基于等高线和Fourier-Polar变换的3D地形匹配导航方法

一种新的3D地形匹配导航方法。实时地形和参考地形分别用结构简单的等高线表示,地形导航转化为等高线的匹配问题。提出Fourier与Polar变换结合的等高线匹配方法,优点:利用图像整体频谱信息,不需寻找控制点,对一定的噪声和变形具有鲁棒性;Fourier变换易于硬件实现,具有一定的实际应用的优势。实现步骤:在参考等高线图中截取与实时等高线图大小相同的图;利用提出的算法配准这两幅等高线图,获得它们之间的旋转和平移量,从而纠正飞行器飞行姿态。本文理论上证明了构造的旋转平移不变算子的正确性,沙盘地形仿真实验结果表明本文算法具有强的抗噪声和抗变形能力以及高可靠性与精确度,对3D地形辅助导航系统具有重要的理论参考价值。

一种改进的二维离散极坐标Fourier变换快速算法

在雷达天线、图象配准、图象检索等领域内常常需要用极坐标表示二维数字信号的离散Fourier变换(DFT) .与笛卡尔坐标系下的二维DFT不同 ,二维离散极坐标Fourier变换 (DPFT)不具有行列可分性 ,直接计算非常耗时 .本文提出一种改进的DPFT的快速算法 .该算法针对二维阵列实信号 ,算法全部过程可用一维运算实现 ,大大降低了计算复杂度并且适用于实时处理 .实验中与直接运算方法相比较 。

一种利用Fourier-Mellin变换和曲线拟合的遥感图像亚像素配准方法

直接使用傅里叶梅林变换计算出的图像间旋转参数的精度不高,以此旋转参数对图像进行纠正后再使用相位相关的扩展方法计算出的图像间的平移参数精度也不高.针对这种情况,提出一种改进的角度检测方法.传统的方法是先对图像进行傅里叶变换,然后进行极坐标变换,再使用相位相关得到相关谱,通过相关谱的峰值位置确定图像间的旋转角度,最后对图像做角度纠正并计算平移参数.而本文对相关谱峰值所在区域进行拟合,使用拟合后的峰值位置替代原来的峰值位置确定图像间的旋转角度.由于拟合后的峰值位置的精度高于拟合前,估计角度的精度会更高,使用此角度做旋转纠正能够提高图像之间的相关性,进而也提高平移参数的精度.实验证明:与Fourier-Mellin变换的通常做法相比,此方法显著提高了配准的精度,平均角度精度提高0.187°,水平方向上平均平移精度提高0.339 pixel,垂直方向上平均平移精度提高0.296 pixel.

超复数Fourier变换耦合位置扰乱的彩色图像哈希算法

当前图像哈希算法大都是通过将彩图三分量R、G、B转换成灰度图像来生成哈希,丢失了色度信息,降低了算法对篡改内容的检测精度与敏感性的不足,为了解决上述问题,提出了超复数离散傅里叶变换耦合位置随机扰乱的彩色图像哈希认证算法。首先,通过构建新的扩散系数,从而改进偏微分模型PED(partial differential equation),对输入图像进行预处理,增强算法对图像缩放的鲁棒性,从而最小化图像信息丢失对算法的影响;再引入对数极坐标变换机制,将预处理图像变成二次图像;基于超复数理论与Fourier变换,将彩图三分量R、G、B视为四元数的虚部,建立四元离散Fourier变换机制,提取抗旋转篡改的图像特征;并基于Logistic混沌映射,设计位置扰乱机制,对四元离散Fourier变换低频幅度系数进行随机置乱;根据置乱后的幅度系数,构建图像哈希模型;最后,引入汉明距离,优化认证阈值,建立图像哈希相似度计算模型,以评估初始图像与用户接收图像的哈希相似度,完成图像内容的真伪认证。实验结果显示:与当前图像哈希算法相比,在处理彩色图像时,该算法具有更强的鲁棒性与安全性,呈现出更好的ROC曲线特性,能够有效识别亮度、旋转、噪声以及缩放等篡改攻击。

一种基于DFT扩频与幅值归一化变换联合技术的降低Polar-OFDM系统峰均比的方法

为降低单极性Polar-OFDM(P-OFDM)系统的高功率峰均比(PAPR),提出了一种基于DFT扩频和归一化变换联合技术的P-OFDM方法。根据针对P-OFDM信号的特性分析,对经过星座映射之后的信号进行DFT变换,经过间隔插零与扩频技术之后进行IFFT,生成双极性的时域复信号,再对坐标变换之后的幅值进行归一化变换,生成实正基带P-OFDM信号。通过仿真系统分析得出,基于DFT扩频与归一化变换联合技术的P-OFDM系统,相比于传统P-OFDM系统,能有效降低信号PAPR约4.5 dB,同时,性能与传统P-OFDM系统性能一致,且系统硬件实现较为简单,是一种有效降低P-OFDM系统PAPR的方法。

基于Fourier-Mellin变换的红外图像配准

该文针对一种新的基于相位相关的图像配准方法,在需要配准的两幅图像中心选取同样大小的区域,在对数极坐标的表示下,这两个区域图像的互功率谱经傅里叶反变换后是一个二维脉冲信号。首先可以利用相位相关法求得旋转角度和缩放因子,然后根据上一步求得的结果再次利用相位相关法求出两个方向上的平移参数,至此可以获得图像的配准参数。对Fourier-Mellin算法进行MATLAB仿真,实验结果表明了该算法可以获得较好的配准结果。

空间静态偏振调制干涉光谱系统的设计与仿真

为了更好地获取目标物的光谱偏振信息,设计了一套空间静态偏振调制干涉光谱系统。该系统结合了空间外差光谱和偏振光谱强度调制技术,只需一次采样便可同步获取目标的分辨偏振光谱信息以及高光谱分辨率的Stokes矢量偏振光谱。首先从偏振光谱强度调制和空间外差光谱仪的光学理论入手,对该系统的光谱信息采集和偏振信息调制解调过程进行数学推导。然后根据调制模块中高阶相位延迟器的厚度与光谱仪带宽之间的对应关系,发现现有的光谱仪带宽过窄,导致延迟器厚度过大,无法适应宽波段的光谱测量需求。结合延迟器厚度与光谱复原分辨率的约束关系,在极限厚度下得出了空间外差光谱仪的最小拓宽光谱范围。最后根据改进的参数匹配设计,对探测过程进行了计算机数值模拟。研究结果表明:在空间外差光谱仪的最小拓宽工作波段内,对CCD探测器记录的干涉图进行基于傅里叶变换的解调处理,能够高保真地复原输入光信号的Stokes参量的偏振光谱信息,从而验证了该系统的可行性。

基于MP-WFRFT的多维联合调制卫星隐蔽通信研究

为进一步提高卫星信号的隐蔽性能,该文结合加权分数阶傅里叶变换(WFRFT)的星座混淆特性与混沌映射轨迹的抗截获特性,提出一种基于物理层安全的双极化卫星联合调制方案。借鉴“相位扰码”思想和“联合设计”理念,通过扩展4-WFRFT加权项参数,增加了卫星信号处理的多样性,在此基础上嵌入Logistic映射加密,提高了信息破解的难度。建立双极化卫星混沌安全传输系统模型,提出基于MP-WFRFT一体多维的组合隐蔽新概念,探索双极化卫星信号星座优化设计和裂变融合机理。仿真结果验证了所提方案的有效性。

基于三维数值模拟的激电法差分装置响应特征分析

为了深入分析激电法差分装置的响应特征,提出一种高精度、高效率的三维数值模拟方法。该数值模拟方法通过二维傅里叶变换将三维激电数值模拟问题转化为波数域一维数值模拟问题,使用一维有限单元法求解,同时引入算子进行迭代,最终获得高精度数值解。该算法可避免进行大型稀疏线性方程组的直接求解,大幅度降低了计算量和存储需求,提高了计算效率。以提出的三维数值模拟方法为工具,分析激电法差分装置响应特征。基于高阻/低阻的高极化异常体模型测试结果表明,单孔井—井测量下差分装置对井旁盲矿的分辨效果优于其他装置,且低阻体较高阻体对电流具有更强的敏感度;基于不同背景介质下的低阻高极化异常体模型的测试结果表明,井—地测量下采用差分装置得到的视电阻率和极化率比采用二极装置得到的视电阻率和极化率能更准确地反映背景介质和异常体在垂向上的空间分布特征。因此,激电法差分装置勘探效果优于其他方法装置,研究结论可为野外勘探测量装置的选择提供参考。

混合阵列误差校正与快速极化MUSIC算法

为解决通道不一致性对传统极化敏感阵列长矢量模型的测向精度影响及传统长矢量多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法实时性不高的问题,本文在传统极化敏感测向系统基础上,在阵列中心增加一个标量平面螺旋天线,利用其天线方向图的增益稳定性,作为内部源对其他矢量通道不一致性进行实时校正;然后将结合标量圆阵和快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)的快速MUSIC算法推广到矢量阵列,提出降维快速极化MUSIC算法.仿真结果验证了此误差校正方法的有效性,且快速算法在保证测角精度前提下有效提高了算法实时性.本文为极化敏感阵列测向提供了一种误差校正方法及一种快速实用的测向算法.

基于人工智能分析白念珠菌的表面增强拉曼光谱

目的构建一种基于白念珠菌拉曼强度数据的人工智能(AI)数据预处理架构,方便后续使用卷积神经网络(CNN)模型进行预测。方法采用患者临床样本分离出的白念珠菌,使用表面携带正电荷的纳米银作为基底液增强后进行表面增强拉曼散射(SERS)光谱数据采集。对收集的数据进行极值剔除,之后运用傅里叶变换将时域数据转换为频域,去除环境噪声。将平滑后的数据进行归一化处理后转换为极坐标的数值,利用格拉米角场提升原数据维度。结果将处理完的白念珠菌转换为热力图之后,数据维度得到提升,方便针对真菌类型分型。结论成功建立了白念珠菌拉曼强度的数据预处理架构,为白念珠菌拉曼光谱预测提供了一套非常可靠的工具。

基于相位相关的指纹拼接方法研究

基于指纹图像的旋转、平移、距离等不变特性,从增加指纹图像的有效特征点出发,提出了指纹拼接方法。该方法分为三步:第一步,提出基于中值滤波及局部属性的归一化预处理算法,去除图像噪声和影响相位相关度准确性的频率信息;第二步,图像进行伪极坐标快速傅立叶变换,根据旋转和平移的不变性,利用相位相关对图像进行快速配准;第三步,对配准的指纹图像完成平滑拼接。大量的实验结果证明本方法可以增加有效的指纹图像特征点数量,改善比对效果,计算复杂度较低,可以实现指纹图像的快速拼接。

一种二维极坐标傅里叶描述子在图像检索中的应用

在图像检索中,形状描述是图像内容描述的关键部分。目前已经存在的大多数形状描述符均是基于某一特定应用的,不具有通用性。文章提出了一种基于二维极坐标傅里叶变换的傅里叶描述子对目标形状的描述方法,分析并实验验证了该方法的各个性质,并讨论了它的实际计算问题。实验结果表明,该描述符通用性强,鲁棒性高。

采用小世界免疫克隆算子的频率域图像配准

为满足智能寻位加工中对零件图像配准速度和配准精度的高要求,提出了一种采用伪极快速傅里叶变换(PPFFT)和小世界-克隆选择算法(SWCSA)的图像配准方法(PPFFT-SWCSA).首先对图像进行伪极快速傅里叶变换,然后利用变换后获取的频谱特征信息设计优化算法的代价函数,最后采用SWCSA算法得到2幅图像间的配准参数.采用PPFFT降低了运算复杂性,提高了运算速度;采用SWCSA算法,克服了图像配准中常用的相位相关法无法检测到图像间较小偏移量的缺点.实验结果表明,PPFFT-SWCSA方法的配准角度精度可以达到空间0.2°,在对图幅为256×256像素的图像配准实验中,PPFFT-SWCSA方法的配准速度比基于离散极坐标傅里叶变换和相位相关法的配准速度快2倍.

锈层下碳钢的腐蚀电化学行为特征

采用极化曲线、线性极化电阻(LPR)和电化学阻抗(EIS)研究了海水中带锈碳钢的电化学行为,结果发现:长期浸泡的内锈层对电极过程有较大影响;短期浸泡,LPR和EIS测定的极化电阻(Rp)逐渐增大;而长期浸泡,Rp却逐渐减小;随着浸泡时间的延长,Rp出现了先增大后减小的变化趋势.将锈层逐层剥离后研究了碳钢的电化学行为,并结合傅里叶变换红外(FTIR)光谱和横截面结构分析表明,这主要是因为长期浸泡后,内锈层中出现了具有较高电化学活性的β-FeOOH,并且其含量随着浸泡时间的延长而逐渐增加.当进行电化学测试时,在对体系进行一定程度极化的过程中,β-FeOOH参与了阴极还原反应,使电极过程不再是简单的阳极金属溶解和阴极氧还原,加快了阴极反应速度,从而导致Rp逐渐减小.

一种改进的二维傅里叶描述子在基于形状的图像检索中的应用

在图像检索中 ,形状描述是图像内容描述的关键部分 .目前已经存在的大多数形状描述符均是基于某一特定应用的 ,不具有通用性 .文中提出了一种基于二维极坐标傅里叶变换的傅里叶描述子对目标形状的描述方法 ,分析并实验验证了该方法的各个性质 ,并讨论了它的实际计算问题 .实验结果表明 ,本描述符通用性强 。

强度调制偏振光谱仪傅里叶变换解调原理研究

针对强度调制新型偏振光谱仪,研究了基于傅里叶变换法实现偏振光谱信息解调的可行性.结合强度调制偏振光谱仪实现偏振光谱信息调制的机理,给出了采用傅里叶变换法实现偏振光谱信息解调过程的完整数学推导,并对解调过程进行了计算机仿真模拟.模拟结果表明:基于傅里叶变换的解调方法可以高保真获取待测光辐射的偏振光谱信息,将该方法应用于强度调制偏振光谱仪偏振光谱信息的解调是可行的.

覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金在氯化钠溶液中的极化行为(英文)

由于结构和成分的影响,覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金的极化曲线有多种不同的表现形式.事实上,覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金在NaCl溶液中的极化曲线行为不仅与涂层的主要组成和微观结构有关,也与极化曲线测试条件,如氯离子浓度、溶液pH值、阴极极化程度和样品的暴露面积有关.由于微弧氧化涂层的不稳定性,这些因素通过改变氧化涂层的组成和微观结构,继而影响极化曲线的形状.本文用傅里叶变换显微红外成像和对应的光学照片研究了氧化涂层的成分和结构的变化.结合物理表征,我们提出一个模型,用以阐明微弧氧化涂层组成和结构在NaCl溶液中的变化.对于浸泡在NaCl溶液中的AZ91D微弧氧化涂层,阳极溶解和阴极还原反应的速控步骤分别是传质过程和电荷转移过程.所以从极化曲线上拟合出来的腐蚀电流密度不能准确反映腐蚀速率,而且误差也难以避免.

基于人眼视觉非均匀特性的实时Mean Shift跟踪方法(英文)

由于在成像制导过程中需要实时处理大量的信息,为了在尽可能保留有效信息情况下降低计算量,采用了一种人眼视觉非均匀采样模型——对数极坐标模型,来压缩信息量以提高计算速度;另外,由于对数极坐标变换对目标形状具有旋转和缩放不变性,在跟踪非刚性变形目标时该模型能表现出很好的稳健性;考虑到在成像跟踪末段,质心、角点之类的跟踪方法会产生匹配点漂移,为了抑制匹配点漂移,采用基于目标强度特征的Mean Shift跟踪方法,并对采用Gauss核函数的Mean Shift方法进行了优化来加快计算速度;实验结果表明,该方法能够有效抑制匹配点漂移,是一个稳健的目标跟踪方法.

傅里叶-梅林变换(FMT)在畸变-不变图像识别中的应用

针对尺度缩放和角度旋转变化目标相关识别率低的问题，在联合相关识别中加入傅里叶-梅林变换方法。采用傅里叶-梅林变换（FMT）中的对数极坐标变换、梅林变换、傅里叶变换具有的旋转、尺度、平移（RST）不变性，可以提高JTC图像识别的性能，实现畸变-不变图像的识别。利用联合变换相关器对角度旋转0°～40°、尺度变化0～20%的目标进行计算机仿真实验。实验结果表明：在JTC中采用FMT可以实现畸变-不变图像的识别。