应用约束最小二乘方滤波法校正放疗3D剂量验证辐射荧光图像

目的:通过约束最小二乘方滤波法对塑料闪烁体在射束辐照下的荧光图像进行校正,提高基于闪烁体辐射荧光的放疗3D剂量验证系统的准确性。方法:首先对正交三视角度拍摄的辐射荧光投影图进行去噪预处理,同时通过Zemax光学模拟软件计算出成像系统的点扩散函数(PSF),并用洛伦兹函数对其进行拟合调整。其次使用约束最小二乘方滤波法对去噪预处理后的正交三视投影图进行去卷积处理。最后将校正前后图像进行3D剂量分布重建,并分别与Pinnacle3治疗计划系统中计算的剂量分布数据进行比较。结果:对于4 cm×4 cm、3 cm×3 cm方野照射,应用约束最小二乘方滤波法校正后的平均2D Gamma通过率(阈值10%,3%/3 mm标准)分别提高了22.95%和5.76%,中心轴上的百分深度剂量(PDD)曲线的均方根误差(RMSE)值分别降低了1.13%和0.63%。对于2 cm×2 cm方野照射,滤波校正后的平均2D Gamma通过率(阈值20%,3%/3 mm标准)提高了1.54%,PDD曲线的RMSE值降低了0.49%。结论:在3D剂量重建前对正交三视投影图进行图像校正可以有效提高基于塑闪辐射荧光3D剂量验证系统的准确性。

基于图像复原技术与约束最小二乘方滤波器的绝缘子表面电荷反演算法

该文借鉴图像复原技术的处理手段,提出一种针对平移不变系统的绝缘子表面电荷反演算法。通过二维傅里叶变换将电位-电荷间的矩阵运算转换至频域,并利用约束最小二乘方(CLS)滤波器抑制噪声干扰,进而实现了表面电位分布到表面电荷密度分布的推导。进一步,结合仿真算例讨论该算法的实现流程与计算精度,并与常见的维纳滤波法和模拟电荷法的计算结果进行对比;通过引入偏差系数定量分析不同算法对目标信号的复原能力与对噪声信号的抗干扰能力。最后,综合表面电位测量实验与粉尘图法验证算法的有效性。结果表明,该文所述CLS-filter算法能有效滤除测量过程中引入的噪声信号,提升电荷反演稳定性,且在高等级噪声干扰下的计算精度显著优于现有算法。该算法所得电荷分布与粉尘图谱较为吻合,计算结果具备一定的准确性与可靠性。

由约束最小二乘方法改进的图像恢复方法

介绍了图像退化模型和约束最小二乘方法 (包括参变维纳滤波方法和平滑约束最小平方滤波方法 )。参变维纳滤波法和平滑约束最小平方滤波法在图像恢复的过程中分别有对图像锐化和平滑的作用。结合这两种方法的特点 ,本文由约束最小二乘方的方法推导出改进的图像恢复法。这种图像恢复方法具有前两种方法的优势。试验证明 ,用改进的图像恢复方法恢复的图像比用参变维纳滤波法恢复的图像更平滑 ,信噪比更大 ;比用平滑约束最小平方滤波法恢复的图像的边缘更突出 ,有更好的视觉效果。

低延迟有限冲击响应滤波器约束最小二乘设计

针对具有低群延迟的非线性相位有限冲击响应滤波器的设计问题,采用在极小化复数误差能量的同时对复数误差和相位误差进行约束的方法,既可以得到凸的约束区域,又可以对幅值误差和相位误差进行独立控制.将具有给定相位误差的低通滤波器的最小二乘设计方法扩展到高通和带通滤波器的设计,引入左边和双边S形相位误差上界约束函数对高通和带通滤波器的相位误差进行约束,来抑制带边附近群延迟误差大的效应.应用改进的Goldfarb-Idnani算法求解由复数误差和相位误差约束最小二乘设计问题产生的半无穷正定二次规划.设计例子表明,该设计方法对减小滤波器的群延迟误差非常有效.

计算机X线摄影图像分辨率的约束最小二乘方复原研究

目的研究约束最小二乘方滤波对计算机X线摄影(computedradiography,CR)退化图像的复原效果。方法分析CR图像退化的原因。采用X线源强度分布高斯模型和系统冲击响应高斯函数,估算成像系统点扩散函数(pointspreadfunction,PSF);应用约束最小二乘方滤波实现CR胸片退化图像复原,并利用改进信噪比(improvedSNR)指标评价图像复原效果。结果将约束最小二乘方滤波应用于CR退化图像,在降低噪声影响的同时,图像质量得到了明显改善。结论X线量子噪声和成像板(imagingplate,IP)结构噪声对CR图像的分辨率有很大的影响,可利用约束最小二乘方滤波复原CR退化图像。

等式约束FIR滤波器设计的投影最小二乘算法

本文考虑具有频域和时域等式约束的FIR滤波器设计问题 ,提出一个非常有效的新算法———投影最小二乘算法 .该算法由两部分组成 ,前一部分产生一个解析的最小二乘解 ,后一部分将此解逐次投影到每个等式约束上 .该算法有两个显著特点 :一是目标函数的Hessian矩阵不要求正定 ;二是由于采用平方根因子分解来计算增广Hessian矩阵及投影算子矩阵 ,算法具有很好的数字稳定性 .以此算法为核心构成了一个迭代算法 ,用于实现FIRNyquist滤波器的minimax设计 .

一类二维FIR滤波器的约束最小二乘设计

考虑单位脉冲响应 8面对称的二维GIR滤波器的约束最小二乘设计 .首先将设计问题转化为正定二次规划问题 .然后应用投影最小二乘 (PLS)算法进行求解 .通过设计实例对PLS算法的性能进行了仿真 ,结果表明该算法的效率是流行的有效集方法的几十倍到几百倍 .PLS算法的高效率为快速设计大尺寸二维FIR滤波器提供了方便 .

一种约束鲁棒加权最小二乘静默定位算法

水下静默定位算法是一种具有高度隐蔽性的被动定位算法,仅通过接收来自参考节点的定位信号,目标节点即可完成对自身的定位,且各节点间无须保持时钟同步。针对传统水下静默定位算法定位精度低和对测量噪声鲁棒性较差的问题,本文提出一种结合卡尔曼滤波的约束稳健加权最小二乘算法。该算法首先将目标节点和参考节点之间的距离作为辅助变量,将静默定位问题转换为二次规划问题,并利用辅助变量与目标节点坐标之间隐含的相关性对方程加以约束。其次,为减小测距误差的影响,利用IGG3权函数对观测数据进行稳健加权处理,通过迭代平差法,不断降低噪声较大观测数据的所占权值,从而减小了观测信息中的噪声对定位精度的影响。然后,通过引入拉格朗日乘子法和广义奇异值分解对目标函数进行求解,得到目标节点位置的解析表达式。最后,为充分利用观测量,在水下目标节点的动态定位中估计出位置后,利用状态变量的连续性,对其进行卡尔曼滤波以进一步提高定位精度。仿真及海试结果表明,在水下测量噪声较大的情况下,相比于经典最小二乘算法,本文所提出的约束稳健加权最小二乘算法定位精度更高且该算法对测距误差具有更好的鲁棒性。

最大误差约束下最小二乘准则FIR滤波器设计

考虑了一类加权最小二乘复系数FIR滤波器的设计问题,要求滤波器通带及止带内频点的频率响应与期望响应误差小于给定的最大误差门限。结合半正定优化理论,经过数学推导,将该设计问题转换为半正定优化问题,然后借助内点方法给出最优滤波器系数。另外,该方法能够检测出给定约束条件的优化问题是否存在可行解,从而可以使设计者能够以自适应的方式调整约束条件。仿真结果表明设计算法是十分有效的,并具有很好的稳健性。

单片机中最小二乘方滤波器的向量测量和功率计算

提供了一种每周波四点采样的最小二乘方滤波器,通过整型变换和查表求根等优化算法,可在单片机中实现相量的快速测量。分析了滤波器中相量的相位关系,并提供了两线制功率的计算方法。

FIR滤波器设计的最小二乘方法研究

数字信号滤波技术是电子信号传输系统的关键,直接影响着电子信息化行业的发展。基于此,运用MATLAB软件仿真设计基于最小二乘法的FIR(有限长单位冲激响应)滤波器,结合拉格朗日乘子法构造拉格朗日函数,确定滤波器的最佳设计条件。结果表明:滤波器阶数N=14,精确方程个数[rm=3]时性能最佳,通带和阻带都相对平稳。与Firls函数和Remez函数设计相同参数滤波器相比,最小二乘法设计的滤波器计算更简便、易于实现、具有通用性。为推动最小二乘法设计FIR滤波器方法提供重要的理论参考。

FIR滤波器的约束最小二乘设计

低通滤波常用在图像去噪中,抑制噪声从而改善图像质量.在应用中图像的处理要求不能有明显的相位失真,所以选用FIR滤波器,因为它在一定的对称条件下可实现严格的线性相位.FIR滤波器的设计最终可归结为求解一组滤波器系数,采用最小二乘法优化这些系数.为了对带有一些频域等式约束的FIR低通滤波器进行良好的设计,在最小二乘的基础上结合拉格朗日法.先将带约束的最小二乘转为求条件极值,引入拉格朗日乘子法构造出拉格朗日函数,再进行求解.最后进行了仿真实验,并比较了用一般遗传算法对FIR低通滤波器的设计.结果证明了这种方法的有效性.

二维FIR滤波器约束最小二乘设计的最大分划松弛ADMM算法

约束二维有限脉冲响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器,现有设计算法计算复杂度高.针对二维FIR滤波器的约束最小二乘设计,本文应用交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM),研究其并行优化方法.通过模型的最大分划,并采用一种松弛技术,提出一个具有高度并行结构的最大分划松弛ADMM算法,分析了算法的计算复杂度,讨论了算法的收敛性,并给出了算法的参数设置方法.实验表明,最大分划松弛ADMM比非松弛的最大分划ADMM收敛快很多;与现有算法相比,提高了计算效率.GPU加速实验中获得的大加速比,表明了所提算法的高度并行性和可扩展性,在图像处理、计算机视觉、模式识别及机器学习等领域有广阔的应用前景.

设计稳定约束最小二乘无限冲击响应滤波器的序列最小化方法

无限冲击响应(infinite impulse response,IIR)数字滤波器不具有内禀稳定性,因此在其实际设计中要施加稳定性约束.稳定三角形条件是一种充分必要且线性的稳定性约束条件,为了充分利用该条件,本文使用基于二阶因子迭代更新的序列最小化技术将IIR滤波器的约束最小二乘设计问题转化为一系列的约束最小二乘子问题,在每一个子问题中,有且只有一个二阶分母因子连同整个分子被优化,其他的二阶分母因子保持不变.设计实例表明此方法能比现有方法得到性能更好的滤波器.

约束的最小二乘方图像复原方法的改进

本文在脉冲响应函数和噪声的第二阶统计未知的条件下，假如预先知道信号的光滑性和支撑区域的信息，用改进的约束最小二乘方方法，复原信号明显地逼近原始信号，并且比一般的最小二乘方方法复原效果更佳。

具有一阶约束的最小二乘方图像复原法

研究了一类具有约束条件的最小二乘方图像复原方法,在此基础上,提出了具有一阶微分条件的约束最小二乘方图像复原方法。仿真结果证明了该算法的有效性。

约束最小二乘滤波的高斯模糊图像复原研究

文章分析了两种常见的图像复原滤波的复原原理及其局限后,在已知图像退化函数的情况下,主要对高斯模糊图像分别进行维纳滤波和约束最小二乘法滤波复原处理并比较这两种处理效果图像的优劣之处,在上述基础上,重点是分析不同高斯点扩展函数的尺寸及标准差的参数对高斯模糊图像复原效果的影响。最后再综合视觉效果和PSNR值得出高斯模糊图像使用约束最小二乘滤波复原的效果较佳,并且在真实高斯点扩展函数参数附近的参数复原效果会更好。

电网交流信号实时处理中定常最小二乘方滤波器的误差分析

目前,微型计算机在电力生产各个环节中的应用已越来越广泛和深入,使电气自动化装置的面貌发生了深刻的变化,在继电保护、在线监控等实时性和其它技术指标要求较高的各个方面,微处理器和数字处理算法对于技术指标的实现具有至关重要的作用。在微机继电保护等交流信号处理装置中已有许多种算法(见文献[1]),通过对比分析可以看到。

基于MATLAB的约束最小二乘法FIR数字滤波器设计

在数字信号处理领域中,无限脉冲响应数字滤波器(IIR)和有限脉冲响应数字滤波器(FIR)占有极其重要的地位。但是,IIR数字滤波器存在诸如稳定性难以保障以及相位的非线性等一些固有缺点,这使得具有线性相位等优点的FIR数字滤波器得到很好的发展。本文介绍基于MATLAB的约束最小二乘法FIR数字滤波器设计。包括约束最小二乘法基本原理和FIR数字滤波器设计思想以及相关MATLAB程序语言,并介绍MATLAB的SPTooL滤波器设计器及其应用。

约束最小二乘滤波实现散焦模糊图像复原

为了解决散焦不准确导致图像中存在不同程度的散焦模糊,引入散焦模糊图像退化模型和散焦点扩展函数,分析了维纳滤波、逆滤波、约束最小二乘滤波的复原方法,通过模拟实验对比三种滤波的复原效果,观察不同散焦半径参数对复原效果的影响,结果发现:在有噪声的情况下,约束最小二乘滤波复原效果优于逆滤波和维纳滤波,从主观视觉和客观PSNR值来看,当估计的散焦半径接近原始散焦半径时,复原图像效果最佳.