多层“台阶”近似方法中层数与计算误差的关系

多层"台阶"近似方法是将平板波导中折射率随厚度变化的曲线近似地用N层台阶形的折线来代替,使每一个小区域内折射率成为常数,由此得到电磁场分布和传播常数.本文从理论上给出了层数N与计算精度之间的关系.推导出在分割成N层和2N层两种近似下的计算值精度的改进.本文结果适用于任何渐变折射率平板光波导.     

一种改进的用于合成孔径雷达图像相干斑抑制的双边滤波参数配置方法

双边滤波能够有效光滑合成孔径雷达图像, 同时保持边缘信息. 最优配置双边滤波参数一直非常困难. 本文作者曾提出了一种迭代参数配置方法, 具有高精度、高效率的特点, 但是该方法会出现迭代错误终止的情况. 本文提出了一种改进的参数配置方法, 能够确保获得最优折衷配置的参数, 并且给出了该方法收敛性的证明. 对真实合成孔径雷达图像的实验结果显示, 在迭代精度相同的情况下, 改进方法不仅能够获得与迭代方法相当的可视效果, 而且灰度值近似方差参数具有更高的精度; 随着迭代精度的提高, 改进方法比迭代方法有更快的收敛速度.     

基于灰度统计的快速模板匹配算法

针对传统的基于灰度值的匹配算法计算量大、时间复杂度高的缺陷,提出了一种基于灰度统计的快速模板匹配算法,以十字特征直线代替模板进行粗匹配,仅对搜索图中像素点数目较少的一段灰度区域进行匹配,从而大大减小了计算量,使匹配速度得到极大提高.仿真实验证明本算法匹配速度快、较传统的灰度相关算法快了二至三个数量级,具有较强鲁棒性.     

金属材料内部缺陷精确工业CT测量方法

利用图像点扩散函数(PSF)近似计算法建立线阵探测器工业CT金属材料X射线衰减测量模型,并利用该测量模型对垂直于X射线平面边界灰度幅值进行数值计算,获得当前PSF曲线。在此基础上,建立基于近似PSF曲线的缺陷检测理论模型,并对缺陷进行定量检测分析。采用高能6 MeV工业CT线阵探测器系统,对含有人工缺陷的不锈钢试块进行缺陷检测试验。结果表明:相比于传统半高宽缺陷测量方法,本实验方法在缺陷定量检测精度上有较大提高,从而为提升金属材料内部缺陷的定量检测水平提供新的方法和技术途径。     

一种密立根油滴实验数据处理的新方法

从元电荷反证法出发,通过对其误差项进行分析、讨论,提出了一种利用对数求解元电荷e值的实验数据处理新方法.通过对大量实验数据样本的计算结果表明,这种方法能有效地减小数据处理的误差,提高元电荷e值的测量精度,与元电荷反证法相比数据处理精度约提高一个数量级.     

对《一个单摆周期近似公式》一文的讨论

采用级数展开的方法,对<一个单摆周期近似公式>一文中所给出的近似单摆周期公式提供了理论依据,并且还可以得到精度更高的近似公式;同时,通过与其他近似公式的对比,说明该近似公式的精度可提高1～2个数量级.     

蒙特卡罗粒子输运问题的全局降方差方法

精确获得中子通量的时间-空间-能量精细分布对于一类非定常粒子输运蒙特卡罗模拟至关重要.以零方差理论为基础,采取化整为零的策略,把蒙特卡罗方法与离散纵标方法相耦合,用近似重要函数指导蒙特卡罗模拟,给出一种实现蒙特卡罗全局降方差的计算方案.数值算例表明,该计算方案获得了全局降方差的效果.     

耦合的van der Pol振子的极限环幅值控制

设计反馈控制器，对一类耦合的van der Pol振子的极限环幅值进行控制. 用近似解析方法求出了控制系统的幅值的控制方程, 得到了控制参数与极限环幅值的函数关系, 使系统的振幅能按需求得到有效地调整. 通过数值计算绘制了在不同控制参数下, 系统响应的时间历程曲线和极限环. 近似解析方法计算得到的结果与数值计算进行了比较，两者是符合的. 这一方法也可以推广应用到其他耦合的van der Pol振子.     

基于快速傅里叶变换和积分图的快速相关匹配

为克服传统相关匹配算法计算复杂度过大的缺点,基于快速傅里叶变换和积分图提出了一种快速相关匹配算法.在不改变传统相关匹配计算结果的前提下,该算法通过对相关系数公式的分析和化简,用快速傅里叶变换计算模板图像和基准图像的相关,并采用积分图计算基准图像灰度值及其能量的窗口积分,使相关匹配计算量与模板图像大小近似无关,从而大大降低了计算复杂度.不同光照条件下图像匹配实验和复杂环境下目标跟踪实验结果表明,该算法具有很强的抗干扰能力,其执行效率比传统相关匹配提高1～2个数量级.     

基于统计特征的轮胎纹理缺陷在线检测

根据轮胎X光纹理缺陷区域灰度及灰度分布异常的特点,研究了一种通过分析统计特征进行在线缺陷检测的方法。在轮胎X光纹理灰度分布模型基础上,采用正则化预处理去除背景噪声,然后进行图像分块,分别计算每块的灰度均值和方差,并采用双线性插值运算形成均值图像和方差图像,再通过二值化实现缺陷检测。实验表明,与人工检测方法进行对比,该方法误判率低,检测精度高,并且运算速度快,能满足在线检测要求。     

基于红外图像形心优化提取的汽车夜视安全系统

为了提高汽车夜间行驶安全性能,设计并实现了一套基于红外图像处理的夜视安全系统。使用被动式红外相机对车辆和行人进行红外成像以得到车辆前方行人和车辆的准确位置;测距必须确定对象的形心,对红外图像的灰度值进行判定区分行人和车辆,对行人使用中值空域滤波方法进行降噪,对车辆使用db4小波进行预处理,然后使用基于图像边缘的图像分割方法进行图像分割,使用最大类间方差评估确定分割结果,再进行区域提取得到形心坐标;使用小孔成像模型计算形心与本车的距离,提取本车速度、加速度参数计算理论碰撞时间,当理论碰撞时间小于时间阈值时进行声光告警,从而实现实时预警。系统使用DIR-384-P红外相机,系统算法使用PFGA实现,测试结果表明,经过标校和加固后,系统与目标存在5米距离时,车辆测距的误差率达到2.74%,行人测距的误差率低于3.9%,具有一定的实际应用价值。     

A gray-natural logarithm ratio bilateral filtering method for image processing

A new method based on gray-natural logarithm ratio bilateral filtering is presented for image smoothing in this work. A new gray-natural logarithm ratio range filter kernel, leading to adaptive magnitude from image gray distinction information, is pointed out for the bilateral filtering. The new method can not only well restrain noise but also keep much more weak edges and details of an image, and preserve the original color transition of color images. Experimental results show the effectiveness for image denoising with our method.     

Semiautomated segmentation of the human spine based on echoplanar images

The number of functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies performed on the human spinal cord (SC) has considerably increased in recent years. The lack of a validated processing pipeline is, however, a significant obstacle to the spread of SC fMRI. One component likely to be involved in any such pipeline is the process of SC masking, analogous to brain extraction in cerebral fMRI. In general, SC masking has been performed manually, with the incumbent costs of being very time consuming and operator dependent. To overcome these drawbacks, we have developed a tailored semiautomatic method for segmenting echoplanar images (EPI) of human spine that is able to identify the spinal canal and the SC. The method exploits both temporal and spatial features of the EPI series and was tested and optimized on EPI images of cervical spine acquired at 3 T. The dependence of algorithm performance on the degree of EPI image distortion was assessed by computing the displacement warping field that best matched the EPI to the corresponding high-resolution T(2) images. Segmentation accuracy was above 80%, a significant improvement over values obtained with similar approaches, but not exploiting temporal information. Geometric distortion was found to explain about 50% of the variance of algorithm classification efficiency.     

一种基于时域滤波的红外序列图像去噪算法

红外图像是现代光学设备常用的图像源,图像显示效果直接影响设备的用户体验,而红外序列图像中的噪声会导致显示效果的下降.为了减轻噪声对红外序列图像显示效果的影响,通过历史多帧灰度值的加权和当前帧无噪声图像的估计,提出了一种基于时域高斯滤波的去噪方法.参考空域双边滤波的权值分配方法,引入了灰度值的影响对时域高斯滤波的权值进行...     

基于Laplacian算子的同态滤波算法研究

针对频域同态滤波中运算量大、运算时间长、不能满足实时性要求的缺点,提出了一种基于Laplacian增强算子的空域同态滤波算法。首先对原有的Laplacian增强算子做改进,使其在增强图像高频成分的同时能够适当地抑制其低频成分,再将改进后的Laplacian增强算子同图像函数作卷积,快速实现空域内的滤波增强。实验表明,该方法不仅有效地压缩了图像的亮度范围,增强了图像的对比度,还大大提高了运算速度,节省了运算时间,适用于对快速性要求较高的实时性场合。     

低照度条件下三基色获取及真彩色融合方法研究

鉴于低照度条件下彩色成像都是采用微光、红外、紫外等波段图像融合成假彩色,提出一种利用滤光片过滤和像增强器增强的三基色获取及真彩色融合方法。采用F P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长的三基色滤光片,对其光谱透过性进行分析;通过旋转三基色滤色轮将目标反射光过滤,使用像增强器对过滤后反射光增强,借助FPGA编写的控制程序实现滤色轮转速和CCD摄像机成像时间的精确同步,利用CCD摄像机获取经增强后的三基色图像,实现目标三基色图像的动态采集。研制的样机在微光实验室进行了三基色采集及融合实验,实验时光照度分别1×10-1 lx （等效于月光下）和1×10-3 lx（等效于星光下）,采集速度设置为60 f/s,对获取的图像质量进行了评价。结果表明:在照度为1×10-1 lx时,融合后的真彩色图像在灰度均值、灰度方差和信息熵3项指标方面,比3幅单色图像的平均值分别提高了5.06%、5.97%和1.08%;在照度为1×10-3 lx时,融合后的真彩色图像与3幅单色图像的平均值分别提高了13.18%、-9.86和8.65%。     

基于灰度曲面匹配的虹膜识别方法

目前的虹膜识别都是采用在图像上提取特征点,并将特征点编码为固定长度的特征数据用于匹配的方式。这种方式使虹膜识别系统易受攻击。为了进一步提高虹膜识别系统的安全性和识别速度,提出了一种基于灰度曲面匹配的虹膜识别方法。该方法抛弃了特征提取和编码等传统操作,在特征分析的基础上直接利用了灰度曲面匹配的思想,首先对两幅图像中的像素灰度做差,得到灰度差曲面,然后求出该灰度差曲面的方差。将此方差作为衡量两个虹膜特征曲面之间距离的依据,并据此判定两个虹膜是否来自同一只眼睛。在给定阈值为40的前提下,正确识别率为96.89%,识别时间为53.2 ms。实验结果证明,该方法识别准确率高,识别速度快。     

TDLAS分析仪谱图微缓形变的复原算法

为了减小谱图的微缓形变对TDLAS气体分析仪精度的影响,提出一种传递复原方案.该方案通过比对校验气体的出厂校准谱图和现场测量谱图,得到其形变系数;由于校验气体与过程气体间拥有相同的形变机制,根据形变的传递性可将过程气体的实时谱图也复原到校准状态,从而维持分析仪的保真度.解决了动态过程气体谱图形变的复原问题,不需调节光学和电子系统硬件参数,通过信号滤波、特征提取、形变系数计算,使用拉格朗日插值公式或Sinc函数插值法复原.在仿真实验中,传递复原的谱图与校准谱图的相似度达到99.999%.实验采集不同程度形变的CO_2气体谱图,采用拉格朗日插值复原算法的复原谱图与校准谱图的相似度达到99.9%.     

基于改进梯度幅值的包装缺陷检测算法研究及应用

针对包装质量检测精度易受外界光照影响的问题，在已有基于梯度幅值相似性的缺陷检测算法基础上，将局部二值模式算子引入到该算法中，提出了一种基于改进梯度幅值相似性的缺陷检测算法。该算法利用局部二值模式算子的旋转不变性和灰度不变性的特点，并将其与图像的梯度幅值特征进行融合后用于包装的缺陷检测中，提升了缺陷检测算法对光照的鲁棒性。实验结果表明，相比传统梯度幅值缺陷检测算法，该算法具有更好的抗光照影响能力，并且对于不同光照情况下的包装缺陷，该算法的检测准确率可达96.57%。因而，该算法能够被广泛地用于包装缺陷检测中，提高缺陷检测的精度。