基于Lambert光照模型的图像真伪盲鉴别算法

依据Lambert光照模型,提出了基于Lambert光照模型的图像真伪盲鉴别算法.针对无限光源图像和局部光源图像,根据其实际的光强度与计算出的光强度之间的误差函数以及光源对光线的约束函数,分别提出了相应的算法用以计算图像中不同区域的光源方向,并根据这些不同区域的光源方向是否一致判定图像是否被篡改,从而对图像真伪进行盲鉴别.实验结果及分析表明,针对这2种图像各自提出的光源方向计算方法,能够准确地计算出图像中不同区域的光源方向,从而有效地鉴别出图像的真伪.

基于光照模型的细胞内镜图像不均匀光照校正算法

细胞内镜需实现最大倍率约500倍的连续放大成像,受光纤照明及杂散光的影响,其图像存在不均匀光照,且光照分布会随放大倍率的变化而变化。这会影响医生对病灶的观察及判断。为此,本文提出一种基于细胞内镜光照模型的图像不均匀光照校正算法。根据图像信息由光照分量和反射分量组成这一基础,该算法通过卷积神经网络学习图像的光照分量,并基于二维Gamma函数实现不均匀光照校正。实验表明,经本文方法进行不均匀光照校正后,图像的光照分量平均梯度和离散熵分别为0.22和7.89,优于自适应直方图均衡化、同态滤波和单尺度Retinex等传统方法以及基于深度学习的WSI-FCN算法。

基于改进Blinn-Phong光照模型的机载SVS地形着色方法

三维地形着色技术是机载合成视景系统的重要技术之一,传统的纹理贴图需要大量纹理数据库存储资源,基于光线追踪的全局光照模型对嵌入式软硬件资源要求高。针对这一问题,设计了一种基于改进Blinn-Phong光照模型的机载合成视景系统(SVS)地形着色方法,改进了光照模型,优化了顶点颜色映射、法向量计算算法。仿真试验结果表明,改进方法存储占用、内存占用显著低于纹理贴图,在CPU占用率、GPU占用率、显示帧率方面优于改进前,适用于机载合成视景系统应用场景。

利用自适应光照初始化的弱光图像增强方法

由于光照分量分解估计的高度不确定性,如何准确估计图像的光照分量一直是基于Retinex模型的图像增强方法需要解决的难题。该文提出一个简单有效的方法,准确估计图像的初始光照分量,进而实现弱光图像增强。具体地,首先根据输入图像得到其对应的光照权重矩阵,以指导光照分量的自适应初始化估计;随后在光照结构约束下,对初始光照分量优化估计,并进一步执行非线性光照调整;最终结合Retinex模型得到增强结果。实验表明,该方法不仅能够实现准确的图像分解估计,而且与现有的弱光图像增强方法相比,该文所提方法在多个数据集上的主观视觉效果和客观评价指标都有更好的表现,同时也保持着良好的运行效率。

基于含噪Retinex模型的煤矿低光照图像增强方法

低光照图像会导致许多计算机视觉任务达不到预期效果,影响后续图像分析与智能决策。针对现有煤矿井下低光照图像增强方法未考虑图像现实噪声的问题,提出一种基于含噪Retinex模型的煤矿低光照图像增强方法。建立了含噪Retienx模型,利用噪声估计模块(NEM)估计现实噪声,将原图像和估计噪声作为光照分量估计模块(IEM)和反射分量估计模块(REM)的输入,生成光照分量与反射分量并对二者进行耦合,同时对光照分量进行伽马校正等调整,对耦合后的图像及调整后的光照分量进行除法运算,得到最终的增强图像。NEM通过3层CNN对含噪图像进行拜耳采样,然后重构生成与原图像大小一致的三通道特征图。IEM与REM均以ResNet-34作为图像特征提取网络,引入多尺度非对称卷积与注意力模块(MACAM),以增强网络的细节过滤能力及重要特征筛选能力。定性和定量评估结果表明,该方法能够平衡光源与黑暗环境之间的关系,降低现实噪声的影响,在图像自然度、真实度、对比度、结构等方面均具有良好性能,图像增强效果优于Retinex-Net,Zero-DCE,DRBN,DSLR,TBEFN,RUAS等模型。通过消融实验验证了NEM与MACAM的有效性。

基于Retinex先验引导的低光照图像快速增强方法

低光照图像增强旨在提高在低光照环境下所采集图像的视觉质量.然而,现有的低光照图像增强方法难以在计算效率与增强性能之间达到很好的平衡,为此,提出一种基于Retinex先验引导的低光照图像快速增强方法,将Retinex模型与Gamma校正相结合,快速输出具有对比度高、视觉效果好和低噪声的图像.为获取具有良好光照的图像以引导确定与输入图像尺寸大小一致的Gamma校正图,提出基于Retinex模型的先验图像生成方法.针对所提先验图像生成方法在极低光照区域中存在颜色失真的问题,提出一种基于融合的Gamma校正图估计方法,采用反正切变换恢复极低光照区域的颜色和对比度,以提升Gamma校正图在极低光照区域的增强性能.为抑制输出图像的噪声,考虑到完全平滑的Gamma校正图不会平滑细节纹理的特点,提出基于域变换递归滤波的Gamma校正图优化方法,降低输出图像噪声的同时保持颜色和对比度.实验结果表明,所提方法不仅在主客观图像质量评价上优于现有大多数主流算法,而且在计算效率上具有十分显著的优势.

基于Lambert W函数的光伏阵列通用模型研究

以单个光伏电池的电路模型为基础,引入Lambert W函数对光伏电池的I-V方程进行解耦,导出光伏电池电流I关于电压V的显式表达式,并在此基础上建立光伏电池、组件和适用于任意不均匀光照和温度分布情况下光伏阵列的通用数学模型。分析并仿真了串并联光伏阵列在不均匀光照和温度情况下的输出特性曲线及光伏阵列在任意光照强度和温度条件下的输出特性,并说明光照强度分布情况对输出功率曲线峰值点的影响。

数字地貌晕渲光照模型研究

光照模型是地貌晕渲图能够在2维平面获得地貌3维立体形态的主要原因。在计算机图形学的基础上,推导了基于数字高程模型的晕渲光照模型计算公式;通过对相关文献公式的分析,指出了数字地貌晕渲采用的光照模型与传统地貌晕渲几何光学原理的关系;并对该模型下地表灰度值的计算与变化进行了分析研究。

几种彩色模型在不同光照条件下的稳定性分析

彩色图象虽然比灰度图象多了一个色彩信息 ,但在彩色图象的获得过程中往往容易受到环境光线的干扰 ,这对彩色图象的处理和分析带来很大的困难 .本文利用二色反射模型对几种彩色模型的光照稳定性进行了分析 ,然后用颜色试验进行了验证 .结果表明 ,rgb和 HS在白光下具有光强不变性 ,m1m2 m3在不同强度和颜色的光照下都表现了较高的稳定性 .经改进后的 m1m 2 m 3(n1n2 n3)减弱了噪点的影响 ,稳定性更好 .

基于对称双线性模型的光照鲁棒性人脸表情识别

针对传统的光照预处理方法降低原始图像质量、丢失部分有效辨识信息的缺点,提出一种新颖的应用对称双线性模型来对人脸表情图像进行光照预处理的光照鲁棒性人脸表情识别方法.首先通过对称双线性模型将训练集图像分解为相互独立的光照因子和表情因子,并提取其光照因子.接下来提取含有未知光照的测试集表情图像的表情因子,并将其转换到训练集的若干个已知光照上,这样处理能够将任意光照的测试图像转换到相同的光照平台上,令所有测试图像的特征具有归一化特性.实验结果表明,本文所提光照预处理方法在识别性能上优于传统的光照预处理方法,应用在光照处理后的JAFFE表情库上识别率达到92.37%,表明其适用于光照鲁棒性人脸表情识别.

光照突变环境下基于高斯混合模型和梯度信息的视频分割

基于高斯混合模型和帧间梯度信息提出了一种新的运动目标分割算法。首先,在利用亮度信息对背景建立自适应高斯混合模型的基础上,进行前景的粗分割;其次,由于视频信号的亮度和色彩分量随光照突变有较大的改变,导致大片背景的高斯模型产生错误匹配,误判为前景,为了提高高斯模型分割算法的鲁棒性,结合结构梯度互相关函数对分割结果进一步校正,能适应剧烈的光照变化;最后,利用数学形态学进行后处理,消除影子和孤立的噪声点。通过不同场景的运动分割实验结果表明,该算法在复杂背景和剧烈光照变化条件下具有较强的鲁棒性和较高的分割精度。

水分胁迫与光照条件对棉花干物质和产量形成影响的数学模型

从作物冠层净同化速率入手 ,通过引入对CO2 浓度、空气湿度、光照强度和土壤含水量反映较敏感的光能利用系数 (β) ,建立了考虑水分胁迫和光照条件对作物干物质积累与产量形成影响的数学模型 .模型考虑了水分胁迫与低光照下冠层阻力增加的设定 ,将反映作物冠层水分状况的功能叶水势 (Ψl)作为参数纳入本模型 .通过对土壤相对含水量 (Aw)、气温 (Ta)、水汽压差 (VPD)的多元回归估算出Ψl,并将空气动力学阻力 (Ra)简化为风速 (u)的函数 .盆栽试验应用实例和敏感性分析表明 ,该模型在诊断环境因子特别是土壤水分与光照因子对作物生长和产量构成的影响具有一定的实用性 .

植物共享光照资源的生长模型改进及可视化仿真

为了模拟共享光照资源情况下的植物生长情况,该文以FON(field-of-neighbo urhood)模型为基础,对影响圈从形状和阴影深浅程度两方面加以改进,提出了共享光照资源植物的一种生长建模方法。该方法引入了植物生长地的纬度值、植物遮光率因子以及植物自身对光的敏感特性等地理学和生物学参数,以更真实地模拟植物在共享光照资源时的生长规律。为了验证共享光照资源植物的生长建模方法的有效性,该文以生物量数据为基础对水曲柳和落叶松的人工混交林的生长情况进行试验结果比较与分析。此外,该文开发了支持共享光照资源的植物生长模拟系统,对不同植物在共享光照资源中所表现出的生长情况进行可视化模拟。仿真试验结果表明,共享光照资源植物的生长建模方法具有较好的准确性和实用性,可以用于实际植物的生长过程模拟。

基于量子光学的红外成像光照模型

现有的大多数光照明模型都是基于可见光波段的 ,它们无法模拟物体在红外波段的成像 .该文提出了一种新的基于量子光学的红外成像光照明模型 ,该模型在传统光照明模型的基础上加了一项物体本身的量子辐射项E(ε0 ,T,λ1 ,λ2 ) ,其中 λ1 ,λ2 为探测器的两端波长 ,ε0 为物体表面的发射率 ,T为物体的绝对温度 .该模型同时适用于红外波段和可见光波段成像 ,当接收波段在可见光域且场景中物体的表面温度较低时 ,该模型回归为传统的光照明模型 .该模型还能模拟传统光照明模型所不能模拟的现象 ,如钢铁在熔化过程中显示出来的不同颜色 .文中最后绘制了几个不同场景下真实感较强的可见光和红外图像 .

基于二次多项式模型的人脸光照归一化

根据人脸光照变化非线性的特性,本文提出用二次多项式模型来描述非正面光照条件下的人脸图像与正面光照条件下的人脸图像在对应象素点灰度之间的关系,进而提出一种人脸光照归一化方法.本方法的一个重要特点是独立于先验的物理模型而通过建立统计回归模型来学习不同光照图像之间的关系.此外,提出用基于PCA的方法对光照归一化后的人脸图像进行加权补偿,进一步改善图像的视觉效果.在Extended YaleB和CMU-PIE人脸库上的实验结果表明,新方法在改善人脸视觉效果同时能大大提高人脸识别准确率.

一种适合于自由曲面快速测量的光照模型

光照模型在基于视觉的自由曲面图像测量领域中起着重要作用。首先介绍了Phong、Torrance-Sparrow和Cook-Torrance三种常用局部光照模型的原理和特点,应用非线性最小二乘优化方法确定了各模型的光照参数,并应用统计分析原理对各光照模型进行回归分析和比较,最后对Torrance-Sparrow光照模型加以改进,提出了一种适合于自由曲面快速测量的光照模型。

基于光照模型的植物仿真方法研究

自然环境中影响植物生长的主要因素是植物的内部生长特性和外部环境信息。提出了既考虑植物的内部生长特性又利用植物生长的外部环境信息的森林环境模型,即在开放的L-System的基础上应用外部光照原理来模拟森林植物的生长过程。重点解决了模型之间数据传输以及对模块的控制问题,并利用遗传算法对外部环境信息进行优化,尽量地避免了植物在空间位置上的交叉和遮盖。实验结果表明,采用光照模型原理建立的森林环境模型,很好地反映了森林生长的空间特性,充分体现了植物的趋光性和植物间的相互影响,真实地再现了森林的生长过程。

3种光照条件下六面锥型罩式人工鱼礁模型对花尾胡椒鲷的诱集效果

为了解不同光照条件下人工鱼礁的集鱼效果,观察了自然光、55W和26W3种光照条件下在试验水槽内六面锥型罩式水泥人工鱼礁模型对花尾胡椒鲷(Plectorhynchus cinctu)的诱集效果。结果表明,在未投入礁体模型情况下,试验鱼出现的密集区位于水槽左端区域,试验鱼在此区域的平均出现率分别为61.60%(自然光)、81.61%(55W)和82.07%(26W),而试验鱼在空白礁区的出现率均低于5%;放入礁体模型后,鱼礁区试验鱼的出现率分别上升至37.60%(自然光)、23.56%(55W)和15.75%(26W),而原密集区试验鱼的平均出现率分别下降至23.47%(自然光)、71.61%(55W)和67.59%(26W)。统计数据显示,六面锥型罩式水泥人工鱼礁模型对花尾胡椒鲷具有显著的诱集作用,其诱集效果随着光照强度的降低而减弱。

慢性光照联合氢醌诱导小鼠年龄相关性黄斑变性模型

目的采用慢性光照联合氢醌喂食的方法诱导建立小鼠年龄相关性黄斑变性(AMD)模型,观察其病理特征、超微结构及视网膜功能改变,为AMD发病机制及防治研究提供新模型。方法4月龄C57BL/6小鼠20只随机分为模型组和正常组,每组10只。模型组小鼠被喂以基于基础纯净合成的含8 g/(kg·bw)氢醌的饮食,同时每日接受12 h、强度2500 lx的光照。正常组小鼠被喂以不含氢醌的同配方饮食,正常光照明,饲养3.5个月。采用视网膜电图(ERG)、光镜及电子显微镜技术观察两组小鼠视网膜功能和结构改变,TUNEL方法观察视网膜细胞凋亡情况,免疫荧光法检测视网膜、脉络膜血管内皮生长因子(VEGF)及CD31的表达和分布。结果ERG检测结果显示模型组小鼠视网膜功能较正常组下降;光镜观察显示模型组小鼠视网膜色素上皮层呈现萎缩样改变,Bruch膜结构破坏,可见新生血管样组织细胞长入,感光细胞计数模型组小鼠为(164.67±34.37),正常组为(243.33±15.23),模型组感光细胞数较正常组显著减少,差异有统计学意义(t=-9.77,P<0.05);透射电子显微镜显示,模型组视网膜的感光细胞的膜盘结构松散变形,部分碎裂,RPE细胞微绒毛变短,Bruch膜不规则增厚,外胶原层见层状沉积物,内皮细胞突入Bruch膜内。TUNEL结果显示正常组几乎没有凋亡细胞,模型组视网膜色素上皮细胞(RPE)层及感光细胞层出现了大量凋亡细胞,感光细胞凋亡率(43±2.73)%,两组差异有统计学意义(P<0.01)。免疫荧光结果显示,正常组外丛状层、神经纤维层可见散在VEGF弱阳性表达,模型组除上述细胞外,在RPE细胞层亦可见强阳性染色。正常组视网膜各层细胞未见明确CD31阳性染色,模型组RPE细胞层可见较强CD31表达,提示RPE层新生血管发生。结论慢性光照联合氢醌饲料喂养的小鼠非常接近人AMD的发病进程及特点,可为进一步探讨AMD发病机制及防治研究提供可靠的动物模型。

基于小波变换和去噪模型的光照不变人脸识别

针对正面光照人脸识别的难点,提出了一种应用小波变换和去噪模型的光照不变人脸识别算法。利用对图像的高频小波系数进行处理并运用去噪模型,提取光照人脸图像中的光照不变量,同时增强图像边缘特征,这有利于提取的光照不变量保持更多的人脸识别信息。在Yale B和CMU PIE人脸库上的实验结果表明,所提算法可以显著提高光照人脸图像的识别率。