航天光学遥感器在轨调制传递函数神经网络评价方法

通过对航天光学遥感器在轨调制传递函数模型和遥感图像的分析,找出遥感图像中与调制传递函数有关的特征信息,采用神经网络为工具,完成利用遥感器传输下来的任意一幅地面景物图像进行调制传递函数的评价。首先模拟出包含不同调制传递函数等级的遥感图像,组成训练样本集,再从图像中分别提取出直接与调制传递函数有关的特征参量和与景物结构有关的特征参量,作为神经网络的输入,网络通过对训练样本集中模拟出的大量调制传递函数已知的遥感图像训练后,当再次输入一幅调制传递函数未知的遥感图像时,便能够正确估计出其调制传递函数值。这种方法不需要在地面铺设靶标或预先获得调制传递函数已知的同一地面景物的航空图像作为参考,只需获得任意一幅地面景物图像即可完成对遥感器调制传递函数的评价。实验结果表明,当不考虑噪声对调制传递函数的影响时,对调制传递函数的评价误差约为6%,而在考虑噪声时,评价误差约为9%。     

基于频谱融合和柱面衍射的双图像非对称加密

提出了一种基于光学柱面衍射的非对称双图像加密方法.首先对两幅灰度图像作离散余弦变换,得到相应的频谱,分别保留两幅离散余弦变换频谱的低频数据和任意1/3的高频数据,并将其中一幅图的低频和任意1/3的高频融合为新的复合频谱,对其进行柱面衍射后进行相位截断生成振幅和密钥.生成的振幅与第二幅图像的低频数据进行相同的加密过程产生新的振幅与密钥.最后将新生成的振幅与第二幅图的任意1/3的高频数据融合为新的复合频谱,通过柱面衍射后的相位截断生成密文和新的密钥,其中密文变成了原图的1/4.对两幅512×512的灰度图像进行加密测试,结果表明重建图像的质量高,相关系数值均高于0.97,峰值信噪比均大于33dB.基于柱面衍射的光学图像加密克服了传统平面衍射的对称性,同时柱面衍射的内柱面半径、柱面高度、衍射距离可以作为加密系统的附加密钥,扩大了密钥空间,增加了系统的安全性.     

第Ⅲ类三态叠加多模叠加态光场的广义非线性Nj次方H压缩

根据量子力学中态的线性叠加原理,构造了由多模复共轭相干态|{zj{iZj*}>q及多模真空态|{0j}>q线性叠加所组成的第Ⅲ类三态叠加多模叠加态光场|ψ3(3)>q.利用多模压缩态理论,研究了态的广义非线性不等幂次Nj次方H压缩效应.结果表明,仅当各模的压缩次数之和为偶数时,各模初始位相ψj(j=1,2,…,q)与各模压缩次数Nj的乘积Njψj之和及态|ψ3(3)>q中任意两态间初始位相差(θi-θj)(i,j=1,2,3)满足一定的条件下,态|ψ3(3)>q的第一和第二正交相位分量分别可呈现周期性变化的、任意次的广义非线性不等幂次Nj次方H压缩效应.     

态|ψ(3)3〉q中广义磁场分量的N次方Y压缩效应

构造了由多模复共轭相干态|{Z*j}〉q、多模复共轭虚相干态|{iZ*j}〉q和多模真空态|{0j}〉q这三态的线性叠加所组成的第Ⅲ类三态叠加多模叠加态光场|ψ(3)3〉q.利用多模压缩态理论研究了态|ψ(3)3〉q中广义磁场分量的任意偶数次广义非线性等幂次N次方Y压缩特性.结果发现:在压缩次数N取偶数,只要各模的初始相位φj(j=1,2,3,…,…,q),态间的初始相位差(θi-θ2)(i=1,3)和各单模相干态光场平均光子数R2j之和qj=1R2j分别满足各自的取值条件,态|ψ(3)3〉q的广义磁场分量(即第一正交相位分量)就可呈现出周期性变化的、任意偶数次的广义非线性等幂次N次方Y压缩效应.     

基于多尺度小波变换和结构化森林的表面裂纹分割

为实现复杂背景下裂纹目标的有效检测,提出一种融合小波边缘检测与多尺度结构化森林的裂纹分割方法,以提高裂纹检测稳健性。该方法利用多幅裂纹图像和人工标注结果提取裂纹图像特征通道并离散化映射标准结果;利用三角滤波器和降采样方法获取常规和相关性候选特征;并将该特征与离散化后的标签进行结构化森林分类器的训练和验证,进而获得多个尺度的裂纹分割。在776幅结构体裂纹图像和600幅钢梁裂纹图像数据集上进行实验,结果表明,相比于单一多尺度结构化森林方法和其他几种分割方法,本文方法能够在较短的时间内获得最高的分割精度。     

一种基于图像投影特征的射线图像拼接方法

在应用射线进行构件检测的过程中,图像拼接具有重要的作用。首先减小搜索区域和运用图像的投影特征求出相关系数,然后根据相关系数确定两幅图像的匹配位置。这种方法能够对所要拼接的图像进行准确的配准和无缝拼接。在射线图像的拼接和应用中获得了满意的效果。     

材料性能细菌捕食仿生优化

E．Coli菌类捕食时要设法使单位时间内摄取的能量最大。进行非梯度优化时，可将目标J（θ）视为吸引剂和排斥剂产生的综合效应，则θ=[θ1,…θp]^T∈R^p就对应于细菌位置，用P（i,k,l)=(θ,^1(j,k,l)^1 l=1,2,…，S}表示菌群数为S中的第1个菌体在第j趋化步，k复制步和l次消除-驱散事件中的位置，     

航天光学遥感器在轨MTF评价的一元方法

通过对航天光学遥感器MTF模型和遥感图片的分析,从图像中提取出与MTF有关的特征信息,采用人工神经网络(ANN)作为工具,将这些特征信息作为ANN的输入向量。在对大量MTF已知的遥感图片进行训练后,ANN可以对未知的遥感图片进行MTF测试。这种方法被称为MTF的一元评价方法,即通过对遥感器传输下来的任意一幅地面景物图像进行MTF的在轨评价,无需在地面铺设特定形状靶标或已知的参考图片。实验结果表明,平均评价误差约为5%,具有很强的抗噪声能力。     

基于相位一致性和Hough变换的多源图像配准方法

由于红外图像与可见光图像对比度不同,常用基于梯度幅值的特征匹配方法难以正确配准。在分析红外图像与可见光图像成像机制的基础上,提出了一种结合相位一致性边缘检测与Hough变换的多源图像配准新方法。该算法首先采用高通滤波和平台直方图均衡方法对红外图像进行预处理以提高红外图像的对比度,再利用具有图像对比度不变性的相位一致性边缘检测法提取两幅图像的边缘,结合Hough变换选取图像空间中最长的线作为特征,采用改进相位相关法作为相似性度量,在对数极坐标域下计算出两幅图像的几何变形参数。仿真实验结果表明,该方法能够以较高查准率实现红外与可见光图像自动配准,并具有较强的鲁棒性。     

基于可变形部件模型HOG特征的人形目标检测

使用单幅图像进行特定目标的检测是机器视觉领域的重要任务之一。利用机器学习的方法,使用LSVM分类器进行人形目标的检测。该方法提取图像的HOG（梯度方向直方图）特征和其对应的可变形部件来描述目标的外形特征,能够较好地解决目标由于运动而产生外形变化的问题。对常见公共区域场景进行数据采集并随机抽取了200张图像,使用所述方法对其中共1 100个人形目标进行检测,正确率识别率为78.3%。结果表明该方法具有一定的可行性和稳定性,能够较好检测出单幅图像中的人形目标并加以标注。但对于某种程度有所遮蔽的人形目标则会产生漏检的现象。     

相干反斯托克斯拉曼及相干反斯托克斯超拉曼光谱微观极化率张量元的简化方案-C_(3v)对称性

相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)和四阶相干反斯托克斯超拉曼光谱(CAHRS)已经广泛应用于分子的光谱特性、肿瘤细胞的结构及分子反应动力学等问题的研究。对这种复杂的高阶非线性光谱进行定量分析所面临的主要难题是高阶非线性光学过程中分子微观极化率张量元数量众多,关系复杂。在前期报道的C_(∞v)对称性分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元简化方案的基础上,对分子对称性更加复杂的C_(3v)对称性的分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元进行简化,为定量分析C_(3v)对称性分子基团的CARS和CAHRS光谱信息提供必要的理论基础。首先将CARS微观极化率张量元β_(i′j′k′l′)表示为拉曼微观极化率张量元微分α′_(i′j′)的乘积, CAHRS微观极化率张量元β_(i′j′k′l′m′)表示为超拉曼微观极化率张量元微分β′_(i′j′k′)和拉曼微观极化率张量元微分α′_(i′j′)的乘积。用α′_(i′j′)和β′_(i′j′k′)之间的比值关系简化β_(i′j′k′l′)和β_(i′j′k′l′m′)之间比值。对于C_(3v)对称类型分子基团的对称振动模式A_1, 9个非零且3个独立的CARS微观极化率张量元可以用α′_(i′j′)之间的1个比值参数R■进行描述, 21个非零且6个独立的CAHRS微观极化率张量元可以用α′_(i′j′)之间及β′_(i′j′k′)之间的3个比值参数R■, R■和R■进行描述。然后利用键极化加和模型方法,通过计算C_(3v)对称性分子基团中的各个单键与单键之间的耦合关系,得到C_(3v)对称性分子基团的对称伸缩振动模式A_1所对应的所有超拉曼微观极化率张量元微分β′_(i′j′k′)分量的比值,结合文献中给出的拉曼微观极化率张量元微分α′_(i′j′)分量的比值,进一步简化C_(3v)对称性分子基团CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系。从这些简化了的CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系,可以进一步简化CARS和CAHRS信号及广义取向泛函R_(IJK)(θ)的表达式,得到R_(IJK)(θ)随界面分子基团取向角度θ的变化规律。此外,也详细推导了C_(3v)对称性分子基团对射式实验构型CAHRS过程的强度因子d_(IJK)、广义取向泛函R_(IJK)(θ)及广义取向参数c_2和c_4的表达式,为定量分析界面分子取向信息奠定了理论基础。     

照明变化人脸图像在独立成份分析空间中的分布

应用独立成份分析(ICA)方法研究了不同照明条件下同一姿势人脸的图像,并用图像在ICA空间中任意三个独立成分的组合系数模拟得出:1)强度变化的同一幅人脸图像分布在一条直线上;2)照明方向变化下的同一姿势人脸的图像按一定规则集中分布.这两个结论可以分别用来判断两幅图像是否源于同一幅图像和一幅图像是否源于照明角度变化下的同一个姿势物体.     

基于图像内容视觉感知的图像质量客观评价方法

图像质量客观评价在图像和视频传输、编解码以及服务质量中起着非常重要的作用.然而现有的方法往往没有考虑图像内容特征及其视觉感知,使得其质量客观评价与主观感知结果存在一定的差距.基于此,本文结合图像内容的复杂性特征和人眼的掩蔽特性、对比敏感度特性以及亮度感知的非线性特性,提出了一种基于人眼对图像内容感知的图像质量客观评价方法.该方法首先结合亮度感知的非线性模型将图像进行转换,得到人眼感知强度图;再分别以人眼对比敏感度值和图像局部平均对比度值作为权重因子对强度求和,以求和的数据信息作为人眼感知图像的内容,并构建图像感知模型;最后以此模型分别模拟人眼感知参考图像和失真图像,并计算二者的强度差,以强度差为评价分数的基础构建图像质量客观评价模型.采用LIVE,TID2008和CSIQ三个数据库中的共47幅参考图像和1549幅测试图像进行仿真实验,且与SSIM,VSNR,FSIM和PSNRHVS等典型的图像质量客观评价模型进行对比分析,同时探讨影响图像质量评价的因素.结果表明:所提方法的评价分数与主观评价分数的Pearson线性相关性系数和Spearman秩相关系数值比SSIM的评价结果均有一定程度的提高,提高幅度分别平均为9.5402%和3.2852%,比PSNRHVS和VSNR提高幅度更大.综合以上表明:所提方法是一种有效可行的图像质量客观评价方法;同时,在图像质量客观评价中,考虑人眼对图像内容的感知和复杂度的分析有助于提高图像质量主客观评价的一致性,评价精度可得到进一步的提高.     

非结构网格在平面叶栅内湍流流动数值模拟中的应用

1控制方程和离散方程对二维非定常可压缩粘性流体，雷诺时均Navierstokes方程可写成如下积分形式：式中，0为计算区域；＊D为区域边界；Q为守恒变量；F为通量，包括无粘通量F’和粘性通量F”。计算域采用三角形单元离散，三角形的边作为控制体边界，物理量置于单元中心。对每个三角形控制体，方程（1）可写成：·其中，Q；表示单元的守恒变量值；aC和Vi分别表示控制体的边界和面积，为计算式（2中右端值，将单元所有边界通量相加，最后可得如下方程：式中k（i）为单元边界，只，j为通过单元界面的通量，凸马为界面长度。2无粘通量本文采…     

基于自适应下采样的移动机器人视觉定位技术

视觉定位是移动机器人定位的一个主要发展方向,针对传统视觉定位技术实时性差的问题,提出一种基于自适应下采样的快速视觉定位技术。通过预先得到的尺寸特征,并根据最小分辨尺寸计算下采样率,而后对下一副图像进行下采样及图像分割,根据对象坐标和下采样率确定对象在源图像中所处区域,对源图像该区域进行图像分割和特征提取。将提取的尺寸特征作为下一幅图像的输入,提取的视觉定位所需特征用于机器人的定位解算,由此在保证视觉定位精度的前提下有效减少视觉定位的时间。实验表明,对文中给定图像,传统方法处理100幅图像时间为20.23 s,而文中所述技术对应图像处理时间为1.78 s,仅为传统技术的8.8%,有效减少了图像处理时间,提高了机器人视觉定位的实时性。     

一种稳健的特征点配准算法

为了能准确快速提取特征和可靠匹配特征点对,提出一种稳健的基于特征点的配准算法。首先改进了Plessey角点检测算法,有效提高所提取特征点的速度和精度。然后利用相似测度归一化互相关(Normalized cross correlation,NCC),通过双向最大相关系数匹配的方法提取出初始特征点对,用随机采样符合法(Random sample consensus,RANSAC)来剔除伪特征点对,实现特征点对的精确匹配。最后用正确匹配特征点对实现图像的配准。实验表明,该方法能够快速准确地提取两幅图像间的对应特征点,大大降低了误匹配的概率,两幅图像光照不一致、重复性纹理、旋转角度比较大等较难自动匹配情形下,仍能有效地实现图像的配准。     

基于单目视觉的静止目标定位方法

以无人机感知与避障为背景,提出了基于运动的单目视觉测距方法.选择摄像机运动过程中在不同位置对同一目标获取的两幅图像,然后利用尺度不变特征变换算法对所选图像进行特征检测和匹配,通过分析同一目标特征点在两幅图像中不同成像位置的变化,结合无人飞行器自身的运动参数,求解出无人飞行器与障碍目标之间的位置信息.采用该方法对不同位置的目标进行定位实验,结果表明该算法的测量精度和时效性可以满足实际避障的要求.     

基于等价图像的摄像机自标定方法

介绍了一种基于等价图像的摄像机自标定方法。在仅拍摄一幅目标图像的基础上,利用目标结构的对称性得到与背景内容无关的对称等价图像,对对称图像进行等比缩放得到对称缩放等价图像,使用于自标定的图像数目倍增,便于图像目标的特征匹配。根据原图中相互垂直的特征直线的消影点对以及等价图像上的对称消影点对列出关于内参数的方程祖,求解方程组完成对内参数的自标定。实验结果证明,该方法原理简单、易于实现,并具有较高的定标精度。     

基于非抽样剪切波的加权区域图像融合

以提升遥感图像和多聚焦图像的融合精度为目的,结合非下采样剪切波变换（NSST）可以捕捉图像的细节特征,提出了一种NSST和加权区域特性的图像融合方法。利用非下采样剪切波变换对源图像进行多尺度、多方向分解,得到低频子带和高频子带,低频子带系数采用改进梯度投影的非负矩阵分解（NMF）,高频子带系数采用加权区域能量和区域方差相结合的融合策略,然后应用非下采样剪切波的逆变换得到融合的图像。实验结果表明:该方法从主观视觉方面很好地保留了多幅图像的有用信息,给出该方法与其他融合算法在客观评价指标应用信息熵EN、互信息MI和加权边缘信息量QAB/F的比较结果 。     

非对称三态叠加多模泛函叠加态光场的高次压缩——广义电场分量的不等幂次和压缩效应研究

多模真空态|{0j}〉q与两个空间强度分布特征不同的多模复共轭泛函相干态|{f(j a)*(x,y,z)}〉q和|{f(j b)*(x,y,z)}〉q的线性叠加组成的三态叠加多模泛函叠加态光场|ψ(f3)〉q,利用多模压缩态理论,研究了态|ψ(f3)〉q中广义电场分量的不等幂次高次和(H)压缩特性.结果表明:在一定的条件下,态|ψ(f3)〉q的广义电场分量可呈现出周期性变化的任意奇数次和任意偶数次的不等幂次高次H压缩效应;光场的经典振幅和经典初始相位的任意非对称空间分布特征对其压缩程度和压缩深度等压缩特性将产生直接的影响.