基于序列图象对应概率累积的基础矩阵求解方法*

提出一种基于图象序列对应概率累积的基础矩阵求解算法.该算法基于序列对应概率累积求最大熵点的对应概率累积分布图,采用RANSAC思想和加权最小二乘法拟合极线,通过统计分类器求解极点并消除出格极线,并利用所求的对应极线和极点,采用一种参量化方法求解F矩阵.该算法工程实现容易,对输入的源图象没有苛刻的要求,可以基于随机拍摄的图象序列方便地求解F矩阵.     

基于粗糙集理论的胸部X线数字图象增强方法的研究

采用一种基于粗糙集理论实现胸部X线数字图象增强的新方法,该方法根据粗糙集的条件属性,将一幅采用双能量算法获得的肺部软组织X线数字图象划分为不同的子图象,然后对各个子图象分别作衬比增强从结果中可看出,采用种方法处理后得到的图象效果较为理想,能给临床上的医学工作者提供清晰的图象,同时也为后续的计算机辅助诊断提供有效的依据.     

液体可视图象序列中杂质小目标的检测方法（英）

在分析红外图象和可视图象差异的基础上,研究了一种适用于可视图象序列的运动小目标检测算法.受目标影响的象素点具有较弱的时间相关性,即相对普通象素点有较大的时间方差,根据此特征,用管道更新的方法产生新方差图象序列,再用管道更新的方法累积,增加信噪比,然后用基于统计均值的自适应门限方法分割出目标,最后将原图象的梯度倒数作为象素点强度的加权,有效地抑制灰度突变边界的传感器噪音,保存目标点.     

求解光学CT图象重建问题的广义脉冲谱技术研究

间接法是目前实现医学诊断用近红外光三维成象(光CT)的最有潜力的手段之一.该方法基于以下假设,即给定分别对应于不同点激励源作用下成象组织体表面各点的传输光测量.在组织体内存在着与上述检测量相对应的、唯一的光学参数三维分布.由此,图象重建变成了特定光子传输模型的逆问题.本文提出采用广义脉冲谱技术(Generalized Pulse Spectrum Technique,GPST)进行光学CT图象重建逆问题的求解.给出了GPST在扩散方程光子传输模型逆问题求解中的具体实现,数值实验结果表明,通过选择合适的复频率点,采用GPST算法的图象重建结果优于其它现有算法,且响应时间合理.最后,本文还初步讨论了吸收和散射系数重建中复频率点选择的一些基本原则。     

基于线性不变矩的特征图象配准算法研究

针对图象差异较大的光学图象与合成孔径雷达图象(SAR)的特点,设计了一种基于特征的图象配准的算法,包括特征提取、匹配、控制点选取、变换系数计算和误差计算等步骤.在特征提取中,对于雷达图象需要进行预处理并采用LOG提取图象轮廓.在匹配算法中,以线性不变矩作为特征量,对现有基于图象轮廓特征的匹配算法进行了改进.采用上海浦东地区的Radarsat-1S2模式图象与LandsatTM-5波段图象作为待配准图象.实验结果表明,该方法可以较好地完成光学图象与SAR图象的配准,有着较高的应用价值.     

二进制信号的混沌压缩测量与重构

二进制信号的压缩感知问题对应超奈奎斯特信号系统中未编码的二进制符号的检测问题, 具有重要的研究意义. 已有的二进制信号压缩测量采用高斯随机矩阵, 信号重构采用经典的l₁最小化方法. 本文利用混沌映射构造基于Cat序列的循环测量矩阵, 并提出一种针对二进制信号的全新的重构算法——平滑函数逼近法. 文章构造的混沌循环测量矩阵兼具确定性和随机性的优点, 能够抵御低信令效率和低信噪比的影响, 取得更好的压缩测量效果. 文章提出的平滑函数逼近法利用非凸函数代替原问题不连续的目标函数, 将组合优化问题转化为具有等式约束的优化问题进行求解. 利用稀疏贝叶斯学习算法进一步修正误差, 得到更准确的重构信号. 在信道含有加性高斯白噪声的条件下对二进制信号进行了压缩测量与重构的数值仿真, 仿真结果表明:基于Cat 序列的循环测量矩阵的压缩测量效果明显优于传统的高斯随机矩阵; 平滑函数逼近法对二进制信号的重构性能明显优于经典的l₁最小化方法.     

基于图象特征的小波域水印算法

提出一种基于图象特征点的小波变换域第二代水印算法.首先对图象作小波变换,其中最低频成分是图象的粗尺度(低分辨率)逼近,从中提取出图象的特征点;然后在特征点对应的所有高频系数中嵌入水印.水印检验不需要原始图象,但需要原始图象的特征点位置信息,计算特征点对应的所有高频系数与嵌入水印的互相关,利用门限值检验水印是否存在. 实验证明该算法对通常的图象处理有很强的鲁棒性,对有损压缩的鲁棒性尤为突出,而且对几何变换也有一定鲁棒性.     

混沌量子克隆优化求解认知无线网络决策引擎

通过分析认知无线网络引擎决策, 给出了其数学模型, 并将其转化为一个多目标优化问题, 进而提出一种基于混沌量子克隆的优化求解算法, 并证明了该算法以概率1收敛. 算法采用量子编码, 利用Logistic映射初始化抗体种群, 设计了一种基于混沌扰动的量子变异方案. 最后, 在多载波环境下对算法进行了仿真实验. 结果表明, 与QGA-CE(基于量子遗传算法的认知引擎)算法相比, 本文算法收敛速度较快, 具有较高的目标函数值, 可以对无线参数优化调整, 满足认知引擎的实时性要求.     

移动视觉测量中基于空间交会的匹配方法

移动视觉测量中大量非编码点粘贴在被测物表面。由于图像点在不同站位图像中形状相似,因此无法提供足够多的信息来对其进行分类识别,匹配不同图像间的非编码点是移动视觉测量中的一项重要任务。大量研究证明,极线匹配方法是实现图像点匹配的有效方法。然而移动视觉测量的相机是未经过标定的,在利用极线匹配方法时,图像畸变会使基本矩阵求解精度较低,从而导致大量误匹配情况出现。为了解决该问题,提出一种基于空间交会的非编码点匹配方法。该方法通过不同图像间编码点的自动匹配,结合平差优化算法初步获取各站位的内外参数。然后利用这些参数将二维图像点重投影成对应的三维空间直线,在空间中利用直线间的交会关系确定图像匹配点。大量实验证明,该方法可以比极线匹配方法寻找更多的匹配点,更适合用于移动视觉测量。     

基于Fibonacci序列准周期结构的小角度低通空间滤波器

利用常规材料构造了Fibonacci序列准周期结构,运用传输矩阵法研究了该结构的空间传输特性,并基于该结构优良的空间传输特性设计了小角度低通空间滤波器.数值模拟结果表明,该小角度空间滤波器的角域带宽可通过改变序列的结构类型和序列数来调谐,其调谐规律为:随着Fibonacci序列F(m,1)中m值的增加,对应空间滤波器的角域带宽减小;随着序列数的增大,对应角域带宽也减小.在调谐的基础上,还可通过改变构成准周期结构的介质折射率参量来精确调节其角域带宽.相比于基于超材料的小角度空间滤波器而言,基于Fibonacci序列的小角度空间滤波器制备更简单,且有望应用于新一代的高功率激光系统中.     

利用共线性和对极约束实现匹配扩展

结构化场景图像的纹理较为单一,可提取的局部特征较少。在宽基线情况下,基于图像局部特征的匹配方法很难获取正确匹配,导致匹配精度降低。为此,提出了一种以图像局部特征匹配为基础进行配扩展的方法。匹配扩展时,将图像中线段的两端点作为匹配的基元,利用线段两端点在不同视点间的共线性和对极约束限定候选匹配的搜索空间,剔除错误匹配,进行匹配关系的传播。实验结果表明:当图像存在一定的尺度和视点变化以及明显的光照变化时,该方法能够有效地增加匹配的数目,为精确的极线几何估计和三维重建奠定了良好的基础。     

Defocus and binocular vision based stereo particle pairing method for 3D particle tracking velocimetry

We propose a new method, based on the depth-from-defocus technique and binocular vision, for solving the stereo particle pairing problem in 3D particle tracking velocimetry (PTV). Firstly, the apparent particle depth is measured with a single camera, using the depth-from-defocus technique. Secondly, a strict mathematical model of the particle-to-particle correspondence relationship between the left and right images, taking into account the refractions at the interfaces in the optical path, is presented, with the assumption that the apparent particle depth is measured. Thirdly, based on the apparent particle depth and particle-to-particle correspondence relationship, the epipoplar line is truncated into a short line segment by cutting off, where the apparent particle depth extends beyond its estimated range. For the first time, the range of the blur circle radius is employed as an additional stereo particle pairing constraint. Finally, the optimal pairing particle is selected by applying the epipolar line segment and blur circle radius constraints. The experimental results show that the rate of correct pairing is significantly improved compared with the epipolar line nearest neighbor analysis, especially when the particle density is increasing.     

基于极线局部校正的特征匹配方法

针对利用多视图像进行目标三维测量、结构重建时在极线约束下对直接区域灰度相关进行同名特征匹配常常失效的问题,提出了一种基于极线局部校正的特征匹配算法。介绍了极线约束匹配的原理,分析了相关方法在极线约束匹配中的缺陷以及在多种像机位姿配置下的图像特征间的约束关系,在此基础上提出了一种极线局部区域校正的方法,对待匹配区域进行校正使自动相关匹配能有效执行,结合最小二乘匹配得到了高精度的匹配结果。实验结果证明了新算法的有效性,大大提高了自动匹配的可靠性、速度和精度。     

一种基于双目视觉技术的运动线缆空间位姿测量方法

为了测量柔性运动线缆的空间位姿,提出了一种基于双目视觉的中心线匹配法,可以对长径比较大的柔性线缆类零件的空间位姿进行光学测量。通过运动估计方法提取ROI(感兴趣区域),对ROI进行二值化处理,再通过细化算法提取区域的骨架作为中心线,结合极线约束寻找中心线上的匹配点对,重建中心线上点列并拟合空间中心线。建立了实验系统,通过实验测试表明,该方法平均测量误差为0.09mm,证明了实验方法的正确性和可行性。     

基于深度约束的水下稠密立体匹配

针对双目水下图像匹配不满足空气中常规极线约束的问题,提出一种基于深度约束的半全局算法以实现水下稠密立体匹配.首先采用深度约束确定匹配过程的深度约束搜索区域.然后,基于深度约束区域将绝对差值和梯度计算推广到二维区域并进行加权融合.在深度约束区域内的搜索过程中,采用胜者为王的策略确定某一视差值下的最佳行差及最佳行差下的匹配代价,并将其作为能量函数的数据项应用于半全局算法中,进行匹配代价的聚合.最后采用抛物线拟合法得到亚像素级的稠密视差图.在水下图片上进行的稠密立体匹配结果表明:相较于其他半全局匹配算法,本文算法在极大提高运行速度的前提下,可以获得良好的水下稠密立体匹配效果.     

三目自适应权值立体匹配和视差校准算法

立体匹配是计算机视觉研究中的关键问题.相比于双目视觉,三目视觉能够获得更多的信息和额外的极线约束消除立体匹配的歧义性.为了提高三目立体匹配的精度,提出一种基于自适应权值和视差校准的三日立体匹配方法.将双目视觉中有效的自适应权值窗选择算法应用到三目视觉中,进行匹配窗的选择;提出一种新的目标图像选择算法,能够合理利用平行基线三目立体视觉系统中不同目标图像提供的信息,有效地消除遮挡,提高匹配的精度;提出一种适用于三目视觉的视差校准算法,利用三目图像像素间的色彩相似性和距离约束将初始匹配的视差结果进行校准,得到最终的视差图.实验结果表明,本文算法结构简单,能够生成浓密、高精度的视差图.     

基于改进动态规划的主动声纳序列图像检测方法

动态规划是序列图像小目标检测的常用方法,该方法假设各帧图像间目标转移过程为马尔可夫过程,将能量累积计算量由原本的按图像帧数幂指数增长变为成倍增长,大大减小了计算量,使计算目标多帧累积能量变为可能。为了提高算法检测能力,该文根据动态规划算法原理及惩罚函数特点对算法进行了改进,使原本的二阶规划过程变为三阶,使指标函数更加有效地累积,有效提高了相同虚警概率下的检测概率。还利用该算法设计了主动声纳序列图像检测过程,并进行了仿真,验证了算法的有效性。     

Quantum information processing with fiber optics: Quantum Fourier transform of 1024 qubits

Among a number of candidates, photons have advantages for implementing qubits: very weak coupling to the environment, the existing single photon measurement technique, and so on. Moreover, commercially available fiber-optic devices enable us to construct quantum circuits that consist of one-qubit operations (including classically controlled gates). Fiber optics resolves the mode matching problems in conventional optics and provides mechanically stable optical circuits. A quantum Fourier transform (QFT) followed by measurement was demonstrated with a simple circuit based on fiber optics. The circuit was shown to be robust against imperfections in the rotation gate. The error probability was estimated to be 0.01 per qubit, which corresponded to error-free operation for 100 qubits. The error probability can be further reduced to achieve successful QFT of 1024 qubits by taking the majority of the accumulated results. As is well known, QFT is a key function in quantum computations such as the final part of Shor’s factorization algorithm. The present QFT circuit, in combination with controlled unitary gates, would make possible practical quantum computers. Possible schemes of realizing quantum computers in this line are explored.     

Vision system for three-dimensional position measurement based on stereo disparity

A stereo disparity-based range finding technique was developed for measuring three-dimensional coordinates of object points. It used an image-matching algorithm which functionally consisted of scene reduction, epipolar line selection, and features matching. Experiments implementing this technique were performed on an industrial vision system. An error analysis indicated that image resolution was the major source of measurement inaccuracy.