基于改进小波阈值函数和全尺度Retinex的红外图像融合增强算法

针对现有红外图像增强算法存在信噪比低、细节模糊、清晰度差等问题,本文提出基于改进小波阈值函数和全尺度Retinex的红外图像融合增强算法。首先,为克服尺度参数固定和光线散射导致红外图像退化的问题,利用大气透射率得到Retinex尺度参数的全尺度映射图,从而有效提高图像的清晰度,并将输入图像和使用全尺度Retinex处理后的输入图像作为算法的第一个输入和第二个输入。其次,为解决传统小波阈值函数在图像降噪过程中存在伪影、细节丢失等问题,设计改进小波阈值函数,通过引入尺度因子,在计算每层高频子图小波系数后,能根据该层数自适应调整尺度因子,并引入调节因子,结合指数函数,使该函数不仅能抑制高频子图噪声,还能极大程度保留细节信息。然后,使用小波图像融合的方式融合输入的高频子图和低频子图,进一步提高输出图像的纹理细节。主客观仿真结果表明,所提算法比其它对比算法具有更好的降噪和细节突出能力,并能提高红外图像的人眼视觉效果。最后,本文算法应用于红外成像模块采集的红外图像增强,效果良好,表明本文方法具有实用性。

基于改进多尺度Retinex理论的海上图像去雾算法

针对传统去雾算法在海雾环境下处理得到的图像细节丢失、亮度偏暗及色彩失真等问题,提出了一种基于Retinex理论的海上图像去雾算法。首先,将图像转换到HSV空间,通过改进的多尺度Retinex增强算法对V通道单独处理获得照射分量。其次,将照射分量经过对数运算获得反射分量,与归一化处理后的H和S通道合并获得图像基础层。最后,通过引导滤波获得图像细节层,并与基础层合并进行自动白平衡处理,得到最终结果图像。试验证明,与暗通道先验算法及传统多尺度视网膜增强算法相比,提出的算法在标准差、平均梯度、峰值信噪比及结构相似性等评价指标方面均有所提升,海雾图像去雾质量得到有效增强,对提高海雾环境下船舶通航效率具有重要意义。

基于Retinex增强的多尺度分解的红外与可见光图像融合算法

针对传统红外与可见光图像融合算法在低照度条件下融合结果对比度差、目标边际模糊、背景细节信息丢失等问题,提出一种基于Retinex增强的多尺度分解的红外与可见光图像融合算法。首先,利用Retinex对弱可见光图像进行单尺度Retinex(SSR)算法信息增强处理;其次,利用交叉双边滤波对源图像进行多尺度分解,先后得到图像的基层图像信息和细节层图像信息,对基础层图像采用绝对值取大策略和引导滤波相结合的融合方法,对细节层图像采用构建权重图和显著图的融合方法;最后,将处理后的基础层图像和细节层图像加权得到融合图像。从主观分析来看,本文方法可以有效提取和融合源图像中的重要信息,得到融合质量高、视觉效果自然清晰的图像。从客观评价来看,多组图像融合结果表明,本文所提方法的AG、SF、CE和FMI指标均较好。

基于多尺度Retinex的低照度公路交通图像增强算法

针对公路场景下的视频监控系统与其他图像采集设备常常受到环境因素的影响,使得采集到的图像呈现出低照度、低对比度、不清晰等缺点,不利于后期对交通运行状态的识别等。因此,本文提出一种基于二维gamma函数改进的多尺度Retinex的低照度公路交通图像增强算法。首先,采用引导滤波将原始低照度公路交通图像分为基础图像与细节图像后加权融合,获得对比度增强图像;然后在HSV颜色空间下,采用本文改进的算法校正亮度分量,获得亮度增强图像;最后多尺度融合对比度增强图像与亮度增强图像,得到最终增强图像。实验结果表明,本文算法能够有效提升公路交通图像的亮度、对比度与清晰度,适用于公路场景的视频监控系统与图像采集设备。

颗粒煤基质尺度计算新方法及应用

煤基质内部富含复杂孔隙,为瓦斯提供了大量的存储空间和运移通道。孔隙内的瓦斯流进裂隙需要经过扩散过程,基质尺度在一定程度上决定了扩散到裂隙的阻力,影响着瓦斯扩散的难易程度。研究以瓦斯扩散与煤基质尺度内在联系为出发点,通过处理颗粒煤解吸瞬态过程数据得到不同解吸时刻煤的双重孔隙结构内的瓦斯浓度与质量交换速率的定量关系,结合时变扩散系数对基质形状因子进行计算,提出了基于瞬态扩散的颗粒煤基质尺度计算方法,并进行了试验验证。结果表明:与较小颗粒煤相比,保存完整基质形态的大颗粒煤初始扩散系数基本不变,因此初始扩散系数的值在一定程度上可以表征基质的破坏程度。基质形状因子随解吸时间的延长而减小,可划分为急降阶段、缓降阶段和稳定阶段,其中稳定阶段基质形状因子能够准确反映扩散后期拟稳态下的基质形态,最适合求解基质尺度。该方法可以反映颗粒煤粉化损伤过程中的基质尺度变化规律,为解释扩散极限粒径的存在提供依据。糯东煤样的3种试验粒径基质尺度随煤颗粒的增大而增大,分别为0.059、0.287、0.457 mm,并且在大粒径范围具有无差性,证明了该方法的准确性。颗粒煤基质尺度可以用来修正K1值的计算参数,使瓦斯损失量计算模型在粉化程度高的煤样中同样具有很好的适用性。

基于多尺度梯度域引导滤波的煤矿井下图像增强方法

煤矿井下图像存在较严重的光照不均匀和噪声干扰,现有基于Retinex的方法直接应用于煤矿井下图像增强易出现光晕伪影、边缘模糊、过增强和噪声放大等问题。针对上述问题,提出了一种基于多尺度梯度域引导滤波的煤矿井下图像增强方法。首先,将多尺度思想引入梯度域引导滤波中,实现对非均匀光照的准确估计,有效解决了增强图像时光晕伪影及边缘模糊的问题。然后,利用Retinex模型分离出光照分量和反射分量:对于光照分量,通过自适应伽马校正函数逐像素地修正光照信息,实现对图像暗区域增强的同时,抑制亮区域过增强,并使用限制对比度自适应直方图均衡化方法调整图像对比度;对于反射分量,将梯度域引导滤波与多尺度细节提升相结合,在准确去除噪声后提升纹理细节,避免了增强图像时噪声放大的问题。最后,将处理后的光照分量及反射分量融合,计算图像增益系数,并使用线性色彩恢复方法实现对原始RGB图像的逐像素增强,提升方法处理效率。实验结果表明,从主客观角度与现有方法相比,经所提方法处理后的图像在色彩保持、对比度、噪声抑制、细节保留等方面均取得了较好的增强效果,同时处理效率较高。

一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法

针对航空航天领域大尺度连续变形机构构型问题,提出了一种基于图论理论的大尺度连续变形机构构型综合分析方法。首先,分析了大尺度连续变形机构的组成与基本功能,获得了满足机构拓扑结构、约束条件的要求,对变形机构运动链进行了分析,得到了符合条件的运动链,并对其进行了数学描述;其次,选择并分析了运动链的拓扑对称性,利用特征数组的方法得到了判别矩阵,对运动链进行了同构判别,从而得到了可行的多种运动链形式;再次,建立了各运动链的拓扑图,通过筛选得到了最终的拓扑图,去掉该拓扑图的各个构件,得到了拓扑变换子图和相对应的邻接矩阵,对拓扑图进行了同构判别,再通过改变机架与移动副的位置得到了满足要求的12种构型,画出了其相应的机构拓扑图和机构简图;最后,考虑了大尺度连续变形机构的整体稳定性,避免了尺寸过大等因素,对大尺度变形机构进行了构型优选,得到了符合要求的多种新构型。研究结果表明:该方法能够将大尺度连续变形机构抽象为图形式,获得了22种构型,可根据机构变形要求的不同,改变优选依据,从而得到符合不同要求的构型。

最优尺度变换—层次分析法视角下城市内涝风险评估

在城市暴雨内涝频发的背景下,以辽宁省阜新市主城区为研究对象,利用无人机采集处理得到高精度正射影像和DEM,结合城市排水管网数据建立InfoWorksICM的耦合水动力模型,对城市内涝进行模拟研究和精度验证。通过对城市内涝灾害系统的三个组成部分——致灾因子、孕灾环境和承灾体的分析,对其指标因子进行最优尺度变换和层次分析法分析(AHP)。利用情景模拟结果和指标体系技术建立城市内涝风险评估模型,并利用GIS空间分析技术绘制直观的风险评估图,多角度解释阜新市主城区内涝原因并提出建议,研究结果也可为其他城市内涝防治提供借鉴。

基于多尺度法的多机非线性强迫振荡机理研究

随着高比例新能源电网的发展,电力系统呈现出更明显的非线性特征,可以采用多尺度法展示二次非线性对多机系统强迫振荡的影响。首先,建立多机系统强迫振荡模型,将系统数学模型进行多次恒等变换并进行简化,与单机系统相比,多机系统有着更广泛的适用性。然后,利用多尺度法导出了非线性强迫振动稳态响应的幅频特性曲线和动态响应的近似一阶解析表达式,并分析关键参数对非线性强迫荡的影响。最后,以三机系统为例,验证了所提方法的准确性,并对由非线性引起的频率偏移和跳跃的现象做出了解释。

多尺度电磁联合方法在贵州某磷矿深部岩溶探测中的应用

随着新能源行业的迅猛发展以及粮食需求的不断增多,深部磷矿资源开采迫在眉睫。贵州作为磷矿资源大省,品位高、矿层厚,具有很高的开采价值。但该地区呈现典型的喀斯特地貌特征,可溶岩总面积达12.88万km^(2),约占全省总面积的73%。开采过程中极易发生井喷、突泥等地质灾害,严重影响工程进度与开发成本,甚至造成人员伤亡。因此,探明地下岩溶发育情况对于磷矿开采工作十分重要。结合研究区地质条件以及磷矿埋藏深的特点,本文综合运用扩频激电法和可控源电磁法进行岩溶探测。两种方法优势互补,相互印证,通过对反演得到的电阻率剖面图进行定性分析,准确地圈定出岩溶发育区,为下一步磷矿开采工作提供参考,同时也为岩溶发育地区的物探工作提供有益的参考和借鉴。

基于残差融合的改进Retinex图像增强算法

针对低照度图像边缘纹理模糊、亮度和对比度偏低等问题,提出一种基于残差融合的改进Retinex图像增强算法。该算法采用自适应多尺度引导滤波AMGF(Adaptive Multi-scale Guided Filtering,AMGF)替代高斯核函数,根据Retinex理论获取反射图像;使用CLAHE拉伸反射图像的对比度;通过L 0范数提取输入图像残差进行融合;进行颜色恢复处理。实验结果表明,所提算法有效地提升了低照度图像的边缘细节表达能力,提高了图像质量和视觉效果。

基于自适应Retinex算法的煤矿低光照图像增强研究

针对煤矿井下图像由于光照不均以及粉尘等因素影响,造成采集图像亮度、对比度不足等问题,提出了一种基于自适应Retinex算法的煤矿低光照图像增强算法。首先将图像分解为光照图和反射图,并采用Unet网络提取多尺度图像特征,引入控制因子抵消多尺度带来的影响,有效提高了图像质量。然后将图像梯度作为调节因子,自适应调整多尺度算子,并引入重构损失和去噪模块抑制图像增强过程中产生的噪声。试验结果表明:所提算法在峰值信噪比和结构相似性方面优于部分现有算法,充分证明了该方法的有效性。

强震大尺度有序图像预测法及其应用研究

在系统总结汶川8.0级、玉树7.1级等地震前大尺度有序图像演化过程的基础上,系统研究1952年以来青藏块体大尺度有序图像的特征及其与区域7级地震或地震组的关系,得出大尺度有序图像是一种具有动力学含义的地震活动图像,在青藏块体7级地震或地震组前普遍存在,对7级地震或地震组以及5级以上地震活动主体地区的判定具有中期预测意义,可进一步总结并提炼强震大尺度有序图像预测法。以2021年青海玛多7.4级地震前青藏块体5级以上地震大尺度有序图像的演化过程为例,检验和验证上述结论及大尺度有序图像预测法的有效性。

基于“配料法”的渠江流域短时强降水中尺度概念模型及物理量配置

本文利用2010—2020年高空和地面观测资料,基于流型辨识法和配料法,建立了渠江流域短时强降水概念模型,对抬升条件、水汽条件和不稳定条件等物理量特征进行定量分析。结果表明:(1)渠江流域短时强降水按环流形势可分为3类6型,即副高边缘低槽类、高空低槽类、副高控制类三个大类,其中副高边缘低槽类分为低涡切变型、低空急流型和混合型,高空低槽类分为冷锋低槽型和短波槽型,副高控制类只有高空冷平流型。(2)副高边缘低槽类主要集中出现在6—9月,是发生最多的一类,占总个例数的64.5%;高空低槽类是3—5月和10—11月短时强降水的主要类别;副高控制类主要出现在8月,仅占1.7%。(3)副高边缘低槽类短时强降水具有范围大、时间长、降雨强的特点,高空低槽类短时强降水过程累计降水量小于副高边缘型,副高控制类短时强降水范围一般不大,但局地性强,通常还伴有雷电大风等对流性天气。(4)渠江流域短时强降水各类型的中尺度物理量阈值对于提高区域强降水预报水平具有一定的参考价值。

基于多尺度Retinex的激光雷达图像自适应增强方法

激光雷达图像容易受到外界因素影响,造成细节丢失、边缘模糊、噪声过多等问题,因此,提出基于多尺度Retinex的激光雷达图像自适应增强方法。利用线性变换法则和硬阈值法预处理低频激光雷达图像,完成图像边缘细节处理,引入多尺度Retinex增强算法还原图像内实物的自身真实特征,凸显图像层次信息,仿真对比实验证明,应用本方法进行增强后,图像最大灰度值为150,PSNR值始终保持在80 dB之上,图像的清晰度增强,噪声明显减少,图像的对比度明显提升,图像边缘轮廓明显,证明该方法能够有效增强激光雷达图像的效果。

一种改进的数值模式降水预报时间降尺度方法

数值模式降水预报时间降尺度的目的是将较低时间分辨率的模式降水预报通过统计方法降尺度到较高的时间分辨率上,以近似代替较高时间分辨率的模式降水预报。将现有的基于三次样条插值逐点拆分、位置订正、光流动态重构、频率匹配、逐点总量约束的网格降水预报时间降尺度方法(以下简称为“现有方法”)应用于未经订正的数值模式降水预报时,其中的订正步骤受制于数值模式预报的总降水量的约束,所生成的降水预报时间降尺度产品在强度上存在明显的不合理波动。因此,改进设计了一种适用于数值模式降水预报的时间降尺度方法(以下简称为“改进方法”),包含分段三次Hermite插值逐点拆分、金字塔LK光流动态重构、均衡的逐点总量约束三个步骤,不依赖于降水实况订正,且保留了原始模式的系统偏差。利用2020年4—10月中国气象局华东区域中心模式逐1h降水预报场和其累加生成的逐3h降水预报场,分别将其作为数值模式降水预报时间降尺度方法的验证场和输入场,评估对比了单纯的逐点拆分、“现有方法”和“改进方法”的时间降尺度效果,并使用匀速运动的圆形雨带理想模型和真实个例分析分别加以验证。结果表明:(1)“改进方法”所生成的逐1h降水预报在强度分布上更加均衡合理,短时强降水的平均TS评分和BIAS偏差的波动幅度仅为“现有方法”的27%和9%。(2)使用“改进方法”所生成的逐1h降水预报与真实的数值模式生成的逐1h降水预报场更为相似,平均TS评分和BIAS偏差幅度分别提升13%和下降31%以上,且在理想模型中均方根误差相比于“现有方法”总体下降10%。改进的数值模式降水预报时间降尺度方法同时满足运动合理、强度波动合理和降水总量约束的基本要求,可通用于任意网格降水预报的时间降尺度。

基于优劣尺度法的老年人居家照护服务选择偏好及支付意愿分析

目的探析老年人对居家照护服务的选择偏好及支付意愿,为推动长期护理保险制度及养老服务健康发展提供参考。方法基于优劣尺度法设计问卷,通过条件Logit回归分析老年人对居家照护服务各属性的选择偏好及老年人个体特征对其偏好的影响,并计算支付意愿。结果以个人自付额为参考,老年人对居家照护服务的选择偏好为:服务内容>服务质量>是否对服务过程进行监督或收集反馈意见(P均<0.05)。其中,老年人更偏好兼具生活照料和医疗护理的服务内容、较高的服务质量、能够进行监督或收集反馈意见的服务过程,并愿意为此分别多支付318.496元、767.508元、617.512元。老年人居家照护服务需求程度、子女数量和月均收入的差异会影响其选择偏好。结论居家照护服务发展应着力于居家医疗护理服务推广、服务质量提高和服务过程精细化管理。

基于Daubechies小波尺度函数的炉膛空气动力场声学层析重建方法

声学层析测量是一种先进、有前景的炉内空气动力场非接触重建方法,其中可靠、优化的重建模型算法是关键。小波尺度函数包含所确定尺度以下所有信号频率信息,便于有效重构包含复杂频率成分的场对象,鉴于此,该文提出以小波尺度函数为基对待测空间场层析重建的方法。其采用具有紧支撑、正交特点的Daubechies小波以获得更好的场重建辨识度;对几何参数进行归一化处理以适应不同炉膛断面尺寸的场重建;采用梯度下降法求解线性方程组,得到稳定可靠的结果。通过构建不同典型仿真断面流场并重建,该方法均得到与原设定场良好的一致性,从而证明所提出场重建方法的有效性与可靠性。

基于“支付意愿法”和“优劣尺度法”的武夷山国家公园门票定价研究

以武夷山国家公园为例,使用游客支付意愿法(WTP)和优劣尺度法(BWS),结合线性相关分析和二元logit回归分析等定量分析方法,探究游客对武夷山公园的支付意愿以及影响因素。结果表明,通过BWS方法分析游客对国家公园门票的支付意愿具有可行性。游客整体支付意愿集中在61~150元,通过Maxdiff模型得到游客支付意愿为77.04元。游客的支付意愿与游客的满意度以及在景区日平均消费之间正相关,游客的整体满意度越高,其支付意愿越高。日均花销、游客数量和景区基础设施等因素对支付意愿的影响较为显著,日均消费越高的受访者的支付意愿更受游客数量和景区服务质量的影响。

结合多尺度深度学习网络和Retinex理论的低光照图像增强算法

针对低光照增强任务缺乏参考图像及现有算法存在的色彩失真、纹理丢失、细节模糊、真值图像获取难等问题,本文提出了一种基于Retinex理论与注意力机制的多尺度加权特征低光照图像增强算法。该算法通过基于Unet架构的特征提取模块对低光照图像进行多尺度的特征提取,生成高维度的多尺度特征图;建立注意力机制模块凸显对增强图像有利的不同尺度的特征信息,得到加权的高维特征图;最后反射估计模块中利用Retinex理论建立网络模型,通过高维特征图生成最终的增强图像。设计了一个端到端的网络架构并利用一组自正则损失函数对网络模型进行约束,摆脱了参考图像的约束,实现了无监督学习。最终实验结果表明本文算法在增强图像的对比度与清晰度的同时维持了较高的图像细节与纹理,具有良好的视觉效果,能够有效增强低光照图像,视觉质量得到较大改善;并与其他多种增强算法相比,客观指标PSNR和SSIM得到了提高。