一种无参考型模糊图像质量评价方法

图像的边缘信息是人眼观察和识别物体的重要特征,根据模糊图像相对于清晰图像其边缘特征发生较大变化的特点,提出了一种基于边缘锐度的无参考模糊图像质量评价方法。首先,通过文中所示方法寻找图像中的所有阶跃边缘;其次,根据一些原则选择合适的部分边缘;最终,计算这些合适边缘的锐利程度作为图像的模糊度评价依据。实验结果表明,该方法相比于全参考模型SSIM能够更好地评价高斯模糊、离焦模糊等模糊类型图像,与主观评价结构相关性强,更符合人眼视觉系统特性,并且易于实现。     

Entropy-Based Combined Metric for Automatic Objective Quality Assessment of Stitched Panoramic Images

Quality assessment of stitched images is an important element of many virtual reality and remote sensing applications where the panoramic images may be used as a background as well as for navigation purposes. The quality of stitched images may be decreased by several factors, including geometric distortions, ghosting, blurring, and color distortions. Nevertheless, the specificity of such distortions is different than those typical for general-purpose image quality assessment. Therefore, the necessity of the development of new objective image quality metrics for such type of emerging applications becomes obvious. The method proposed in the paper is based on the combination of features used in some recently proposed metrics with the results of the local and global image entropy analysis. The results obtained applying the proposed combined metric have been verified using the ISIQA database, containing 264 stitched images of 26 scenes together with the respective subjective Mean Opinion Scores, leading to a significant increase of its correlation with subjective evaluation results.     

BMEFIQA: Blind Quality Assessment of Multi-Exposure Fused Images Based on Several Characteristics

A multi-exposure fused (MEF) image is generated by multiple images with different exposure levels, but the transformation process will inevitably introduce various distortions. Therefore, it is worth discussing how to evaluate the visual quality of MEF images. This paper proposes a new blind quality assessment method for MEF images by considering their characteristics, and it is dubbed as BMEFIQA. More specifically, multiple features that represent different image attributes are extracted to perceive the various distortions of MEF images. Among them, structural, naturalness, and colorfulness features are utilized to describe the phenomena of structure destruction, unnatural presentation, and color distortion, respectively. All the captured features constitute a final feature vector for quality regression via random forest. Experimental results on a publicly available database show the superiority of the proposed BMEFIQA method to several blind quality assessment methods.     

基于四波段图像融合的彩色夜视方法研究

为了在低照度条件下获取目标的彩色图像,提高夜间对目标的识别能力,提出了基于四波段图像融合的彩色夜视方法.采用F-P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长及近红外波段的四波段滤光片,在各个透射区域的平均透射率均达90%以上;将四波段滤光片设计成圆形滤色轮结构,用分光计测得了各波段滤光片的光谱透射性;对加入滤光片后的系统信噪比进行了分析和计算,分析结果表明加入滤光片不会引入噪声,计算结果表明加入蓝色、绿色、红色和近红外波段滤光片的成像系统的信噪比分别是原来单色微光夜视系统信噪比的19.59%、38.45%、47.28%和46.70%.借助国产超二代像增强器在微光实验室进行了四波段图像采集及彩色图像融合实验,实验时光照度分别为1×10~(-3)lx和1×10~(-1)lx,对获取的图像质量进行了评价.结果表明:在照度为1×10~(-3)lx时,融合的彩色图像在均值、方差和熵这三项指标上均优于过滤后的蓝色和绿色的单色图像,且由于彩色图像中利用了近红外图像进行增强,使得彩色图像亮度更高,颜色分辨性更好;在照度为1×10~(-1)lx时,融合后的彩色图像的信息熵比红、绿、蓝三种基色图像的大,彩色图像携带的信息量更大.本文的研究对彩色夜视成像系统的设计和研发具有借鉴和指导意义.     

High-accuracy and real-time 3D positioning,tracking system for medical imaging applications based on 3D digital image correlation

This paper presents a system for positioning markers and tracking the pose of a rigid object with 6 degrees of freedom in real-time using 3D digital image correlation, with two examples for medical imaging applications. Traditional DIC method was improved to meet the requirements of the real-time by simplifying the computations of integral pixel search. Experiments were carried out and the results indicated that the new method improved the computational efficiency by about 4–10 times in comparison with the traditional DIC method. The system was aimed for orthognathic surgery navigation in order to track the maxilla segment after LeFort I osteotomy. Experiments showed noise for the static point was at the level of 10⁻³ mm and the measurement accuracy was 0.009 mm. The system was demonstrated on skin surface shape evaluation of a hand for finger stretching exercises, which indicated a great potential on tracking muscle and skin movements.     

基于物体特征有效提取和离散点三维重建的3D扫描系统原型研究

针对3D扫描技术的近期发展情况,以及市场关于被摄物体特征有效提取的迫切需求,通过系统的对照相机和投影仪测量的方法与计算,利用离散点三维重建算法、标准化算法详细分析了,作为3D扫描原型系统的关键技术,并深入的对三维坐标重复演算的过程,进行了实践研究与计算,论证了基于投影光编码技术的3D扫描仪原型系统,在物体特征有效提取和离散点三维重建中完全可以高效应用;同时,使用焦距标准化运算、逆向倾角变形运算、逆向扭曲变形运算三种方法,综合论述了物体特征有效提取和离散点三维重建过程的相关内容,测试了原型系统对真实文物的扫描情况,展开了该原型系统可应用于不同材料,不同种类物体的扫描,并能有效的进行数字化物体特征识别的研究结论。     

基于Contourlet变换的无参考立体图像质量评价

立体图像的景物生动逼真,给人一种身临其境的全新视觉享受,但在制作、存储和传输过程中往往会产生失真。为了评价立体图像的质量优劣,提出了一种基于轮廓波(Contourlet)变换的无参考立体图像质量评价算法。通过对失真的左、右图像分别进行主成分分析(PCA)融合来生成新的融合图像,并使用基于SSIM(Structural Similarity)立体匹配算法生成视差图和匹配差值图,然后对上述三张图片进行Contourlet变换,再然后使用自定义的高频能量指标并结合边缘强度和信息熵,最后将得到的特征输入支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)模型中学习,得出质量评价分数。该方法在德克萨斯大学公布的立体图像库中进行了验证,线性相关系数和斯皮尔曼相关系数在Phase I库中可高达0.957和0.947,在Phase II库中也可高达0.944和0.934,与主观评价吻合度很高,优于最新的一些评价方法。     

基于梯度和运动估计的视频质量评价

数字视频质量评价在视频压缩、处理以及视频通信领域中有着十分重要的作用.本文在现有视频质量评价方法以及对人类视觉特性研究的基础上,提出了一种基于梯度和运动估计的视频质量评估方法.该方法充分考虑了视频图像的边缘特性、各帧之间的时间相关性以及画面中场景的变化对视频质量的影响等因素.实验结果表明,该方法对基于H.264编码的失...     

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.     

基于运动剧烈程度的无参考视频质量评价模型

网络视频质量评估具有无参考性、实时性、网络传输状态依赖性和主观视觉性等需求.本文以网络丢包引发的视频失真为研究重点,针对不同解码类型帧上的网络丢包引发的视频失真持续效应不同和网络丢包引发的人眼视觉感受与丢包所在帧视频内容的运动剧烈程度有着显著的关联等现象,提出了一种基于运动剧烈程度的无参考视频质量评价模型.该模型无需原始参考视频序列亦无需视频解码,对客户端接收到的码流分析其由丢包引起的视频损伤,标记受损宏块,建立受损宏块的失真持续效应和运动剧烈程度与视频质量间的关联,并完成视频质量评估.实验结果表明,该方法计算量小,实时性高,与主观评价结果一致性程度较高.     

基于梯度和运动估计的视频质量评价

数字视频质量评价在视频压缩、处理以及视频通信领域中有着十分重要的作用.本文在现有视频质量评价方法以及对人类视觉特性研究的基础上,提出了一种基于梯度和运动估计的视频质量评估方法.该方法充分考虑了视频图像的边缘特性、各帧之间的时间相关性以及画面中场景的变化对视频质量的影响等因素.实验结果表明,该方法对基于H.264编码的失真视频有更好的评价效果,与人类视觉的主观评价结果一致.     

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...     

三维脊型光波导模斑转换器的设计和优化

在三维有限差分束传播法对脊形光波导的结构参数分析和优化的基础上,对单模光纤和脊形光波导连接耦合用模斑转换器进行了深入的研究,重点分析了影响模斑转换器性能的各种因素,如侧面边界、长度、大端宽度和厚度,以及连接光纤和模斑转换器的过渡波导的有关参数.仿真结果表明,三维锥形光波导模斑转换器大端宽度和厚度在11.5~13.5μm和4.5~6.5μm之间,且长度为200~500μm时插入损耗可低达2dB,比二维锥形光波导模斑转换器的插入损耗约减小2dB,其对横向偏移的容差也远远高于二维锥形光波导模斑转换器,合理的使用非线性边界的模斑转换器可以获得比线性边界的模斑转换器更小的插入损耗;过渡波导的宽度、芯层厚度应和三维锥形光波导模斑转换器的大端宽度和厚度一致,且其长度为150μm左右时损耗较小;另外,此类模斑转换器在减小耦合损耗的同时,还可以有效的进行光波模式的转换.     

Modified smart pixel mapping method for displaying orthoscopic 3D images in integral imaging

In this paper, we propose a modified smart pixel mapping (MSPM) method for displaying orthoscopic three-dimensional (3D) images with a function of depth control in integral imaging system. In the proposed MSPM, the depth-converted elemental image array (EIA) is obtained through the pixel mapping process and the image interpolation technique. The proposed method gives us the depth conversion at distances different from the position of 3D object and provides various types of EIAs using only an original EIA for orthoscopic images. To show the usefulness of the proposed method, we carry out the preliminary experiments and present the experimental results.     

一种基于梯度幅度值的图像质量客观评价方法

提出一种新的图像质量的客观评价方法,该方法用图像梯度幅值的累加和作为衡量图像质量的指标,无需原始图像作参考,适合于两幅以上同源图像对比来相对地评价图像质量。实验结果表明,该方法所用的指标能比较准确地反映图像的质量,符合人眼的视觉特征,且计算简单,易于快速实现。     

Holovideo: Real-time 3D range video encoding and decoding on GPU

We present a 3D video-encoding technique called Holovideo that is capable of encoding high-resolution 3D videos into standard 2D videos, and then decoding the 2D videos back into 3D rapidly without significant loss of quality. Due to the nature of the algorithm, 2D video compression such as JPEG encoding with QuickTime Run Length Encoding (QTRLE) can be applied with little quality loss, resulting in an effective way to store 3D video at very small file sizes. We found that under a compression ratio of 134:1, Holovideo to OBJ file format, the 3D geometry quality drops at a negligible level. Several sets of 3D videos were captured using a structured light scanner, compressed using the Holovideo codec, and then uncompressed and displayed to demonstrate the effectiveness of the codec. With the use of OpenGL Shaders (GLSL), the 3D video codec can encode and decode in realtime. We demonstrated that for a video size of 512×512, the decoding speed is 28 frames per second (FPS) with a laptop computer using an embedded NVIDIA GeForce 9400 m graphics processing unit (GPU). Encoding can be done with this same setup at 18 FPS, making this technology suitable for applications such as interactive 3D video games and 3D video conferencing.     

基于神经网络的三维宽场显微图像复原研究

提出一种利用BP神经网络进行三维宽场显微图像复原的非线性映射方法,将三维图像转化为二维图像进行处理,利用神经网络的学习能力,通过训练,建立含有散焦信息的二维模糊图像与二维清晰图像之间的映射关系,然后对切片堆叠进行逐幅复原,从而实现显微图像的三维复原.得到的复原图像在视觉上和定量分析上都获得了很好的效果.由于采用小规模神经网络,训练时间短,计算量小,使实时复原成为可能.     

基于敦煌辐射校正场的FY3B/VIRR反射太阳波段衰减分析

VIRR是搭载在我国最新一代极轨气象卫星FY-3B上的可见光红外扫描辐射计,发射后的遥感器需要进行不断的辐射定标校准以提高数据质量,更好的满足用户需求。为了研究FY3B/VIRR入轨后辐射响应的衰变规律,利用2011年—2015年敦煌辐射校正场同步试验数据,采用反射率基法计算其反射太阳波段的辐射定标系数,除受水汽吸收影响的波段10,其余各波段定标系数相对标准差均小于1.5%。以Aqua/MODIS为辐射基准验证了该方法的精度,结果表明,正演大气顶辐射与卫星观测值的平均偏差均小于2.5%。基于上述五年的VIRR定标结果,结合发射前定标系数,计算了遥感器的年际衰变率,结果表明:仪器衰减显示出一定的波长依赖性,波长越短的波段衰减越大;与发射前定标系数相比,入轨第一年的仪器定标系数有较大程度的变化;随着在轨运行时间变长,仪器衰减趋势开始减缓,在轨运行的第二和第三年衰减均大幅减小;从第四年开始波长0.8μm的波段,有衰减增大的趋势;在轨运行两年后,波长0.8μm的波段部分年份出现了响应增加的现象;与孙凌等的FY3A/MERSI衰减变化规律相比,衰减率和波长的相关性是一致的,但MERSI在0.65μm的波段3和13均出现相应增加的现象,而VIRR在该波长处的波段1却有衰减增大的趋势;综合历年的衰减率可以看出,波长较短的波段7,8和9年衰减率基本大于5%。     

基于3D打印机控制结构的自动进样器系统设计

自动进样器现已大量应用于分析用仪器设备中。为了实现更快速、高效、智能化的进样,在传统进样器基础上设计了一种基于3D打印机控制技术的液相自动进样器控制系统。设计将三轴联动技术应用于进样器瓶号定位,电机加减速的S形曲线优化方案确保针架起停的稳定性和定位的精度。触摸屏的添加,可将进样器单独使用,增强了人机交互能力,同时还支持485联机通讯离子色谱仪等专用分析仪器,操作的详细提示也可杜绝用户误操作。驱动电路方面采用双极型电机专用控制芯片DRV8825,改进系统的整体结构与组成,优化主控与驱动电路的控制设计。进样器具有结构简单,操作方便,应用面广,自动化和智能化程度高,制造与维护成本低等优点。实际应用测试表明,该系统拥有良好的稳定性,系统整体性能大大提高,满足了设计需求,达到了设计要求。