数字图像直线特征的亚像素位置检测

根据像素点的梯度方向和直线局部特性提出了一种新的亚像素直线特征检测方法。图像中具有相同方向的直线上的点具有相近的梯度方向。因此首先根据边缘点的梯度方向把它们划分为不同的点集;然后在同一点集中扫描得到组成每一直线各自的像素点;再然后根据直线上局部小邻域内像素灰度分布特性,在直线上边缘点的3×3邻域内得到其中的线段解析表达式;最后通过判断在小邻域内所得线段和由边缘点拟合得到直线的位置关系,在线段上得到亚像素精度的拟合点,进一步拟合得到高精度的直线特征位置。实验表明,这种方法的定位精度可以超过0.05像素,角度定位精度超过0 02°,并且具有较好的实时性。     

实时提取直线参数的两步算法

跑道直线参数的实时提取是反机场子弹末敏器进行末端修正的前提条件。提出了实时提取直线参数的两步法:通过采用Sobel算子细化边缘的方法来提取图像中的边缘点,计算边缘点的梯度方向直方图,确定最大的响应方向,即跑道的法线方向,同时将梯度方向不在最大响应方向的边缘点剔除;在确定了跑道方向之后,通过采用一维参数的Hough变换法来把跑道的直线参数提取出来。试验结果表明,在保证精度的情况下两步直线提取法计算量小,在DSP芯片上运行,其处理帧频可达到50帧/s,满足了实际的作战要求。     

基于ARM的视觉导航AGV图像处理方法研究

为了实现更加简单高效的标识线图像的检测与处理,提出了一种优化的基于ARM的视觉导航AGV标识线图像处理方法。首先对采集到的图像进行灰度化处理并使用Otsu算法对图像进行阈值分割;然后采用优化的中值滤波算法进行图像滤波并使用高效的边缘提取策略获取路径边缘特征;最后采用角度判断的方法剔除错误点并使用最小二乘法拟合成路径的中心线。实验结果表明,该方法有较高的准确率和较好的实时性,可以满足工业生产中的实际需求,适用于基于嵌入式系统开发的视觉导航AGV。     

基于边缘方向图的建筑物直线特征提取

从建筑物图像中提取直线是视觉导航、特征识别和遥感影像处理等很多应用中的关键步骤。针对复杂建筑物图像,提出了一种基于边缘方向图的直线特征提取算法。该算法在Canny边缘的基础上,提出边缘方向编码策略,能过检测9×9局部窗口内的直线,将边缘拆分成直线、曲线和点的组合,生成了一种新的直线检测辅助图像——边缘方向图,并通过分析边缘方向图中连续线边缘的方向分布,结合直线误差判别准则和稀疏直线拟合识别直线。实验结果表明:该算法的直线检测性能优于Hough变换和相位编组等经典方法,对建筑物图像的直线检测准确率高,误判率、漏检率低,算法稳健性强。     

一种用于计算三维视觉测量中线结构光平面的新型算法

介绍了一种基于线结构光的机器视觉测量系统的光平面计算方法.该方法采用图像减影来获取光条图像,利用Steger算法提取图像中的亚像素光条中心点,再用正交直线拟合法计算图像坐标系下的光条直线方程.通过靶标特征点的世界坐标和交比不变性,计算线结构光在靶标平面上的世界坐标点,并将这些坐标点用正交平面拟合法计算得到光平面方程.为了提高整体准确度,本文对算法进行了细节优化,给出了标定系统的设计方案和实验过程.实验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性和较高的准确度.     

基于Hough一维变换的直线检测算法

针对标准Hough变换直线检测存在的问题,提出了一种基于Hough一维空间变换的直线检测算法。对图像进行边缘检测,将互不连通的边缘进行分组;利用Hough一维空间变换对边缘组进行直线检测并编组,降低了算法和空间复杂度;通过对直线组进行精确处理,解决了过连接、端点确定和检测精度存在的问题。实验结果表明:该算法有效地解决了标准Hough变换算法中存在的问题,降低了误检率和漏检率,提高了直线检测精度,能够实现对不同类型影像数据的直线检测处理。     

基于自动阈值的窄间隙端接焊缝识别技术

特征点提取是焊缝视觉检测与定位的关键技术,特别是针对实际生产中间隙较小,尤其是超窄间隙的焊缝位置,现阶段的处理算法往往无法保证提取精度,误差大;对于一些间隙极小的细节位置甚至会自动忽略。本文针对端接接头提出一种基于自动阈值处理的自适应中值滤波算法和特征点提取算法对激光扫描图像进行处理的焊缝识别技术:在传统的中值滤波法的基础上,通过计算局部数据点的均值和方差确定有效阈值范围,在剔除噪声点的同时很好地保护了焊缝图像窄间隙细节特征;提出一种"细节放大"的特征点提取算法,将图像细节进行放大,增大窄间隙特征点与周围数据点的差异,显著降低提取难度;利用特征点时域分析,进一步将误差减小到原来的1/5~(1/2)。结果表明,本文方法能准确识别0.1~0.5mm之间的窄间隙焊缝,具有提取精度高、误差小(0.08mm)、抗干扰能力强等优点,对于实现较小间隙焊缝的自动化焊接具有重要意义。     

改进的紫外拉曼光谱分段线性拟合基线校正方法

紫外拉曼光谱具有拉曼散射强度高、易于荧光光谱分离、受环境干扰影响小以及人眼安全性高等特性,所用的紫外拉曼光谱仪采用波长266 nm激光器,拉曼和荧光光谱会有部分重叠,增加了准确获取拉曼光谱特征信息的难度,进一步影响样品的辨识。因此,需要在分析拉曼光谱之前进行基线校正来消除荧光干扰。根据紫外拉曼+荧光混合光谱中,荧光光谱具有逐渐增加且接近分段线性递增的特点,利用分段线性函数拟合荧光光谱基线是一种较简捷的方法,于是针对传统分段线性拟合基线校正方法基线点定义过度依赖操作人员、自动化水平较低等问题,研究了一种改进的紫外拉曼光谱分段线性拟合基线校正方法:(1)首先求原始信号经不同次平滑迭代后的光谱数据。由于波峰相对于基线是高频信号,在多次平滑过程中,波峰附近的光谱强度逐渐下降且变化较大,基线部分逐渐上升且相对变化很小,经不同次迭代平滑的光谱波峰和基线点处的光谱强度标准差SD差异较大。(2)然后通过对光谱强度偏差的比较确定准有效基线点位置。通过适当设定的阈值SD_0提取出准有效基线点位置;(3)再利用线性迭代拟合法提取并修正过校正基线点。准有效基线点将整个拉曼光谱分割成N个特征峰区间,分别连接特征峰区间两端点得到一条直线,若特征峰全部在直线以上表明不存在过校正,否则区间端点向其峰方向移动并再次直线连接,重复以上过程,直到特征峰全部在直线以上,得到有效基线点;(4)最后逐段直线连接所有相邻有效基线点得到整个光谱的基线。原始光谱减去基线就是基线校正后的拉曼光谱。通过对模拟和实际测量的紫外混合光谱的基线校正处理实验表明:该方法能自动确定基线点位置,且较传统方法能获得更好的基线校正效果,为下一步的光谱分析提供更准确的光谱信息。     

D-u关系的最小绝对值线性拟合法

 采用最小绝对值方法对几类物质的冲击波速度D与波后粒子速度u的关系进行了直线拟合,并将其与常用的最小二乘法拟合的结果进行了比较。结果显示：对于实验数据分散性较小的密实材料（金属、离子晶体、氧化物等）,两种方法拟合的线性系数一致;而对于实验数据分散性较大的一些疏松材料（包括液体等）,两种方法拟合的线性系数有差异。对所有物质,最小绝对值法拟合的平均绝对误差比最小二乘法拟合的要小,因而最小绝对值法较最小二乘法有更高的准确性。同时讨论了导致这两种拟合差异的因素。     

局部牛顿插值法提高多狭缝自准直仪准确度

根据多狭缝自准直仪目标物形状特征及光电探测器成像特点,通过边缘检测算法确定经过高斯滤波处理的CCD图像的像元级边界.在此基础上应用局部牛顿插值法对CCD图像边缘位置附近进行亚像元细分,实现亚像元边缘检测;再结合最小二乘直线边缘拟合法进一步提高图像边缘检测准确度.经验证,该算法可达到0.13″的定位准确度.     

The appearance of gap solitons in a nonlinear Schrödinger lattice

We study the appearance of discrete gap solitons in a nonlinear Schrödinger model with a periodic on-site potential that possesses a gap evacuated of plane-wave solutions in the linear limit. For finite lattices supporting an anti-phase (q=π/2) gap edge phonon as an anharmonic standing wave in the nonlinear regime, gap solitons are numerically found to emerge via pitchfork bifurcations from the gap edge. Analytically, modulational instabilities between pairs of bifurcation points on this “nonlinear gap boundary” are found in terms of critical gap widths, turning to zero in the infinite-size limit, which are associated with the birth of the localized soliton as well as discrete multisolitons in the gap. Such tunable instabilities can be of relevance in exciting soliton states in modulated arrays of nonlinear optical waveguides or Bose-Einstein condensates in periodic potentials. For lattices whose gap edge phonon only asymptotically approaches the anti-phase solution, the nonlinear gap boundary splits in a bifurcation scenario leading to the birth of the discrete gap soliton as a continuable orbit to the gap edge in the linear limit. The instability-induced dynamics of the localized soliton in the gap regime is found to thermalize according to the Gibbsian equilibrium distribution, while the spontaneous formation of persisting intrinsically localized modes (discrete breathers) from the extended out-gap soliton reveals a phase transition of the solution.     

基于改进倾斜刃边法的光电成像系统MTF高准确度测试

提出一种能高准确度测试光电成像系统调制传递函数的改进的倾斜刃边法.利用一种自动确定高低阈值的改进Canny算子提取边缘位置点,对提取到的边缘位置点进行线性拟合求得刃边倾角,在利用费米函数拟合边缘扩散函数的过程中,提出一种邻域平均值和设定误差容限的多重去噪改进方法.通过仿真与物理实验证明了本文方法的有效性,并分析了刃边倾角、噪声变化对本文方法与传统方法MTF测试准确度的影响.实验结果表明:本文方法的调制传递函数测试准确度达到0.004 9,重复准确度达到0.003 1,皆优于传统方法;说明其具有较高的测试准确度和良好的测试重复性,并且具有较强的抗噪性,基本不受刃边倾角变化的影响.     

图像分割中采用自适应三次B样条修饰轮廓线

大多数由像素灰度值或灰度相关参数获得图像轮廓线的方法由于受到图像噪声、量化误差以及灰阶的梯度分布等方面的影响 ,获得的边缘轮廓线是不光滑的 ,带有小而密集的不规则锯齿或毛刺 ,这不仅不符合实际情况 ,而且会给进一步的图像处理带来困难。为了获得连续光滑的轮廓线 ,提出了一种方法 :先以动态规划算法提取全局最优的轮廓线 ,然后用一种自适应三次B样条对获得的轮廓线进行修饰和平滑处理。该样条可根据轮廓线不同处的曲率变化情况 ,自适应地调整控制点的分布。在各类图像上的试验表明 ,该方法即有效的消除了轮廓线上的小锯齿 ,又保留了轮廓线的特征细节     

基于改进SIFT特征点匹配的图像拼接算法

基于传统SIFT方法和图像像素加权平滑融合的思想,提出了一种改进SIFT特征点的图像拼接方法。该方法首先利用Canny边缘检测算法获得图像的边缘点坐标,通过和SIFT算法关键点坐标进行对比,去除不稳定响应点;其次通过K-L变换降低算法复杂度,对得到的匹配点对,使用RANSAC算法进行提纯,计算投影变换模型参数;最后使用渐入渐出的加权融合算法平滑图像,消除图像之间的拼接缝隙。该算法的可行性和有效性通过实验结果可以得到证明。     

基于残差修剪的激光光斑高精度定位方法

为满足复杂靶标背景下激光光斑形心的高精度定位要求,提出了一种基于几何特征约束残差修剪的定位方法.首先通过分析成像特点提取激光光斑;然后在几何特征约束下对残差边缘进行二次修剪,优化边缘;最后利用最小二乘拟合法得到激光光斑形心的精确定位,并将其应用于火炮的重要静态参数--弯曲度测量.实验结果表明,该方法具有较强的稳定性,定位精度高且实时性好,与传统的定位方法相比,复杂靶标上激光光斑的水平和竖直定位偏差均由±1.2 pixel提高到±0.2 pixel,单次定位时间小于0.31 s,可实现复杂靶标背景下激光光斑形心的快速精确定位.     

光学测量中椭圆圆心定位算法研究

提出了一种椭圆圆心定位算法。先对图像中的椭圆目标进行粗定位,获取椭圆的粗定位信息,再用Canny算子对图像中的感兴趣区域进行边缘检测。根据椭圆的粗定位信息以及图像的边缘灰度分布特征,用高斯曲线拟合的方法求得精确的亚像素边缘点的坐标。针对亚像素边缘点中出现的“孤立点”以及噪声点,分别用曲率滤波和均值滤波的方法加以滤波,将滤波后的亚像素边缘点用最小二乘法加以拟合,求得精确的椭圆圆心数据。实验证明了该算法的定位精度和抑制噪声能力,通过测试算法运行时间,证明该算法具有很好的实时性。     

Double band-inversions of bilayer phosphorene under strain and their effects on optical absorption

Strain is a powerful tool to engineer the band structure of bilayer phosphorene.The band gap can be decreased by vertical tensile strain or in-plane compressive strain.At a critical strain,the gap is closed and the bilayer phosphorene is turn to be a semi-Dirac semimetal material.If the strain is stronger than the criterion,a band-inversion occurs and it re-happens when the strain is larger than another certain value.For the zigzag bilayer phosphorene ribbon,there are two edge band dispersions and each dispersion curve represents two degenerate edge bands.When the first band-inversion happens,one of the edge band dispersion disappears between the band-cross points while the other survives,and the latter will be eliminated between another pair of band-cross points of the second band-inversion.The optical absorption of bilayer phosphorene is highly polarized along armchair direction.When the strain is turn on,the optical absorption edge changes.The absorption rate for armchair polarized light is decreased by gap shrinking,while that for zigzag polarized light increases.The bandtouch and band-inversion respectively result in the sublinear and linear of absorption curve versus light frequency in low frequency limit.     

基于非采样Contourlet变换高分辨率遥感图像配准

为了提高高分辨率遥感图像配准的精确度,将非采样Contourlet变换应用于高分辨率遥感图像配准算法中.首先对高分辨率遥感图像进行非采样Contourlet变换.利用非采样Contourlet变换的平移不变性在变换域提取图像的边缘并选择合适的阈值准确地得到图像的边缘特征点.然后利用归一化互相关匹配法和概率支撑法对特征点进行匹配.最后通过三角形局部变换映射甬数实现图像配准.实验结果表明,该方法更能准确地提取高分辨率遥感图像的特征点,大大提高了正确匹配的概率,与基于小波方法的图像配准效果相比有更高的准确性和稳健性.