高速运动物体视觉形象的计算机模拟

运用MATLAB的模拟功能,对接近光速运动物体的视觉形象进行模拟,直观形象地表现了Terrell转动的效果;帮助读者更加清晰地认识高速运动物体的相对论效应,进而对狭义相对论有更加深刻的理解.     

由单幅图像恢复物体三维形状的应用研究

由阴影恢复物体表面形状的方法是计算机三维视觉领域中的一个重要分支。首先给出了利用多幅图像由阴影恢复物体表面三维形状算法的计算结果 ,并进行了详细分析 ,进而提出了针对单幅图像的改进算法 ,包括引入表面光滑约束、边界条件和误差的灰度加权调整等。利用合成图像验证了这种算法的准确性。最后结合实际焊接过程熔池成像特点 ,应用这种算法利用单幅焊接熔池图像成功地获取了焊接熔池表面三维形状     

液晶光阀实时图像变换实验的新内容

以网格状物体为例。介绍了空间滤波的原理；以计算傅里叶变换全息为例，介绍了罗曼Ⅲ型和李奇型2种编码原理．利用液晶光阀图像变换光学系统进行了空间滤波实验以及计算全息图的光学模拟再现实验．实验结果与计算机仿真结果相吻合．在原液晶光阀实时图像变换实验中增加了空间滤波和计算全息2个新内容，使原实验的教学内容得到扩展．     

利用不同空间频率的组合光栅实现任意进制的光逻辑计算和光学加密

利用阿贝成像和θ调制原理实现了任意进制光逻辑计算以及彩色与灰度图像加密.在8f系统中,前后2次输入采用空间频率和取向不同的光栅组合时,滤波面上的图像将呈现高度的几何对称性,即所谓"大圆套小圆"的模型,进行2次空间滤波后,可以调控像屏上的图像输出,实现任意进制的逻辑计算,并可进一步应用于彩色或灰度图像的加密.利用电寻址液晶光阀系统进行实验,结合Mathematica软件的计算机模拟,证明了该方案的可行性.     

x t图像巧解物体间位置关系的问题

高中物理解题分析物体的运动时, 一般离不开v t图像, 以致x t图像分析会有更好效果时也想不到 采用x t图像. 本文根据x t图像反映物体位置随时间的变化关系的特征, 举例说明在处理一类物体间位置关系 问题时, 应采用x t图像进行分析     

基于熵条件二阶差分格式的嵌套网格分区算法

以带熵条件的二阶TVD格式为基本格式,设计了三维曲线坐标下的Euler方程数值计算方法.对多个物体使用分区嵌套网格设计了相应的分区算法.所建立的算法适用于处理物体相互分离以及相互接触的定常与非定常流动问题.给出了绕两圆柱的超声速流动在两圆柱处于不同位置时的详细结果,并模拟了装配鸭舵火箭弹在超声速旋转飞行时的气动特性.     

数字显微全息重建图像的景深扩展研究

显微物镜的景深问题限制数字显微全息在大纵深视场中的应用. 本文充分利用数值重建的特点, 采取低频和高频系数子图上的最大亮度梯度的局部方差作为聚焦判据, 在小波分解域内对显微全息重建图像的景深扩展问题进行了研究. 对倾斜的连续物体碳纤维进行三维重建, 分析了重建距离与直径测量误差的关系. 以超声波雾化器生成的微液滴颗粒场为例, 对离散颗粒场的重建图像进行了景深扩展. 利用基于广义洛伦兹-米散射理论的模型分别模拟1-15 μm 的非透明与透明离散颗粒的显微全息图, 分析了该方法重建的颗粒场的纵深定位误差与夫琅禾费系数的关系, 对比了非透明与透明颗粒纵深定位误差的异同点. 实验和模拟结果显示出该方法对于连续物体和离散颗粒场的显微全息重建图像的景深扩展能力, 且能由此准确重建物体信息.     

基于成像机理的小波包变换多聚焦图像融合

由于可见光成像系统的聚焦范围有限,因而在成像过程中,除聚焦良好的物体能生成清晰的图像外,该物体前后一定距离外的所有物体都将呈现不同程度的模糊.为了获得场景内所有物体均清晰的图像,在分析了多聚焦图像成像机理的基础上,提出了一种基于小波包变换的融合方法.它是将成像系统先聚焦在一部分对象上,得到其清晰的图像;然后再将其聚焦在另一部分对象上,得到另一清晰的图像;最后把这两幅实验图像加以融合,从而获得场景内所有物体均清晰的图像.实验结果表明,基于小波包变换的融合方法能够将信号的频带进行多层次划分,对高频成分也能进一步地分解,可有效综合多聚焦图像.     

基于Brox光流估计的物体面形测量新方法

提出了一种利用光流场原理测量物体面形的新方法。测量系统由投影仪、被测物体以及CCD摄像机组成。将光栅条纹以小角度投影到参考平面上,分别采集被测物体加入前后的两幅条纹图像。对测量系统的空间几何结构进行分析,以参考面为参照系,建立了投影仪、摄像机、观测点三者的位移与物面高度的空间关系,其中,观测点的位移是基于Brox光流算法通过估计两帧图像间的光流分布得到的。针对测量系统导致的测量结果与实际形状不一致的问题,结合球冠几何模型的数值模拟结果,分析了误差产生的原因,提出了修正方法。理论模拟结果和实际测量结果验证了所提方法的可行性。与傅里叶变换法进行了比较,证实了所提方法仅用两帧图像即可精确地恢复物体的高度信息,实验过程简单,有效缩短了测量时间,且适用于动态测量。     

带有增益的单微环谐振器的光速控制行为

带有损耗的光波导微环谐振器在实现光速控制时存在输出脉冲能量损耗大、脉冲形状畸变严重等问题。基于带有增益和带有损耗的微环谐振器的传输特性之间的对称性,计算分析了单微环谐振器的透射率、群折射率和群速度色散等特性,分析了增益和损耗对微环谐振器输出特性影响的机制。计算了带有增益的微环谐振器的光速控制行为,并与带有损耗的微环谐振器进行对比。结果显示,带有增益的微环谐振器输出脉冲不分裂且有较大的输出强度。脉冲延迟量和超前量比损耗系统大,可用于光速控制,克服了微环带有损耗时产生的光强损耗和脉冲畸变。     

编码源中子成像的可见光模拟

采用编码源能大大提高中子成像的中子注量率,同时保持较高的准直比。对改进的均匀冗余矩阵编码源中子成像进行了计算机模拟并利用可见光进行了实验,初步验证了编码源中子成像的可行性,并且探索了各种在非理想条件下成像对图像质量的影响并提出了解决方法。结果表明,编码源配合相关算法能够较好地重建图像,反解后的物体尺寸及分辨能力与单孔成像相当,同时缩短了曝光时间。若物体与理想成像面存在着位置或旋转偏差,则投影大小与探测器CCD像素、解码矩阵尺寸便不能对齐,但仍可以通过对图像背景噪声标准差的计算来后期修正图像,也可以利用此方法在实验前确定编码源成像系统中理想成像面的位置,以确保图像质量。     

高速飞行物体的表观形状

众所周知,由于光速有限,对于某个观测者来说,一个运动的物体由于各个部分同一时刻发出的光,不会同时到达观测者,因而其表观形状与真实形状不一样.这类问题早已有人个别地讨论过[1,2].我们这里以简要方式比较普遍地讨论一下这个问题. 设有两个彼此以相对速度v,运动的惯性参考系s     

基于梯度的数字体图像相关方法测量物体内部变形

数字体图像相关方法通过分析两幅以体素为单位的三维体图像获得物体内部的三维变形信息.在利用数字体图像相关方法测量物体内部变形的过程中,整体素的位移场可以通过简单的空域搜索获得,因此如何计算亚体素位移是提高该方法位移测量精度的关键.介绍了一种基于空间灰度梯度的亚体素位移测量算法,并用计算机模拟生成的可精确控制位移的三维散斑...     

光速处理的高精度光电混合相关探测图像运动位移

为测量航天遥感相机因姿态不稳定以及各种扰动引起的图像运动,提出了基于光速处理的高精度光电混合相关探测测量方法.利用高速CCD和主CCD对同一目标进行成像,在曝光时间内高速CCD获取序列图像,利用联合变换相关器对所采集的图像序列进行光学运算,测量出相邻序列图像的运动位移.阐述了光学相关方法测量图像运动的原理,并模拟分析了噪声和不同运动条件下的测量精度.建立了相应的测量像移的实验系统,实验数字模拟及实验结果都证实了该方法的有效性,测量精度优于0.1像元,满足卫星遥感相机的使用要求.     

一种基于特征分析的偏振图像融合方法

偏振成像探测能反映出传统光学成像所无法反映的物体的信息,为了克服计算偏振参量图像丢失细节信息的不足,在已有偏振图像融合方法的基础上,提出一种基于综合图像特征的融合方法。相较于已有算法突出图像的某一方面特征,该算法提取图像的灰度特征、纹理特征和形状特征,据此确定融合权值,对图像进行融合,能够较好地反映目标的细节信息,融合后的图像相较于普通光强图像,方差、信息熵分别提高了12.6%、17.5%,平均梯度从0.59提高到1.83。针对该方法用到的特征维数较高的问题,提供了一种简化算法,耗时从3054降至1337。     

关于探照灯照射的光斑速度

光速(真空中)是自然界物体运动或信息及能量传递的极限,如果不注意这个条件,一般地谈速度,那么,找寻超光速的现象并不是难事.有些教科书上时常以探照灯光斑移动的速度来阐述这种超光速现象,演算得到光斑移动的速度为v=hωcos2θ.本文指出,此结果是错的!对正确结果做的定量计算表明:光斑速度虽仍然能超光速,但正确结果的超光速条件远比错误结果的超光速复杂,而且物理含义也更加丰富.     

光干涉实验的计算机模拟

利用MATLAB的图像功能模拟了四个典型的光干涉实验，模拟干涉图样细致、逼真，并给出光强分布图。     

基于均值偏移的灰度图像分割方法

针对灰度图像分割往往存在的过分割或欠分割问题，提出了一种基于均值偏移的图像分割方法．该方法通过联合像素的空间位置和灰度特征，建立图像的特征矢量，构造基于像素的位置和灰度的改进核函数直方图．采用均值偏移算法搜索图像的特征模式，并以此对图像进行平滑滤波和分割．对以地物为背景的图像分割结果表明，该方法既能抑制具有纹理的大片背景，又能提取出面积较小且轮廓清晰的物体，分割的物体完整且符合人眼视觉，较有效地避免了图像过分割和欠分割的问题．     

基于序列图像的几何参数测量方法研究

随着测量技术的不断发展,现代工业对物体尺寸检测的准确性及快速性要求越来越高.文中提出了一种利用序列图像来测量物体几何尺寸的方法.使用数码相机获得标定模板的序列图像,通过直接线性变换(DLT)方法来标定相机内部参数,结合透镜成像的知识,对使用数码相机采集到的物体序列图像进行处理和测量,最终计算出物体的宽度和高度.实验证明...     

高频振动模糊图像仿真与分析

研究了运动模糊图像在空间域和频域上的数学模型,根据运动图像的模糊原理,提出了时间等分运动模糊图像的仿真方法,仿真了高频振动模糊图像.理论分析指出,物体做高频谐波振动时运动模糊成像的频谱会由于Bessel函数的零点的存在而形成系列条纹,对振动模糊图像的频谱做两次Radon变换能检测出振动的方向和振幅,从而得到高频振动模糊...