单次照射散斑高质量快速成像

利用基于光学记忆效应的单帧散斑自相关方法,研究了光透过随机散射介质的快速成像。短的相机曝光时间内的高质量快速成像需要尽可能消除影响成像质量的因素。通过引入旋转散射片来消除光束的空间相干性,避免相干噪声对成像质量的影响。光斑对比度可衡量光束的空间相干性被消除的效果,影响光斑对比度数值的主要因素有三个:旋转散射片介质颗粒度即目数、转速、相机曝光时间。实验分析了220目数和600目数两种旋转散射片和不同转速、相机不同曝光时间的情况。结果表明,转速提高和相机曝光时间的增加均使得光斑对比度下降并提升散斑相关成像质量,相机曝光时间超过一定值后,光斑对比度和成像相关系数随散射片转速和曝光时间的变化相对较小。因此对于相机曝光时间短的单帧散斑快速成像,选择最合适的散射片转速对高质量成像非常重要。通过优化算法来提升成像质量。根据对光学传递函数约束的迭代算法,无需利用目标的先验信息即可恢复系统的点扩展函数,该点扩展函数适用于不同形状、不同大小的目标,结合单帧散斑自相关算法可实现快速成像,与仅使用单帧散斑自相关算法的情况相比成像质量显著提升。

基于L-R非线性迭代的降质图像复原算法

为克服图像传输和获取过程中受模糊、失真等因素影响所造成的图像降质,提出一种基于L-R非线性迭代的降质图像复原算法。建立图像退化和恢复模型,并给出复原图像的评价测度。仿真实验结果表明,与传统的维纳滤波相比,该算法在存在多种随机噪声的情况下,能达到较好的图像复原效果。

高斯型点扩展函数估计的最近邻算法

本文针对计算光学切片中的最近邻算法提出了一种改进算法。通过小波变换计算出高斯点扩展函数的方差值,再根据相邻图像成像及高斯函数特性,得出所需的高斯型层间点扩展函数。同时,文章还给出了两种高斯型层间点扩展函数方差的获得方式及获得过程,对最近邻算法中的加权因子的取值范围做出了讨论,对传统的最近邻算法做出了改进。实验表明,本算法能够更有效地复原符合最近邻要求的切片图像。在点扩展函数未知的情况下,复原效果要优于传统方法。

序列图像的POCS超分辨率重建方法

为了有效地执行超分辨率算法,使其改善高分辨率图像的边缘质量,根据POCS算法的原理,给出了模拟-修正迭代超分辨率图像重建方法和具体实现步骤.针对重建的高分辨率图像中产生的边缘Gibbs现象,提出了一种抑制方法,该方法将中心在边缘像素的PSF与一个指数型权值函数相乘,使得修改的PSF系数沿着边缘正交的方向减小.利用模拟序列和实际序列对改进的POCS算法的有效性进行了验证.结果表明:该方法简单易行,能有效地保持边缘的特性,达到提高图像质量的目的.

位相复原技术在光学成像质量测评中的应用

光学系统波像差是表征光学系统成像质量的重要指标之一。基于信息光学基础理论,采用傅里叶变换和迭代算法计算分析了光学成像系统的星点图像(光强点扩散函数,PSF),实现了对光学成像系统位相的复原,获得了波像差信息。论述了有关的理论依据和分析公式,并研制了位相复原分析计算软件。通过计算机仿真与误差分析论证了研制的位相复原计算方法的正确性,复原误差<5%。通过实际采集的光学系统星点图像的位相复原实验,验证了位相复原分析软件的适用性。此方法为光学成像系统波相差的评估工作提供了新途径。

随机调频信号旁瓣抑制及成像

随机信号的旁瓣抑制问题是研究中的一个难点,通过简单有效的方法来降低随机信号的旁瓣具有较强的现实意义。该文构造出随机调频信号的连续时间模型。从理论上分析了高斯分布以及均匀分布情况下,随机调频信号的均方根带宽及点扩散函数。并采用波数域算法对该信号模型在合成孔径雷达中的应用进行了成像研究。仿真结果验证了对信号模型研究的正确性,结果表明:随机调频信号可以获得比线性调频情况下更低的峰值旁瓣比,应用在合成孔径雷达中具有较好的成像效果。

运动模糊图像的维纳滤波复原研究

根据运动造成图像模糊的特点详细分析了匀速直线运动模糊图像的退化模型和恢复模型,提出直接在运动方向上建立点扩展函数的算法,并利用改进的霍夫变换检测点扩散参数,再利用二次维纳滤波的方法复原图像。通过实验表明在图像先验条件的要求没有增加的情况下,该方法提高图了像复原的抗噪性和稳定性,并且有效的保持图像细节。

基于Gibbs分布的盲图像修复

针对盲图像去卷积问题,首先建立了一个基于G ibbs分布加权算法模型,然后讨论了关于能量泛函极小解的存在性,最后导出了相应的热流。在计算机模拟中,除了某些限制条件外,即使对于点扩散函数和原始的真实图像没有更多精确的信息,此算法也运行得很好。为了进一步观察此算法的实效性,与全变差盲去卷积模型的实验结果进行了比较。

薄雾模糊图像的恢复算法研究

成像光波受到大气中薄雾干扰,形成模糊图像。文章基于最大熵算法,分析了成像系统点扩展函数畸变导致图像模糊的机理,提出了一种有效的薄雾模糊图像的恢复算法。

混沌扩频序列构造算法的完善

混沌扩频序列在未来的扩展频谱通信领域将发挥出巨大的潜力,通过分析混沌序列仿真的双精度浮点算法,以Logistic映射为例就初始值的选取、临界值的修订、伪周期问题处理等提出了完善并优化混沌序列性能的方法。

基于马尔科夫约束最大后验概率三维显微图像复原算法

提出了基于马尔科夫约束的最大后验概率三维显微图像复原算法(3D MPMAP算法).该算法根据显微图像三维的特点,构造三维PSF,对二维邻域进行三维拓展,对正则化参量进行简化,实现了三维显微图像的复原.实验结果表明,各种信噪比的仿真三维显微图像的散焦信息干扰得到很大程度的排除,复原图像频谱得到较大的恢复,清晰度明显提高.实际生物样本三维显微图像也获得了满意的复原效果.

高能X光照相中密度重建的共轭梯度算法

通过对高能X光照相过程的物理分析,得到了辐射照相的点扩展函数,给出了估价函数的表达式.并以典型的法国试验客体模型为例,将共轭梯度算法应用到高能X光照相的密度重建中,得到了较满意的结果.这种方法从模拟辐射照相过程出发,将辐射照相的模拟结果与实际测量结果做比较并找出最大可能解.可在一定程度上克服其它密度重建算法通过反卷积过程消除模糊效应所引起的不确定性.

定量中子数字成像系统的散射校正迭代算法研究

针对中子散射将直接影响在进行无损检测某种成分时的定量分析,研究分析了中子散射对定量中子数字成像系统图像降质原理,采用点扩展函数的叠加表征成像系统中子散射对图像降质的过程,并在构建中子成像点扩展函数模型的基础上,提出了对中子图像进行散射校正的空域迭代算法。研究结果表明,对于成分相同但几何形状不同的H2O样品,在样品到探测器之间距离不同情况下所得到的中子数字图像,在利用该算法进行散射校正后,影响成像质量的散射成分能较好得到抑制,所恢复出的样品厚度趋近于实际厚度。

关节式坐标测量机虚拟样机建立及采样点推广算法

为了单独分析关节式坐标测量机由圆编码器误差引起的测量误差,排除包括由杆件长度、杆件偏角及环境温度等因素所引起的误差,文章运用虚拟样机技术建立了关节式坐标测量机的虚拟样机模型,并将其与D-H方法建立的测量模型进行了比较验证,结果表明该虚拟样机成功地排除了绝大多数误差源,使得单独分析由圆编码器误差引起的测量空间误差分布成为可能。同时为了解决在空间采集大量均匀点的工作量大及复杂度高的问题,该文提出了一种将采集的一个面上的点推广为整个测量空间的大量点的算法,为下一步分析空间误差分布奠定了基础。

任意方向直线运动模糊点扩展函数研究

为了能够在任意直线方向上精确地恢复出原图像,结合计算机图形学的知识,提出了一种设置空间域点扩展函数(PSF)的方法,直接在空间域作图像恢复.解决了由于运动模糊图像频谱存在零值,导致在频域中不能精确恢复图像的问题.并给出了详细的算法及实验结果.

采用差分进化算法的点扩展函数估计

在图像处理的非盲复原算法中,对点扩散函数PSF(PointSpreadFunction)的估计是否准确,将直接影响图像复原质量的好坏。传统的估计方法有直接测量法和间接估计法,但往往数据量大,计算繁琐,针对这一问题,从全局寻优的角度出发,提出利用差分进化算法来估计点扩散函数。实验结果表明差分进化方法可以取得很好的效果,为下一步设计恢复滤波器奠定了基础。

基于L0范数稀疏表达的图像盲超分辨率重建

由于大部分超分辨率图像重建方法都是建立在图像的点扩散函数为已知或假设点扩散函数为高斯模糊核的条件下,但真实的低分辨率图像中的点扩散函数并不是高斯函数,而是由随机的相机抖动造成的。为了提高重建的超分辨率图像质量并使其更接近真实场景,提出了一种基于L0范数稀疏表达的图像盲超分辨率重建方法。首先利用了基于L0范数的梯度最小化方法估计出超分辨率图像中的点扩散函数,再通过点扩散函数的估计在超分辨率重建的过程中有效地去除图片的模糊效应,最后利用反向传播算法,使重建的超分辨率图像更接近真实。通过实验结果表明,提出的方法相对于双三次插值法和基于多字典学习的图像超分辨率重建算法可以得到更清晰的重建效果,峰值信噪比和平均结构相似度均有提高,最后在真实图片重建测试效果中也得到了更好的验证。

空间变化PSF图像复原技术的研究现状与展望

空间变化PSF(Space-variant Point Spread Function,SVPSF)图像,即物空间各点的退化随位置的改变而改变的图像,由于其复原技术涉及到多个甚至海量PSF的提取、存储和运算,相对于空间不变PSF(Space-Invariant Point Spread Function,SIPSF)图像复原要困难得多。目前处理此类图像的主要方法包括空间坐标转换法,等晕区分块复原法,以减少数据存储量,降低计算量,提高收敛速度为目标的直接复原法等。本文回顾了这一课题的研究历史,对目前的研究工作进行了分析和总结,介绍了本实验室提出的结合GRM(Gradient Ringing Metric)评价算法的总变分最小化图像分块复原法,并提出了未来工作关注重点的展望。

位相测量轮廓术中二元误差扩散光栅的应用研究

三维传感系统中,二元误差扩散编码光栅可应用于产生质量较好的正弦结构光场.针对光场对比度下降问题,本文提出一种改善方法.计算机仿真实验表明,系统点扩散函数为椭圆对称高斯函数时,应用二元误差扩散编码光栅可得到对比度较强正弦光场,PMP系统抗干扰性增强.

基于改进POCS算法的图像重建

利用传统凸集投影(POCS)算法进行图像超分辨率重建时,重建图像的边缘会产生振荡效应。针对该问题,提出一种改进的POCS算法。分析边缘振荡效应产生的原因,根据图像边缘两侧像素差值较大的特点,加权约束中心在边缘像素的点扩散函数,以减少边缘另一侧像素对当前像素的影响。实验结果表明,该算法能消除边缘振荡效应,提高重建图像的峰值信噪比。