基于锯齿空洞残差卷积的单幅图像超分辨率重建研究

针对残差学习的超分辨率重建方法中存在感受野受限、分辨率低、复杂性较高、边缘信息丢失等问题,提出一种锯齿空洞残差卷积的神经网络.首先,基于ResNet网络设计了锯齿空洞卷积,扩大网络的感受野,消除网络的"网格化",并增加跳跃连接,将图像特征传递到更深的网路;然后,通过最后一个卷积层得到与原始图像大小相等的残差图像;最后,...     

结构光照明显微空间域超分辨图像重建研究

以π/2相移间隔的结构光照明显微图像为输入,通过图像差分、数学推导及简化构建一个数学模型,在空间域直接解析得到超分辨图像。理论验证该模型可将传统显微的横向分辨率提高1倍,并可减少离焦背景干扰。在基于数字微镜器件的结构光照明显微系统中,对荧光微球及牛肺动脉内皮细胞进行空间域超分辨重建实验,验证了算法的有效性。获得的超分辨效果与频域重建法相近,但图像重建速度快约5倍。该研究有助于扩展结构光照明显微的应用范围,对活细胞和组织的长时间在体监测具有良好的应用潜力。     

Research of electromagnetic field in different length left-handed material slab

Finite-difference time-domain （FDTD） method is used to simulate the propagation of electromagnetic wave in left-handed material slab （LHMs） with cold plasma model The effects of optical propagation in the left-handed material compared to convex lens are discussed. The wider the LHMs is, the stronger electric field of focusing image in left-handed material slab is confirmed by the simulation with various slab length. However, the outer image point location would slightly moves to the LHMs side when the length of LHMs is reduced.     

过渡流下近壁插入圆柱对壁面强化传热的影响

本文利用基于复合网格系统的计算方法,对Re=50～1200的近壁插入圆柱流场进行数值模拟,研究过渡流状态下在壁面附近插入圆柱对下游壁面传热强化的影响。并基于低速循环水槽流动实验台,采用粒子成像测试法(PIV)对Re=100～500的近壁插入圆柱流场进行可视化实验研究,验证了数值模拟方法的可靠性。研究结果表明:近壁插入圆柱流场在Re=100时进入过渡流状态;Re直接影响圆柱尾流中周期性涡脱和壁面涡岛的发生位置及其洗刷效应的大小,随着Re的增大,洗刷效应明显增强,因而,过渡流范围内Re越大,圆柱下游壁面传热强化越大。     

基于动态感受野的航拍图像目标检测算法

针对现有基于平视图像目标检测算法在航拍图像上检测精度不高的问题,提出一种具有动态感受野的单阶段目标检测算法。该算法采用SE-ResNeXt作为特征提取网络,在RetinaNet结构中添加bottom-up短连接通路和全局上下文上采样模块,增强了检测层特征的结构性和语义性。构造具有动态感受野的检测子网络,动态选取适当尺度的感受野特征进行目标检测。在实景航拍数据集上进行实验评测,并与相关算法作对比,结果表明改进算法在数据集上表现良好,性能指标具有明显提升,即使在光线昏暗、下视视角、斜下视视角和密集目标等场景图像中,也具有较好的检测效果。     

基于偏振信息探究水下环境气泡群对目标成像的影响

水下光学成像是海底探索和目标识别的一个重要方式.由于海浪、船舶尾流以及海洋生物游动与呼吸等原因,存在着大量的气泡.气泡群的光散射作用往往会使水下目标成像效果受限、难以识别,并且一般的光学技术难以消除气泡对成像的影响.针对上述问题,本文先从理论上推导和仿真了入射光线在水下单气泡、气泡群中以及目标表面的光强和偏振信息的变化;然后在构建了水下气泡实验平台的基础上探究了光源入射角度的改变以及成像波段的变化对气泡环境中目标偏振成像的影响;研究了不同金属材质目标物的强度和偏振信息的变化趋势;分析了水下目标在不同气泡群厚度条件下强度和偏振信息的变化趋势;最后利用偏振特征提取与视觉信息保留的图像融合方法抑制气泡对水下目标成像的影响.实验结果显示气泡群中目标成像会受到多种因素的影响,利用偏振图像融合方法会使气泡群受到较好的抑制,并提高了水下目标的清晰度.     

X射线荧光CT成像中荧光产额、退激时间、散射、偏振等关键物理问题计算与分析

X 射线荧光 CT(X-ray fluorescence computed tomography,XFCT)是一种使用X射线荧光(X-ray fluorescence,XRF) 实现功能性成像的新技术,在生物医学成像中表现出较大潜力.但是,X射线穿过生物体的同时还会产生大量康普顿散射光子,对XRF信号的采集形成很强的背景噪声;因此,如何有效消除康普顿散射噪声对于提高XFCT成像质量至关重要.本文研究总结了 XFCT成像过程中涉及的物理过程,包括:荧光的产额、退激发时间、荧光发射角分布、荧光偏振态、康普顿散射角分布与散射光偏振态,并通过研究荧光与散射光物理性质的差异寻找去除康普顿散射噪声的方法.经过物理过程推导和分析计算,发现:1)高原子序数元素的K层荧光退激发时间极短,在现有探测器的时间分辨率条件下,无法分辨散射光与荧光;2) K层发射荧光的角分布各向同性,康普顿散射角分布在与入射光偏振方向附近取得最小值,而且入射光线偏振度越高,散射光的微分截面越小,偏振光源将有利于减少康普顿散射噪声;3) K层荧光线偏振度为零,而康普顿散射光子在一些散射方向上具有一定线偏振度,因此偏振态的差异可能用...     

“探究功与速度变化关系的实验”创新设计

探究功与速度变化的关系是高中物理的一个重要实验,教材提供了两种实验方案.特别是第二种实验方案采用倍增法,设计思想十分巧妙.但是平衡摩擦繁琐,实验系统误差大,数据处理繁琐,在实验操作中操作难度大.学生成功率极低,所以对本实验进行改进和创新设计.即突出了倍增法这种思想,又极大简化了实验操作过程和数据处理方法,取得了十分满意的实验效果.     

基于可分离编码的高分辨X射线荧光成像技术研究

相比于传统基于毛细管或针孔的X射线成像系统,编码孔径成像系统具有结构简单、灵敏度高、扩展性强等优势,使其在X射线荧光成像中极具潜力.本工作应用新型编码孔径成像计算模型,设计了一种基于可分离编码的X射线成像系统.利用Geant4蒙特卡罗仿真对系统的性能进行了研究,并根据快速迭代收缩阈值算法进行了图像重建.模拟及分析结果显示,近场成像时,与传统基于卷积模型的成像系统不同,该系统的性能不受准直效应的影响.成像系统的空间分辨率约为65 μm,并能够准确地重建出不同能量的线源和形状复杂物体的图像.重建图像的质量受校准时所用X射线能量和物体发射X射线能量的影响,两者差异越小,重建图像的质量越高.三维重建结果显示,系统能够从单次获取的二维投影图像,正确地重建出物体与系统的距离,轴向空间分辨率约为1.1 mm.     

基于图像内容对比感知的图像质量客观评价

为了提出性能优异的图像质量评价(IQA)模型,本文基于人类视觉感知特性和图像的灰度梯度、局部对比度和清晰度特征,提出了一种基于图像内容对比感知的IQA方法.在该方法中,首先结合视觉感知特性,基于物理学中对比度定义,提出一种图像质量定义及其值计算方法;之后,基于灰度梯度共生矩阵,提出一种图像灰度梯度熵的概念及其值的计算方法,并基于图像灰度梯度熵、局部对比度和清晰度,提出一种图像内容及其视觉感知的描述方法;最后,基于图像内容特征和图像质量定义,综合分析,提出IQA方法及其数学模型.并且采用5个开源图像数据库中的119幅参考图像和6395幅失真图像对其进行了仿真测试,同时分析和探讨了52种失真类型对IQA的影响;另外,为了说明所提IQA模型的优势,将其与现有的7个典型IQA模型,从精度、复杂性和泛化性能上进行了对比分析.实验结果表明,所提IQA模型的精度PLCC值在5个数据库中最低可以实现0.8616,最高可达到0.9622,其性能综合效益优于7个现有IQA模型.研究结果表明,所提IQA方法是有效的、可行的,所提IQA模型是一个性能优异的IQA模型.