航天时间延迟积分CCD相机摆扫成像快速几何校正设计与分析

为实现在轨卫星机动成像条带的快速准确拼接和应用,针对高分辨力卫星在轨推摆扫相结合的机动成像模式,提出了一种光线追迹像移匹配数学建模方法。通过对卫星机动过程中的摆角变化、地球表面面型的影响分析,利用摆扫过程中姿态对地指向不断改变导致的交轨方向速度失配量和成像变形量,补偿相机像面各点处的像移量从而进行快速几何校正。利用小卫星姿态控制系统全物理仿真平台对成像进行了仿真分析。分析结果表明,成像过程中随着扫描角的增加,像面上的像移量增大,成像变形情况也变严重。利用均方误差分析仿真成像与实验成像质量,仿真成像与实验成像相差-0.000011左右,较好地满足地面卫星相机成像仿真需求。对不同扫描角下存在速度失配的图像进行快速几何校正,该校正后图像的均方误差变小。该校正方法具有效率高,便于拼接应用的优点。     

基于聚类分割和形态学的可见光与SAR图像配准

针对可见光与SAR图像灰度差异大,共有特征提取难的问题,提出了一种基于k-均值聚类分割和形态学处理的轮廓特征配准方法。利用k-均值聚类算法对两类图像进行分割,得到图像分割区域;通过形态学处理,有效减少SAR图像斑点噪声影响,准确提取两类图像的封闭轮廓;采用轮廓不变矩理论,引入矩变量距离均值、方差约束机制和一致性检查的匹配策略,获取最佳匹配对,实现了两类图像的配准。通过实验,三组图像的配准精度分别达到0.3450、0.2163和0.1810,结果表明该法可行且能达到亚像素的配准精度。     

基于免疫模板聚类的模糊中波红外图像目标提取

借鉴生物先天性免疫与适应性免疫的协调作用机制,综合考虑中波红外图像的光谱成像机理和频域模板统计特征,提出一种免疫模板聚类目标提取算法。借鉴先天性免疫对抗原表面分子模式的识别作用,以最大类间方差,将模糊中波红外图像初分割为目标像素集、背景像素集和模糊像素集;借鉴先天性免疫的特征提呈作用,提取中波红外图像模糊像素的频域模板特征,将图像的像素灰度特征空间映射为频域模板特征空间;基于提呈得到的模板特征,对模糊像素集进行适应性免疫聚类,将模糊像素划分为目标像素或背景像素。用手部痕迹的模糊中波红外图像进行实验,并与经典边缘检测模板法和传统区域模板法进行了效果比较和定量评价,结果表明免疫模板聚类算法的目标提取率、与参考标准的重合度、绝对误差率均优于现有模板方法,能够有效实现模糊中波红外图像的目标提取。     

基于ARM架构的图形水幕系统

传统的以水为装饰的方法形式比较单一,缺乏创新性的现状,因此提出了一种基于ARM架构,结合了人体传感、无线传输等功能的数字图形水幕系统,能够精确控制电磁水阀开/闭合,实现了以水为媒介的图形、文字的展示;同时,在系统中开发了一种自由落体图像补偿算法,创建了图像补偿表,通过对原始图像的补偿可在系统人眼感兴趣的区域很好展示所需的图形及文字;在实验中可看出系统在1.26 m×1.26 m的显示区域内对64×64像素的图形进行补偿时达到了较好的效果;该系统综合考虑了性能、成本等因素,具有很强的创新性和实用价值。     

基于边缘估计的自适应各向异性扩散的医学超声图像降噪算法

提出了一种针对医学超声图像的自适应各向异性扩散算法;该算法充分利用图像本身的边缘信息以及图像水平和垂直方向梯度的差异,用GHAD方法在两个方向设置不同的梯度门限,避免了传统的常数及单一梯度门限带来的鲁棒性差等问题;改进的扩散系数改善了传统扩散系数收敛过快及边界平滑的问题;经过多组仿真实验,综合峰值信噪比(PSNR)和边缘保持度(FOM)等指标,表明该算法相比同类算法有更好的降噪和边缘保持效果。     

基于局部约束群稀疏的红外图像超分辨率重建

针对红外图像分辨率低、视觉质量差等问题,提出基于局部约束群稀疏模型的红外图像超分辨率重建方法.考虑到红外图像的纹理自相似性和原子系数的群结构稀疏性,首先建立了基于局部约束的群稀疏表示模型.然后,在假定低分辨率图像空间和高分辨率图像空间具有相似流形的前提下,联合局部约束群稀疏表示模型和K-SVD(K奇异值分解)方法,训练得到高低分辨率图像对应的群结构字典对.最后,通过高分辨字典和对应的红外图像群稀疏表示系数重建得到高分辨率的红外图像.实验结果表明,本文方法具有更好的超分辨率效果,无论是在客观评价指标还是主观视觉效果方面都有明显的提高.     

一种基于抖动和混沌技术的数字图像篡改检测及修复算法

本文提出了一种基于抖动和混沌技术的数字图像篡改检测及修复算法.该算法使用小波变换后的低频子图和抖动技术生成图像的认证及修复信息,在有效减少水印数据量的同时,将水印嵌入小波变换后的高频子图,从而达到水印的不可见性.运用混沌技术完成水印的嵌入和加密,并结合中国余数定理,进一步减少水印嵌入对图像质量的影响.实验证明,该算法兼顾了水印的不可见性和鲁棒性,并且能够一定程度修复篡改图像,在图像认证和修复方面具有较高的实用意义.     

参量放大器腔中光力诱导透明与本征模劈裂性质

研究了在含有光学参量放大器的光力学腔中关于弱探测光的光力诱导透明与本征模劈裂的性质.研究发现,光学参量放大器的驱动场相位和非线性增益值的大小对光力诱导透明窗口宽度和本征模劈裂性质有非常重要的影响,特别是当控制光频率工作在光力学红边带下,通过适当调制相位和非线性增益可以实现比空腔时(没有光学参量放大器时)还狭窄的光力诱导透明窗口,此时伴随着陡峭的色散曲线.这些研究结果有利于在光力耦合系统中实现快慢光、光存储等量子信息处理过程.     

像面数字全息的重建相位误差分析和改善

像面数字全息是数字全息技术中常用的测量和成像方式,它通常采用离散傅里叶变换和频率滤波的方法进行物光波的重建.本文讨论了这些算法对重建相位的影响.首先分析了频谱泄露对于相位误差的影响,结果表明当采样周期为整数时,重建相位误差很小,因此具有极高的相位重建精度;而当不满足整周期采样时,相位重建误差有了明显的增加.为了改善频谱泄露所引起的相位误差,采用Hanning函数对数字全息图进行了预处理,结果表明Hanning窗的加入能够有效地提高重建相位的准确程度.     

光激活磁共振脑功能成像的研究现状及前景

磁共振脑功能成像经过20年的发展已经成为大脑认知神经科学研究中最主要的技术.光激活磁共振脑功能成像是将它与新发展起来的光遗传学相结合的新兴技术,具有高时空选择性地分析特定神经回路或特定类型的神经元在整个功能网络中的作用的巨大潜力,为理解人类脑功能和揭示神经精神疾病机理可提供新的技术手段.