基于循环生成对抗网络的大视场显微成像方法

提出了一种利用循环生成对抗网络实现由大视场、低分辨率染色图像生成与之相匹配的高分辨率虚拟染色图像的方法,在完成了对细胞虚拟染色的同时,解决了传统光学显微镜的大视场与高分辨率两个目标无法同时满足的问题。首先,进行了理论验证,通过对选定图像的分辨率分级缩放模拟实际分辨率变化,训练对应的算法模型并与真实图像相比较,结果在主观与客观上均符合设想预期。在完成理论验证的基础上,分别进行了由10倍、4倍低分辨率真实染色图像生成25倍高分辨率虚拟染色图像的实验。通过主观视觉与客观评价指标进行评价,得到结构相似性、峰值信噪比和归一化均方根误差三个指标的具体数据。结果显示,通过循环生成对抗网络生成的虚拟染色图像与真实染色图像间的相似度较高,虚拟生成效果很好。     

基于无监督学习的偏振图像去噪方法

提出一种基于无监督学习的偏振图像去噪方法,该方法打破了监督学习下深度学习需要严格配对图像的限制,使用非配对偏振图像训练一个偏振特化的循环生成对抗网络。该网络通过所提出的基于偏振信息的损失函数统计学习噪声图像和清晰图像的映射。实验结果表明,该网络可以有效地抑制室内外不同环境下偏振图像的噪声,同时能较好地恢复线性偏振度和偏振角。所提方法对复杂噪声环境下的偏振成像应用具有重要意义。     

基于深度学习的SAR辅助下光学遥感图像去云方法

针对现有基于深度学习的SAR辅助下光学图像去云方法对光学图像纹理、光谱信息考虑不足,导致去云后影像往往存在模糊、光谱损失等现象,根据杭州市余杭区哨兵一号(Sentinel-1)和哨兵二号(Sentinel-2)卫星影像,构建了 SAR辅助下光学图像去云数据库,并充分考虑光学遥感图像的细节、纹理以及色彩信息,建立了基于条...     

基于显著性的双鉴别器GAN图像融合算法

针对红外图像与可见光图像在不同场景的特征表达不同的问题,提出一种基于显著性的双鉴别器生成对抗网络方法,将红外与可见光的特征信息相融合。区别于传统的生成对抗网络,该算法采用双鉴别器方式分别鉴别源图像与融合图像中的显著性区域,以两幅源图像的显著性区域作为鉴别器的输入,使融合图像保留更多的显著特征;并将梯度约束引入其损失函数中,使显著对比度和丰富纹理信息保留在融合图像中。实验结果表明：本文方法在熵值(entropy, EN)、平均梯度(mean gradient, MG)、空间频率(spatial frequency, SF)及边缘强度(edge intensity, EI)4个评价指标中均优于其他对比算法。该研究实现了红外图像与可见光图像高效融合,有望在目标识别等领域中获得应用。     

基于改进的条件生成对抗网络的可见光红外图像转换算法

针对当前基于条件生成对抗网络的红外图像生成算法中红外生成图像纹理细节信息差和结构信息差的问题,提出了一种基于改进的条件生成对抗网络的红外图像生成算法。首先,基于ConvNext改进了生成网络,在生成网络解码部分通过添加残差连接增强了解码部分对编码部分提取的图像深层特征的利用;其次,生成网络采用UNet网络架构,增强了对图像底层特征的利用;最后,对抗网络通过对生成图像特征的一阶统计量（均值）和二阶统计量（标准差）的损失计算,进一步改善了红外生成图像的灰度信息和纹理细节信息。与现有典型红外图像生成算法的对比实验结果表明,该方法能够生成质量更高的红外图像,在主观视觉描述和客观指标评价上都取得了更好表现。匹配应用实验表明,该算法在可见光图像与红外图像异源匹配任务中体现了较好的应用价值。     

基于空间分离表征GAN的遥感图像模式互转

针对合成孔径雷达图像与光学遥感图像模式差异大、相互转换困难的问题,基于现有空间分离图像转换框架,提出了一种基于空间分离表征的循环一致性生成对抗网络(GAN).以更深的网络层和跳跃连接完成图像风格和内容分离,通过学习内容映射关系,完成内容特征转换,而后组合目标风格特性实现图像转换.利用PatchGAN判别器,强化模型的图...     

基于图像信噪比的X射线同轴相衬成像系统设计

通过对具有二维高斯型相位分布特征物体的X射线同轴相衬成像技术进行理论分析,提出了一种基于图像信噪比的成像系统优化设计方法。采用数值模拟的方式分别对亚微焦点源、激光驱动微焦点源和同步辐射源三种X射线源下的成像系统进行了优化设计,结果表明：相对于最大化衬度的系统优化设计方法,信噪比优化设计方法在较小降低衬度的前提下,可以较好地改善图像信噪比并得到更为合理的成像距离。     

基于图像信噪比的X射线同轴相衬成像系统设计

通过对具有二维高斯型相位分布特征物体的X射线同轴相衬成像技术进行理论分析,提出了一种基于图像信噪比的成像系统优化设计方法。采用数值模拟的方式分别对亚微焦点源、激光驱动微焦点源和同步辐射源三种X射线源下的成像系统进行了优化设计,结果表明:相对于最大化衬度的系统优化设计方法,信噪比优化设计方法在较小降低衬度的前提下,可以较好地改善图像信噪比并得到更为合理的成像距离。     

基于空洞循环卷积的近红外图像彩色化方法

针对近红外图像彩色化过程中存在近红外与可见光图像间模态差异较大、图像域样式不佳而导致其彩色化结果出现色彩纹理不吻合的问题,提出一种基于空洞循环卷积的近红外图像彩色化方法。改进CycleGAN网络,利用级联结构和空洞卷积块的优势设计了一种名为空洞级联模块,该模块采用编解码级联结构,代替原模型残差网络中的单向连接结构,进行特征通道的级联。在编解码级联层中引入空洞卷积模块,利用空洞卷积不损失图像纹理细节的优势,进一步提取不同尺度的近红外图像特征信息,最后通过解码将近红外灰度图像上色成彩色近红外图像。算法在生成网络中采用空洞级联方式改善误着色问题;在判别网络中引用感知损失函数改善网络收敛速度慢的问题。并且在NIR＿VIS数据集上开展验证和分析。实验结果表明,所提方法提升效果明显,更好地保持了原目标的结构及色彩纹理特征,有效地提升了近红外图像的可视化效果。     

基于深度学习的红外目标成像液位检测方法

容器液位检测是工业生产及化工原料储存、运输过程中的重要环节,针对现有液位检测技术中传感器布置容易受空间限制,在高温高压、灰尘、潮湿等特殊环境下传感器寿命短等问题,提出了一种基于深度学习的红外目标成像液位检测方法.通过对容器红外图像标注数据集进行优化训练,得到可以准确识别容器内液体百分比含量的模型.首先,构建储罐液位标准数据集,并搭建基于Pytorch的深度学习目标检测框架.然后,在输入端对图像进行数据增强,调整模型的宽度和深度,优化训练检测模型.最后,采用特征金字塔网络和路径聚合网络结构融合不同尺寸特征图的特征信息,用联合交并比计算边界框的回归损失,并在后处理过程中引入加权非极大值抑制.实验结果表明,该模型具有较好的鲁棒性和识别效果,在交并比为0.5时的平均精度均值可达到0.804.     

关于X射线同轴位相衬度成像的研究

利用模糊函数对部分相干源相X射线衬成像进行了详细的理论分析.列举了不同条件下的实验结果.通过与吸收成像相比较,相衬成像无疑对生物样品的内部结构有更高的对比度和可见度.     

A New Method of Analyzing Edge Effect in Phase Contrast Imaging with Incoherent X-rays

A method has been devised to calculate the half-width of the phase contrast enhanced edge of an X-ray- image with incoherent X-rays. This method is based on changes in the wave fronts of X-rays after penetrating an object, and it takes into account the blur due to penumbra observed in practical radiographic imaging. The method closely predicted edge enhancement when images of a plastic fiber were produced with practical X-ray tubes (Cu, Mo, and W anodes with focus-diameters of 10,100, and 40 μ, respectively). Thus, the method shows promise in facilitating phase contrast X-ray imaging in both medical radiography and non-destructive inspection using incoherent X-rays from X-ray tubes with substantial focus-sizes.     

微焦点X射线源类同轴相衬成像

微焦点X射线源相衬成像是利用微焦点X射线源透过样品后携带的相位信息对样品内部结构成像. 通过获取相面上的强度信息利用相位复原方法可以得到物体内部的相位信息. 获取了不同放大倍数下的蚂蚁图像, 通过强度传播方程(Transport of Intensity Equation, TIE)方法得到了蚂蚁的相衬图像, 采用 边缘可见度(Edge Visibility)方法和熵法比较了不同放大倍数下的成像效果以及复原前后图像质量.     

X射线衍射增强相衬成像的实验结果

报道了X射线衍射增强相衬成像的最新实验结果,简要论述了其原理,证明了衍射增强X射线相衬成像是一种高信噪比的成像方法,它比普通的X射线成像和层析(CT)具有高得多的分辨力,约为10μm,这在临床医学、材料科学及其它一些生物研究领域具有巨大的应用潜力。     

优化X射线同轴相位衬度成像的理论研究

采用同轴相位衬度成像方法,基于PGW理论获得的频域相位衬度传递函数,对于理想光源和多色X射线源,用计算机模拟分析了如何选择物像距离和空间频率以获取最佳相位衬度像。实际应用中要综合考虑具体成像实验装置对于物像距离的可调范围以及成像分辨率的要求。对于具有一定谱宽的X射线源,应选择谱宽尽量小的源,以获得含信息量丰富、分辨率高的图像。     

复合组分材料的X射线定量相衬成像研究

对复合组分材料的应用和需求日益广泛,但如何精确地测量其定量结构信息仍是一个亟待解决的难题.建立了复合组分结构模型,利用X射线同轴相衬成像和相位恢复方法,分别进行了计算机模拟和实验研究,系统地分析了复合组分材料不同的密度差异对X射线相衬成像和相位恢复精度的影响以及噪声对定量相位恢复的影响.实验结果表明,利用X射线定量相衬...     

中能X射线光栅相衬显微成像分析及模拟

理论分析了基于相位光栅分数塔尔博特效应的X射线相衬显微成像原理,采用菲涅耳衍射公式推导出相位光栅在两个不同距离处的成像结果公式.然后建立一个水合蛋白质细胞模型,对成像系统进行了参数设计,得出1～2 keY的中能波段X射线是兼顾大景深和高成像衬度的最优选择.针对10μm厚的细胞模型,选取1.5 keY的中能X射线做模拟计...     

Method for In-Vivo Fluorescence Imaging Contrast Enhancement through Light Modulation

Early diagnosis is one of the most important factors that increase the therapeutic potential of the disease. Diagnoses conducted by conventional equipment are expensive, time-consuming, burdensome to patients, and do not have high success rates. Diagnostic methods have also been investigated using nanoparticles. However, there have been no significant improvements in the early diagnosis of disease. The diagnosis technique proposed in this paper consumes less time, is more cost-effective, and more accurate. It uses a new concept—a low-intensity fluorescence molecular imaging system with a lock-in technique. This study applied the lock-in technique to basic research in contrast enhancement and optimization. This improved fluorescence distribution analysis, resulting in increased resolution of optical molecular imaging for early diagnosis of disease. An experimental lock-in fluorescence imaging system, which used a variety of fluorescent dyes, achieved signal amplification 100 times greater than that of a conventional fluorescence imaging system. The results of this study demonstrate that the lock-in technique could significantly improve optical molecular imaging technology, making it possible to achieve early diagnosis of disease.     

西洋参和高丽白参的X射线显微鉴定研究

传统的中药材显微鉴定,样品制备苛刻.加入某些试剂容易造成结构信息丢失.本文利用X射线相位衬度成像方法较为系统地研究了西洋参、高丽白参的显微结构,并对二者在草酸钙簇晶、导管、木栓细胞、韧皮部和木质部射线等显微结构方面的异同进行了详细分析.实验研究结果表明,该方法能够在无需对样品进行特殊处理的情况下,较好地实现西洋参、高丽白参的显微结构鉴定,有望成为中药材显微鉴定领域中一种简便快速的新型鉴定方法.实验还发现,西洋参和高丽白参韧皮部和木质部射线的显微结构存在很大的区别.这一显微结构有可能成为人参类贵重中药材显微鉴别中的一个新增依据.     

Novel Ghost Imaging Method for a Pure Phase Object

We propose a novel ghost imaging scheme which is especially served to a pure phase object. A spatially incoherent beam is mixed with a coherent beam of the same frequency field by a beamsplitter. Then we perform the ghost imaging scheme using the mixed beam. Our theoretical result shows that this approach is capable of reconstructing a pure phase object in joint-intensity measurement. The visibility of the images is also analysed for two pure phase objects, an optical wedge and a phase grating.