基于快速投影LANDWEBER法的电容层析成像图像重建算法研究

提出一种新的基于快速投影Landweber法的ECT图像重建算法。算法采用两部分迭代,初期采用预置矩阵加速迭代,该矩阵通过优化步长广义逆预迭代得到;后期采用常规投影Landweber法稳定迭代。探讨了ECT应用该算法的收敛条件,该算法易满足收敛条件且预置矩阵参数选取简单。仿真和实验结果表明,与LBP、OIOR、投影Landweber算法相比,该算法兼备收敛稳定性好及收敛速度快等优点。

基于分块平滑投影二次重构算法的单像素成像系统

单像素成像系统是通过无空间分辨能力的单像元探测器来获取目标二维分布信息的计算光学成像技术,与传统直接成像技术相比具有高能量收集效率、高灵敏度等一系列优点,在高能物理诊断技术领域有着广阔的应用前景。针对实际单像素压缩感知成像系统在复杂诊断环境中存在的重建噪声较大的问题,提出并实现了基于分块平滑投影Landweber二次重构算法的单像素成像系统。根据算法观测矩阵分布特性以及数字微镜硬件输入要求实现了实际投影观测矩阵的变换,利用二次重构算法实现了单像素诊断的仿真分析与实验测试。仿真结果表明,在采样率为20%~30%的条件下,重建图像峰值信噪比大于20 dB,结构相似性高于0.8。进一步搭建单像素成像平台完成实验研究及验证,实验结果表明,利用二次重构算法模型对目标场景进行恢复的效果优于其余两种传统算法。二次重构单像素成像系统在采样率仅为20%的条件下能够重建出清晰的原始图像,具有较好的噪声抑制特性。

基于红外图像和逆向投影算法的室内人体跌倒检测方法

研究表明跌倒是我国老年人伤害的主要原因,缩短跌倒到救治的时间能降低跌倒造成的伤害。为此,室内老年人跌倒检测需求逐年增加。红外传感器具有受光照影响小,保护隐私等优点,越来越广泛地应用于室内人体跌倒检测中。然而,由于红外图像存在分辨率低、信噪比差等缺陷,导致传统方法的检测精度较低。针对这个问题,本文提出一种基于逆向投影算法的室内人体跌倒检测方法。首先,通过人体温度计算出人体与传感器之间的距离;其次,结合图像信息,逆推出人体在真实世界的高度;最后,对获取的人体真实高度数据进行平滑处理,并根据其变化情况进行跌倒检测。实验结果表明,本文所提方法的检测准确率达到98.57%,优于传统非逆向投影方法,其性能完全可以应用于实际检测中。

三维重建中表面平滑算法的应用研究

介绍了三维重建中常用的几种表面平滑算法 ,并结合实验对它们进行了一些比较 。

高压电缆源平移扫描CT高效重建算法

为提高在役高压电缆X射线扫描图像重建速度,结合传统的滤波反投影算法,提出基于数据平滑的局部扫描重建算法。分析了源直线扫描局部计算机断层成像方法存在的有限角和数据截断问题,提出数据平滑方式解决方法。主要途径是利用余弦函数沿探测器方向和射线源方向分别进行数据平滑插值,避免投影数据值在这两个方向上突然降为零,起到抑制截断伪影和有限角伪影的作用。实验证明,所提方法能有效抑制图像伪影,有利于电缆阻水缓冲层缺陷识别。相较于原有的联合迭代重建算法,该方法缩短了重建时间且图像重建质量相当;相较于传统滤波反投影算法,重建图像质量提高但重建耗时基本一致。

基于Contourlet变换与CS的彩色图像双重水印算法

针对传统彩色图像水印算法抗几何攻击鲁棒性不强的问题,提出了一种基于Contourlet变换与压缩感知的彩色图像双重水印算法.该算法通过Contourlet变换与奇异值分解相结合将彩色版权水印嵌入到彩色载体图像中,然后将分块压缩感知方法应用到嵌入版权水印的彩色图像中,生成第二重水印并作为零水印进行保存.进行版权鉴定的时候,首先利用改进的平滑投影Landweber算法对零水印重构,接着使用SIFT变换原理对待检测图像进行几何校正,最后提取出版权水印验证版权.实验结果表明该算法版权水印具有较好的不可见性,除对常规攻击拥有较好的鲁棒性外,抗几何攻击能力得到了提升.

基于PCA硬阈值收缩的平滑投影Landweber图像压缩感知重构

利用压缩感知理论对图像进行测量和重构时,基于分块思想可有效提高重构速度,但同时会带来较强的块效应。为了解决该问题,在编码端提出了一种基于边缘检测的自适应分块压缩感知测量方案;在解码端提出了一种基于主成分分析(PCA)的平滑投影Landweber(SPL)重构法,该算法运用PCA训练出适合于图像结构的稀疏字典,用于进行硬阈值收缩,从而有效消除了块效应,提升了重构图像的质量。为了提高硬阈值收缩效率和减少训练复杂度,采用了3种基于块的PCA硬阈值收缩方案:全局PCA、局部PCA和分层PCA。仿真实验结果表明:所提出的自适应压缩感知测量方案与SPL重构法相结合,和传统分块压缩感知方案相比,峰值信噪比(PSNR)值均提升了1～3 dB;本文算法,无论在传统分块压缩感知方案下还是在自适应分块压缩感知方案下,与基于方向小波阈值收缩的SPL重构算法相比,均获得了更高的PSNR值。

基于DCT频带能量的压缩感知重构算法

为提高压缩感知图像的重构质量,提出了一种基于离散余弦变换(DCT)分频带压缩感知的平滑投影Landweber重构算法.该算法充分考虑了不同的DCT系数频带对重构图像质量有不同的影响,对图像进行分块DCT后,按照频带能量大小重新组织DCT系数,对能量大的频带分配大的采样率,通过分频带变采样率的随机矩阵实现随机观测,采用平滑滤波器消除块效应,由投影Landweber算法实现图像的重构.实验结果表明,与BCS-SPL和MS-BCS-SPL重构算法相比,文中提出的算法显著提高了重构图像的峰值信噪比.

基于移动最小二乘法的点云平滑及重采样

将点云进行三维重建符合人们的视觉习惯,可以逼真地反映场景的立体效果,并且可以方便地进行多角度显示。针对贪婪投影三角化重建结果中存在的曲面不光滑且存在孔洞等问题,提出了使用移动最小二乘法来进行点云的平滑、重采样处理。实验表明,通过移动最小二乘法进行先平滑后采样的方法比直接使用贪婪投影三角化算法或仅平滑处理、采样处理再重建的效果都要好。

迭代重建算法和滤波核参数对头颅CT图像质量的影响

目的：为了评估第4代迭代重建算法对头颅CT主、客观图像质量的影响。方法：31个头颅常规CT原始数据，分别采用不同级别的迭代重建算法进行重建，取值依次为0（相当于滤波反投影算法）、1、3和4；选择3种不同的滤波核参数（光滑、标准、尖锐）。由5位放射科医师对受试者图像质量进行分级，并分析兴趣区的图像对比噪声比，最后采用随机模型进行数据分析。结果：迭代重建算法级别越低，平滑和标准这两种滤波核参数的主观分值就越高；但这两者的分值又随着迭代重建算法级别的增高而减低，平滑滤波参数表现更明显。当迭代重建算法为0级时，尖锐（滤波核参数）分值最低，但随着迭代级数的增加，主观分值也会增加，当迭代重建算法取值为4，主观分值最高。迭代重建算法级数越高，客观测量获得的信噪比就越好，当采用柔软滤波参数时信噪比是最高的。随着迭代次数的增加，灰白绝对对比度会降低；当采用尖锐滤波参数时，其信噪比最好。客观效应与受试者经验、患者年龄及性别无相关性。结论：迭代重建算法不同级别与滤波参数的各种组合，影响着头颅CT的图像质量。

无线传感器网络中基于压缩感知的静止图像压缩方案研究

受功耗、成本和无线传输环境的限制,无线传感器网络中采集图像的节点并不适合采用传统静止图像压缩标准JPEG、JPEG2000。为了适应无线传感器网络的"轻编码、重解码"的特点,提出了一种基于压缩感知(Compressive Sensing,CS)的静止图像压缩方案。该方案在编码端进行分块测量,分块测量次数根据图像的边缘信息自适应地分配;在解码端则利用分块观测数据进行整帧重建。仿真实验表明,与已有的基于CS的图像压缩方案相比,该方案可有效地降低CS测量成本,并可在重建时消除图像的边缘模糊与块效应现象。

在组态图形系统中植入GIS研究

介绍了在组态图形系统中植入GIS功能模块的实现原理与技术,使组态软件具有导入GIS背景地图的功能,以满足水环境SCADA系统的应用需求。文章所构造的平滑算法、射影算法分别解决导入过程中出现的平滑曲线锯齿化和不同图层之间的数据裂缝及问题。

一种指数型变步长仿射投影算法

可变平滑因子的变步长仿射投影算法需要根据投影误差范数的变化确定"触发点",并切换平滑因子,实现较为复杂。为此这里提出了一种改进的指数型变步长仿射投影算法。该方法直接将投影误差的范数通过指数函数映射得到平滑因子,有效降低了实现复杂度。仿真结果表明该算法的均方偏差性能优于变步长仿射投影算法和常规的仿射投影算法。

汉字文本BCF矢量中间聚集现象及其稳定性

针对汉字文本分析,提出了一种新的文本特征———空白线特征(BCF)来进行文本投影轮廓生成。在对生成的投影轮廓进行分析之前,应用BCF矢量平滑算法(BVSA)对它进行预处理。处理后的投影轮廓揭示了汉字文本的一个重要现象,就是BCF矢量中间聚集现象。通过统计实验验证,这是一个稳定的现象,也就是说,不同字体、不同字号、印刷体和手写体等等文本风格的不同,都不影响汉字文本的BCF矢量中间聚集现象。应用这个现象对汉字文本进行行分离,取得了良好效果。

Landweber Iterative Methods for Angle-limited Image Reconstruction

我们基于 Landweber 的方法为角度有限图象重建介绍一个一般反复的计划。我们为这个计划导出一个表示公式并且因而建立它的集中条件。我们的结果在与其他的设计方法作比较的 L 2-norm 为角度有限图象重建为加速的集中建议某些松驰策略。convolution-backprojection 算法为这个反复的过程被给。

改进贪婪投影三角化的点云三维重建算法研究

针对贪婪投影三角化三维重建算法存在耗时长、表面粗糙以及孔洞等问题,提出一种改进贪婪投影三角化的点云三维重建方法。首先改进体素滤波器,以点云数为阈值计算最优体素栅格,并以重心邻近点代替体素实现下采样;采用统计滤波与高斯滤波对简化后点云进行平滑处理;然后利用八叉树代替k维树搜索邻域点云,基于八叉树优化的移动最小二乘法进行法向评估,缩短回溯时间,避免法向指向的二义性;最后基于Delaunay的空间区域增长算法作平面三角化,根据平面内点的拓扑关系获得三角网格曲面。实验结果表明,与传统贪婪投影三角化及泊松算法比较,所提方法在保持算法快速性与局部细节特征的情况下,重建曲面平滑性更好,减少了孔洞数量。

一种基于迭代运动估计的全景稳像系统

提出一种图像全景补偿输出的实时稳像系统。首先,提出了基于子区域运动迭代的全局运动估计算法,来快速有效地求取图像平面的仿射运动参数:在求取各子区域运动时,采用灰度投影相关的三点自适应搜索策略,结合大小搜索步长,进行由粗到细的搜索定位;然后将各子区域运动带入6参数仿射运动模型,通过最小二乘迭代,去除误差较大块即误匹配或前景运动块,从而提高全局运动估计精度。其次,对原始运动矢量序列进行滤波处理,以提取抖动参数:采用Kalman滤波器,一方面较好地平滑运动矢量以降低视频抖动,另一方面有效跟随摄像系统的有意扫描运动。最后,提出图像全景补偿方法,有效改善图像边界信息缺失带来的视觉误差。实验结果表明该系统可以实时处理视频序列的平移旋转等抖动,而且输出全景视频图像保持视觉的完整流畅。