基于最大似然互相关时延估计的超声辐射力弹性成像技术研究

为满足粘弹性材料弹性特性非接触定征应用的需求,开展基于最大似然互相关时延估计的超声辐射力弹性成像技术研究.针对传统基于归一化协方差时延估计的超声辐射力弹性成像技术在低信噪比环境下分辨率下降的缺点,该方法以超声辐射力作为驱动力源,非接触作用于待检粘弹性材料上使其产生形变,并利用最大似然互相关时延估计技术分析处理超声回波信号,实现待检材料所产生形变的多分辨率检测,从而确定弹性模量相对值的空间分布图,达到对粘弹性材料弹性特性非接触定征的目的.仿真及试验研究表明,与传统超声辐射力弹性成像技术相比,该方法具有更高的弹性成像分辨率,尤其在低信噪比环境下表现出明显的优势.同时,试验所获得脂肪组织辐射力响应曲线与生物组织的Voigt粘弹性力学理论模型完全吻合,证实了所提方法的可行性和有效性.     

基于梯度图的快速POCS超分辨率复原算法研究

随着红外成像相关产业的兴起,红外成像技术具有的隐蔽性好、探测范围广、定位精度高、穿透距离远,以及轻质小巧、低耗可靠等优点备受青睐,已成为当前智能化光电探测发展的主流方向。然而,红外弱小目标的图像细节特征少、信噪比低等特点成为红外图像应用的瓶颈,如何提高红外弱小目标成像效果成为目前的研究热点。POCS算法是目前超分辨率复原中应用非常广泛的一种复原算法,但是该算法运算量大,处理时间较长,同时对图像的边缘细节保留能力较差。针对POCS超分辨率复原算法迭代时间较长,无法满足光电探测系统实时性的问题,提出了基于梯度图的快速POCS超分辨率复原算法(GPOCS)。该算法根据图像的梯度分布对图像中的像素点进行分类,采用不同的迭代系数进行计算。改进算法能够较好的保留边缘信息并抑制噪声,进而在保证超分辨率复原性能的基础上大大缩短了运算时间。实验结果表明:GPOCS算法复原结果在背景处噪声得到一定的抑制,整体复原能力优于传统的POCS复原方法。该算法能够有效地保留边缘细节,同时处理时间小于传统的POCS复原方法,减少了1个数量级已经是接近实时。GPOCS算法能够自适应的选取迭代步长,较好的保留边缘信息并抑制噪声,进而在保证超分辨率复原性能的基础上大大缩短了运算时间,虽然不能满足实时性的要求,但是也已经是接近实时。     

超分辨率图像重建方法及其在超声图像中的应用

采用时域模型实现基于多帧图像的超分辨率图像重建方法.方法的步骤为先对多帧图像进行光流场配准,用基于最速下降的最大似然估计法重建超分辨率的图像,并对重建的图像进行基于维纳滤波的降噪.在模拟实验中,给定一幅高分辨率源图像,模拟成像过程获取具有亚像素平动的低分辨率加噪图像序列,然后利用上述方法重建超分辨率图像.对标准数字图像进行模拟实验,结果表明该重建方法具有良好的效果.对超声图像的处理结果也表明该方法能有效提高超声图像的分辨率,有望为超声图像分辨率增强提供一种新的手段.     

基于曲面拟合与广义总变分的卫星图像盲复原

鉴于卫星成像过程中大气与相机系统的模糊效应,提出了一种肓图像复原算法,该算法包括调制传递函数(MTF)估计步与图像复原步.在MTF估计阶段,通过分析卫星成像链路中的每一降质过程,给出了总的MTF的参数模型并用以拟合降质图像的归一化对数振幅谱曲面.在图像复原阶段,给出了一种基于最大后验概率(MAP)估计的边缘保存图像复原算法,该算法假定原始图像边缘的先验分布满足广义高斯分布(GGD)模型并且其形状参数与尺度参数由矩估计法自适应确定.最后算法被证明为一种广义的总变分(Tv)正则化复原方法且由梯度投影法进行优化求解.在数值实验中,通过比较SPOT-5卫星图像与中巴地球资源卫星-02B星(CBERS-02B)高分辨率相机(HR)卫星图像的复原结果,算法在边缘保存与噪声抑制方面都要优于TonyClam等人提出的基于TV正则化的迭代非参数盲复原与L.Bar等人提出的基于Mumford-Shah正则化的迭代参数盲复原.     

基于拟似然函数的集成仪器可靠性估计

由于失效分布函数的不可知或难以描述,经典统计估计在处理集成仪器的人为故障失效数据、复杂失效数据和无失效数据时,很难估计出其可靠性参数.结合测量系统的常见失效分布,研究了实验仪器的拟似然函数的引入和常见几种类型的拟似然函数应用方法;作为拟似然函数应用的基础,给出了拟似然函数的近似计算方法与证明.最后讨论了最大连续似然估计与最大分位似然估计(QMPE)的区别,及使用QMPE的方法的步骤.通过实际的测量数据和其可靠性估计,验证了拟似然估计在集成仪器可靠性分析中的可行性.     

基于Duffing振子和ML的微弱信号幅值估计新方法

基于Du ffing振子和最大似然参量估计方法,提出一种微弱正弦信号幅值估计的新方法。介绍了新方法的原理和具体实现过程。将混有噪声的待测信号送入Du ffing系统,依据大周期工作状态下Du ffing系统具有优良的信噪比改善特性,采用最大似然法估计Du ffing系统的输出信号幅值,进一步由系统输入输出之间的关系确定输入的微弱正弦信号的幅值。通过仿真实验,对该方法和最大似然法直接用于微弱正弦信号幅值估计的结果进行了对比。实验结果表明:该方法明显提高了估计精度。     

三维显微图像带约束的迭代解卷积复原算法

阐述显微镜透明厚样本成像原理和三维显微图像带约束的迭代解卷积复原算法。根据显微镜透明厚样本成像原理,对已知三维清晰图像进行退化处理,并且使用带约束的迭代解卷积算法去除退化图像中的散焦信息。试验结果表明,图像散焦信息的干扰得到有效的去除,清晰度和信噪比得到明显的改善,并且该算法可以恢复成像过程中丢失的部分频率成分,实现超分辨率复原。当迭代次数较大时,复原效果优于邻域法和线性方法。     

小孔径成像系统衍射退化图像恢复

针对小孔径成像系统图像的衍射退化,本文介绍了一种基于凸集投影法(POCS)的超分辨率图像复原技术,这是一种将各种先验约束引入到计算中以降低噪声和奇异性解的迭代算法,该算法可以很好的保持高分辨率图像的边缘和细节信息.使用衍射退化图像恢复技术的小孔径成像系统在航空航天相机、天文望远镜、受光源、镜头或能量大小限制的特殊光学成像系统等场合有广泛的应用前景.     

基于边缘分离的去振铃复原

针对模糊图像复原后常常存在的振铃现象,提出了一种基于边缘分离的去振铃复原方法。该方法首先使用基于图像质量评价的降晰函数辨识方法估计模糊图像的降晰函数尺寸,提取模糊图像中的强边缘并平滑边缘区域得到去边缘模糊图像。然后,利用估计降晰函数对去边缘模糊图像进行迭代盲复原。最后,提取边缘增强后加入到复原的去边缘图像中得到完整的复原图像,并对复原图像进行增强。复原过程中为了抑制噪声放大使用了Wiener和离散小波变换(DWT)联合去噪算法对图像的低频区域进行去噪。实验结果表明:与传统的迭代复原算法相比,本算法复原图像的振铃测度降低了34%以上,比基于Fuzzy滤波器的去振铃算法低12.5%以上;同时,本算法复原的图像质量也得到了明显提升。     

基于遗传算法的最大似然参数优化估计

用最大似然法进行参数优化估计时，为了避免常规优化算法由于受迭代初值的影响不易收敛到全局最优解的缺点，文中采用遗传算法，不再需要估计优化变量的初始值即可获得全局近似最优解。建立以似然函数为目标，求其极大值点即可确定参数最优解的优化模型。为了更好地确保遗传算法获得全局最优解，在传统遗传算法的基础上采用尺度变换适应度函数、并行操作、保留最优个体等方法，进一步保证方程解的精度。最后以威布尔分布为例进行参数估计，结果表明，改进的遗传算法可以在求解效率和收敛性能上达到较好的平衡，能更好地将优化方法与最大似然估计法相结合。