双鉴别器盲超分重建方法研究

图像超分变率重建方法在公共安全检测、卫星成像、医学和照片恢复等方面有着十分重要的用途。该文对基于生成对抗网络的超分辨率重建方法进行研究,提出一种基于纯合成数据训练的真实世界盲超分算法(RealESRGAN)的UNet3+双鉴别器Real-ESRGAN方法(Double Unet3+Real-ESRGAN, DU3-Real-ESRGAN)。首先,在鉴别器中引入UNet3+结构,从全尺度捕捉细粒度的细节和粗粒度的语义。其次,采用双鉴别器结构,一个鉴别器学习图像纹理细节,另一个鉴别器关注图像边缘,实现图像信息互补。在Set5, Set14, BSD100和Urban100数据集上,与多种基于生成对抗网络的超分重建方法相比,除Set5数据集外,DU3-Real-ESRGAN方法在峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)和无参图像考评价指标(NIQE)都优于其他方法,产生了更直观逼真的高分辨率图像。

一种融合多源影像的精细化三维建模方法

实景三维模型是数字城市和智慧城市的重要空间底板,在自然资源规划、社会经济发展方面发挥着越来越重要的作用。本文分析了倾斜摄影测量、贴近摄影测量和近景摄影测量3种实景三维模型影像的获取方式,提出了一种融合多源影像的精细化三维建模方法。本文以常州市天宁禅寺为试验区,通过多源影像数据融合建模实验证明该方法的有效性。试验结果表明,融合多源影像的精细化三维建模方法有效解决了单一影像数据的三维建模成果细节缺失、结构变形等问题,实现了地表建筑物全方位、精细化三维重建。

Real-time virtual sonography visualization and its clinical application in biliopancreatic disease

AIM:To evaluate the usefulness of real-time virtual sonography(RVS)in biliary and pancreatic diseases.METHODS:This study included 15 patients with biliary and pancreatic diseases.RVS can be used to observe an ultrasound image in real time by merging the ultrasound image with a multiplanar reconstruction computed tomography(CT)image,using pre-scanned CT volume data.The ultrasound used was EUB-8500with a convex probe EUP-C514.The RVS images were evaluated based on 3 levels,namely,excellent,good and poor,by the displacement in position.RESULTS:By combining the objectivity of CT with free scanning using RVS,it was possible to easily interpret the relationship between lesions and the surrounding organs as well as the position of vascular structures.The resulting evaluation levels of the RVS images were12 excellent(pancreatic cancer,bile duct cancer,cholecystolithiasis and cholangiocellular carcinoma)and 3 good(pancreatic cancer and gallbladder cancer).Compared with conventional B-mode ultrasonography and CT,RVS images achieved a rate of 80%superior visualization and 20%better visualization.CONCLUSION:RVS has potential usefulness in objective visualization and diagnosis in the field of biliary and pancreatic diseases.

基于集成成像的虚实融合场景立体显示

提出一种利用三维重建技术与集成成像立体显示系统相融合的虚实模型融合显示技术。首先提取匹配图像特征点并根据图像特征点计算稀疏点云模型。其次采用密集点云生成技术生成密集点云模型,采用泊松重建技术获得物体计算机三维模型。最后构建虚实融合场景,并且利用集成成像虚拟采集系统获得虚实融合场景立体元图像阵列。

基于多源数据融合古建筑三维重建技术的研究

将无人机倾斜影像、地面三维激光点云和数码相机照片相结合,从影像数据与点云数据2个层面研究数据融合的理论及策略,通过数据预处理、坐标系统一、数据配准、影像点云融合、点云数据融合实现三维实景重建。建立的三维实景模型,能够真实全面地还原和反映目标物全貌,且具备直观表达对象整体空间信息的能力。通过点、线、体3个层面的精度验证可以得出,本文提出的多源数据融合建模方法能够建立无遮挡、无空洞、细节表达完整的三维实景模型,且模型精度良好,为古建筑数字化保护拓展了一个新的方向。

多源数据融合实景三维重建研究进展

文章对融合多源数据重建大场景、高精度实景三维的课题进行了研究,总结了激光点云与多视影像密集匹配点云融合重建实景三维的方法,对目前主流融合方法进行了分类,并指出现行融合方法的不足,对后续融合方法研究进行了展望。

基于Kinect深度信息的实时三维重建和滤波算法研究

分析了基于Kinect输出的深度数据进行场景实时三维重建的算法。针对实现过程中出现的深度图像噪声过大的问题,根据其信号结构的特点给出了改进的双边滤波算法。新算法利用已知的深度图像噪声范围,将权值函数修改为二值函数,并结合RGB图像弥补了缺失的深度信息。实验表明,新算法无论是在降噪性能还是计算效率上,都大大优于已有的双边滤波,其中计算速度是原始算法的6倍。

改进的快速SPIHT算法

SPIHT算法是一种简单、有效的嵌入式零树编码算法,但是,它需要大量存储空间,而且存在多次重复运算,因而复杂程度高,时间消耗大,不利于实时压缩。改进的SPIHT算法针对原算法的不足引入了"最小阈值"和"最小输出位",同时改变了原算法的扫描顺序,降低了算法的复杂程度,并使其更有利于并行优化处理。实验证明,改进后的算法减少了编解码过程中的存储容量和时间消耗,而重建图像的峰值信噪比和人眼视觉效果与原算法相当。

全息照相实像的优化拍摄与再现

从全息照相的基本理论出发,分析了全息照相实像的产生条件,提出了用正入射平行光拍摄和再现全息照相实像的方案.实验表明,用正入射平行光拍摄和再现全息实像能得到满意的效果.在不同的散射介质中进行了全息实像的再现实验,确定了一种符合要求的再现介质.

利用超宽带脉冲反演二维导体目标图像

讨论了自由空间中导体柱图像重建的时域实数遗传算法,导体柱的围线用极坐标形式下的形状函数来表示。逆散射问题转换成受限制的优化问题,形状函数的系数就是需要优化的变量,通过尽量减小随时间变化的散射场的测量值与计算值之间的相对误差来不断优化。并通过计算机仿真验证了此方法的优越性。

最小化预测残差的图像序列压缩感知

提出了一种最小化预测残差的图像序列压缩感知算法以实现高速相机输出图像的实时压缩。首先,在编码端仅使用映射矩阵对原始输出图像进行压缩,将压缩得到的观测向量通过信道传输到解码端。接着,在解码端对相邻帧进行运动估计和运动补偿,得到一幅待重建图像的预测图像,利用压缩感知算法对原始图像和预测图像之间存在的预测残差图像进行重建。最后,用迭代的方法优化预测残差图像的重建结果,直到连续两次的重建结果之差小于设定阈值,从而获得重建的原始图像。采用DALSA公司的CR-GEN0-H6400相机进行的实验表明,该算法可以实现1 000frame/s图像的实时压缩,并且图像重建质量比独立地重建每张图像至少提高了2～6dB,有效地实现了对高速相机输出图像的实时压缩与高质量重建。

基于聚类电阻层析成像静态图像重建算法

为了提高静态图像重建算法求解电阻层析成像逆问题的实时性与精度,提出一种基于敏感场区域内三角形有限元聚类的静态图像重建算法。新算法初期采用改进牛顿-拉夫逊算法,并根据算法振荡次数超过允许最大值时所对应的最优图像重建结果,对敏感场区域内所有三角形有限元进行聚类,最后利用改进粒子群算法求解电阻层析成像逆问题,从而实现静态图像重建。新算法每隔一定迭代次数对敏感场区域内所有三角形有限元进行重新聚类,以减小粒子维数,提高新算法求解电阻层析成像逆问题的精度。实验结果表明,相比改进牛顿-拉夫逊算法及组合算法,新算法效果最理想。

光CT的扇束投影重排方法及投影几何分析

在工业过程监控中,由于被测物理过程的发生时间短,因此光CT装置将不可能象医学CT那样有充足的时间进行“静态”成像,而是必须进行实时性较高的“动态”成像(或称为流动成像).其制约是光线扫描的投影视角和投影数量都不可能太多.根据这一情况,在医学CT中常用的一些图像重建算法如反投影法、滤波反投影法和投影重排方法都必须加以改进才能引用.为此,本文研究扇束投影重排方法在光学流动成像中的应用可行性,分析其计算方法和步骤,并确定光线扇束结构中的光源个数、扇形张角和探测器个数之间的约束关系,同时也分析了内插精度对图像质量的影响.在数值模拟实验中,将投影重排方法与反投影法的重建图象进行了比较,进一步评判本文方法的图象质量和成像实时性等方面的性能.

基于实时三维超声图像的二尖瓣环重建及运动分析

二尖瓣环的非平面特性对二尖瓣返流的超声诊断和二尖瓣环成形术的合理设计具有重要意义。基于心脏的实时三维超声图像,我们研究了一种对二尖瓣环三维重建及运动分析的方法。首先通过人机交互方式提取出二尖瓣环的特征点,并根据位置关系对特征点排序,然后利用非均匀有理B样条曲线建立二尖瓣环三维形态模型,并编程实现二尖瓣环的动态显示和运动分析。通过对20组病例分析,初步证明此方法所建模型较准确反映患者的二尖瓣环的运动,能满足二尖瓣环三维可视化和分析研究的需要。

利用EPID图像金球位置自动跟踪算法研究

目的:建立一种全新的算法,并利用EPID(Electronic Portal Imaging Device)图像实时读取预埋于体内金球的投影位置,自动重建金球在体内的投影位置坐标。方法:利用所编算法和Matlab软件进行EPID图像读取和处理金球投影位置并自动重建金球在体内的位置坐标。即取通过图像处理和圆曲率识别各自获得的金球投影位置坐标集合的交集为真实的2D坐标,并依此反推到病人体内获得金球位于靶区当中真实的3D重建坐标。结果:本研究共进行了三组实验,每组为两个交角拍摄的EPID片。每组所有EPID片上的金球投影位置探测成功率分别为94.44%,93.75%,94.44%。算法重建的和利用CT扫描在TPS中重建的金球位置的三维坐标最大偏差为2.2 mm,最小偏差为0.1 mm。该算法于所使用的PC上完成一组(两张交角EPID图像)图像处理和重建的运行时间<1s。结论:对于多组相交角度拍摄的含金球投影位置的EPID图像,所编算法金球探测成功率比较高,平均为94%,算法重建出的靶区周围金球三维坐标同CT扫描重建出的坐标相比较,偏差在可以接受的范围内。但是该程序参数调节较复杂,而且EPID板接缝处剂量会影响探测成功率,还需要进一步开发自动参数计算程序和消除EPID板接缝处剂量影响。

数字全息光电再现实像与人的交互

为了提高交互的自然性,提出用正交双目摄像机检测空间中的手指作为输入,引导全息影像显示的交互方法.在介绍交互原理的基础之上,分析了手指运动和像的变化,建立了两者的映射关系.在交互的实现上,通过计算全息预先得到场景的数字全息图序列,然后根据检测到的手指信息加载相应的全息图进行光电再现,即可达到数字全息光电再现实像的动态交互显示的效果.最后,孔雀全息再现像与人的交互实例验证了提出方法的有效性和可靠性.

多种匹配模式在下视景象匹配中的应用

本文采用多种匹配模式进行下视景象的匹配 ,利用小波分解生成多分辨率影像、提取边缘特征作为匹配的基础 ,同时文中改进了一种小波兴趣算子来生成兴趣特征图像 ,并用于初匹配。通过试验及统计 ,分析了不同匹配模式的效果 ,以及多种模式相结合对下视景象匹配的改善。

一种特殊的实时图象处理──圆环图象展开

作者在文中给出了一种将圆环域图象展开成矩形图象的方法。这种方法主要采用八分之一圆扫描方法 ,快速找出某个圆的所有象素 。

一种新的实数离散Gabor变换

本文提出一种新的实数Gabor变换,实验表明,应用于图像重构时,该实数Gabor变换和陶亮等人提出的实数Gabor变换具有相似的性质和优点。

海底三维声学图像实时处理系统设计

结合多核CPU硬件PC平台,设计了一种海底三维声学图像实时处理系统,主要包括声学前端信号处理子系统、数据传输控制子系统和PC客户端图像处理系统三个部分。声学前端信号处理子系统统根据接收到的多路声学换能器信号,通过两级FPGA信号处理,采集多通道水声信号,进行实时电子聚焦波束形成。为了解决海量声学数据快速传输问题,数据传输控制子系统未采用传统用户空间TCP/IP传输机制,而是直接通过嵌入式PowerPC处理器在Linux内核态采用DMA通道进行声学数据转发,减少系统调用和数据拷贝开销,有效提高网络传输效率。针对海量声学数据实时处理需求,PC客户端图像处理系统通过对复杂、耗时的单帧重建和数据拼接算法模块根据声学数据点的角度范围进行等分分割,对每个子范围声纳数据采用多线程并行处理,均衡多个CPU核之间负载,实现高性能三维声学图像实时处理。通过室内水池和湖试实验,结果表明该系统能够实时高效地进行三维声学图像采集、传输与处理。