数学形态变换的光学实时实现及其应用

基于多焦点透镜的成像关系和光学实时器件,提出一种紧凑的非相干光学处理系统以实现实时数学形态变换.用光学方法实现了形态学中膨胀、腐蚀、开和闭等基本运算,并用这套光学系统对具有胡椒盐(Pepper and salt)噪声的输入图像进行处理,得到无噪声干扰的图像输出,还给出了指纹经过系统骨架化的实验结果.     

灰阶图象处理的光学形态学实现方法

本文介绍一种基于数学形态学和数字阴影算法理论，采用光电混合系统，并行实现一维灰阶图像形态学“扩”和“蚀”运算的新方法，推导灰阶图象并行处理的数学表达式，并总结从二值图像到灰阶图象的形态学处理的基本结论。同时，本文所介绍的这种新方法具有良好的并行性、扇入扇出等特点，用它可以大大提高灰阶图象处理的速度，改善处理性能。     

基于CMOS数字摄像头的硬件二值化方案

在基于CMOS数字摄像头实现图像二值化方案中,多数是通过摄像头的并行I/O数据口采集数据,并交由MCU来完成二值化的处理,这种方式占用MCU的时间、且数据量大,不利于传输和处理。文中设计了灵活运用额外的硬件和数字逻辑电路对图像进行二值化和压缩处理,减少了图像在片内的存储空间,缩短了传输和软件处理时间,提高了系统检测的实时性。     

三值光计算机百位量级解码器的设计

提出了一种用半反半透平面镜、检偏器、微透镜阵列、二维并行光电二极管阵列探测器、SRAM存储器阵列和嵌入式系统构建三值光学解码器的方法,实现将三值光学运算器的运算结果从二维线偏振光信号并行转换为三值电信号.以CMOS图像传感器和32位嵌入式系统为核心设计并实现了百位量级三值光学解码器的模拟装置,对三值逻辑光学运算器的输出结果进行了解码实验,结果表明.解码准确率达到100%,可处理的数据宽度达到128位以上,且易扩展到千位和万位量级.同已有光计算实验系统的解码装置相比,其最大的优点是,高数据宽度、可编程性、可控制性和高扩展性.     

图像目标边缘形态检测方法研究

基于数学形态学的边缘检测方法对处理光学经纬仪实际拍摄的含噪声图像与其它常规边缘检测方法相比,具有明显的优势。将空域滤波和Prewitt边缘算子与数学形态学相结合的目标边缘检测方法对图像边缘的检测精度较高,抗噪声能力强,提高了图像边缘检测效果。     

一种基于数学形态学的电视图像分割方法

针对电视图像信噪比低,噪声干扰大的特点,提出了一种基于数学形态学的电视图像分割方法。首先利用基于梯度调整的平均灰度法得到图像的阀值,其次利用该灰度阀值二值化图像,最后对该图像利用数学形态学消除噪声。实验结果表明该方法具有较好的滤波效果,计算时间短,可用于实时图像处理中。     

利用复值核频域滤波实现图像的光电并行数学形态学矩心尺度－空间变换

采用频域滤波的方法对图像进行光电混合数学形态学矩心尺度－空间变换，其中用计算全息的方法设计和制作了复值核频域滤波器，该滤波器作为数学形态学矩心尺度－空间光电系统中的结构元。用该方法实现了二值图像和灰阶图像的矩心尺度－空间变换。     

基于FPGA的图像采集与二值化处理系统设计

传统的二值化图像处理需要将采集的图像先保存到电脑上,再用matlab进行二值化处理。图像处理起来比较麻烦,也不能对图像进行实时显示和保存。本文主要阐述了一种集成的解决方案,对于图像的二值化处理直接在FPGA上实现,无需电脑软件的二次处理。本系统主要由FPGA、SDRAM、CMOS图像传感器、USB组成。经过硬件系统处理之后,可以得到二值化之后的实时图像,上位机可以实时显示和保存二值化图像,简化了用电脑采集处理的过程,对图像采集处理系统集成化有一定的促进作用。     

基于MTF值的光栅图像清晰程度判别

针对编制软件评价光学元件的质量问题,文章提出了MTF值的计算方法,并且以此值作为光栅图像的对焦评价函数。通过计算光栅图像实时得出MTF值。这种方法具有使用方便,抗干扰等优点,最后利用实验证明此法确实能判别图像清晰程度。     

用于实时人脸识别的光电混合自动识别系统

研制了一种用于实时人脸识别的光电混合自动识别系统,包括特征提取、光照及几何归一化、编码、光学识别和判决几个部分。以计算机为控制中心,CCD摄像机实时获取待识别人脸图像后,由计算机做预处理工作,包括用灰度直方图均衡化做光照归一化,自动提取两个内眼角和嘴的中心三个参考点,利用仿射变换进行几何归一化并进行广义互补编码,以实现数学形态学击中击不中变换;编码图像送入基于非相干光相关器的光学处理器做光学运算;最后对光学识别结果进行判决,从图像库中找出一个或几个与待识别目标相似的人脸图像。给出了实验结果。     

用平行向列液晶空间光调制器制作相息图的研究

利用液晶空间光调制器制作相息图是目前惟一的一种能实现动态实时计算全息的方法，它在光信息处理和光学测量方面具有重要的应用价值。文章首先介绍了由低成本的商业液晶电视改造而成的平行向列液晶空间光调制器，在液晶空间光调制器上制作相息图，用液晶电视制作的相息图再现物体。通过再现像的误差分析，我们认为位相失配和液晶屏的黑栅效应是导致再现像不清晰的主要原因。最后探讨了它在位相滤波器方面的应用。     

合成孔径雷达并行成像算法研究及在曙光3000并行计算机上的实现

随着SAR成像技术的不断发展，对SAR图像的成像精度和实时率的要求也愈来愈高，尤其是军事领域，高实时率是SAR成像系统的一个关键指标。该文提出了一种基于CS成像算法的中粒度SAR并行成像算法，该算法中每一个处理步骤均能并行完成，是一种任务级的并行，适合于具有较高通信性能的并行处理系统。在曙光3000上的实验证明，该算法具有较高的实时率和并行效率。     

基于光栅滤波器的新型光学图像加密技术

为了提高干涉加密技术的光学处理速度和光学实现的可行性,基于干涉原理的加密技术的思想,结合光栅滤波器的图像处理方法,研究了基于光栅滤波器的4f系统双图像光学加密技术。该技术利用已成熟的基于光栅滤波的图像相加减4f系统,将两个待加密图像转化为两个实值的白噪声,理论模拟验证了该方法的可行性和有效性。结果表明,该方法简单实用,易于光学实现并具有很高的安全性。     

Parallel architectures for digital optical cellular imageprocessing

A parallel digital optical cellular image processor (DOCIP) functionally comprises an array of identical I-bit processing elements or cells, a fixed interconnection network, and a control unit. Four interconnection network topologies are described, and include two variants of a mesh-connected array and two variants of a cellular hypercube network. The instruction sets of these single-instruction multiple-data (SIMD) machines are based on a mathematical morphological theory, binary image algebra (BIA), which provide an inherently parallel programming structure for their control. Physically, a DOCIP architecture uses a holographic optical element in a 3D free-space optical system to implement off-chip interconnections, and an optoelectronic spatial light modulator to implement a 2D array of nonlinear processing elements and (optionally) local on-chip interconnections. Two examples are given. The first, an experimental implementation of a single 54-gate cell of the DOCIP, uses an optically recorded hologram for within-cell optical interconnections, and a spatial light modulator for a 2D array of optically accessible gates. The second, a design for an efficient and more manufacturable architecture, uses a computer-generated diffractive optical element for cell-to-cell interconnections, and a 20 smart-pixel array of DOCIP cells, each cell having electronic logic and optical input/output     

星地光通信中的精跟踪系统远场验证

 在星地光通信中,精跟踪系统的性能决定了整个APT系统的跟踪精度和带宽,是通信成败的关键因素。基于大容量图像数据实时处理和复杂控制,设计基于FPGA的并行处理精跟踪系统。跟踪控制算法采用自适应模糊－神经网络算法,可以实现系统参数在线实时动态调整。通过16Km的精跟踪系统演示实验,精跟踪系统抑制了平台振动和大气湍流对接收光功率的影响,有效提高了通信光束1550nm的光功率耦合效率,通过实验数据分析,精跟踪系统的跟踪精度达到了4.87μrad。     

System design for pixel-parallel image processing

A system design for performing low-level image processing tasks in real time is presented. The design is based on large processor-per-pixel arrays implemented using integrated circuit technology. Two integrated circuit architectures are summarized: an associative parallel processor and a parallel processor employing DRAM cells. In both architectures, the layout pitch of one-bit-wide logic is matched to the pitch of memory cells to form high-density processing element arrays. The system design features an efficient control path implementation, providing high processing element array utilization without demanding complex controller hardware. Sequences of array instructions are generated by a host computer before processing begins, then stored in a simple controller. Once processing begins, the host computer initiates stored sequences to perform pixel-parallel operations. A programming framework implemented using the C++ programming language supports application development. A prototype system employs associative parallel processor devices, a controller, and the programming framework. Three sample applications, smoothing and segmentation, median filtering, and optical flow, establish the suitability of the system for real-time image processing     

高性能嵌入式图像处理系统研究

为了提高计算机视觉中图像处理的速度,深入分析了计算机视觉中图像处理的三个层次的并行计算特征.以数据并行的处理元阵列芯片为基础,通过对其进行不同组合得到高性能嵌入式图像处理系统.该系统为图像处理提供了不同层次的数据并行性和任务并行性,满足了图像处理对并行计算的需求,为实时嵌入式图像处理提供了较高的计算性能.此外,处理元阵列芯片的实现方式又保证了其具有较小的体积,满足了嵌入性的要求.     

星载SAR数据成像的并行和实时处理研究曙光机的应用实例

星载合成孔径雷达成像数据量大,实时性要求高。该文阐述在曙光2000-Ⅱ型巨型并行计算机上完成星载合成孔径雷达CS算法的并行处理。并利用该并行机完成了对CS算法的实时成像系统并行化结构的系统仿真。实验结果表明该文提出的并行算法可在曙光2000-Ⅱ型巨型并行计算机上获得很好的效果。     

实时中值滤波器的实现

针对二维中值滤波器的邻域数据处理的特点,提出了基于邻域图像帧存在体的并行处理方法,从而实现了实时的中值滤波器,论述了领域数据的形成及并行处理器结构,给出了３＊３实时的中值滤波器系统的逻辑框图。     

边界跟踪并行处理的新方法

针对边界跟踪的复杂问题,首次提出了边界跟踪问题的数据并行、处理并行的系统并行处理模式。在图像预处理中,实时实现了Ｒｏｂｅｒｔｓ算子和图像分割;在图像跟踪中,实时地实现了链码结构的边界跟踪;在硬件结构中,采用了功能流水线的方法,实现了图像采集、图像预处理,边界跟踪的综合集成,由此实现了边界的高速跟踪。论述了并行数据存取原理,介绍了边界跟踪系统的整体结构以及并行预处理,并行跟踪的方法,给出了边界跟踪的