基于小波变换的太赫兹数字全息成像自动聚焦算法

自动聚焦技术是实现数字全息成像快速、准确再现的关键技术之一。在分析聚焦和离焦过程中小波变换高频和低频系数变化特点的基础上,提出了一种基于小波变换的聚焦判据函数。采用无噪声和被噪声污染的模拟太赫兹(THz)数字全息图,比较分析了这种聚焦判据函数和五种经典的数字全息聚焦判据函数的性能,给出了综合评价。仿真结果表明：同五种经典聚焦判据函数相比,基于小波变换的聚焦评价函数具有更好的单峰性、更高的主峰锐度和极佳的抗噪性,是一种性能优越的THz数字全息成像自动聚焦判据函数。     

数字全息显微中的自动聚焦

为实现快速、准确的自动聚焦,采用理论分析和实验验证相结合的方法,对显微数字全息自动聚焦所采用的数值重建算法、全息图零级谱滤除和聚焦评价函数等相关问题进行了研究。结果表明:菲涅耳变换重建算法完全可以用于数字全息自动聚焦中;全息图零级谱的滤除使得基于菲涅耳变换算法的自动聚焦过程无法实现;灰度方差函数、傅里叶频谱加权对数函数和标准偏差相关函数可以有效地用于显微数字全息数中的自动聚焦,其中傅里叶频谱对数函数计算时间最短,是首选的聚焦评价函数;利用再现像光场中部分区域作为聚焦判断依据,可以大大缩短自动聚焦时间。     

数字同轴全息对刀技术中微细铣刀的自动聚焦方法

数字同轴全息对刀技术中微细铣刀全息再现像的自动聚焦是实现高精度自动对刀的关键技术,其中聚焦评价函数是判别图像质量的依据.通过比较几种常用的聚焦评价函数的评价性能,探讨了数字全息自动对焦过程中刀具的成像特点以及适用的聚焦评价方法,发现小波变换聚焦评价函数能适应高精度聚焦的需要.针对自动调焦问题,提出一种分段递进搜索方法,将搜索过程分为两个过程:大步距粗调和小步距精调,分段搜索最优解.然后比较分析了所提搜索方法与经典的模拟退火算法和Levenberg-Marquardt算法的搜索性能.实验结果表明,所提分段递进搜索方法适用性更强,并通过计算机模拟实验进一步验证了其有效性.     

基于Laplacian算子的小波变换图像融合算法

针对传统融合算法在图像融合时,不能很好地保留源图像信息和边缘信息的缺点,提出了一种基于Laplacian算子的小波变换图像融合算法。该算法利用小波变换对图像进行分解,分解后得到图像的低频系数和高频系数;对高频系数采用基于对两个Laplacian模板算子卷积结果相比较并进行筛选的融合规则;对低频系数采用基于拉普拉斯清晰度评价函数和8邻域局部方差相结合的融合规则;最后进行小波逆变换得到融合图像。对实验结果结合主观和多种客观评价方法进行分析。结果表明,该改进算法与传统融合算法相比融合效果更好,融合图像具有边缘信息丰富、图像清晰度高等优点。     

一种利用数字全息成像测量粒子周长的方法

为了实现粒子周长的自动测量,提出一种利用数字全息成像测量粒子周长的方法。首先,介绍了数字全息成像的基本理论。接着,给出了实验装置的结构图,并对全息再现中的自动聚焦算法进行深入研究,提出一种改进的基于小波变换的自动聚焦算法。最后,在全息再现像图像分割的基础上给出粒子周长测量的具体方法。实验结果表明,测量的海洋浮游生物周长尺寸为17.918 mm,相对误差为3.51%。这种粒子周长测量方法基本满足粒子周长测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求,对其他粒子形态特征参数的测量研究也具有重要的借鉴意义。     

基于SRAD和NSCT的数字全息再现像像质改善方法

针对数字全息再现像存在的散斑噪声干扰严重、对比度低等问题,提出了基于散斑去噪各向异性扩散(SRAD)模型及非下采样Contourlet变换(NSCT)的数字全息再现像像质改善方法。采用SRAD模型消除再现像中的散斑噪声,然后进行NSCT分解,产生一个低频子带和若干高频子带。基于非线性增益函数和图像分割方法调整低频子带系数,并利用改进的NSCT模极大值法对高频子带进行边缘增强。大量实验结果表明,与近年来提出的非线性扩散去噪方法及NSCT增强方法相比,所提出的方法能更有效地消除散斑噪声、提升再现像的对比度,并得到光滑清晰的边缘,从而提高后续数字全息识别与测量的准确度。     

离轴菲涅尔全息图的数字再现

分析了离轴菲涅尔全息网的数字再现过程中照明光的角度参数对再现像质量的影响，提出了通过分析全息图的空间频谱结构自动提取最佳照明光方向参数的方法，进而应用MATLAB实现了数字离轴菲涅尔全息图的自动再现，其中参考光的角度参数是通过分析全息图的空间频谱结构自动提取的，数字再现像面的精确定位则可以通过自动聚焦算法来实现，并利用数字全息记录和再现过程中得到的物距参数准确标定了图像传感器的像素尺寸，给出了有关理论分析及实验结果。     

一种新的像素级多聚焦图像融合算法

该文在小波变换的基础上提出了一种将一维自组织特征映射(SOFM)网络和进化策略相结合的多聚焦图像融合算法。该方法对不同聚焦点的图像进行冗余小波分解,再分别将其各方向、各尺度的高频信息进行叠加,并在高频信息叠加层上提取反映图像清晰度差异的归一化特征图,依据此特征图,使用SOFM网络对原始图像像素进行分类,并利用进化策略对各类像素求出最优的融合系数。实验结果表明该算法比拉普拉斯变换法和小波变换法具有更好的融合效果。     

基于小波频带划分及HVS特性的图像清晰度评价

清晰度是视频图像质量评价的重要指标,是实现数字成像设备自动聚焦的关键,提出了一种基于小波频带划分及HVS特性的清晰度评价方法,对图像进行二维多级小波分解,采用各频段对应的CSF函数权值和高频分量占图像能量的大小作为图像清晰度评价标准。实验结果表明,提出的方法具有较好的单峰性、敏感性、抗噪性及视觉相关性。     

预放大相移无透镜傅里叶变换显微数字全息术的研究

利用菲涅耳衍射和全息理论 ,对预放大相移无透镜傅里叶变换显微数字全息术的记录和再现进行详细的理论分析和实验研究。其结果表明 :相移技术可以有效地解决数字全息再现像分离问题 ;预放大方法用透镜可以方便进行显微物体的放大 ;无透镜傅里叶变换全息术不仅可以降低数字全息采样条件的要求 ,而且在相同条件下可以记录物体更多的高频信息 ,上述三种技术的结合将是在目前CCD性能限制的条件下 ,提高显微数字全息再现像分辨率的有效途径。同时 ,也为高质量显微数字全息再现像的获得提供重要参考     

一种基于数学形态学与小波域增强的滤波算法

为了有效滤除图像高斯噪声,将数学形态学与小波域增强相结合,提出了一种高斯噪声新型滤波算法.该算法首先将噪声图像进行二维小波分解,得到低频和高频子图像;然后保留低频子图像不变,对各高频子图像根据其噪声分布特点分别设计出多角度、多结构逐级形态学滤波器进行滤波处理,并进行小波分解系数重构;最后对经过形态学滤波后的图像进行2层小波分解,通过设计出一种新型小波增强函数对不同幅值的小波系数进行不同程度的收缩处理,在此基础上进行分解系数重构.将自适应中值滤波与数学形态学滤波与本文算法进行比较,实验证明本文滤波算法其去噪效果优于前两种算法.     

基于图像处理的一体化摄像机自动聚焦系统设计

研究一体化摄像机中的自动聚焦控制功能,运用数字图像处理技术来实现自动聚焦。采用加权中值滤波算子作为判断图像清晰度的评价函数,此算法可减小外部噪声对聚焦的干扰,并结合传统摄像构图采用的黄金分割理论来选择聚焦区域,然后利用改进的爬山算法来搜索焦点。在此基础上,运用FPGA开发平台实现该自动聚焦技术。通过实验验证,设计的系统的灵敏度高、稳定性好。     

Multifocus Holographic 3-D Image Fusion Using Independent Component Analysis

We present multifocus holographic 3-D image fusion based on independent component analysis (ICA). In this paper, the ICA technique is used to fuse multiple reconstructed holographic images at different distances from the image sensor. A hologram of two dice located at distances of 315 and 345 mm, respectively, from the sensor is recorded using phase-shifting digital holography and used in our experiments. The resulting reconstructed fused holographic image shows both dice objects clearly in focus. This is compared with a single reconstructed holographic image in which only one of the die objects is in focus at a particular reconstruction distance.     

改进的小波变换算法在图像融合中的应用

为了改善传统图像融合方法在精确制导武器系统中对目标检测模糊、识别率低与实时性差等缺陷,采用了一种将小波变换与Canny算子相结合的图像融合的新方法。该方法的具体改进在于首先对源图像在垂直和水平方向上进行了适合图像重构的3层小波分解,并依据各分解层不同频率分量的自身特性,采用独特的融合规则,即对低频分量采用加权平均融合算法,对高频分量采用Canny算子与局部区域均方差准则结合法改变图像的小波系数,最后对融合后的小波系数进行逆变换,得到重构的目标图像。结果表明,利用该方法不仅降低了融合图像的边缘模糊性,突出了目标色彩,达到良好的视觉效果,而且计算效率高、实时性好,特别有助于伪装目标的检测与识别,具有较好的应用价值。     

Edge-preserving image compression using adaptive lifting wavelet transform

In this paper, a novel 2-D adaptive lifting wavelet transform is presented. The proposed algorithm is designed to further reduce the high-frequency energy of wavelet transform, improve the image compression efficiency and preserve the edge or texture of original images more effectively. In this paper, a new optional direction set, covering the surrounding integer pixels and sub-pixels, is designed. Hence, our algorithm adapts far better to the image orientation features in local image blocks. To obtain the computationally efficient and coding performance, the complete processes of 2-D adaptive lifting wavelet transform is introduced and implemented. Compared with the traditional lifting-based wavelet transform, the adaptive directional lifting and the direction-adaptive discrete wavelet transform, the new structure reduces the high-frequency wavelet coefficients more effectively, and the texture structures of the reconstructed images are more refined and clear than that of the other methods. The peak signal-to-noise ratio and the subjective quality of the reconstructed images are significantly improved.     

不同物距下的自动聚焦方法研究

目前对不同物距情况下的自动聚焦问题研究较少，为此提出了解决这一问题的自动聚焦方法。首先分析了不同物距的多个物体之间的成像关系和在不同物距情况下的图像清晰度评价函数的性质，然后提出了一种图像中心窗口的方法和用作图像清晰度评价函数的二维加权DCT系数的方法，最后采用一种改进的搜索策略对图像进行自动聚焦。实验结果表明，该方法可有效地对不同物距的图像进行自动聚焦。     

基于FPGA的图像调焦系统研究

采用基于图像技术的自动调焦方法,根据图像分析出图形的质量,完成图像预处理、清晰度判别,获得当前的成像状况。通过控制电机,完成调焦操作。其中核心技术是分析图像质量评价函数。针对调焦算法计算量大、计算复杂等问题,采用中值滤波和灰度线性变换的图像预处理方法,流水线作业,“乒乓”操作,双蝶形处理器复用,基-2FFT算法相结合的工作模式。实验结果证实,本方法解决了自动调焦算法复杂系统控制的速度问题。     

基于热辐射信息保留的图像融合算法

针对现有的红外与可见光图像融合算法无法很好地保留红外图像热辐射信息这一问题,提出了一种基于热辐射信息保留的图像融合算法。通过NSCT（non-subsampled contourlet transform）变换对红外与可见光图像进行多尺度分解,得到各自的高频子带和低频子带,可见光低频子带部分经拉普拉斯算子提取特征后与红外低频子带部分叠加得到融合图像的低频系数,高频部分使用基于点锐度和细节增强的融合规则进行融合以得到高频系数,最后通过逆NSCT变换重构得到融合图像。实验表明,相较于其它图像融合算法,所提算法能在保留红外图像热辐射信息的同时,保有较好的清晰细节表现能力,并在多项客观评价指标上优于其它算法,具有更好的视觉效果,且在伪彩色变换后有良好的视觉体验,验证了所提算法的有效性和可行性。     

基于图像增强的改进自适应加权均值滤波算法

为了尽可能滤除图像中的椒盐噪声同时改善图像视觉效果,将改进自适应加权均值滤波与小波域图像增强技术有机结合,提出了一种具有增强效果的图像滤波算法。该算法分为滤波和滤波后处理两个阶段。滤波阶段,对经典均值滤波分别从噪声检测策略、权值计算机方法噪声滤波模版设计等方面进行适当改进,给出了具体实现步骤;滤波后处理阶段,首先将滤波后图像进行三层小波分解;然后构造出一种小波图像增强模型,根据小波系数的幅度值将其分为三个部分,分别进行不同程度的拉伸处理;最后进行拉伸后小波系数重构。将该滤波算法与经典均值滤波,加权均值滤波、自适应加权中值滤波等性能比较,实验结果表明,本文滤波算法在噪声滤除和图像细节保持方面,效果较好。     

基于对比度的小波图像融合算法研究

图像融合可以集成多个源图像中的冗余和互补信息,增加图像理解的全面性,获得对同一场景的更为准确可靠的图像描述。传统的小波图像融合方法的融合规则是分别对低频和高频系数进行处理,忽略了两者之间的联系。本文提出利用对比度将高频系数和低频系数的处理联系起来,并以对比度作为度量系数取舍的准则进行图像融合。实验仿真研究表明,本文提出的算法很好地保留了多幅源图像的有用信息,是一种有效的图像融合算法。