利用人眼视觉特性的图像结构差异性杂波度量

针对光电图像杂波效应对目标获取性能的影响,提出一种基于人眼视觉特性的图像结构差异性杂波度量。依据人眼对图像结构的高度自适应性以及图像质量评估领域广泛认可的图像结构的定义方法,计算目标和杂波的结构相似性;并根据人眼的视觉显著性原理,给出两种适用于结构相似性的显著性加权信息度量。采用外场实验对该杂波度量的合理性进行验证,得出基于该杂波度量的目标预测性能与外场目标获取性能,在均方根误差、相关性方面都优于现有的杂波度量的预测性能。

面向人眼视觉的图像增强方法

结合人眼获取信息的方式,提出一种面向人眼视觉的图像增强方法。在保持图像原有信息的前提下,使图像中相邻区域间的灰度差异最大限度地被人眼感知。根据图像区域间的邻接关系,设计一种灰度合并策略,用最少的灰度表示一幅图像,基于人眼临界可见偏差(JND)特性建立一种灰度映射关系,通过灰度映射方式实现图像增强。实验结果表明,该方法的图像增强效果优于目前常用的图像增强方法。

基于太阳能帆板部件的空间非合作飞行器视觉位姿测量方法

针对无法在目标飞行器上布置合作标志器的问题,提出了一种利用矩形太阳能帆板部件测量空间非合作飞行器位姿的方法。该方法首先利用单相机在中远距离(200m-15m)对非合作飞行器成像,然后用基于矩形帆板的视觉特征设计的专用的特征提取算法自动完成矩形特征的选择与提取,最后根据矩形帆板的几何特征约束利用共面四点透视(P4P)算法或门形三线透视(P3L)算法解算目标位姿。与传统视觉位姿测量方法不同,该方法不需要在目标飞行器上布置合作标志器,更不需要人工干预,因此更适用于一般飞行器间的相对位姿测量。实验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性,位置误差小于2.3%,姿态误差小于2°,满足对非合作飞行器进行跟踪、接近、绕飞等位姿测量要求。

利用低秩先验的噪声模糊图像盲去卷积

单幅图像盲去卷积的目的是从一幅观测的模糊图像估计出模糊核和清晰图像。该问题是严重病态的,尤其是观测图像中噪声不可忽略时更具挑战性。该文主要针对如何有效利用低秩先验约束进行噪声模糊图像盲去卷积问题,提出一种在交替最大后验(MAP)估计框架下利用低秩先验约束的单幅噪声模糊图像盲去卷积方法。首先,在估计中间复原图像时,利用低秩先验约束对复原图像中的噪声进行抑制。然后,采用降噪后的中间复原图像估计模糊核,得到更好质量的模糊核估计。迭代上述两个操作获得最终可靠的模糊核估计。最后,根据所估计的模糊核,通过非盲去卷积方法复原出清晰图像。实验结果表明:所提方法在定量和定性评价指标上优于已有的代表性方法。

基于视觉的水雷目标识别方法研究

水下目标识别一直是目标识别领域的研究热点,为此,以水雷目标识别为需求背景提出了一种基于视觉的水雷目标识别方法。该方法从水雷目标形状的本质特征出发,根据几何矩的物理意义,结合区域特征和边界特征构造了三个适合于水雷目标形状描述子,采用阈值判决的方法,实现水雷目标的识别。实验结果表明,该方法比基于不变矩的方法识别率更高,具有较好的稳定性,尤其适用于水下特定形状的目标识别和目标受到部分遮挡的情况。其中水下图像处理和特征的定义方法对水下目标识别具有指导和借鉴意义。

采用尺度不变特征和区域选择的图像配准方法

提出了一种改进的尺度不变特征点的图像配准方法。该方法在SURF算法的基础上使用图像的熵来对匹配图像作特征检测区域选择,建立特征点筛选机制来从初步的特征检测中得到最显著的特征点,以控制特征点的数目来减少后继的计算量和算法性能。同时改进了SURF的特征描述方法的计算过程,提出了一种改进的特征描述方法。实验表明,该方法在提高算法性能的同时,明显改进了特征点的匹配率。

融合全局和局部描述的图像检索方法

针对基于内容的图像检索中全局描述缺乏空间位置信息及局部描述面临图像分割的问题,提出了一种基于全局颜色特征和局部Gabor小波纹理特征的图像检索方法。在整幅图上提取MPEG-7主颜色描述算子作为全局描述。将图像划分为5个有重叠的子区域,提取Gabor纹理特征与颜色矩构成局部描述,提出了改进的豪斯多夫距离并将其应用在局部描述的整体匹配中,克服了因图像的平移、旋转而造成检索率低的问题。融合全局相似度和局部相似度获得最终相似度。基于Corel数据库的实验结果表明了该方法的有效性。

实现人眼灰度感知信息最大化的图像增强算法

为了实现人眼感知信息最大化,结合人眼视觉系统亮度阈值特性提出一种具有目标函数的图像增强算法.首先在全局灰度映射约束条件下给出感知图像的计算方法,并以感知图像与原图像之间的互信息作为目标函数;然后采用动态规划算法实现了全局最优的灰度合并策略,以合并图像中人眼无法分辨的灰度;最后通过调整合并后灰度的取值实现目标函数最大化.实验结果表明,该算法具有良好的图像增强效果,所提目标函数合理有效.

星载图像压缩中的无损预测研究

针对星载遥感图像自相关系数较大时MED预测比较理想,反之均值Mean预测更有优势的问题,融合该两种方法的优点提出了改进的MED预测,使之对多种类别的图像特别是遥感图像能够取得较好的预测效果。此外,从预测相关性、运算复杂度、是否带有自动误码纠偏以及采用Rice算法获得的压缩比等角度进行了两种预测残差映射器的研究,确定了选用带自动误码纠偏的差值映射和可调整的预测方式。当信源干扰多大时选取前像素预测,反之采用MED或改进的MED预测,从而兼顾了压缩比和抗误码两方面,且硬件可实现。

单帧红外图像低频非均匀性噪声校正算法

红外成像系统中,低频非均匀性噪声严重影响红外系统的成像效果,传统基于标定的方法无法对其进行有效的去除.为此,提出一种基于曲面拟合的低频非均匀性噪声校正算法,首先对含噪图像进行小波滤波,以抑制高频信息;然后利用场景和低频非均匀性噪声梯度的稀疏特性,建立关于非均匀性噪声曲面参数的l1正则化能量泛函,并利用ADMM方法求解最优的非均匀性噪声曲面参数;最后将原始图像减去估计的低频非均匀性噪声得到校正后的图像.使用中波红外热像仪拍摄得到红外图像,对仿真图像和实际图像进行校正,实验结果表明,该算法能明显降低图像的粗糙度和非均匀性值,且有效地去除低频非均匀性噪声.

改进的神经网络红外图像非均匀性校正方法

为解决传统基于神经网络的红外图像非均匀校正算法存在的目标模糊、拖影等问题,提出了一种增强型神经网络方法。该方法首先采用边缘保护滤波器得到期望值,以达到利用景像的边缘信息来指导校正系数更新的目的,在此基础上,通过自适应学习率以稳定和加速学习过程,实验结果表明,该方法解决了目标模糊和拖影问题,同时有效改善了非均匀性校正的效果和效率。

红外多光谱图像仿真方法研究

针对光电武器研制过程中多光谱图像获取困难的问题，提出了一种通过三维立体场景生成红外多光谱仿真图像的方法。该方法能够生成三维场景任意角度的红外仿真图像，并形成特定波长范围的数据立方体。在3～5μm范围内对特定目标进行了仿真实验，以0．005μm为步长生成了包含401张红外图像的数据立方体。为体现反射光的方向特性，推导了一种基于Phong模型的BRDF模型，并应用于对方向性较强的太阳直接辐射的反射在红外波段的计算，并在3～5um范围生成了具有方向特性的红外仿真图像立方体。一系列实验数据表明，该仿真方法可快速生成红外多光谱图像数据立方体，而BRDF模型能够真实地反映反射的方向特性，提高了仿真图像的逼真度。

毫米波/红外成像系统中的精确极大似然误差估计算法

为精确估计毫米波雷达/红外成像复合系统中传感器的系统误差,提出了一种基于无偏转换测量的精确极大似然(UCM-EML)误差估计算法.根据极坐标系下的测量噪声建立误差估计模型,据此推导似然函数和准则函数,采用高斯-牛顿迭代法进行准则函数的优化.仿真实验结果表明,UCM-EML算法在误差估计精度和收敛速度上都优于精确极大似然估计算法和修正的精确极大似然算法.

基于SST模型的红外整流罩湍流换热数值计算

低空高速突防红外制导系统的球形整流罩通常工作在湍流换热状态,文中以零攻角球锥体为基础,结合结构网格、来流物性参数、驻点及湍流球面换热工程公式,探索出一种将SST模型应用于整流罩湍流换热数值计算的工程方法。首先根据Billig公式,利用分块结构网格在流场中构造脱体激波,以降低数值耗散,然后通过壁面网格高度调整,分析计算结果对近壁网格的敏感度。在此基础上,分析SST模型参数对计算结果的影响,其中Bradshaw数仅对峰值热流影响较大。在驻点层流区域,通过来流的等效热导率修正使SST模型热流计算结果与Klein公式相符。在球面湍流区域,利用高速球体湍流换热工程公式对Bradshaw数进行修正,使SST模型热流计算结果与该工程算法相符。修正后的SST模型的计算结果具有工程精度,可用于整流罩抗热冲击、气动光学效应、图像非均匀校正以及红外、激光末制导的弹道设计等分析研究,具有重要的工程意义。

星载遥感图像的二维均值预测

根据星载遥感图像的相邻像元间具有平滑性、均一性等特点,提出了一种二维均值预测方法(Mean预测)。该方法以被预测图像的两个相邻像素作为预测基准,通过计算两点灰度值的平均值然后向下取整,得到预测值,Mean预测残差近似服从Laplace分布,方法可逆。实验仿真同JPEG-LS标准中的MED预测、CCSDS预测和Zig-Zag预测做了比较,统计结果表明,Mean预测法与其它方法相比,在相关系数、熵值、均值以及均方差的性能上均有一定程度的提高,计算量小且硬件实现简单,可用于星载遥感图像的实时无损压缩处理。

面向边缘特征保持的图像压缩

为解决如何在图像低比特率压缩的同时将边缘等特征保留下来这一问题,本文提出一种面向边缘特征保持的图像压缩方法,即在基于小波的Contourlet变换压缩基础上提取边缘并对边缘编码,再使用边缘保持重建规则进行低比特率图像压缩重建。仿真结果表明,本文方法与仅基于小波的Contourlet变换图像压缩方法相比,边缘保持更完整,图像对比度更高。面向边缘特征保持的图像压缩方法有利于低比特率条件下重建图像保持完整的边缘特征,从而可以提高用户对重建图像的识别和理解程度。

噪声模糊图像盲目反降晰的模糊核准确估计

针对大多数先进的单幅图像盲目反降晰技术在噪声无法忽略时,仍不能很好地处理模糊核估计质量退化严重的问题,提出一种利用图像显著结构从单幅噪声模糊图像中准确估计模糊核的方法.首先通过降噪预处理对图像噪声进行抑制,利用基于全总变分模型的方法提取模糊图像的显著结构,进而运用梯度选择方法移除不利于模糊核估计的显著边缘,提高模糊核估计的鲁棒性;然后采取两阶段模糊核估计策略,运用基于图像显著结构模糊核估计方法和迭代支持域检测技术实现模糊核的准确估计;最后通过稀疏先验约束的非盲目图像解卷积方法完成最终的图像恢复.实验结果表明,与已有方法相比,该方法在合成和真实图像上都能更准确地估计出噪声模糊图像的模糊核,获得更好的复原图像质量,可有效地处理图像反降晰对图像噪声敏感问题,实现了噪声模糊图像模糊核的准确估计.

人眼灰度感知建模及其在图像增强中的应用

原直方图均衡化算法处理结果不理想,主要是图像灰度域上实现的均衡化并不代表人眼感知亮度域上的均衡化,对此提出人眼感知亮度域上的直方图均衡化算法,但由于使用的灰度人眼感知模型不准确,处理效果也没有得到明显的改善。提出一种灰度人眼感知模型的建模方法,利用实验测试的方法得到人眼视觉系统临界可见偏差曲线;再推导得到人眼对不同灰度背景下同等灰度差别的敏感度曲线;接着利用上一步结果再通过积分和归一化方法得到灰度人眼感知模型;根据以上灰度人眼感知模型对直方图均衡化算法进行改进。对比实验结果表明,提出算法相比于原直方图均衡化具有明显的改善效果,相比于CLAHE、BBHE以及HMF等直方图改进算法,也具有无需参数调节,增强效果显著和适应性强等优点。

基于辐射-环温联合曲面的红外图像非均匀性校正

在传统红外图像非均匀性校正方法中,探测器均处在常温环境下,当探测器的环温在一个较宽的范围内变化时,这些方法的校正效果便会恶化、不适应。针对此问题,本文在原常温多点标定法的基础上提出了一种基于曲面拟合的校正方法,把原先标定曲线加上探测器环温维度扩展成标定曲面。随后的纵向对比实验和横向对比实验表明该方法能够显著降低非均匀性,并能适应环温变化的情况。

图像末制导空对面导弹图像传输信道模型研究

针对图像末制导空对面导弹回传载机的目标信息图像存在马赛克(或停顿)等问题,以无线信道多径干扰为切入点,设计了一种基于图像末制导空对面导弹图像传输信道模型,分析了该模型的参数组成,并给出了误码率性能和图像传输质量的仿真结果。仿真结果表明,所提出的模型反映了弹载图像传输信道多径干扰特性,验证了多径干扰是造成载机接收图像质量退化的主要因素,可对同类型图像传输系统研制提供参考。