基于嵌入式多尺度变换的多波段图像融合

针对序贯式融合方法常常会降低多波段图像间原有差异的问题,提出了基于嵌入式多尺度变换(embedded multi-scale transform,EMT)和局部差异特征的多波段图像融合方法.利用支持度变换法(support value transform,SVT)分别分解多波段图像;再采用四叉树(quad-tree,QT)法分解灰度值较分散的某波段图像的最后一层低频成分图像,以分解得到的块图像为标准分别分割其他波段的最后一层低频成分图像;采用可能性理论的析取融合规则对多波段低频块图像进行特征级融合;遍历所有块得到低频融合图像块;将拼接得到的低频融合图像与像素级逐层融合得到的支持度图像序列进行逆变换,获得最终融合图像.实验结果表明:四叉树分解融合有显著效果,与单纯的四叉树融合相比,嵌入式多尺度分解融合图像的边缘强度提高了13.31%,对比度提升了2.63%,熵提高了4.26%,运行时间下降了87.11%,证明了所提出方法的有效性.

低剂量CT图像的自适应广义总变分降噪算法

针对低剂量计算机断层扫描(CT)重建图像时出现明显条形伪影的现象,提出一种自适应广义总变分(ATGV)降噪算法。该算法考虑了传统广义总变分(TGV)算法在降噪时模糊图像边缘信息的缺点,把可以有效区分图像平滑区和细节区的直觉模糊熵应用到传统TGV中,对图像的不同区域进行不同强度的去噪,从而达到保护图像细节的效果。该算法首先采用滤波反投影(FBP)算法得到低剂量CT重建图像;然后利用基于直觉模糊熵的边缘指示函数对传统TGV模型进行改进;最后用改进后的模型对重建图像进行降噪处理。采用Shepp-Logan模型和数字胸腔模型(thorax phantom)仿真低剂量CT重建图像来验证算法的有效性。实验结果表明,所提算法的归一化均方距离(NMSD)和归一化平均绝对距离(NAAD)均比总变分(TV)降噪算法和广义总变分(TGV)降噪算法小,且可分别获得26.90 d B和44.58 d B的峰值信噪比(PSNR)。该算法在去除条形伪影的同时可以较好地保持图像的边缘和细节信息。

射线数字成像检测系统不均匀性分析与校正

图像高低频畸变(即不均匀)会导致射线数字检测系统检测灵敏度的下降和误判,而造成畸变的原因是系统中射线源强度分布不均匀、闪烁体屏发光不均匀、镜头渐晕、科学级CCD暗电流和光响应不均匀。在此分析的基础上提出了一种校正方法,该方法利用实验得出校正矩阵,通过软件校正,先校正CCD暗电流和光响应不均匀性,再对其它三个因素合并校正。在便携式X射线源下,对三号透度计在15mm均匀钢板上的图像进行了校正实验,结果表明,灵敏度由校正前的1.67%提高到1.33%,图像不均匀性得到明显改善,空间分辨力大于3.5lp/mm。系统具有检测灵敏度高(≤1.5%)和适应射线能量范围大(50keV-15MeV)的优点。

自适应加权全变分的低剂量CT统计迭代算法

针对低剂量计算机断层扫描(LDCT)重建图像时出现条形伪影和脉冲噪声的现象,提出一种自适应加权全变分的LDCT统计迭代重建算法。该算法克服了传统全变分(TV)算法在去除条形伪影的同时引入阶梯效应的缺点,把基于加权方差的加权因子与TV模型相结合提出自适应加权全变分模型,然后再把新模型应用到惩罚加权最小二乘(PWLS)重建算法中,这样就可以对图像的不同区域进行不同强度的去噪,从而取得噪声抑制和边缘保持的良好效果。采用Shepp-Logan模型和数字骨盆体模来验证算法的有效性,实验结果表明,所提算法的归一化均方距离和归一化平均绝对距离均比滤波反投影(FBP)、PWLS、惩罚加权最小二乘的中值先验(PWLS-MP)以及惩罚加权最小二乘的全变分(PWLS-TV)算法的值小,且可分别获得40.91 dB和42.25 dB的峰值信噪比。实验结果表明,该算法重建出的图像在有效去除条形伪影的同时对图像的边缘和细节起到很好的保护作用。

基于变指数各向异性扩散和非局部的最大似然期望最大低剂量CT重建算法

针对低剂量计算机断层扫描(CT)重建图像发生严重衰退的问题,提出一种基于变指数和非局部的最大似然期望最大(MLEM)低剂量CT重建算法。该算法考虑了传统各向异性扩散中降噪不充分的缺点,把可以有效折中热传导和各向异性扩散(P-M)这两种模型的变指数,以及代替梯度检测边缘和细节的相似度函数运用到传统各向异性扩散中,从而达到所期望的效果。该算法在每次迭代中首先采用基本的MLEM算法对低剂量CT投影数据进行重建;然后利用基于非局部的相似性测度以及变指数和模糊数学的理论对各向异性扩散的扩散函数进行改进,用改进后的各向异性扩散对重建图像进行降噪;最后使用中值滤波对图像进行处理从而消除脉冲噪声点。实验结果表明,所提出算法的均方绝对误差、归一化均方距离均比有序子集惩罚最小二乘(OS-PLS)、有序子集惩罚最大似然一步迟疑(OS-PML-OSL)、基于传统P-M、基于方差的算法小,获得了高达10.52的信噪比。该算法重建出的图像可以在有效消除噪声的同时较好地保持图像的边缘和细节信息。

基于DSP的单车道车流量实时监测算法

针对传统的车流量检测系统采用感应器设备硬件安装繁杂及通用车流量检测算法无法判别车辆行驶方向的问题,提出一种基于数字信号处理器(DSP)的单车道车流量实时监测算法,并应用于停车场。首先,在虚拟检测带上使用背景差分法完成车辆检测,并对均值法背景建模进行改进;其次,提出一种邻帧二值归类算法对车辆行驶方向进行判别;最后,在虚拟检测带上进行车流量计数并将车位情况实时显示于LED显示屏上。通过模拟实验验证了所提算法的可行性,并在实际测试实验中,得到邻帧二值归类算法方向判别的准确率为96.5%,车位监控算法准确率为92.2%。实验结果表明,该单车道车流量实时监测算法准确率较高,节省了检测系统设备,可以应用于单车道停车场进行车流量实时监测。

锥束FDK反投影重建算法的三角函数优化

为了提高传统FDK(Feldkamp-Davis-Kress)重建算法的重建速度,根据三角函数在一定程度上表现出来的周期性的特点对极坐标下的FDK重建算法进行了改进。改进的算法能够一次性对多幅投影数据进行反投影重建,并且大大减少了三角函数的运算量。同时利用正余切函数的对称性,在将重建后的图像从极坐标向笛卡尔坐标的转换过程中一次性将多个重建后的像素点进行转换。实验结果表明,对比传统FDK重建算法,经过该优化的算法在重建速度上提高了近10倍。

结合改进扩散和双边滤波的低剂量CT重建

针对低剂量计算机断层扫描(CT)重建图像时出现明显条形伪影的现象,提出一种结合非局部均值模糊扩散和扩展邻域双边滤波的中值先验(MP)重建算法。首先,使用基于非局部均值模糊扩散方法对中值先验分布的最大后验(MAP)重建算法进行改进,以减少重建图像中的噪声;然后,采用基于扩展邻域的双边滤波方法对重建图像进行处理,以保持图像的边缘和细节信息,进一步提高重建图像的信噪比。采用Shepp-Logan模型和胸腔模型来验证算法的有效性,实验结果表明,与滤波反投影(FBP)、中值根先验(MRP)、非局部均值模糊扩散的MP重建(NLMMP)算法和非局部均值双边滤波的MP重建(NLMBFMP)算法相比,所提新算法的归一化均方距离和均方绝对误差最小,且信噪比最高,分别为10.20 d B和15.51 d B。该重建算法可以在对重建图像进行降噪的同时保持了图像的边缘和细节信息,改善了低剂量CT图像质量退化的问题,获得高信噪比和高质量的重建图像。

基于马赫-泽德干涉具的激光光谱探测技术研究

实时、可靠地探测敌方来袭激光的类型和特征参数是激光告警的主要任务。相干探测技术依靠激光的相干性探测其信息,是较有效的探测技术之一。为了探测来袭激光光谱信息,设计了一种激光探测与光谱实时测量装置。该装置以相干探测技术和傅里叶光学与光信号处理为基础,使用实心小型静态马赫-泽德干涉具作为相干探测元件,它能有效地抑制背景光,无机械扫描部件,光谱检测速度快,可探测纳秒级窄脉冲激光信号;用高速DSP芯片和多通道帧减技术进行实时信息处理,实现背景噪声去除、激光探测和光谱测量。测试结果表明,运用马赫-泽德干涉具和多通道帧减技术,能实现脉冲激光探测,提高测量精度;可探测激光脉冲宽度为10 ns,波长测量误差小于10 nm。

基于片相似性和最大似然期望最大化的低剂量CT重建算法

针对低剂量计算机断层成像(CT)重建的图像产生严重退化的问题,提出一种基于片相似性各项异性扩散和最大似然期望最大化(MLEM)的低剂量CT重建算法。首先,采用基本的MLEM算法对低剂量投影数据进行重建;然后,由于片相似性在降噪的同时,也能较好地保持图像的边缘和细节信息的特点,对重建后的图像使用基于非局部理论思想的片相似性降噪方法处理;最后,由于低剂量投影数据还存在脉冲噪声点,使用中值滤波对图像进行处理。采用Sheep-Logan体模作为实验模型进行低剂量CT图像重建的仿真,与BI-MART、BI-MLEM、基于方差的ELEM和基于结构相似性的MLEM算法进行了对比。实验结果表明,所提算法的信噪比(SNR)高达10.216308 dB,与对比算法相比,视觉效果更优,且有更小的归一化均方误差(NMSE)、均方绝对误差(MAE)和归一化均方距离(NMSD)。所提算法重建出来的图像能在光滑去噪的同时有效地保持图像的细节和边缘信息,既能有效地保持弱梯度和纹理,又不存在各项异性扩散存在的明显阶梯效应。

扇束CT极坐标反投影重建算法的对称优化

为了提高扇束滤波反投影(FBP)算法重建图像的速度,提出一种极坐标反投影算法的优化快速重建方法。算法利用三角函数对称性对多幅预处理后的投影数据同时进行极坐标反投影运算;在反投影数据坐标转换时运用像素位置参数的对称性,以减少双线性插值的计算量。实验结果表明,在不牺牲重建图像质量前提下,与传统卷积反投影重建算法相比,优化算法的重建速度提高8倍以上。该优化方法也适应于三维锥束重建,并可推广到多层螺旋三维重建。

基于变指数的片相似性扩散图像降噪算法

针对图像去噪过程中存在边缘保持与噪声抑制之间的矛盾,提出了一种基于变指数的片相似性扩散图像降噪算法。算法基于变指数的自适应降噪模型,引入片相似性的思想,构造出新的边缘检测算子和扩散系数函数。传统的各项异性扩散图像降噪算法利用单个像素点的灰度相似性(或梯度信息)检测边缘,不能很好地保持图像的弱边缘和纹理信息。而所提算法利用邻域像素的灰度相似性,可以在滤除图像噪声的同时,保持更多的细节信息。仿真结果表明,与其他传统的基于偏微分方程(PDE)的图像降噪算法相比,该算法将信噪比(SNR)和峰值信噪比(PSNR)提高至16.602480 dB和31.284672 dB,具有良好的抗噪性;同时视觉效果较好,保持了更多的弱边缘和纹理等细节特征,在噪声抑制与边缘保持之间取得了较好的权衡。

基于相关系数和双向扩散结合的优质正电子发射断层重建算法

在正电子发射断层成像(PET)中,传统迭代算法会造成重建图像细节信息丢失或目标边界模糊。为了解决上述问题,提出一种基于相关系数和双向扩散结合的优质中值先验(MP)重建算法。首先,引入特征因子相关系数来表征图像局部灰度统计信息,构造出结合相关系数的双向扩散模型;其次,考虑到双向模型对背景和边缘区别处理的优点,将新模型应用到中值先验分布的最大后验重建算法中,形成基于双向扩散的中值先验重建算法。实验结果表明,该算法在去除噪声的同时能够较好地保持图像中的目标边界信息,信噪比(SNR)和均方误差(RMSE)的变化也能直观体现重建图像质量的提高。

多特征量数据融合嵌入式火灾早期预警系统

为了解决传统单一点式烟气传感器识别率低、误报率高、可靠性差等不足,提出了一种嵌入式低功耗的多特征火灾早期预警系统。利用相对湿度、CO浓度、CO_2浓度和O_2浓度等四种火灾早期特征量,研制了基于CortexM3内核的采集和处理系统。对榉木、棉、纸3种火灾试验材料进行了火灾早期阴燃实验,采集并分析了阴燃过程中的4个特征量,采用多特征量对数回归算法对不同温度和不同燃烧物的阴燃实验数据进行了有监督的学习。实验表明,该预警系统的识别率在90%以上,误报率在3%以下,提高了火灾早期预警的准确性和稳定性。

基于MATLAB一种IIR数字带通滤波器的设计与仿真

根据一实例提出基于MATLAB的两种设计IIR数字带通滤波器的方法,给出了MATLAB完整程序与SPTool工具界面设计的详细步骤,并用Simulink进行仿真。

基于非线性最小二乘法的姿态优化算法

在无陀螺捷联惯导系统中,在一种适合高自旋弹丸运动姿态测试的十二加速度计配置方案下,针对由十二加速度计的输出直接解算出角速度的方法中没考虑加速度计的安装误差问题,提出一种提高角速度解算精度的优化算法。该方法基于非线性最小二乘法从姿态角的一组初值出发开始在每一点处进行线性替代的迭代计算,搜索出满足极值点必要条件的最优角速度,从而实现对姿态角的优化解算。实验证明:该方法能有效抑制安装误差,精度高,是可行的。

玻璃焊带直线检测算法研究

为了实现工业上玻璃焊带高效、高精度的自动切割,提出了一种投影梯度法(Projection Gradient Method,PGM):新方法首先将待检测的原图像进行模板匹配,获得一个待检测直线区域的子图像,再将子图像在垂直方向进行投影,获得灰度投影向量并求梯度得到灰度投影梯度向量,然后将子图像围绕中心旋转,当待检测直线与投影方向平行的时候,投影梯度向量的极大值是最大的,再根据图像的旋转和平移变换可求出待检测直线的方程.实验结果表明:梯度投影法能够满足玻璃焊带实时检测切割的要求.

具有GPS时钟电路的数据集中器研究

具有GPS时钟电路的数据集中器,主要由双CPU数据采集、存储和传输电路、软件狗电路、电压监控电路、调制解调器和GPS时钟电路组成。给出了双CPU电路和软件狗电路的工作原理图,介绍了采用GPSOEM接收板的日期与时间电路的设计思路和编程方法。该数据集中器已应用于基于公用电话网的配变参数远程抄表系统。

一种新型的基于DSP的汉字及图形叠加设计

传统的字符叠加都是使用专用的OSD芯片,一般价格较高,故障率也较高,而且通常只能实现英文字母和数字的叠加。选用的一种新的字符叠加方案是基于TI的2000系列DSP的,通过调试验证效果良好,且实现了汉字及图形的叠加,并减小了故障率,降低了系统成本。

浮雕技术在汽车铝轮毂X射线实时探伤系统中的应用

在对汽车铝轮毂进行X射线实时探伤时,由于采集回来的许多图像目标物体的轮廓比较模糊,在评片时容易造成对铝轮毂的误判和漏判。针对这种现象并结合该类图像噪声多的特点,在一般卷积算法的基础上,采用特殊卷积(特殊的卷积核)操作,同时因浮雕底色为灰色,所以给卷积结果都加上灰度值128,使图像明暗区域的过渡显示出来,这样,亮的地方将更亮,而暗的地方则变成适度的亮度。实验结果表明图像中目标物体的轮廓变得更清楚,从而提高了人工评片的效率和质量。