硬X射线焦斑环孔编码成像的理论与实验研究

针对几十~百keV能量的低强度X射线焦斑源测量,建立了高探测效率环孔编码成像技术。研究给出了环孔成像效率和信噪比与环孔结构参数的关系,采用微联结的环孔结构设计并模拟了联结区尺寸对成像质量的影响,解决了环孔结构同轴成像技术难题。所建立环孔成像系统应用于Unique-II X射线焦斑源成像实验。结果表明,X射线焦斑的空间分布近似为‘马鞍’形状,而且中间部分的强度低于两侧的强度,与针孔成像结果相似,但环孔的探测效率明显高于针孔的效率。最后,分析了维纳滤波与R-L两种复原图像方法的效果。     

An image encryption scheme based on three-dimensional Brownian motion and chaotic system

At present, many chaos-based image encryption algorithms have proved to be unsafe, few encryption schemes permute the plain images as three-dimensional(3D) bit matrices, and thus bits cannot move to any position, the movement range of bits are limited, and based on them, in this paper we present a novel image encryption algorithm based on 3D Brownian motion and chaotic systems. The architecture of confusion and diffusion is adopted. Firstly, the plain image is converted into a 3D bit matrix and split into sub blocks. Secondly, block confusion based on 3D Brownian motion(BCB3DBM)is proposed to permute the position of the bits within the sub blocks, and the direction of particle movement is generated by logistic-tent system(LTS). Furthermore, block confusion based on position sequence group(BCBPSG) is introduced, a four-order memristive chaotic system is utilized to give random chaotic sequences, and the chaotic sequences are sorted and a position sequence group is chosen based on the plain image, then the sub blocks are confused. The proposed confusion strategy can change the positions of the bits and modify their weights, and effectively improve the statistical performance of the algorithm. Finally, a pixel level confusion is employed to enhance the encryption effect. The initial values and parameters of chaotic systems are produced by the SHA 256 hash function of the plain image. Simulation results and security analyses illustrate that our algorithm has excellent encryption performance in terms of security and speed.     

Holographic image subtraction using a polarization technique

A holographic image subtraction technique is proposed. The vector nature of light is utilized in introducing a phase difference of π between the two reconstructed object waves. The experimental results are also presented.     

起爆药爆轰场和燃烧场的干涉法显示及其图像处理

本文介绍了利用脉冲YAG激光引爆起爆药产生爆轰流场或燃烧温度场,用时间序列干涉法首次获得了爆轰流场和起始燃烧过程的时间序列干涉图的实验结果.在此基础上,采用条纹曲线检测法和双三次多结点插值样条函数从干涉图上提取爆轰场冲击波的波阵面,并通过序列波阵面配准算法,定量地计算了冲击波的传播速度.同时,还定量计算了燃烧场温度随时间变化的分布.     

抛物面镜系统的光学图像处理

讨论了抛物面镜的变换特性;提出用一个凹抛物面反射镜组成光学图像处理系统,进行了相干光,部分相干光和白光的若干光学图像处理实验,证明了系统的可行性,并对系统的实用意义作了若干讨论.     

选择性双向顺序压缩感知重建动态磁共振成像

压缩感知是一种新兴技术,该技术能够用远低于奈奎斯特采样频率采集的信号恢复出原始信号. 压缩感知成像方法大大提高了心脏磁共振成像的采集速度,已有的方法主要利用动态图像时间相关及心脏的周期性运动特征,如采用在时间维做傅立叶变换或求解每帧数据跟参考帧数据的差异获取稀疏数据,满足压缩感知重建的要求. 该文提出了选择性双向顺序压缩感知重建算法,利用相邻帧的差异更小的特点,获取更加稀疏的差异数据,同时利用动态图像的周期性,以目标函数积分为判据,在时间顺序和时间逆序两个方向选择效果更好的方向进行数据重建,降低图像伪影和噪声. 该选择算法,可以在不增加重建时间的情况下,选择双向顺序重建中最佳的结果. 该文对心脏磁共振图像数据进行了数据处理实验,并且跟传统压缩感知算法、参考帧差异方法及匙孔成像方法进行了比较. 结果表明：该方法无论从视觉效果还是从统计结果上,都有很大的改善.     

高动态范围图像合成中相机响应函数的快速标定

针对高动态范围图像合成过程中相机响应函数标定速度低的问题,提出了一种快速有效的相机响应函数标定的方法.首先根据不同曝光度的图像在成像过程中场景照度保持一致的特性,提出构建一种新的最小平方代价函数,以降低相机响应函数标定方程组的维数;然后在保证标定方程组求解效率的前提下,根据不同曝光度图像的噪音分布,引入高斯加权函数,有效减小多曝光图像在高亮或过暗区域成像过程中引入的噪音,并利用稳健的QR分解算法提高标定方程组的求解速度;最后采用查表的方法,利用高斯加权函数完成场景照度的合成及相应的色调映射,得到能表现整个场景亮区和暗区细节的可视化图像.实验结果表明,与传统方法相比,本文算法在保证相机响应函数标定准确度的同时,具有计算量小、速度快的优点,可实现相机响应函数的快速标定,而且所获得的可视化图像主观效果有所提高,在便携式摄像设备上具有广泛的应用前景.     

远距离多源图像融合系统实时配准设计

为了实现全天候多波段远距离实时图像监控,设计了具有微光、红外和可见光融合的光学前端,对多源图像进行实时配准研究。在平行光轴的基础上,通过计算不同视场图像的成像视差,计算仿射变换需要的参数,采用双线性内插算法弥补红外在成像方面与可见光图像的差别,将红外图像的变换制作成查找表存储在图像处理器DM642中,系统通过硬件查找表可以快速实现不同图像的配准变换,实现同步视频的实时配准与融合。实验表明:该设计能够准确地实现多源图像的实时配准,系统经过图像配准、图像融合和伪彩变换处理后的时间约为24.3 ms,系统探测距离大于3 km。     

基于干涉原理的双图像加密系统

提出一种新的虚拟光学加密方法,该方法分3个步骤将两幅图像隐藏于3个随机相位板中。将两幅图像分别作为相位和幅度信息隐藏于一个复数场中,利用随机相位板作为参考光,并采用数字全息术将该复数场转换成平稳随机白噪声,利用干涉加密原理进一步将此白噪声储存于2个随机相位板中,从而将两幅图像信息隐藏于3个纯随机相位板中。该方法原理简单,无需进行迭代操作。计算机模拟结果显示:任何一个密钥错误,均无法得到原始图像的任何信息。同时,解密过程对系统中距离及波长等参数非常敏感,较大地提升了系统的安全性。     

X射线探测器图像的恢复研究

图像退化是引起X射线探测器图像质量下降的主要原因。图像恢复,可以提高系统的分辨率和对比度灵敏度。通过对射线成像系统图像退化的分析,介绍了反滤波信号恢复方法,并提出了一种近似恢复算法,该算法将反滤波恢复近似为除法运算的恢复。给出了恢复前后的图像及标准差的对比,实验结果表明了该算法的有效性。