分数阶微分加权引导滤波对超声图像的纹理保持

医学超声图像是医生诊断人体组织病变的重要依据,而医学超声图像中固有的散斑噪声易造成纹理信息的破坏,影响医生对组织器官的判断,因此,医学超声图像的去噪处理倍受关注。针对目前医学超声图像去噪算法无法保持图像纹理这一局限性,本文提出分数阶微分加权的引导滤波算法。算法首先通过对数变换,将难以去除的散斑噪声转换为加性噪声;再结合分数阶微分算法,根据像素与边缘纹理的相关性设计纹理因子,并使用该纹理因子改进引导滤波方法;最后,通过改进的引导滤波器生成医学超声图像的处理结果。本文对猪胃和猪气管超声图像进行了算法实验,实验结果表明,本文算法相较于经典引导滤波算法,其结构一致性因子提升20.1%,无参考图像锐化因子提升3.3%,能够在去除散斑噪声的同时有效保留图像边缘纹理结构,对于医学超声图像具有良好的适用性。

基于计算成像的端到端延展景深衍射元件的设计

提出一种基于计算成像理论的端到端衍射元件设计方法,通过全局性优化方案将光学设计和图像复原作为整体,从而降低前端光学系统的成像质量要求,并利用图像复原算法去除残余像差以简化系统。所提设计方法涵盖光场传播、探测器去噪和图像后处理等关键环节的模型建立与联合优化。该设计方案可用于景深延展的轻薄型衍射元件的设计,且所适用的大景深的简单光学系统具有较高的成像质量。

层叠微透镜阵列扫描成像系统的动态像差

以层叠微透镜阵列扫描成像系统的动态像差为研究目标,基于非旋转对称光学系统的矢量波像差理论,建立了层叠微透镜阵列扫描成像系统的动态波像差理论模型,提出一种可用于系统波像差计算的适用性方法。同时,将动态波像差模型应用于两片式微透镜阵列扫描结构的像差分析中,分析了多扫描视场下的初级波像差以及均方根(RMS)波前差,并计算了不同扫描视场下的初级波像差值在光学表面上的分布。所得研究结果对层叠微透镜阵列扫描成像系统的设计优化与装调实验具有理论指导和工程化意义。

液晶显示中莫尔条纹仿真模拟

在液晶电视显示模组中,多层背光膜片与像素面板均存在周期性结构,组合使用时会产生明显的莫尔条纹,这会严重影响显示效果。建立液晶显示(LCD)模组中莫尔条纹的理论模型,并进行仿真分析,以探寻减弱或消除莫尔条纹的方法具有重要的工程意义。基于Zemax建立双层棱状膜片莫尔条纹模型,并加入眼睛观测模型,以模拟人眼对LCD屏幕中莫尔条纹的观测效果。然后,在MATLAB中构建背光膜片与像素面板的理论模型,通过改变背光膜片和面板的周期尺寸、偏转角度等参数,模拟计算出莫尔条纹的尺寸和角度等参数,并综合考虑人眼观测确定莫尔条纹在显示中的影响。

基于编码激励和相干系数的内镜超声成像算法

合成孔径算法可以实现超声波发射和接收的双向动态聚焦,从而提高成像分辨率,但仍存在图像信噪比低,旁瓣明显等问题。为进一步提高超声成像质量,提出一种基于编码激励和相干系数的合成孔径超声成像(CFCS)算法。首先采用Golay互补序列对作为激励信号,通过增加发射脉冲的编码长度提高图像的信噪比,同时利用序列对良好的自相关特性消除距离旁瓣,提高图像的轴向分辨率。在此基础上引入相干系数,对图像中的横向旁瓣加以抑制。仿真结果表明,相较于基于Barker编码激励的合成孔径算法,CFCS算法可以有效消除距离旁瓣,轴向分辨率提升了47.4%;相较于相干系数合成孔径算法,CFCS算法在轴向分辨率上提升了31%,信噪比提升约18dB。