光学扫描全息术中的孪生像噪音及消除

阐述了光学扫描全息术的基本原理,分析了孪生像噪音的来源,提出了一种新的数字滤波方法.计算机仿真结果表明:孪生像噪音以振荡形式传播,降低了重构图像的信噪比,影响了重构图像的分辨率;用电子复用技术,即用复全息图函数代替实全息图函数的方法可以有效地消除孪生像噪音;采用单一通道对信号进行处理,即只用一个实全息图函数,通过数字滤波方法同样可以消除孪生像噪音,该方法简便、实用而有效.     

局域功函数图像及其在Cu(111)-Au/Pd表面的应用

用扫描隧道显微镜（STM）对Cu(111)-Au和Cu(111)-Pd表面的局域功函数进行了研究.通过 测量隧道电流对针尖样品间距的响应，得到了与STM形貌图一一对应的表面局域功函数图像. 实验发现，Au/Pd覆盖层和Cu衬底间的功函数有明显的不同.Pd薄膜的功函数甚至超过了其体 本征值，且功函数在台阶处变小.用偶极子的形成解释了台阶处功函数的降低.这一工作表明 ，用测量局域功函数的方法容易区分表面上不同的元素，并具有纳米尺度的空间分辨率. 关键词： 扫描隧道显微镜 局域功函数 台阶     

被动式太赫兹图像目标检测研究

研究提出一种被动式太赫兹扫描成像的目标检测方法。用0.22 THz被动式扫描成像系统采集原始图像,在滤波去噪后用针孔像分析法获得太赫兹扫描成像系统的点扩展函数,进而用Lucy-Richardson算法重构图像,通过灰度变换和边缘检测增强图像对比度和目标分辨力。实验结果表明,算法能有效改善被动式太赫兹图像质量,提高成像系统探测隐藏可疑物的能力。     

基于菲涅耳波带板扫描全息术的光学层析成像

基于光学扫描全息术原理和编码孔径层析成像技术,提出了一种三维物体层析成像技术——菲涅耳波带板扫描全息术。该技术通过将物体的光强分布函数与菲涅耳波带板的光强分布函数进行卷积运算来得到物体的扫描全息图,通过相关解卷积的方法来进行扫描全息图的数字重建。依据该技术原理设计了实验系统,系统结构简单紧凑,具有三维物体层析成像功能。提出用数字高通滤波器来减少重建图像的背景噪声。计算机仿真及对实物的扫描记录和重建实验结果表明,该技术原理正确,用于三维物体层析成像是可行的,用数字高通滤波的方法提高重建图像的对比度是有效的。     

基于亚像素扫描的超分辨技术在高分辨X射线显微镜中的应用

在不改变现有硬件条件的情况下,开展超分辨扫描重建方法,可以在不增加系统成本的基础上提高高分辨X射线显微镜的成像性能.设计了基于亚像素扫描的超分辨扫描模式,按照设计的调制方式进行亚像素位移的移动,采集多幅具有互补信息的低分辨率图像;然后基于系统的点扩散函数,对高分辨率图像进行复原;最后结合POCS超分辨重建算法重建出高分辨图像.实验结果表明,10倍光耦探测器下的衬度噪声比提高了20%左右,空间分辨力提高了0.2μm(约15%),细节分辨能力超过探测器像素尺寸1.35μm的限制,可以看到在低分辨率图像中看不到的细节.实验说明用超分辨技术提高高分辨X射线显微镜的分辨率是有意义的.     

旋转扫描序列图像的全景图拼接方法

针对火炮身管内表面观测的特殊需求,考虑到传统的图像拼接方法效率低或精度低的缺陷,提出了一种硬件和软件相结合的基于旋转扫描序列内表图像的全景拼接方案和图像拼接算法.该方案用步进电机驱动45.平面反射扫描镜和CCD相机同步旋转来实现对等距内表面序列图像的快速获取,利用获取的序列图像根据步进电机的步进角度完成内表面全景图像的粗级拼接,即在拼接中首先对步进旋转角度θ和图像素距离P进行标定,然后根据标定结果选取待配准的子图像区域,在子图像区域中采用基于相化相关的图像配准方法对图像进行像素级配准,从而完成对序列图像的精级拼接.为了实现图像的平滑过渡避免出现拼接痕迹,最后提出了基于人眼视觉特性的高斯函数权值加权图像融合过渡的方法.试验和仿真结果表明:该方案能够实现内表图像的快速高精度全景拼接,拼接的精度达到像素级,拼接时间小于500 ms,能够满足内腔表面观测的实时性需求,非常适合工程实际应用.     

基于权值优化分块自适应灰度-距离Markov随机场的无扫描3D激光雷达距离图像重构

针对无扫描三维(3D)激光雷达距离图像分辨率低、随机噪声大的问题,以高分辨率单目相机作为辅助,提出基于权值优化分块自适应灰度-距离马尔科夫随机场(MRF)的稀疏距离图像重构方法。在构建灰度-距离MRF多层次相关图基础上,采用分块快速插值策略,克服纹理拷贝并提高重构速度;采用简单线性迭代聚类(SLIC)超像素分割边缘惩罚方法,有效保护图像结构细节;采用空域距离核函数和灰度相似核函数双重引导,并针对不同邻域系统自适应调整核函数标准差,保证算法稳健性;针对各邻域系统,采用共轭梯度法实现了全局能量函数快速优化。标准图像数据和真实图像实验表明所提出方法较双线性插值、双边滤波和标准MRF方法具有更优的综合性能,可有效实现无扫描3D激光雷达距离图像重构。     

用多项式近似逆滤波函数实现场曲修正

根据光电成像系统传递函数,确定逆滤波函数对获得图像进行反降质恢复.将连续逆滤波函数按泰勒级数展开,用多项式近似表示.对逆滤波函数的多项式作反傅里叶变换,得到图像恢复在空间域中的近似运算表达,即图像信号及其各阶导数的线性组合,而不是复杂的反卷积操作.该方法特别适合空间移变系统的图像恢复.详细分析了这种方法的原理,推导了运算公式,并给出了对场曲图像处理的结果.     

激光共焦扫描显微镜中的图像复原方法

在非负值和有限支撑域的递归逆滤波（NAS-RIF）盲图像复原算法的基础上,根据激光共焦扫描显微镜(LCSM)采集到的图像特点,提出了改进方法.首先对LCSM采集到的显微图像进行高斯滤波以提高退化图像的信噪比,然后进行局部直方图均衡以突出显微图像的细节,最后在代价函数中加入空间自适应正则化项,较好地恢复了具有丰富细节信息的显微图像.     

压缩感知同步扫描重建及其采样方案的研究

压缩感知(compressed sensing,CS)-磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术使用随机欠采样的k空间数据来重建图像,大大提高了成像速度.但典型的CS重建很费时,这也是CS-MRI临床应用的主要障碍之一.针对这一问题,该文提出了在扫描时同步进行CS图像重建的方案.在同步重建的过程中,可以实时显示重建图像的结果,用户可以根据图像质量来决定何时终止扫描,这样可以在节约扫描和重建时间的同时,更好地控制图像质量.由于预先无法确定最终的采样率,因此传统的变密度随机采样方法并不完全适用.该文设计了适用于同步重建过程的采样模式生成方案,同时提出了分段采样方法,把采样过程分为两个阶段,不同阶段使用不同的概率密度函数(probability density function,PDF)确定待采样的相位编码行.模拟实验的结果表明,与使用单一密度函数的采样方案相比,分段采样方案能够在整个同步扫描重建过程中始终获得更好的图像.     

多帧距离选通图像点扩散函数估计的超分辨率重建

为了解决水下激光距离选通图像成像过程中退化模型复杂的难题,提出了利用连续帧图像估计点扩散函数的距离选通超分辨成像方法。首先,从连续帧图像中选取一帧为参考帧作为初始清晰图像,下一帧图像为模糊图像,用梯度约束的方法求出点扩散函数,用于优化清晰图像;然后,依次将后续帧图像当作模糊图像与清晰图像交替迭代求取点扩散函数并优化更新清晰图像;最后获得的清晰图像与参考帧图像用乘法更新的方法估计点扩散函数,结合凸集投影法算法进行超分辨率成像重建。仿真实验结果表明,改进的算法重建图像分辨率和质量明显优于原始的算法。     

近场光学扫描显微镜图像的噪音处理

在近场光学扫描显微镜及其它一些以扫描方式成像的系统中,由于图像是逐行扫描而成,因此扫描图像行与行之间存在较大的噪音.针对这种情况及相应的含噪近场光学图像模型,并结合对近场光学扫描图像及其行噪音特点的分析,提出了根据图像行间相关性寻找行噪音补偿因子.同时考虑图像背景波动性选择噪音补偿因子,以此进行行噪音的消除.在此基础上,利用小波变换进一步处理,消除随机起伏噪音.实验结果表明,本方法可以快速有效地去除扫描图像行噪音,且适用于各类扫描图像的处理.     

变像管扫描相机超分辨诊断技术研究

 时间分辨力是变像管扫描相机的重要技术参数,提出了将超分辨率图像复原理论应用于超快诊断研究,首先阐述了图像超分辨率复原在超快诊断中应用的可能性,给出了变像管扫描相机图像点扩散函数的分析和计算方法。最后,基于Poisson MMAP（MPMAP）超分辨力复原算法,获得了Au阴极X射线变像管扫描相机的图像复原结果,实验结果证明了方法的有效性,为变像管扫描相机时间分辨力的提高提供了一种新的途径。     

基于局部位移校正的磁共振图像相干平均

多次扫描相干平均是提高磁共振图像信噪比的常用方法,但如果在多次扫描过程中病人发生自主或不自主的运动,使得图像中的组织发生位移,简单相干平均图像会导致图像模糊.本文受非局域均值算法的启发,提出了一种基于局部位移校正的相干平均方法.该算法通过比较多次采集的图像中组织结构的局部相似性,找出图像间的局部位移,利用该信息修正位移后进行加权平均,从而达到提高图像信噪比的目的.我们用模型及真实的肝脏弥散数据进行了实验.实验结果表明,对于不同次采样间存在运动的磁共振图像,该算法可有效地提高信噪比并保持结构边缘;其结果优于简单的相干平均,去噪效果也优于经典的非局域均值算法.     

基于人工神经网络的SPM自动标定

针对扫描探针显微镜中扫描图像显示的大小与实际大小存在较大误差,提出了基于图像处理和人工神经网络标定的方法。经过图像处理提取标准光栅图像的特征矩阵,用人工神经网络训练特征矩阵和真实矩阵,用于预测扫描图像实际施加在x,y轴的电压值。应用于某原子力显微镜的标定软件中,使扫描图像的x_y表面失真度从7.2%降至2.44%。     

基于径向基函数神经网络的线性衰减系数的重建算法

层析γ扫描(TGS)技术是非破坏性分析(NDA)中的一项重要技术.在TGS透射测量中,线性衰减系数值的图像重建问题是TGS的难点和核心问题.在文[1]的基础上,提出了将神经网络方法应用于TGS重建线性衰减系数图像的算法.计算机上的仿真模拟结果表明,在一定范围内,径向基函数(RBF)神经网络方法重建的线性衰减系数值与实际值的相对误差小于4%,且具有快速、高精度等优点,表明了此方法的有效性.     

用ab initio方法计算NaLi分子基态(X1∑+)的势能函数及光谱常数

运用原子分子群表示方法,首先确定NaLi分子的电子基态(X1∑ ).然后选用6-311 G(3df,2pd)基组优化计算得到NaLi分子基态(X1∑ )的平衡结构和离解能,采用电子相关QCISD(T)方法结合6-311 G(3df,2pd)基组对NaLi分子基态进行单点能扫描计算.最后用单点扫描计算值结合优化计算所得参数去拟合Murrell-Sorbie函数,得到了NaLi分子基态的势能函数.用该势能函数计算的光谱常数与实验结果符合得很好,表明拟合确定的势能函数能精确地描述基态NaLi分子的结构和性质.     

激光扫描动态图像仪的研制

介绍了使用多个半导体激光器进行扫描形成动态图像的2种方法.一是用激光器旋转实现行扫描,二是用反射镜旋转实现行扫描.探讨了该类仪器的主要结构和工作原理、电路组成以及仪器制作要点等.同时对该仪器如何进一步提高成像质量、拓展使用功能,进行了相应的思考.并对该仪器今后的发展方向和应用前景作了一定的探讨.     

用扫描隧道显微镜测量局域功函数

用扫描隧道显微镜在Cu（111）-Au和Pt（111）-Ag表面上对局域功函数进行了测量．在扫描的同时通过测量隧道电流对针尖样品间距离变化的响应，可以在得到扫描隧道显微镜（STM）图的同时得到功函数图．用这种方法，成功地观察到Au，Ag覆盖层与Cu，Pt衬底间的功函数的差别．结果表明：Au覆盖层的功函数介于Cu（111）和Au（111）的功函数之间，这与其它方法的结果一致．在Pt（111）-Ag表面观察到了局域功函数随覆盖层厚度的变化．本工作表明：扫描隧道显微镜在研究功函数与表面结构的关系方面是十分有用的；用测量局域功函数的方法还可以区分表面不同种的物质 关键词：     

基于Contourlet的遥感图像放大与增强

提出一种遥感图像放大和增强的新方法.应用拉普拉斯塔形变换（LP）构建原图像的细节图像,采取双三次插值的方法分别放大原图像和细节图像,并将两个放大后的图像相加后线性处理.经过二级Contourlet分解变换,构造非线性增强函数增强Contourlet系数.最后用原图像取代Contourlet分解变换后的低频子带后重构图像,完成图像的放大和增强.结果表明,此方法能丰富放大后图像的细节,增强效果良好,有效提高放大后遥感图像的空间分辨率.