电容层析成像系统关键技术

介绍电容层析成像系统中两个关键技术：电容／电压转换电路和图像重建算法。电容／电压转换电路采用激励源幅值可控负反馈法设计，电路具有较好的线性度、稳定性和抗杂散电容干扰能力。图像重建算法采用正则化优化修正算法，实验结果表明，所重建的图像质量和图像重建速率都得到提高。     

基于WNN的电阻层析成像图像重建算法的研究

本文对于电阻层析成像系统的图像重建提出了一种基于小波神经网络的图像重建算法,介绍了电阻层析成像技术的原理、数学模型及问题描述,给出了小波神经网络的结构、特点及图像重建的过程.利用MATLAB编程进行了图像重建的仿真实验.仿真结果表明,与线性反投影算法相比,小波神经网络算法提高了重建图像的质量.用横截面图像误差作为重建图像质量的评判标准,线性反投影算法的误差超过了10%,而小波神经网络的算法低于5%.     

交流接触器开关电弧的图像采集与处理

综合利用计算机视觉技术、光电子技术、CCD(Charge Coupled Device)高速成像技术和计算机图像处理技术研制了一种集图像采集、传输、存储、处理于一体的新型电弧图像高速采集系统,利用该系统可拍摄到低压电器开关电弧从燃弧到灭弧的一系列图像。为有效地抑制噪声、提高信噪比,本文首先应用自适应中值滤波算法去除随机噪声,然后采用拉普拉斯掩模锐化算法突出图像的边缘和细节,使处理后的电弧运动图像边缘清晰可辨,从而适于对电弧直径变化进行分析计算。通过对处理后的电弧从燃弧到灭弧的一系列图像的分析理解,归纳出低压交流接触器分断电弧的燃弧过程的特点,且发现所得的电弧运动图像特征与电弧的大量仿真结果相一致。     

电磁波CT数据预处理的研究

电磁波CT测井技术利用CT接收机接收到的数据来反演重建图像,从而获取地质信息,但数据中含有的噪声将严重影响重建图像的质量,所以对采集的数据进行有效滤波就成为了电磁波CT成像的关键一环。针对传统采集方式获取的数据受噪声影响大的问题,对每一通道进行短时连续采样,将采集数据构造成三维矩阵,再把此三维矩阵按采样维和幅值维分解为二维矩阵,逐点进行加权滑动平均预处理,与限幅算数平均滤波方法相比,前者在恢复数据具有更好的平滑度且克服了限幅算数平均滤波对信号失真较大的弊端,能够为电磁波CT井间探测提供更准确的数据。     

电磁层析成像图像重建中的修正Landweber迭代算法

电磁层析成像技术中图像重建算法的准确与快速是其在工业现场中得以应用的关键。Landweber迭代算法是电磁层析成像图像重建中应用最广泛的迭代算法,但其需要多次迭代,收敛速度慢。该文提出一种修正的Landweber迭代图像重建算法,该算法通过在构建的电磁层析成像逆问题目标泛函中添加正则化项,并采用自适应权重系数的方法,提高了收敛速度,并且改善了重建图像的质量。利用有限元法,在Maxwell中进行电磁层析成像正问题的求解,获得了图像重建所需的灵敏度矩阵。仿真和数值实验结果表明,修正的Landweber迭代算法在收敛速度和重建图像质量两方面均优于Landweber迭代算法。     

大面阵CCD相机图像信号模拟器的设计

面阵CCD相机需要增加光学镜头并在时序控制电路驱动下才能输出图像,给图像采集、存储等图像处理实验带来不便。在分析面阵CCD(M22)的特性和时序的基础上,设计了一种基于现场可编程门阵列FPGA的大面阵CCD模拟器,把一幅标准图像预先存储放在FLASH中,上电初始化后,再把该图像从FLASH拷贝到SDRAM中,根据相应的指令,在时钟的下降沿把SDRAM中图像信息按照Camera link协议输出,并对像素时钟进行计数,产生行同步信号。实验结果表明,面阵CCD模拟器符合M22相机的输出时序要求。模拟器的设计与实现为图像采集和存储等实验提供了支持和保证,缩短了工程上的调试时间。     

三维炉膛温度场重建中病态矩阵方程的求解研究

在利用CCD摄像机所拍摄到的辐射能图像进行三维炉膛温度场重建过程中，会涉及到大型病态矩阵方程的求解问题，一般的求解方法得不到满意的结果。文中采用LSQR算法(least square QR-factorization)对三维温度场重建中的病态矩阵方程进行求解研究。结果表明，对于病态问题，LSQR算法具有较好的数值稳定性和抗测量误差能力强的优点，适于大型电站锅炉燃烧温度场特别是高温区的重建；且计算效率高，重建时间短，显示了其在温度场在线重建方面的潜力。     

基于小波变换和形态学细化算法的真空电弧形态检测

真空开关电弧的形态特征是电弧特性的外在反映,与真空开关的分断能力直接相关。为了研究真空开关电弧燃弧过程及其形态特征,建立了真空电弧图像实验采集系统,通过高速CCD相机采集真空电弧燃烧过程图像。为了获得电弧形态的细节特征,基于小波变换及形态学细化算法对真空电弧图像进行了形态细节特征提取研究。主要通过电弧图像的分解与重构、多尺度边缘检测及多尺度-细化算法实现电弧图像的形态特征检测。对多尺度-细化算法实验结果与经典算子和多尺度边缘检测算法的检测结果进行了对比分析。结果表明,采用多尺度-细化边缘检测算法可得到更完整、更清晰的细节特征,为研究真空电弧的调控理论提供了技术基础。     

医学电阻抗成像系统

文中设计基于DSP的主从式MEIT数据采集系统。采用直接数字合成（DDS）技术构建双路正弦波及同步方波发生器，实现幅值、频率、相位等连续调节：调制信号经同相与正交解调，获取实部与虚部信息，利用灵敏度系数算法进行图像重建，试验测试与成像结果表明，本系统不仅采集速度快而且图像分辨率高。     

基于光场的分布式压缩感知

针对光场渲染提出了一种分布式压缩感知重建算法——同时正则化的正交匹配追踪算法(simultaneous regularized orthogonal matching pursuit algorithm,SROMP)。光场相机阵列属于分布式信源,其获取的光场图像序列不仅具有图像内部相关性,还具有极强的图像间的相关性。验证了光场相机阵列信源特征符合分布式压缩感知第二联合稀疏模型。提出的SROMP算法,能利用信号间和信号内的相关性,高概率的同时重建多幅图像。并通过实验验证了算法的准确性。     

Sonar Image Registration and Mosaic Based on Line Detection and Triangle Matching

Image registration is an important research topic in the field of computer vision, in which the registration and mosaic of side-scan sonar images is the keypoints of underwater navigation. However, the image registration method of keypoints is not suitable for sonar images which do not have obvious feature points. Therefore, a method of sonar-image regis-tration and mosaic based on line segment extraction and triangle matching is proposed in this paper. Firstly, in order to extract features from sonar image, the LSD method is introduced to detect line feature from images, and line segments are filtered by the principle of attention; after that, triangles are formed from line segments, an image transformation matrix can be calculated through the heuristic greedy algorithm from these triangles; finally, images are merged based on the transformation information. On the basis of practical tests, it is found that, the feature extraction method used in this paper can better describe the outline of underwater terrain, and there is no obvious stitching gap between the result of sonar images stitched. Experimental results show that the proposed method is effective than the keypoints method of the registration and mosaic of sonar images.     

车道识别技木

文中分析由车载摄像头获取的道路图像的特点,提出基于霍夫变换的车道识别算法,能够自动提取原始图像中的车道部分并检测出图像中的所有车道线.实验表明,对于不同的天气状况和车道种类,该算法均可得到良好的识别效果.     

煤灰熔融性图像自动识别算法的研究

本文提出了一种测定煤灰熔融性时图像的自动识别的算法。根据模式识别和计算机视觉理论,首先从CCD摄像机处采集图像,经过预处理后,采用阈值迭代和Otsu分割算法相结合的单阈值法进行图像分割,在定位灰锥目标区域后,进一步提取高度、底宽和面积等几何特征,作为特征温度图像的识别依据。实验表明,该算法简单、有效,且能兼顾系统的实时性和准确性要求。     

Iris Segmentation Based on Matting

In this paper, we aim to propose a novel and effective iris segmentation method that is robust to uneven light intensity and different kinds of noises such as occlusion by light spots, eyelashes, eyelids, spectacle-frame, etc. Unlike previous methods, the proposed method makes full use of gray intensities of the iris image. Inspired by the matting algorithm, a premier assumption is made that the foreground and background images of the iris image are both locally smooth. According to the RST algorithm, trimaps are built to provide priori information. Under the assumption and priori, the optimal alpha matte can be obtained by least square loss function. A series of effective post processing methods are applied to the alpha image to obtain a more precise iris segmentation. The experiment on CASIA-iris-thousand database shows that the proposed method achieves a much better performance than conventional methods. Our experimental results achieve 20.5% and 26.4%, more than the well-known integro-differential operator and edge detection combined with Hough transform on iris segmentation rate respectively. The stability and validity of the proposed method is further demonstrated through the complementary experiments on the challenging iris images.     

基于FPGA的红外和CCD图像融合研究及实现

为了能够同时显示多个传感器的信息,需要对红外传感器和CCD传感器获得的图像信息进行融合。通过对红外图像的插值放大、彩色编码运算,使得红外图像的分辨率和CCD图像的分辨率保持一致,并得到红外彩色图像。为了实现2幅彩色图像的融合,采用颜色空间变换的方法将颜色信息和亮度信息分离开来,采用不同的融合策略对各通道图像信息进行融合,并在 FPGA 内实现了图像的融合算法。最终设计出了一套基于 FPGA 的实时图像融合系统。     

CCD弱目标图像条带噪声消除

光电经纬仪跟踪远距离目标时,在CCD上成像微弱。条带噪声的存在使图像质量下降,掩盖了有效的目标信息,对图像判读造成不利影响。针对条带噪声的功率谱,设计了改进的矩形低通滤波器。首先分析了条带噪声模型及其在频域的分布;然后,介绍了矩形低通滤波器通过加权的方式最大逼近真实噪声而实现噪声滤除的方法,通过实验进行矩形低通滤波器带宽的确定;最后,应用光电经纬仪CCD获得的弱目标图像进行去条带噪声实验,比较该方法与理想低通滤波及高斯带阻滤波去条带效果,结果表明该方法在有效地保留图像基本信息的前提下,获得最佳的去条带效果。     

Underwater Image Enhancement Based on IMSRCR and CLAHE-WGIF

Aiming at the scattering and absorption of light in the water body, which causes the problems of color shift, uneven brightness, poor sharpness and missing details in the acquired underwater images, an underwater image enhancement algorithm based on IMSRCR and CLAHE-WGIF is proposed. Firstly, the IMSRCR algorithm proposed in this paper is used to process the original underwater image with adaptive color shift correction; secondly, the image is converted to HSV color space, and the segmentation exponential algorithm is used to process the S component to enhance the image saturation; finally, multi-scale Retinex is used to decompose the V component image into detail layer and base layer, and adaptive two-dimensional gamma correction is made to the base layer to adjust the brightness unevenness, while the detail layer is processed by CLAHE-WGIF algo-rithm to enhance the image contrast and detail information. The experimental results show that our algorithm has some advantages over existing algorithms in both subjective and objective evaluations, and the information entropy of the image is improved by 6.3% on average, and the UIQM and UCIQE indexes are improved by 12.9% and 20.3% on average.     

火炮对目标指向误差测试与分析

在高射炮中,身管对目标指向误差是一项关键指标.提出基于邻域信息熵的图像处理算法来解决指向误差问题.将CCD图像采集装置安装在火炮身管上,且其光轴与身管轴线平行,在跟踪目标过程中采集目标图像,将采集的目标数字图像通过邻域信息熵处理算法,得到CCD光轴与目标的指向误差,再由视差校正后,即获得火炮身管对目标的指向误差.经外场...     

基于独立分量分析的近红外图像去噪方法的研究与应用

独立分量分析（Independent Component Analysis,ICA）是一种新的盲源信号分离方法,近年来已吸引了信号处理学界和神经网络学界众多学者的研究兴趣.该文提出了基于独立分量分析的近红外图像去噪方法,该方法能有效地处理用黑白CCD传感器监测电力设备所产生的图像,使这种监测方案具有实用价值.文中简单描述了以黑白CCD传感器为核心器件的电力设备在线监测系统,阐述了ICA的基本原理,介绍了基于负熵判据的FastICA算法,给出了所提方法的具体实现步骤及相应的实验处理结果.结果表明利用该方法可以有效的去除监测图像中的噪声,使温度场的显示更清晰,满足了实际的需求.     

基于非下采样Shearlet变换耦合导向法则的多聚焦图像融合算法

为了克服当前较多图像融合算法主要是通过取大法来完成图像系数的融合,忽略了图像间的关联性,导致融合图像中含有间断及振铃现象等缺陷,设计了基于非下采样Shearlet变换耦合导向法则的多聚焦图像融合算法。首先,引入非下采样Shearlet变换(NSST),对多聚焦图像进行计算,求取图像的不同系数。再利用图像的区域能量、标准差以及空间频率特征,对图像的关联性进行度量,并将度量结果作为选择融合规则的导向信息,通过构造导向法则来完成低频系数融合。在高频系数融合时,利用图像的均值特征以及Laplacian能量特征,分别对图像的亮度以及边缘信息进行度量,以实现高频系数的融合。以电路板与仪表盘为样本数据进行测试,结果显示,与当下融合算法相比,本文算法具有更高的融合效果,其输出图像具有更大的通用图像质量指标与平均梯度值。