一种自适应矢量地图水印算法

随着多媒体技术和网络技术的迅速发展,地理空间数据在资源管理与配置,生态环境,商业及军事等各个领域得到广泛应用。与所有其它数字产品一样,由于矢量数字地图具有很好的复制、传播特性,导致地图在分发和使用过程中存在的诸如版权保护、篡改鉴别等数据安全问题日益凸显出来;更为重要的是在军事领域,地图的泄密将导致更加严重的战略损失。所有这些问题,仅仅依靠传统的加密方法并不能完全解决。作为数字作品版权保护新技术,数字水印应运而生。     

数字水印系统相关技术及算法策略

本文介绍了两种与水印相关的关键技术,一种是本文提出的N点均值技术,它是本文水印算法的核心,用来实现数字水印的嵌入、提取和数据的无损恢复,一种是数字水印预处理技术,用来加强水印系统的安全性.最后,本文概述了本文提出的水印算法策略.     

面向柔软样品的AFM纳米操作可视化系统

在对细胞、生物大分子等柔软样品进行纳米操作时,原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)面临缺乏实时视觉反馈的问题.为此,搭建了一套面向柔软样品的AFM纳米操作可视化系统.具体而言,首先建立了AFM形貌图像坐标系到虚拟场景坐标系之间的映射关系,从而得到虚拟场景中样品的顶点信息,进而通过3维图形引擎渲染样品的虚拟形貌.在此基础上,提出了一种基于接触力学理论的样品形变估计和仿真方法,对探针按压导致的样品形变进行了虚拟视觉反馈,从而使得刻画的虚拟形貌能够和样品的真实形貌保持一致,并准确地还原按压过程中样品表面的形貌变化.仿真和实验结果表明,所设计的纳米操作可视化系统能够在虚拟场景中实时呈现AFM纳米操作过程.     

基于几何特征相似度评价的跨尺度显微图像配准

原子力显微镜能够在光学显微镜的协助下, 克服自身成像范围的限制获得更大的成像视野, 同时保证纳米 级的成像精度. 该方法需要实现原子力显微镜成像结果在光学视野中的精确定位, 而解决该问题的关键是进行两种 显微图像之间的准确配准. 因此, 本文提出了一种基于几何特征相似度评估的跨尺度图像配准算法, 为进一步在原 子力/光学显微镜共焦系统中实现精确定位和成像提供了基础. 具体而言, 本文首先利用原子力显微镜的探针在样 品表面进行压印, 刻画出固定尺寸的几何图案,用以标定原子力显微镜和光学显微镜成像尺度之间的比例, 为图像 配准提供先验知识. 随后, 本文设计了一种先进的图像处理算法, 分别提取原子力/光学显微镜图像中几何图案的特 征, 并将其存储为内角向量和边长向量. 最后, 基于成像尺度比例和几何特征, 提出了一种新型的几何特征相似度 评价函数, 通过对内角特征相似度和边长特征相似度进行加权融合, 实现高精度的跨尺度显微图像配准. 实验部分 针对四种不同几何图案进行图像配准, 并对实验结果进行详细分析, 验证了本文方法的良好性能.     

基于原子力显微镜动力学模型的新型接触式扫描成像策略

面向高速高精度原子力显微镜的扫描成像策略是当今微纳米控制领域的热点问题。本文设计了一种新型的原子力显微镜接触式扫描算法,该算法充分挖掘了AFM压电陶瓷运动平台和微悬臂的动力学特性,通过对微悬臂偏转角进行跟踪控制以达到AFM高速高精度成像的目的。在动力学建模方面,本文提出了一种新颖的基于AFM压电陶瓷运动平台动态方程及微悬臂动态特性的复合动力学模型,该模型所构建的动力学系统可以通过压电陶瓷的输入电压对微悬臂偏转角进行精确控制。在此基础上,本文设计了一种新型的图像融合算法,利用AFM正反向扫描得到的两幅图像进行融合匹配,能够较好地消除AFM控制周期暂态特性所带来的图像畸变,提高AFM扫描成像准确度。本文所提出扫描成像策略的有效性在AFM实验平台上进行了验证,实验结果表明此成像策略能够在较高扫描频率下得到较为理想的成像效果。最后通过对比实验将这种方法与传统接触式扫描算法的成像效果进行了比较,结果表明对比传统方法本文所提出的AFM成像策略可以更好地保证成像速度和精确度。