融合区域生长与霍夫变换的内窥图像分割算法

为准确地划分出实际内窥图像的有效检测区域,依据此类图像的具体特点提出一种综合区域生长和霍夫变换的分割算法。利用区域生长大致分割出感兴趣区域,可能会存在漏检边缘或虚假边缘,通过二值形态学处理对图像进行平滑滤波和去噪,采用Canny算子在抑制噪声的同时进行边缘检测,应用霍夫变换检测圆的算法确定图像内有效区域的位置。通过对90组实际内窥图像在Visual C++ 6.0上进行仿真,实验结果表明:有88组内窥图像能够精确地分割强光干扰且划分出有效检测区域;仅有2组图像分割出的强光干扰及划分出的有效检测区域不够准确。     

基于探测信号叠加的推扫式压缩多光谱关联成像

针对推扫模式下多光谱关联成像重构图像模糊、信噪比低问题,提出了一种利用探测信号叠加提高重构图像信噪比的多光谱关联成像方案.该方案基于稀疏约束关联成像光谱相机实验系统,通过单次曝光获得一帧探测信号,对前后帧连续探测信号进行错位叠加,计算出系统总探测矩阵,结合标定测量矩阵,采用压缩感知算法得到待测目标物体重构图像.数值模拟和实验结果表明:适当延迟曝光时间可以提高系统重构图像质量;相同曝光时间条件下,利用探测信号错位叠加的推扫10帧重构图像信噪比明显高于单帧多光谱重构图像.     

被动式太赫兹图像目标检测研究

研究提出一种被动式太赫兹扫描成像的目标检测方法。用0.22 THz被动式扫描成像系统采集原始图像,在滤波去噪后用针孔像分析法获得太赫兹扫描成像系统的点扩展函数,进而用Lucy-Richardson算法重构图像,通过灰度变换和边缘检测增强图像对比度和目标分辨力。实验结果表明,算法能有效改善被动式太赫兹图像质量,提高成像系统探测隐藏可疑物的能力。     

基于空间域压缩采样和谱域Karhunen-Loève变换的光谱成像与重构

光谱图像包含丰富的空间信息和光谱信息,能够为天基预警探测任务提供重要的信息支撑,但其庞大的数据量给硬件设备带来了极大的挑战。传统的基于奈奎斯特采样的"先采样后压缩"的处理方式不仅无法从根本上解决数据量庞大的问题,还会造成资源浪费;针对此问题,利用单波段二维图像的稀疏性和空间编码数据的谱间冗余,设计了一种基于空间域压缩采样和谱域Karhunen-Loève(KL)变换编码的光谱图像重构方法,并建立基于1范数和全变分约束的单波段二维图像复合正则重构模型,同时结合投影梯度法和软阈值收缩算子设计2D-CRPG模型求解算法。结果表明:基于空间域压缩采样和谱域KL变换编码的光谱图像重构方法能够有效降低数据采样成本,有利于天基预警探测光谱成像;2D-CRPG重构算法能够有效保留光谱图像的结构信息,从而在有限的采样率下较好地重构原始光谱图像。     

基于不可控微扫描的高分辨力图像重构方法

针对存在不可控微位移的序列低分辨力图像,提出了一种基于2×2不可控微扫描的高分辨力图像重构方法,采用投影法估算出低分辨力图像LR的微位移量,采用基于泰勒级数展开的重构算法由4帧图像重构高分辨力图像.模拟表明：该算法能精确地估计序列图像的帧间位移量并取得较好的重构效果,且算法简单有效可行,处理量小,有利于实现快速处理,在一定程度可满足同步轨道卫星、公安监视等领域对高分辨力成像处理的需求.       

空间调制型全Stokes参量偏振成像系统原理及仿真

空间调制型全Stokes参量偏振成像是针对同一目标不同偏振分量的同时探测技术,以双折射晶体作为调制元件,将Stokes参量S0~S3调制在同一幅图像中,只一次采集便可获得包含4个Stokes参量的调制信息。分析空间调制型全Stokes偏振成像系统的探测原理和数学模型。阐明重构偏振图像S0~S3的理论依据,并分析了系统参数的选择对图像重构效果的影响。根据实际系统参数,进行数值仿真模拟成像过程,获取调制图像,使用一种简单的频域解调算法,重构出S0~S3的4幅偏振图像,得到比较满意的重构效果,不仅验证了方案的可行性,同时为仪器设计或器件选型提供参考。     

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.     

一种基于区域特性的红外与可见光图像融合算法

提出了一种基于区域分割和à trous小波变换的红外与可见光图像融合算法.首先,对红外与可见光图像进行区域分割及区域关联,并按关联映射图所划分区域提取红外与可见光图像的的能量信息及梯度信息;然后,对红外与可见光图像进行多尺度à trous小波变换分解,分解后的低频部分按照文中所提出的区域能量比和区域清晰比指标进行区域融合,高频部分采用绝对值取大算子进行融合;最后进行重构得到融合图像.结果表明,该算法既可保持可见光图像的光谱信息,又可有效获取红外图像的热目标信息.     

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.     

准相位闭合在傅里叶望远镜图像重构算法中的应用

为了采用T型激光发射阵列的傅里叶望远镜对深空暗、弱、小目标进行高分辨率成像探测,研究了T型发射阵列情况下的图像重构算法.借鉴点面激光发射阵列,提出了准相位闭合概念,分别得到了T型发射阵列的最小二乘法(LMS)和加权噪声的Wiener滤波图像重构算法,完善了T型激光发射配置的傅里叶望远镜成像系统,为实际工程系统的实施奠定了技术基础.在不同成像信噪比条件下对整体系统数值模拟发现:相比直接傅里叶逆变换方法,重构图像成像质量有所提升,特别是当成像信噪比较低时,如SNR为50时,LMS和加权噪声的Wiener滤波方法重构图像的斯特里尔比分别提高了7%和8.4%,证实了该方法的可行性和正确性.     

Super-resolution reconstruction face recognition based on multi-level FFD registration

Super-resolution (SR) reconstruction is an effective method to solve the problem, that the face image resolution is too low to be recognized in video, but the non-rigid change of deformed face and expression changes greatly affect the accuracy of registration and reconstruction. To solve these problems, a method of multi-level model free form deformation (FFD) elastic registration algorithm based on B spline is proposed. It first use low-resolution FFD grid for global registration, to emphasize the contribution of edge information for registration, we introduce edge registration measure into the sum of squared difference (SSD) criterion. Then divide the global registration image and reference image into a series of corresponding sub-image pairs and calculate the correlation coefficient of each pair; at the same time, we do local registration with high-resolution FFD grid to the small value correlation coefficient sub-image pairs. In the registration process of optimization, the paper uses adaptive step length gradient descent method algorithm based on chaotic variables to improve optimization efficiency. After registration, the algorithm of project onto convex sets (POCS) is used to reconstruct SR face image through several low resolution image sequences, and then recognized these SR face images by support vector machines (SVM) classifier. Experimental results from standard video database and self-built video database show that this method can register and reconstruct face image accurately in the condition of great face deformation and expression change, while the face recognition accuracy is also improved.     

基于三次样条插值的图像多尺度方向边缘重构

为了检测小结构的轮廓以及大目标的边缘,将多尺度边缘检测与小波变换有机地结合起来,利用小波分析方法来研究信号的多尺度边缘特征。针对图像信号的多尺度边缘检测和重构问题,利用二进小波变换的多尺度分析特性,定义了图像在水平和垂直方向的多尺度边缘。同时,利用三次样条插值算法,提出了一种由二进小波变换在水平和垂直方向的极值重构图像信号的算法。实验结果显示多尺度重建方法与著名的交替投影算法相比,算法复杂度低,图像重建速度提高了20倍,而且重建图像质量较好,其峰值信噪比提高了1 dB以上。     

Infrared super-resolution imaging based on compressed sensing

The theoretical basis of traditional infrared super-resolution imaging method is Nyquist sampling theorem. The reconstruction premise is that the relative positions of the infrared objects in the low-resolution image sequences should keep fixed and the image restoration means is the inverse operation of ill-posed issues without fixed rules. The super-resolution reconstruction ability of the infrared image, algorithm’s application area and stability of reconstruction algorithm are limited. To this end, we proposed super-resolution reconstruction method based on compressed sensing in this paper. In the method, we selected Toeplitz matrix as the measurement matrix and realized it by phase mask method. We researched complementary matching pursuit algorithm and selected it as the recovery algorithm. In order to adapt to the moving target and decrease imaging time, we take use of area infrared focal plane array to acquire multiple measurements at one time. Theoretically, the method breaks though Nyquist sampling theorem and can greatly improve the spatial resolution of the infrared image. The last image contrast and experiment data indicate that our method is effective in improving resolution of infrared images and is superior than some traditional super-resolution imaging method. The compressed sensing super-resolution method is expected to have a wide application prospect.     

基于压缩传感和代数重建法的CT图像重建

代数重建法(ART)是一种重要的CT图像重建方法,适合于不完全投影数据的图像重建,其缺点是重建速度慢。为提高图像重建的质量和速度,利用压缩传感理论提出了一种基于ART的高质量图像重建算法。该算法将CT图像的梯度稀疏性结合到ART图像重建中,在每次迭代中的投影操作结束后用梯度下降法调整全变差,减小图像梯度的l1范数。实验结果验证了该算法的有效性。     

一种光学层析图像的多准则重建方法

光学层析成像是一个病态重建问题,为克服重建过程的病态性,提出将多准则优化理论引入到图像重建中。利用了三个用于光学层析图像重建的准则:平方误差函数、图像熵函数和局部平滑函数。采用向量优化方法将多准则优化问题转化为单准则优化问题求解。为了确定各个目标函数间的权重系数,提出一种动态权重系数求解方法。重建过程目标函数关于光学参量的梯度计算是关键,因此提出一种基于梯度树的计算方法。实验过程中对多准则重建结果和基于平方误差函数的单准则重建结果做了比较,证明该方法能够克服传统的偏重单一目标的单准则重建的不足,有效地重建光学层析图像,提高图像重建质量。     

Z箍缩中子编码诊断系统模拟平台搭建

开发了基于Geant4的Z箍缩中子编码成像系统模拟平台,实现聚变中子编码成像诊断系统各关键部件的完整模拟。获得了低中子产额（约1010量级）下,中子经编码孔编码后在闪烁体阵列中形成的发光分布图像。利用维纳滤波、Richardson-Lucy（RL）及遗传算法（GA）对低中子产额下获得的极低信噪比图像进行重建,并对信噪比、中子产额及重建效果进行了对比研究,结果表明:遗传算法对低信噪比中子编码图像的重建具有很强的鲁棒性;中子编码图像的信噪比与遗传算法重建结果的准确性呈正比。     

结合深度学习的非下采样剪切波遥感图像融合

遥感图像融合是指将不同传感器得到的具有不同观测特性的图像信息有选择、有策略地结合起来,以得到具有更优观测特性的新图像的方法。提出一种深度学习结合非下采样剪切波变换(NSST)的遥感图像融合算法,利用改进的超分辨率重建网络对多光谱图像(MS)进行空间分辨率增强,全色图像(PAN)参考重建后的多光谱图像的每个分量进行直方图匹配。将对应通道的图像进行NSST变换,分别得到低频子带和若干高频子带。低频子带通过使用基于梯度域的自适应加权平均规则来获得低频融合系数,高频子带采用局部空间频率最大值规则来获得高频融合系数,最后经逆NSST变换重构获得融合图像。对不同数据集中的City和Inland多光谱图像采用双三次插值方法进行上采样,作者提出算法的通用图像质量指数(UIQI)分别为0.988 6和0.932 1,光谱角映射(SAM)分别为1.872 1和2.143 2。实验结果表明,图像结构更加清晰,保存的光谱信息更加完整,融合图像质量优于对比算法,融合图像更利于人类视觉观察。     

Super-resolution image reconstruction based on Tukey data fusion and bilateral-total-variation regularization

Images of high-resolution are desired and often required in most photoelectronic imaging applications, and corresponding image reconstruction algorithm has became the frontier topics. On the basis of stochastic theory, a novel super-resolution image reconstruction algorithm based on Tukey norm data fusion and bilateral total variation regularization is proposed in this paper. The Tukey norm is employed for fusing the data of low-resolution frames and removing outliers in the data, and then aiming at the sickness of super-resolution reconstruction, the bilateral total variation regularization as a priori knowledge about the solution is incorporated to remove the artifacts from the final answer and improve the convergence rate. Simulated and real experiment results show that the proposed algorithm can improve the image resolution greatly and it is immune to noise and errors in motion and blur estimation.     

Top-hat by reconstruction operators based multi-scale multi-structuring element method for multiple linear feature detection with simple post-processing

To efficiently extract all the possible linear features in image, a multi-scale multi-structuring element top-hat by reconstruction operator based algorithm with simple post-processing is proposed in this paper. Multi-scale top-hat by reconstruction operator using multi-scale structuring elements is discussed, firstly. Also, through importing multi-structuring elements with linear shapes at different directions, multi-scale multi-structuring element top-hat by reconstruction operator for linear feature extraction is shown. By using the multi-scales of multi-structuring elements, the method of extracting all the possible linear feature regions in an image is proposed. After extracting the linear feature regions, the final detected linear features, which are expressed as lines with different shapes and lengths, are obtained through image binarisation and refinement. Experimental results on different types of images show that, the proposed algorithm is efficient for linear feature detection and could be widely used in different applications related to multiple linear feature detection.     

基于可见光的多波段偏振图像融合新算法

采用了一种新的基于小波变换的偏振图像融合算法.首先,将两个波段中的每一波段三幅偏振图像利用小波变换分解成低频和高频部分,低频的小波系数平均值作为融合后的低频系数,高频细节系数根据不同区域特征选择方法以及对应输入图像小波系数的窗口区域方差来确定融合后高频小波系数,得到一个波段一幅图像.接着,将得到的图像再进行小波分解,采用低频图像的小波系数最小值作为融合后的低频系数,高频图像根据纹理一致性测度的纹理检测确定融合规则,用来调整高频小波系数,将来自不同图像的特征与细节融合在一起,并对融合图像质量进行了对比评价.实验结果表明,融合后的偏振图像不仅反映了场景的偏振信息,而且还包含了丰富的光谱信息,目标与背景的衬比度也得到了增强,为进一步的目标检测和识别提供了便利.