为快速、准确地识别图像中的目标,提出一种结合图像熵和加速鲁棒特征算法的目标自动识别方法.首先,分块计算图像的信息熵,根据阈值筛选出纹理丰富区域.然后,结合Hessian矩阵和Harris算法提取纹理丰富区域的局部特征点.接着,计算特征向量并用主成分分析降低向量维数.最后,采用双向最近距离比例匹配算法进行分类,并用随机抽样一致算法剔除误匹配点.实验结果表明:对仿真数据库中带有视角、光照和尺度变化的图像,识别率分别为87.12%、75.31%和84.98%,平均识别时间分别为70.35ms、71.27ms、220.63ms;对含8956×6708像素的航空大面阵图像,正确匹配率为78.13%,识别时间为68.09s.本方法识别率和时间性能均优于加速鲁棒特征算法.     

应用形状因子特征的高效星图识别

针对传统的三角形星图识别算法存在冗余匹配多、抗噪声性能差的问题,提出了一种应用形状因子特征的高效星图识别算法。该算法在传统的三角形算法基础上,引入了形状因子特征参数和方向信息,并择优选择视场内4颗观测星,组成一对观测三角形,进行星点匹配识别。与传统的三角形算法相比,该算法增加了星图识别时图像的特征信息量,降低了匹配时的冗余度,具有导航特征库存储空间小、识别速度快等优点。实验表明,在星点位置噪声标准偏差为2个像素、星等噪声标准偏差为0.7星等的仿真条件下,该算法的识别率均在99%以上;通过地面实验的实物验证,在300 MHz的FT-C6713的DSP硬件平台上,全天自主识别的平均运行时间约为47 ms,具有明显的优势。     

光纤陀螺输出噪声的相关性研究

众所周知,光纤陀螺以其特有的优点,成为了惯性导航、姿态控制领域中最具吸引力的角速度传感器。深入研究光纤陀螺输出噪声特性对于提高光纤陀螺的性能,特别是降低随机游走（ARW）和减小零漂具有极其重要的意义。本文假设光纤陀螺的输出噪声符合有限带宽白噪声模型,从理论上讨论了光纤陀螺输出噪声的自相关函数与系统带宽的关系,自相关函数符合Sinc函数,其第一零点随系统带宽的减小而增加。并以实际的光纤陀螺样为基础,通过实验得到不同系统带宽下,输出噪声的自相关函数实验曲线。实验分析表明,当系统带宽很窄（＜10Hz）时,实验曲线与理论曲线有一定差异。而当系统带宽相对较宽（＞10Hz）时,实验曲线与理论分析结果基本一致。同时,通过实验数据,文章指出,当系统宽为163Hz时,延时1ms的自相关函数大于80％;而当系统带宽为82Hz时,延时1ms的自相关函数大于90％;当系统带宽为41Hz时,延时1ms的自相关函数大于95％。     

一种机场目标检测与定位方法

针对机场目标检测定位时目标特征提取过于单一,识别结果不理想的问题,文章提出一种基于多源遥感图像的机场目标检测与定位方法;分别提取多光谱机场图像的跑道特征、纹理特征,以及相同区域SAR图像的后向散射特征,并将这些特征输入SVM分类器进行识别来判断候选区域是否包含机场,解决了目前特征单一、识别率较低等问题;实验结果表明该方法能更好地识别机场区域、提高识别率。     

基于单幅图像大尺寸实际平面上的光点定位方法

 为满足某地面实验中视觉测量系统的研制需求,研究了一种基于单幅图像的大尺寸实际平面上光点的定位方法。通过建立关于实际平面上光点3D坐标的数学模型,结合利用图像确定的通过光点的空间光束,实现了由单幅图像确定光点的3D坐标。依据具体特点,把实际平面分为高阶曲面型、分块平面型和分块曲面型3种类型,并分别给出了相应类型的光点定位方法。仿真实验验证了所提出方法的正确性,并比较分析了方法的精确性;实际试验数据表明,所提出方法可以满足尺寸为8000mm×8000mm的大型实际平面上光点的定位需求,定位误差小于1mm。     

噪声环境说话人辨认初探

对于说话人辨认系统,实际使用环境与训练环境通常并不匹配,实际使用环境中常常存在各种来源的噪声,实验室训练环境中性能良好的系统在实际使用环境中其性能可能急剧下降。增强系统的抗噪能力是一个不容忽视的问题。本文试图将语音增强技术应用于说话人辨认系统,提高系统识别率和稳健性。初步实验表明,语音增强技术可显著提高系统的抗噪声能力。     

人眼自动对焦及瞳孔中心自动对准系统

针对现今非接触眼科测量仪器对焦对准速度慢、通用性差和操作复杂的问题,搭建了应用于眼科测量仪器的人眼自动对焦及瞳孔中心自动对准系统,并提出了基于四邻域-多方向两级梯度函数的自动对焦算法以及融合卷积神经网络智能感兴趣区域（ROI）窗口的瞳孔中心定位算法。通过实验实拍人眼离焦图像序列及人眼图像测试集,分别对提出的两个算法进行验证。结果显示：所提出的自动对焦算法的平均计算时间约为13 ms,清晰度比率为93.531,优于6种传统的评价算法;所提出的瞳孔中心定位算法的平均计算时间为10.2 ms,准确度为97.14%,相比Hough法、改进Hough法有较大的性能提升。实验结果证明所搭建的系统能够满足眼生物参数测量的准确性、实时性和鲁棒性要求,提升了仪器的自动化水平,有助于眼科测量仪器的智能化发展。     

分布式光纤中的稳健时间延迟估计方法

在分布式光纤传感系统定位中,传统时延估计算法常由于噪声相关性较强而失效。采用一种削弱相关噪声的改进型广义相关法,并针对系统特点,为进一步改善分布式光纤传感定位的准确度与稳定度,提出了一种先对数据按事件信号进行分帧,再采用卡尔曼滤波器对分帧时延估计结果进行跟踪的时延估计方案。系统仿真实验与实际数据测试结果均表明:提出的时延估计方案能够有效抑制强相关性的噪声,提高时延估计的准确度与稳定度。经大量现场测试,本文的方案能够有效地将时延估计误差稳定地控制在0.2个采样间隔以内,能够满足系统实际定位精度要求。     

QR码图像预处理中的滤波研究

QR码图像采集过程中会出现椒盐噪声,为了在滤除图像椒盐噪声的同时能很好地保持图像的细节,将几种常用中值滤波方法应用到QR码的图像预处理中,进一步对其结果进行比较,得出QR码图像中值滤波的规律。据此提出利用窗口系数的新中值滤波方法,先二值化,然后进行基于滤波窗系数的中值滤波处理,经过实验比较找到一组系数。实验结果表明:将该系数的中值滤波用在QR码图像预处理中可以大大提高译码的效率和准确率。在加噪一定情况下,实验的识别率达到了100%。     

多波段红外图像的海面舰船目标检测

现有的基于单个红外宽波段的海面舰船目标探测系统在面对复杂海天背景、岛岸背景、恶劣天气、亮带干扰或诱饵弹干扰等情况时,系统的探测率、虚警率、探测距离等性能指标均会受到严重的影响;为此,开展了基于多波段红外图像的海面舰船目标检测方法的研究。通过中波红外多波段数据采集系统实际采集107组五个中波红外波段的图像;波段1-5分别为3.7～4.8,3.7～4.1,4.4～4.8,3.7～3.9和4.65～4.75 μm;对多波段图像进行手动标注构建样本数据集,其中,正样本舰船目标298个,负样本非舰船目标353个。对于多波段红外图像,首先进行PCA降维并采用选择性搜索算法生成初始目标候选区域;针对候选区域中存在大量明显的非舰船目标区域的问题,利用积分图像计算候选区域的局部对比度,依据红外舰船目标的几何和灰度特征从初始目标候选区域中筛选出舰船目标可能性大的区域作为舰船目标候选区域。然后对舰船目标候选区域进行拓展以融入局部上下文信息,对于候选区域对应的5波段红外图像,分别提取每个波段图像的稠密SIFT特征,并将128维SIFT特征向量降为64维,融入SIFT特征的空间和波段位置分布信息得到新的特征向量,基于高斯混合模型对候选区域的特征向量集合进行编码融合得到舰船目标候选区域的费舍尔向量表示,最后利用线性SVM分类器识别出舰船目标。对多波段图像进行舰船目标候选区域生成实验,所提出的基于红外舰船目标的几何和灰度特征的约束方法可以有效地克服选择性搜索算法的不足,从初始目标候选区域中快速定位出舰船目标候选区域,对25组多波段图像进行实验,舰船目标候选区域生成的整体耗时为0.353 s,定位舰船目标区域耗时0.005 s。对100个正负样本进行目标识别测试,所提出的目标识别算法融合了目标的多波段图像特征信息,通过引入费舍尔向量挖掘了多波段图像梯度统计特征的深层次信息,算法的识别率达到了0.97,显著高于单波段红外图像的目标识别率。对25组多波段图像进行舰船目标检测实验,所提出的舰船目标检测方法能够在海天背景、岛岸背景以及亮带干扰等不同场景下完成海面舰船目标的检测工作,舰船目标定位准确,舰船目标召回率达到了0.95,每组多波段图像的平均检测耗时为1.33 s。研究结果表明,充分考虑海面舰船目标在红外图像中与局部海洋背景的辐射差异以及有效地融合舰船目标在多个红外波段图像中的辐射特征,可以增强舰船目标的可分性,提高舰船目标的识别率以及检测率,为基于多波段红外图像的海面舰船目标检测提供了新的技术支持。     

A Highly Accurate Face Recognition System Using Filtering Correlation

The authors previously constructed a highly accurate fast face recognition optical correlator (FARCO) [E. Watanabe and K. Kodate: Opt. Rev. 12 (2005) 460], and subsequently developed an improved, super high-speed FARCO (S-FARCO), which is able to process several hundred thousand frames per second. The principal advantage of our new system is its wide applicability to any correlation scheme. Three different configurations were proposed, each depending on correlation speed. This paper describes and evaluates a software correlation filter. The face recognition function proved highly accurate, seeing that a low-resolution facial image size (64 × 64 pixels) has been successfully implemented. An operation speed of less than 10 ms was achieved using a personal computer with a central processing unit (CPU) of 3 GHz and 2 GB memory. When we applied the software correlation filter to a high-security cellular phone face recognition system, experiments on 30 female students over a period of three months yielded low error rates: 0% false acceptance rate and 2% false rejection rate. Therefore, the filtering correlation works effectively when applied to low resolution images such as web-based images or faces captured by a monitoring camera.     

基于运动补偿和码率预分配的干涉多光谱图像压缩算法

提出了一种基于运动补偿的三维小波变换和基于码块预测的码率预分配的图像压缩算法.利用干涉多光谱图像成像推扫平移特性,在小波变换中使用运动补偿来减少帧间相关性,并对图像组中各个图像小波变换和量化后EBCOT编码码块的有效比特平面进行独立的熵估计.以图像估计熵总和指导整个图像组码率预分配,以解决平均分配码率对重建图像质量带来的影响.实验结果表明:该算法在8倍压缩时,图像序列的平均峰值信噪比比3D-SPIHT提高了0.85～1.25 dB,比单帧JPEG2000提高了1.91～4.25 dB, 算法复杂度低,易于硬件实现.     

Distortion-invariant pattern recognition using synthetic discriminant function based multiple phase-shifted-reference fringe-adjusted joint transform correlation

This paper proposes a novel pattern recognition system for invariance to noise and distortions. The technique first generates a synthetic discriminant function of the target image from its different distorted versions. It then takes four different phase-shifted versions of the reference image, which are individually joint transform correlated with the given input scene. Thus the proposed algorithm produces a single cross-correlation signal corresponding to each potential target. Also a fringe-adjusted filter is designed to generate a delta-like correlation peak with high discrimination between the signal and the noise. The pattern recognition system is also designed for the identification of multiple targets belonging to multiple reference objects simultaneously in a given input scene. The proposed technique is investigated using computer simulation including real-life images in different complex environments.     

基于成像光通信的时间-空间扩频混合光码分多址编码方案

为了在成像光通信中充分利用时间和空间两种频带资源,以成像光通信为基础,提出一种利用二维光正交Pattern码结合时域扩频实现光码分多址(OCDMA)编码的新方案。分析在该方案中存在的多址干扰噪声,并给出了噪声的概率密度函数,然后讨论由多址噪声引起的误码率与判决门限、用户数、码长积和码重积之间的关系。在相同的码容量下与时域扩频光码分多址编码和空间扩频光码分多址编码方案相比,该方案能降低对相关器件性能(时域码片数量和空间像素规模)的要求,而且还可获得更小的误码率。最后给出编码解码的光学实现方案。     

Registration method for infrared images under conditions of fixed-pattern noise

This paper proposes a new registration method for infrared images under conditions of fixed-pattern noise (FPN). Conventional registration techniques are susceptible to FPN and it is therefore very desirable to have a registration algorithm that is tolerant to FPN. For this purpose, we utilize the difference of the cross-power spectrum of two discrete shifted images to suppress the noise power spectrum while the shifts information is well preserved. In particular, we show that the phase of the cross-power spectrum difference is a periodic two-dimensional binary stripe signal with the exact shifts determined to subpixel accuracy by the number of periods of the phase difference along each frequency axis. Robust estimates of shifts can be obtained by transforming its discontinuities to Hough domain. Experimental results show that the proposed method exhibits robust and accurate registration performance even for the noisy images that could not be handled by conventional registration algorithms. We have also incorporated this technique to a registration-based nonuniformity correction (NUC) framework, indicating that our registration technique is able to estimate motion parameters reliably, leading to satisfactory NUC result.     

接近非相干水声通信信道容量的信号处理算法

恶劣情况下的非相干水声通信信道模型为随机相位Rayleigh衰落,推导了该模型的信道容量曲线。为实现接近非相干信道容量的可靠通信,提出多进制低密度校验码(LDPC)和恒重码级联码的多进制非相干概率域迭代处理算法。在信道幅度和相位完全未知的情况下,根据矩估计得到信号和噪声频点幅度的统计参量,进而得到恒重码的码字后验概率,再对多进制LDPC码进行因子图迭代译码。仿真证明本算法与现有的最大能量检测非迭代译码算法相比,与信道容量曲线的差距从4.5dB缩小至1.5dB。给出了实际海试湖试通信效果,频段为6~10kHz,数据速率为357bps,海试时近似垂直通信距离为5km,湖试时水平通信距离近3km、多径超过50mS,两种情况下无差错通信的信噪比门限为2dB,验证了本算法的优势。      

Color image encryption and decryption for twin images in fractional Fourier domain

We propose a method for the encryption of twin color images using fractional Fourier transform (FRT). The color images to be encrypted are converted into the indexed image formats before being processed through twin image encryption algorithm based on the FRT. The proposed algorithm uses one random code in the image domain and one random phase code in the FRT domain to perform double image encryption. The conversion of both the input RGB images into their indexed formats facilitates single-channel processing for each image, and is more compact and robust as compared to multichannel techniques. Different fractional orders, the random masks in image- and FRT domain are the keys to enhance the security of the proposed system. The algorithms to implement the proposed encryption and decryption schemes are discussed, and results of digital simulation are presented. We examine sensitivity of the proposed scheme against the use of unauthorized keys (e.g. incorrect fractional orders, incorrect random phase mask etc.). Robustness of the method against occlusion and noise has also been discussed.     

抑制信道间干涉的40 Gb/s光码分复用系统

成功演示了码片速率高达280 Gchip/s的全光编解码,编解码光栅是采用"等效相移"方法制作而成的超结构光纤布拉格光栅(SSFBG).考虑和分析了信道间干涉,实验验证了40 Gb/s×2的光码分复用(OCDM)信号复用.引入非线性光学环镜(NOLM))来抑制信道问干涉,利用非线性光学环镜的非线性开关特性将解码输出脉冲的宽度由7.7 ps压缩至3.8 ps,并同时有效的减小了干扰噪声,进而提高系统性能.理论计算和实验结果表明了采用超结构光纤布拉格光栅和非线性光学环镜实现高效编解码的可行性.高速的全光编解码可以应用于点到点的光码分复用系统以及光标签交换网络.     

A novel scheme of two-dimension time-stacked wavelength-time optical code label for optical packet switching network

A novel scheme of time-stacked optical code label based on optical code division multiple (OCDM) technique for optical packet switching network is proposed, in which two-dimensional wavelength-time OCDM code is used as the optical label. Packet loss rate and system characteristic based on the proposed scheme are studied. Results show that less packet loss rate of proposed scheme can be achieved as compared with that of one-dimension time-stacked optical code label system.     

噪声自适应拟合补偿的鲁棒性声纹识别算法

目前的声纹识别系统在安静环境下性能已经很高,但处在复杂噪声背景时,由于训练和应用环境的不同会导致系统性能急剧下降.为解决这一问题,从i-vector空间降噪思想出发,通过偏最小二乘算法直接推导含噪i-vector与纯净i-vector之间的关系,并采用自编码器衡量未知噪声类型的含噪i-vector与已知噪声类型的含噪i...