基于累积梯度的裂缝提取算法

受光照条件和噪声影响, 采用摄像方法检测裂缝时, 常用的边缘提取算法适用性较差。为此, 提出累积梯度算法用于计算裂缝边界。首先采用自适应二值化方法和图像形态学操作得到掩模图像。将掩模图像作用于原始图像, 得到扩充的裂缝区域图像。对该图像进行迭代膨胀, 对图像灰度值相加得到累积灰度值, 再用膨胀前后2幅图像的累积灰度值相减其差值最大时为累积梯度, 并将膨胀前的图像作为提取的裂缝。实验结果表明该方法能够在复杂背景下提取得到裂缝。     

基于非线性偏微分方程的灰度图像骨架线提取方法

基于变分法提出用于计算灰度图像梯度矢量场的非线性偏微分控制方程,利用图像梯度矢量场的拓扑性,可实现骨架线的提取。该方法的主要优点是它的简单性,可直接应用于灰度图像,不需要任何的分割处理。把提出的方法应用于牛顿环干涉条纹中,并与广泛使用的分块二值化细化算法和极值跟踪法进行了比较,实验结果表明了本方法的良好性能。     

基于灰度梯度正则化去噪的改进数字图像相关法

为了提高数字图像相关法的抗噪声能力,分析了灰度梯度计算误差对数字图像相关法测量精度的影响,提出采用Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度,进而通过反向组合高斯-牛顿(IC-GN)法计算图像的亚像素位移;基于数值仿真散斑图研究灰度梯度的相对计算误差,并分析采用Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度后,改进数字图像相关法的测量精度,结合实验验证所提方法在实际噪声环境中的抗噪声能力。结果表明:灰度梯度对数字图像相关法测量精度有较大影响,而采用Tikhonov正则化方法后,可以有效提高数字图像相关法的测量精度与抗噪声能力。     

一种提高光学相关模式识别准确性的后处理方法

将基于绝对差算法的最小距离离度量方法用于光学相关器产生的相关结果灰度图像的相假性度量,并以此为依据给出待识别图像与参考图像之间的相似性结论,避免了传统的以相关联峰取阈为判决依据引起误判现象,提高了判决准确率,甚至可以对由灰度图像直接做光学相关得到的低质量相关结果给出准确判断,从而避免了对灰度图像做二值化及编码处理等烦琐的预处理工作,采用非相干相关器为光学实现硬件并给出了实验结果。     

基于FPGA的光偏振方向测量系统研究

针对偏振调制测量旋光介质溶液浓度需通过线偏振光的偏振方向测量旋光度这一需求,提出了小型便携式光的偏振方向测量系统。以FPGA作为主控芯片,驱动摄像头采集图像,利用灰度、二值化和形态学图像处理的模块对图像进行处理,使用DDR3的两个BANK地址缓存摄像头提供视频图像和捕捉待处理图像数据,通过显示屏实时监测选择合适的图像进行捕捉,对DDR3缓存的待处理图像进行读取,根据图像的二阶中心矩公式,计算偏振方向角,由数码管显示角度数据。实验结果表明,该方法测量偏振方向弥补了目前测量偏振方向的实时性、便携性的不足,测量准确度也得到了提高。     

基于梯度的医学图像伪彩色编码

根据医学图像的特点和人的视觉特性,提出了一种基于梯度的非线性伪彩色编码新方法。利用梯度算子得到图像的梯度场,并确定阈值。根据梯度值与阈值的比较,大于阈值的是基于梯度值的编码方法,用红色编码;否则是基于灰度值的编码方法。通过定义的两个阈值界定范围,设计非线性的正弦函数来进行伪彩色编码。由于映射函数中的三个参数k_1,k_2和k_3,所以增加了算法的灵活性。通过实验比较,处理后的医学图像轮廓更清晰,层次感更强,能有效地突出病灶区,有利于医生的诊断。     

基于四步相移光栅投影的三维形貌测量系统

为了实现对具有明显跳变面物体的轮廓测量,建立了四步相移光栅投影的三维形貌测量系统,并对所采用的四步相移测量算法进行研究。在介绍四步相移原理的基础上以有明显跳变面的三棱锥橡皮块为例,建立针对明显跳变面的测量算法。通过对4幅相移图算术求和并除以4得到平均灰度图;将平均灰度图二值化处理定位明显跳变面或阴影部分;将二值化图像与包裹相位图卷积,而后对包裹相位图进行解包裹,从而得到正确的连续相位,最终获取物体三维形貌。根据上述算法测量三棱锥的三维形貌并计算其体积,测量实验表明:被测物的体积平均相对精度为0.47%。     

基于图像处理的零件二维尺寸检测方法

为了提高零件二维尺寸测量精度和效率,提出一种基于图像处理的非接触式检测方法。对零件图像进行灰度化、采用自适应中值滤波算法来减小图像数据量以及除去噪声;通过最大类间方差法自动确定阈值获得二值图像;采用形态学梯度算子提取图像边缘,并用最小二乘法拟合像素尺寸;通过标准件法对系统进行标定获得零件尺寸。以6204-Z型深沟球轴承作为实验对象,获得轴承内、外径的尺寸。与游标卡尺测量结果比较,所提出的图像处理方法获得的内、外径平均误差达到9.6μm和0.7μm。通过实验对比与分析,方法快速有效,具有较高的准确性和良好的鲁棒性。     

基于顺序形态变换的生物芯片图像网格化

生物芯片图像网格化是对由生物芯片扫描得到的荧光成像中的信号(Foreground)和背景(Background)进行划分,以便提取各点的吸光度值、面积和吸光度比等荧光点的数据。网格化的准确与否决定了数据提取的正确性。提出了一种运用顺序形态变换理论实现生物芯片荧光图像网格化的方法,通过对百分位值在0~1之间的顺序形态进行变换,可实现像素灰度的极小值、中间值等多刻度值的灰度取值运算。理论分析表明,该算法能够识别信号与背景的边界,可去除噪声等非边界信息,能判断信号区域,可确定荧光点的边界和范围,可实现荧光点阵图像的网格化。试验结果表明,该算法对不同信噪比的荧光图像来说有很强的适应性,可用于高密度生物芯片图像的处理。     

火焰长度的图像测量方法研究

提出了一种火焰长度的测量方法。该方法利用彩色面阵CCD相机获得火焰图像；根据火焰辐射强度和亮度之间的理论关系，提出了基于图像亮度来提取火焰图像；依据提取的火焰图像，提出了一种确定火焰边界和计算火焰长度的算法。最后用蜡烛在实验室进行了试验验证。利用Matlab提取火焰亮度图像，并进行了滤波处理；利用Visual C＃编程技术，依据所提取的火焰边界和长度计算方法，得到火焰实际长度。该方法代替了传统的手工测量，操作方便、简单。试验表明该方法能达到理想的测量结果。     

基于可见光谱通道的松树年轮参数获取方法研究

年轮参数是树木生长的重要指标。目前年轮的检测方法主要有人工测量法、扫描仪法和X射线法等。这些方法费时费力、检测成本高、操作难度大。为此,提出采用可见光谱进行年轮参数检测的新方法。首先针对活立木年轮检测需求,设计了木芯专用可见光谱分析装置。装置采用宽光谱对称式光源,封闭式暗箱设计,彩色CCD外置、固定距离采集方式。进而采集样品全彩色图像,分别提取不同光谱通道数据进行分析,最终获得年轮特征光谱参数。以从松树活立木钻取的木芯为例,经打磨后的木芯水平固定于载物台,光源均匀照射样品,CCD采集木芯漫反射RGB图像,基于对木芯全彩色图像的不同光谱通道的分析,分别提取RGB三帧灰度图像的强度曲线,区分早晚材分界线,得到树木年轮各项指标,实现树木年轮参数的快速提取。实验首先将CCD采集的RGB图像转换至NTSC色彩空间,以扩大色彩域。在设置滤波窗滤除背景,截取出木芯图像后,通过提取木芯图像的R,G和B三灰度分量图像,发现木芯B灰度图的早晚材区域差异最分明。基于该特征,可提取出早晚材分界线的位置信息。对木芯B灰度分量图微分,得到灰度沿水平方向的空间梯度。确定灰度变化率极大值对应的各点,鉴于木芯生长特性,灰度变化率极大值对应空间位置首先取为窄像素区域,进而在窄像素区域取中间值,此即木芯年轮各早晚材的中心点。其中,早材中心点对应光谱曲线的极大值,晚材中心点对应光谱曲线的极小值。结合专家经验,建立早晚材中心点与分界线的灰度关系,可得各分界线的位置。通过早晚材分界线与年轮各参数的关系,可进一步得出年轮各项指标。对比3位林木育种专家人工识别结果,本方法检测结果除了在木芯靠近端点处的位置外,都具有极高的准确度。采用可见光谱通道的数据采集与分析方法检测树木年轮参数,检测过程可实现全自动,高效、无损,精度可达到0.1 mm,结果精确。相比于人工测量法、扫描仪法,检测效率更高;相比于X射线法,检测过程更加安全、低耗,操作更方便。是一种具有较强应用性的方法。     

基于最大和最小光强图像的偏振去雾方法

相对于传统光学探测技术,偏振探测在目标探测、识别方面有着独特的优势。针对雾、霾等天气下图像退化的问题,提出一种利用偏振信息的图像去雾方法,通过获取3个角度下目标的偏振图像,求解出场景目标的斯托克斯矢量,从斯托克斯矢量与穆勒矩阵的关系出发,分析偏振图像光强随着偏振角度的变化规律,获取最大和最小光强下的正交偏振图像,利用偏振滤波和亮通道先验方法分别估算大气光偏振度和其无穷远处大气光强值,最终重构出无雾图像。实验结果表明,在雾霾天气下,利用获取的正交偏振图像能够重构出清晰的图像,且重构图像的平均梯度和边缘强度均提升了约3倍,灰度标准差提升了约88%。     

一种八谱段滤光片成像系统设计

针对多光谱滤光片阵列成像采样率低,原始(Raw)数据稀疏所导致的重建图像模糊,高频信息丢失等问题,提出了一种新八谱段滤光片阵列分布方案,利用基于邻域梯度延伸方法对光谱Raw图像进行重建.首先基于二叉树生成法,在重复排列的4×4阵列中设计了一种等空间概率比的八谱段滤光片分布方案;然后针对传感器直接获取的稀疏Raw图像,计算各谱段采样点的梯度信息,在保持图像结构特征和纹理信息的基础上,利用邻域采样点的像素值和梯度值对未采样点进行重建,从而获得完整的光谱图像信息;最后,基于已重建的八谱段光谱图像,采用伪逆矩阵法重构各像素位置的31波段光谱值.结果表明,相对于主流图像重建方法,本文算法提高了重建八谱段光谱图像的峰值信噪比、复合峰值信噪比,降低了光谱均方差,更好地保留了图像的纹理和边缘,有效降低了多光谱滤光片阵列成像中的颜色伪影和图像模糊等现象.     

一种红外偏振图像的二次融合方法

根据红外偏振特性图像的冗余性与互补性,提出了一种基于梯度特征和支持度变换的二次融合方法。利用提出的方法先对红外偏振度与偏振角图像进行梯度特征融合,然后利用支持度变换对梯度特征融合图像和合成强度图像进行二次融合,得到了边缘突出、轮廓清晰、对比度高的的融合图像。实验结果表明:融合图像与偏振角图像、偏振度图像、合成强度图像相比局部方差分别提高23.02%、176.9%、148.2%;对比度分别提高67.84%、196.5%、49.39%;平均梯度分别提高46.09%、164.1%、214.5%。     

Binary encoding method to encrypt Fourier-transformed information of digital images

An encoding method is used to encrypt the Fourier-transformed information of a hidden (covert) digital image in an overt image, while the Fourier-transformed information must be encoded with binary codes. All of the pixels in an overt image are classified into five groups that are called identification, type, tracing, dimension, and information codes. Identification codes are used to judge if the overt image contains codes that belong to the proposed encoding method or not; type codes are used to judge the encoding type; tracing codes are used to judge the encoding trace; dimension codes are used to judge the size of the hidden information; and information codes are used to decode the hidden information. Applying the proposed encoding method is rather easy, and host images corresponding to overt images are not needed for decoding work. The experiment has demonstrated four types of encoding for the proposed encoding method to reconstruct covert images without any distortion or only with a little distortion.     

Digital particle holographic system for measurements of spray field characteristics

A digital particle holographic system for measurements of spray fields is presented. A double exposure hologram recording system with a synchronization system for time control is established, resulting in digital holograms that can be quickly recorded. To process recorded holograms, the correlation coefficient method is used for focal plane determination of particles. To remove noise and improve the quality of holograms and reconstructed images, a Wiener filter is adopted. The two-threshold and image segmentation methods are used for binary image transformation. For particle pairing, the match probability method is adopted. The proposed system is applied to a spray field, and three-dimensional velocities and sizes of spray droplets are measured. Measurement results from the digital holographic system are compared to those made by laser instruments, which prove the feasibility of the proposed in-line digital particle holographic system as a good measurement tool for spray droplets.     

Localization of iris in gray scale images using intensity gradient

A new method of iris localization based on intensity value analysis is proposed in this paper. Iris recognition systems are mainly dependent on the performance of iris localization processing. Steps after localization involve normalization, feature extraction and matching. These steps are based on the accuracy and efficiency of localization of iris in human eye images. In the proposed scheme, the inner boundary of iris is calculated by finding the pupil center and radius using two methods. In the first method, selected region is adaptively binarized and centroid of the region utilized for obtaining pupil parameters. Edges are processed to detect radius and center of pupil during the second method. For outer iris boundary, a band is calculated within which iris outer boundary lies. Signals in one dimension are picked up along radial direction within determined band at different angles. Three points with maximum gradient are selected from each signal. Redundant points are deleted using Mahalanobis distance and remaining points are used to obtain the outer circle of the iris. Points for upper and lower eyelids are found in the same way as the iris outer boundary. Selected points are then statistically fitted to make parabolas and lastly eyelashes are removed from the image to completely localize the iris. Experimental results show that proposed method is very efficient and accurate.     

一种基因芯片光学扫描图像倾斜校正方法研究

针对在基因芯片光学扫描时产生的图像倾斜问题,提出了一种基于像素灰度的芯片图像倾斜校正方法。结合基因芯片图像的结构特点,基于行、列方向像素灰度定义芯片图像的校正指标。在角度检测范围内,利用折半搜索方法,基于校正指标来检测芯片图像的校正角度和芯片图像的校正位置。实验结果表明,该方法能有效地检测多类基因芯片图像的倾斜角度,具有较强的鲁棒性和实用性。     

Look-up table and Gaussian filter-based inverse halftoning method excellent in gray-scale reproducibility of details and flat regions

Halftoning is a technique in which gray-scale images are converted into binary ones, and has been used widely in many practical image processing applications. On the other hand, inverse halftoning is a technique of reproducing a grayscale image from a binary one. One of the sophisticated inverse halftoning methods which can yield a high quality grayscale image is that based on a look-up table (LUT). In this paper, a new inverse halftoning method based on a combination of this LUT method and a Gaussian filter is discussed. Here, the output gray-scale image is reproduced by blending the output of the LUT-based inverse halftoning and that of the Gaussian filtering appropriately in accordance with local statistics of the image. The effectiveness and the validity of the described method are verified through experiments.     

基于针孔成像像面参数提取的单板机镜头显微成像质量评价方法

提出以针孔成像调制传递函数面积(MTFA)和MTFA相对变化率作为像面参数,定量评价单板机镜头的显微成像质量。采用针孔法获取不同视场位置的光斑图像,以提取单板机镜头显微成像系统的调制传递函数(MTF);建立单板机镜头透镜组的MTF数学模型,提取边缘视场弧矢方向与子午方向的MTFA和MTFA相对变化率,用于度量被测镜头显微成像清晰度与像面平整度。开展了单板机镜头测试实验,采用论文提出的模型方法定量评价被测镜头显微成像性能,结果表明,Lens2镜头可获得最佳显微成像质量。计算被测镜头RGB点阵图像的平均功率谱(APSV)、灰度平均梯度(GMG)及拉普拉斯算子和(LS),结果显示Lens2点阵图像的APSV、GMG及LS参数值最大分别为2.7202、17.0244及94.9212,且点阵图像清晰度最高,与像面参数评价结果相符,表明论文提出的方法用于定量评价单板机镜头显微成像性能是准确有效的,对提高在线图像可视铁谱(OLVF)探头设计具有重要意义和工程价值。