用高斯非均匀采样解决自动聚焦中的误判

在自动聚焦系统中,对焦窗口的选择直接影响对焦的速度和准确性。若窗口过大,则不仅会增加计算量,而且背景图像太多会引起误判;若窗口太小,则会导致目标偏离窗口,也会引起误判。引入非均匀采样,可以保证图像中央区域的高分辨率和较大的视场范围,有效地提高了对焦的准确性,减少了数据量,加快了对焦速度。     

一种抗噪声的图像自动对焦算法

传统的图像自动对焦算法易受环境噪声影响,导致焦距评价函数的单峰性、无偏性和灵敏度降低.提出了一种基于噪声抑制的图像自动对焦算法,采用Sobel算子加权滤波抑制噪声,再利用全局门限分割边缘像素,最后用四种算子作为对焦评价函数,得出对焦曲线.实验表明,该算法具有较好的抗噪声性能.     

基于视频图像处理的快速对焦方法研究

对焦速度与精度是自动对焦系统中最重要的两个参数,它们决定系统能否迅速地定位到焦点处,以获取清晰的图像。通过对比连续帧图像局部区域清晰度评价函数值来判断对焦趋势,同时控制对焦驱动电机的转动方向,最后进行反向搜索并与最大判据值比较以寻找到最佳成像位置,成功对焦所需最长时间小于2s。经过大量实验证明该方法具有较好的实时性和精确性。     

阵列像素器件投影显示系统中自动对焦评价函数研究

数字投影显示已成为现代数字显示领域的主流,阵列像素器件投影成像的的精确会聚,直接决定了显示的效果。阵列像素器件的自动对焦,是实现生产自动化的关键技术。以CCD(电荷耦合器件)采集阵列像素器件的局部投影图像为基础,试验和分析了梯度算子、拉普拉斯算子、Sobel算子、Prewitt算子、方差函数和熵函数评价方法在阵列像素器件大屏幕投影显示系统中自动对焦的作用及性能。实验表明,方差算子具有良好的稳定性和对噪声的不敏感性,调节效果较好,可以作为这一特殊系统中的评价方法。     

基于简化对焦模型的自动对焦窗口调整方法

提出一种基于简化对焦模型的自动对焦窗口调整方法用于数码相机自动对焦过程.根据初始对焦窗口和初始像距计算初始对焦窗口边界的视场角,镜头位置改变后,再根据此视场角和新的像距计算新的对焦窗口边界,进而调整对焦窗口,实现景物跟随.实验结果表明,该方法能够在物距未知的情况下近似地计算出目标的像高,与固定对焦窗口相比,能够避免背景信息的干扰,使评价函数具有单峰性.且该方法计算过程与图像内容无关,不受图像模糊程度的影响.     

基于红外图像边缘特性的自动对焦技术

与可见光图像相比,红外图像的分辨率较低,景物边缘较为粗糙,传统的自动调焦技术无法直接用于红外热成像系统。为了解决这一问题,采用基于红外图像边缘特性的自动对焦算法,建立快速有效的对焦评价函数,驱动高精度光机闭环控制单元,以实现快速、准确的红外自动对焦。系统包含数字处理单元和运动控制单元。其中数字图像处理单元主要进行红外数字图像的采集,利用Roberts梯度算子提取红外图像中的信息量,并统计边缘点数以评价图像的清晰度,实时计算序列红外图像中细节和信息量的变化量和趋势,从而提供运动控制单元所需的位置给定。运动控制单元则主要进行调焦电机的控制及驱动,完成自动聚焦的过程控制。最后,通过实验证明了该方案的有效性。     

基于皮肤探测的自动对焦

用模式识别方法选择对焦窗口,对成像主体是人的情况进行了详细讨论.先对自动对焦中使用模式识别的必要性进行了深入的理论分析,然后讨论了具体的实现方法.利用人类皮肤颜色分布的特点来探测图像中的皮肤区域;用形态学操作来去除皮肤区域中的眼睛、鼻孔、嘴巴和其他非皮肤碎片;最后以所得的皮肤区域作为对焦窗口应用对焦评价函数.实验结果表明这种方法的实用性和有效性.     

用于数码相机的瞳孔控制自动对焦技术

对焦窗口的选择是数码相机进行自动对焦的关键问题之一。现有的对焦窗口的选择方法过于简单,由于成像目标的复杂性,有必要使对焦窗口的选择本身实现自动化和智能化[1]。提出了一种利用数字图像处理来进行瞳孔控制自动对焦的方法。对现有照相机结构稍加改进后,可以利用数码相机中现有的CCD/CMOS图像传感器获取拍摄者眼睛的图像,再通过对拍摄者眼睛的图像进行处理来判断其瞳孔在眼睛中的位置。根据这一位置信息,可以推断拍摄者的注意力所集中的区域,从而对焦窗口的自动选择。     

数字成象系统自动对焦区域设计

本文从摄影艺术的角度,提出一种对焦区域选择策略.经实验证明,这种区域选择策略可以提高多景深场景的自动对焦的有效性,并可作为一种自动对焦模式预置于数字成象系统中,从而把传统摄影技术中的各种经验知识结合到对焦区域设计的策略中,使以对焦为关键技术的数字相机、数字摄象机从原理上被人们所接受.     

大气非均匀路径中图像退化光学模型

均匀路径中图像退化光学模型广泛应用于大气中退化图像的复原,而对于斜程观测情况,视线路径中的光照和光学性质是非均匀的,即使在水平路径中也会面临不均匀的状况。从平面平行大气辐射传输理论出发,建立了非均匀路径中图像退化光学模型,并在典型大气、观测条件下对模型进行了仿真分析。结果表明,对于近水平观测,非均匀路径退化模型简化为均匀路径中的退化模型;当观测距离较小时,两个模型在表达形式上是一致的,并且相对于长波段,短波段更满足此结论;不同观测方向和太阳的方位角差对退化模型的影响只在于观测处背景光的不同;此外,退化模型依赖于近地面水平能见度。     

不同对比度下自适应的自动调焦新算法

针对大多数自动调焦函数不能克服对比度变化引起的调焦曲线失去理想特性、陷入局部极小值甚至失去单峰性等问题,介绍了Zernike正交矩,分析了各阶Zernike矩的调焦函数曲线并且提出了一种新的基于Zernike正交矩的自动调焦算法,定义了此算法的公式.与几种常用自动调焦函数在不同对比度条件下进行了调焦效果的比较分析,验证了通过调整各阶Zernike矩的权重系数、可以灵活变换调焦公式,能够适应不同对比度下的调焦过程.实验比较了基于Zernike正交矩的自动调焦算法应用于完全对称型物体和非对称型物体时焦效果的差别,证明了该算法应用于圆形或球状等完全对称型的物体时调焦效果较好.     

椭偏光学显微成像系统聚焦评价函数的研究

自动聚焦技术在椭偏光学显微成像系统中是一项关键的技术。利用几种常用聚焦评价函数作为研究手段研究了这一过程。实验中采用硅基底表面人血纤维蛋白膜层和多元蛋白质芯片样品作为研究对象,研究了几种函数在自动聚焦过程中函数值的变化,以及噪音、样品区域选择对聚焦效果的影响。实验验证托普拉斯评价函数和Sobel评价函数可以满足系统的要求;采用多幅图像平均的方法可以有效降低噪音．当平均次数达到9次以上．系统噪音的影响就可以被降至有效评价的程度;沿同一锐边,选择不同的调焦区域．对聚焦过程基本没有影响;利用评价函数在实验中确定了倾斜平面成像的最佳聚焦平面,并与理论像平面吻合。实验证明利用聚焦评价函数可以成功实现自动聚焦技术在椭偏光学显微成像系统中的应用。     

具有变视场性能的中红外光谱系统设计与研究

为了用同一设备对目标在中红外光谱段同时实现跟踪和捕获,针对像元尺寸为15μm×15μm的新型大面阵640×512红外探测器,设计了一套大面阵中红外光谱变视场探测成像系统,系统光谱范围为3.7~4.8μm,F数为4.0,窄视场为0.45°,宽视场为0.90°,通过利用机械机构在窄视场结构中切入两片透镜实现宽视场结构,应用二次成像技术不仅有效减小了前固定组透镜口径,而且实现了100%冷光阑匹配,减小了进入红外探测器的杂光。该系统仅采用了锗和硅两种常用的红外材料,为了有效校正系统的轴外像差和高级像差,并保证变视场系统两种结构的齐焦性,系统应用了非球面技术。设计结果表明,奈奎斯特频率33lp·mm-1处,系统的窄视场和宽视场的传递函数值均优于0.2,所有视场畸变均小于0.5%,具有优良的成像性能。在极端温度-35~55℃范围时,该大面阵中红外光谱变视场探测成像系统窄视场结构和宽视场结构的成像质量变化不大,满足使用要求。     

Variational iteration method for solving integro-differential equations

In this Letter, the variational iteration method is applied to solve integro-differential equations. Some examples are given to illustrate the effectiveness of the method, the results show that the method provides a straightforward and powerful mathematical tool for solving various integro-differential equations.     

Variational multiple-tensor fitting of fiber-ambiguous diffusion-weighted magnetic resonance imaging voxels

Partial volume effects are often experienced in diffusion-weighted MRI of biologic tissue. This is when the signal attenuation reflects a mixture of diffusion processes, originating from different tissue compartments, residing in the same voxel. Decomposing the mixture requires elaborated models that account for multiple compartments, yet the fitting problem for those models is usually ill posed. We suggest a novel approach for stabilizing the fitting problem of the multiple-tensors model by a variational framework that adds biologically oriented assumption of neighborhood alignments. The framework is designed to address fiber ambiguity caused by a number of neuronal fiber compartments residing in the same voxel. The method requires diffusion data acquired by common, clinically feasible MRI sequences, and is able to derive familiar tensor quantities for each compartment. Neighborhood alignment is performed by adding piece-wise smooth regularization constraints to an energy function. Minimization with the gradient descent method produces a set of diffusion-reaction partial differential equations that describe a tensor-preserving flow towards a best approximation of the data while maintaining the constraints. We analyze fiber compartment separation capabilities on a synthetic model of crossing fibers and on brain areas known to have crossing fibers. We compare the results with diffusion tensor imaging analysis and discuss applications for the framework.     

Variational treatment of continuum orbitals for Auger electrons emitted from neon

A variational method is applied to obtain the wave function of the continuum Auger electron emitted from an ionized neon atom. The trial function is taken to depend on several adjustable parameters, and the wave function of the electrons in different orbitals, such that all possible virtual states of the quantum mechanical system composed of the Auger electron and the ion are represented. The continuum wave function is improved iteratively by increasing the number of terms.Auger transition rates are then calculated applying the angular momentum average scheme, and are compared with other theoretical and experimental results. Agreement with the latest experiment is achieved.     

Variational Study on a Dissipative Two-Level System

A new variational approach is proposed to study the ground-state of a two-level system coupled to a dispersionless pbonon bath. By the extended coherent state, where the more phonon correlations are easily incorporated, we can obtain very accurate ground state energy and the tunnelling reduction factor in all regime of tunnelling matrix element δ0 and coupling parameter s. The relative difference between the present ones and those by exact numerical diagonalization is less then 0.001%. In addition, some simple analytical results are given in the limits of δ0/s → 0 and ∞.     

AOTF多光谱成像系统中色差分析及硬件补偿策略

针对声光可调谐滤光器(AOTF)多光谱成像系统中存在色差,使得不同波长下成像清晰所需焦距有所差异,即使在固定波长下,由于横向(衍射方向)光谱展宽,出现横线清楚竖线模糊的现象,本文对AOTF中的色差做了具体分析,指出了成像模糊的原因。根据AOTF多光谱成像系统成像特点,进一步提出了一种改进的SSIM算法作为图像的清晰度评价函数,原算法中目标为两幅图像(一幅为参考图像,一幅为待测图像),而此算法中将目标设定为一幅图像中的相邻行进行相似度分析,明暗变化边缘相似度小说明对比度大,从而图像较为清晰。使用以此算法为核心的自动聚焦对AOTF多光谱成像系统中由色差引起的图像质量进行补偿,计算量小,速度快。通过实验验证了此补偿策略的可行性和实用性,结果表明此策略能够有效解决AOTF多光谱成像系统中因色差引起的图像模糊问题,具有重要的应用价值。     

Variational wavefunction for multi-species spinful fermionic superfluids and superconductors

We introduce a new fermionic variational wavefunction, generalizing the Bardeen–Cooper–Schrieffer (BCS) wavefunction, which is suitable for interacting multi-species spinful systems and sustaining superfluidity. Applications range from quark matter to the high temperature superconductors. A wide class of Hamiltonians, comprising interactions and hybridization of arbitrary momentum dependence between different fermion species, can be treated in a comprehensive manner. This is the case, as both the intra-species and the inter-species interactions are treated on equally rigorous footing, which is accomplished via the introduction of a new quantum index attached to the fermions. The index is consistent with known fermionic physics, and allows for heretofore unaccounted fermion–fermion correlations. We have derived the finite temperature version of the theory, thus obtaining the renormalized quasiparticle dispersion relations, and we discuss the appearance of charge and spin density wave order.