Oversample Reconstruction Based on a Strong Inter-Diagonal Matrix for an Optical Microscanning Thermal Microscope Imaging System

Based on a strong inter-diagonal matrix and Taylor series expansions,an oversample reconstruction method was proposed to calibrate the optical micro-scanning error. The technique can obtain regular 2 ×2 microscanning undersampling images from the real irregular undersampling images,and can then obtain a high spatial oversample resolution image. Simulations and experiments show that the proposed technique can reduce optical micro-scanning error and improve the system's spatial resolution. The algorithm is simple,fast and has low computational complexity. It can also be applied to other electro-optical imaging systems to improve their spatial resolution and has a widespread application prospect.     

Micro-Scanning Error Correction Technique for an Optical Micro-Scanning Thermal Microscope Imaging System

An error correction technique for the micro-scanning instrument of the optical micro-scanning thermal microscope imaging system is proposed. The technique is based on micro-scanning technology combined with the proposed second-order oversampling reconstruction algorithm and local gradient image reconstruction algorithm. In this paper, we describe the local gradient image reconstruction model, the error correction technique, down-sampling model and the error correction principle. In this paper, we use a Lena original image and four low-resolution images obtained from the standard half-pixel displacement to simulate and verify the effectiveness of the proposed technique. In order to verify the effectiveness of the proposed technique, two groups of low-resolution thermal microscope images are collected by the actual thermal microscope imaging system for experimental study. Simulations and experiments show that the proposed technique can reduce the optical micro-scanning errors, improve the imaging effect of the system and improve the system''s spatial resolution. It can be applied to other electro-optical imaging systems to improve their resolution.     

光学微扫描显微热成像系统超分辨力图像处理方法研究

为提高已研制光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力,基于改进的频域图像配准技术和凸集投影超分辨力算法,提出了显微热成像系统光学微扫描超分辨力图像处理方法。给出了该方法的原理及步骤,采用不同重构方法行了仿真研究,给出了评价参数和结论。利用光学微扫描显微热成像系统采集低分辨力显微热图像序列进行了超分辨力处理实验,实验结果表明本文提出方法的有效性,光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力得到提高从而可满足需要高分辨力显微热分析的场合。该方法还可以应用于其它不可控光学微扫描成像系统中,具有广泛的应用前景。     

两维荧光光谱技术及最佳光谱分辨率设计

研究和发展了一种两维荧光光谱测量及成像技术,讨论获得两维空间离散点的最佳光谱分辨率的方法.该技术以棱镜色散原理为基础,利用微透镜阵列实现对样品的离散化照明,充分发挥光学系统固有的并行处理能力,实现了在一个面阵探测器上同时记录两维空间的荧光光谱图像.与逐点扫描方法相比,该技术的扫描效率随激发点数线性提高,具有快速测量、高空间和高光谱分辨的特点,可用于生物医学领域.     

WorldView-2遥感图像融合新方法

新型高分辨率WorldView-2星载图像的出现给现有的图像融合技术带来了更大的挑战,该文提出了一种全色光和多光谱图像融合新方法。首先采用最近邻插值对多光谱图像重采样放大;然后结合WorldView-2各波段光谱响应特点利用多元线性回归构造出低分辨率全色光图像,通过对原始高分辨率全色光图像空间细节信息的提取并将其注入至多光谱图像的成分空间中;最后经对应分析反变换得到融合结果。实验结果表明,该方法在融合WorldView-2遥感图像时能够在提高空间分辨率和保持光谱信息两方面达到较好的平衡,优于现有的几种融合方法。     

基于协同表示的高光谱和多光谱图像融合算法

为了增强高光谱图像的空间分辨率,该文提出一种基于传统Pan-sharpening技术的高光谱和多光谱融合框架,该融合框架将高光谱和多光谱(HS-MS)图像融合问题简化为若干个多波段和单波段(MB-IB)图像融合问题。在此基础上,对于每个多波段和单波段图像融合的问题提出一种基于局部自适应(LA)字典和协同表示(CR)的图像融合(LACRF)算法,得到高空间分辨率的多波段(HRMB)图像,并最终获到了高空间分辨率的高光谱图像(HHS)。通过实验可知,LACRF算法具有良好的融合效果。     

格雷互补序列在BOTDR中的应用研究及性能分析

在基于布里渊散射的光时域反射计中,信噪比和空间分辨率是一对一直未能解决的相互制约的因素,而扩频技术是一种常用的提高信噪比的方法。格雷(Golay)互补序列具有好的时域构成特性和频域互补特性,经过适当的信号变换后可以作为一种扩频技术用作光纤传感系统的探测信号。详细讨论了如何在光系统中使用单极性脉冲达到双极性脉冲的效果,并在此基础上设计了一个使用Golay互补序列作为探测脉冲的外差检测式光纤传感系统,在10 km传感距离1 m空间分辨率的基础上,获得了0.41 K的温度分辨率和7.4με的应变分辨率,并定性给出了系统的仿真结果。分析表明使用Golay互补序列作为光纤传感系统的探测脉冲既可以提高系统的信噪比、温度和应变分辨率等性能又不降低系统的空间分辨率。     

一种改进Papoulis-Gerchberg的多幅超分辨重构方法

为进一步提高拍摄图像的分辨率,提出一种改进的Papoulis-Gerchberg超分辨算法.新算法提出边缘检测方法,可以改善传统方法空间复杂度和重构图像边缘模糊的问题.新算法在原有的算法基础上融于边缘检测,针对多幅同一场景输入图像,在每次Papoulis-Gerchberg迭代过程加入坎尼检测,同时将每步的重构误差投影到下一步重构过程,降低了算法空间复杂度,能有效恢复丢失的边缘高频信息.MATLAB实验结果表明,与现有的经典超分辨重构方法相比,本算法反映图像质量的峰值信噪比和灰度标准差更高,信噪比和灰度标准差比改进前算法分别提高0.5 d B和2.5.从视觉感官上对比,重构图像整体效果也更加清楚,去除了原始重构方法图像边缘叠影现象,有效提高了原始输入图像的分辨率.     

Optical micro-scanning location calibration of thermal microscope imaging system

A method of micro-scanning location adaptive calibration was proposed, which was realized by the digital image micro-displacement estimation. With geometric calculation, this calibration method used the displacement estimation of two thermal microscope images to get the size and direction of each scanning location calibration angle. And each location calibration process was repeated according to the offset given by the system beforehand. The comparison experiments of sequence oversampling reconstruction before and after the micro-scanning location calibration were done. The results showed that the calibration method effectively improved the thermal microscope imaging quality.     

一种稀疏度自适应的网络流量矩阵测量方法

为提高网络流量矩阵测量的精度,在压缩感知框架下提出一种稀疏度自适应的网络流量矩阵测量方法.通过对网络流量矩阵的主成分分析及奇异值归一化处理寻找信号支撑集选择的判定阈值,利用网络流量矩阵重构过程中的残差L2范数匹配计算各测量时间点上网络流量矩阵的稀疏度,减小由于网络流量矩阵近似稀疏表示以及稀疏度选择不准确造成的测量误差.仿真实验结果表明:所提出的方法与现有方法相比能够获得更小的空间相对误差和时间相对误差.通过稀疏度自适应选择方法,能够有效提高网络流量矩阵的测量精度.     

基于GNSS的MODIS大气可降水量校正模型

MODIS大气可降水量(PWV)空间分辨率高但易受云雨等环境因素影响,精度不高.GNSS PWV空间分辨率较低但具有全天候、不受天气影响、精度高的优点.研究表明两者存在显著的线性相关性,结合两者的优点,基于GNSS PWV校正MODIS PWV可获取大面积高精度的PWV.针对传统的线性回归校正模型没有考虑云、气溶胶等的...     

结合光流法的车辆运动估计优化方法

针对车辆自主定位实时准确的要求,提出一种结合光流法的车辆运动估计优化方法.采用改进的Lucas-Kanade算法跟踪FAST特征点计算其光流;进而对图像间偏移量进行坐标系转换,获得初始坐标系下车辆的运动估计值;基于偏移量与旋转角度误差服从正态分布的假设,优化更新采用光流法的车辆运动结果,最终映射到世界坐标系中获得车辆运行轨迹.通过测试多组不同车辆行驶轨迹,结果表明:该优化方法突出了光流法的实时性并且克服了其精度差的缺点,有效解决了由累积误差引起的轨迹漂移情况,能够提供车辆准确实时的定位输出.相较于基于特征点匹配的车辆定位其计算时间短,与常用的光流法比较,轨迹更加精确、光滑.     

基于分块旋转的加密图像可逆信息隐藏算法

结合加密技术和信息隐藏理论,提出了一种新的加密图像可逆信息隐藏算法.首先用加密密钥对图像进行加密,然后将图像分块并随机生成模板矩阵,模板矩阵通过旋转不同的角度对应不同形态的嵌入数据,以实现信息隐藏功能,同时在嵌入容量上得到提升.对包含额外信息的加密图像,先用加密密钥对图像进行解密,得到一幅与原始图像近似的解密图像,针对现有算法未考虑边界像素对分块空间相关性的贡献,设计了更合理的波动函数,从而降低了提取额外信息的错误率并完整恢复原始图像.实验结果表明,该算法在嵌入容量和降低错误率方面均有较好的提升.     

基于特征点检测的重叠图像拼接算法

为提高铁道车辆工程应用中自动监测与故障诊断的准确性,对5种常用的特征点检测方法进行了对比研究,采用SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）特征点检测实现重叠图像的拼接算法。在较宽松的条件下准确地匹配两幅图像。实验证明,该算法能有效地拼接普通相机拍摄的照片,消除图像扭曲、交叠和旋转对图像拼接的影响,并获得高分辨率的场景照片。     

星载相控阵热变形误差估计与校正方法

为提高星载相控阵天线热变形误差估计精度,提出一种结合机械测量和信号处理的误差估计方法。该方法利用测量传感器的测量数据,能够快速地拟合得到形变阶数和阵元初始位置;根据星-地几何关系,提取已知来波角度的模糊地块回波作为校正源数据,进而结合形变特性建立优化模型,在迭代中计算得到更加精确的阵元位置估计值。仿真结果表明,该方法能够获得优于1/15波长的热变形误差估计结果,并且在较大变形误差的情况下仍具有良好的稳健性,最终获得了良好的方向图校正结果。     

Remote sensing image fusion based on sparse non-negative matrix factorization

In order to reduce the spectral and spatial distortions, a novel method based on sparse non-negative matrix factorization (SNMF) is proposed for multispectral and panchromatic images fusion. Firstly, the high spatial resolution and low spatial resolution dictionaries are learned from panchromatic. Then we construct a sparse non-negative matrix factorization model of the multispectral image. Thus, the coefficients matrix with spectral information can be obtained. The high spatial resolution multispectral image is produced by the multiplication high spatial resolution dictionary and the coefficients matrix. By introducing the sparse regularization, the instability of the standard non-negative matrix factorization is conquered and the fused image can preserve the high spectral and spatial information. Some experiments are made on QuickBird and Geoeye satellite datasets, and experimental results show that our proposed method can reduce distortions in both the spectral and spatial domains, and outperform some related pan-sharpening approaches in visual results and numerical guidelines.     

一种基于光照模型的多源遥感图像融合算法

多光谱图像和全色图像是目前卫星遥感领域最常见的传感器图像。为了充分地发挥这两类遥感图像数据的互补性信息，增强二者的清晰度和解译能力，在SFIM算法的基础上，将IHS变换与SFIM相结合，并对原有的均值滤波器进行改进，提出了一种自适应加权均值滤波器。通过一组多光谱图像和全色图像的融合实验，并对比常用的IHS融合方法和SFIM方法，证明了新算法在保持多光谱图像光谱特性的同时，能有效提高融合图像的空间分辨能力。     

基于FPGA的简易偏振成像系统设计

偏振成像是一种获取目标物表面光学反射偏振特征的新型成像技术,与传统成像相比可以获取更多的目标物信息。本文设计了一种简易轻便应用于多场景下的偏振成像采集系统。系统由光学成像模块、FPGA主芯片、上位机图像获取三部分组成,实现图像的采集、传输与显示。通过FPGA主芯片驱动图像传感器,利用偏振分光棱镜,将携带目标物表面信息的反射光分解成垂直方向（S分量）和水平方向（P分量）,收集并解析获取目标物垂直方向和水平方向上的偏振图像;同时分析了系统可能产生误差的原因并进行了标定。实验结果表明：本文设计的成像系统在不同场景下,均可稳定、实时采集到P分量和S分量图像,解析出偏振度图像。     

提高激光告警系统角分辨率的方法

阐述了原有的光纤时间延迟编码激光告警系统中使用的方位角判别方法，并分析了其不能够从根本上提高角分辨率的关键原因，提出采用一种通过改进光纤前端透镜耦合的方式来大幅度提高系统角分辨率的新方法，结果表明该新激光探测头的设计方式可使系统的角分辨率提高一个数量级．     

提高激光告警系统角分辨率的方法

阐述了原有的光纤时间延迟编码激光告警系统中使用的方位角判别方法,并分析了其不能够从根本上提高角分辨率的关键原因,提出采用一种通过改进光纤前端透镜耦合的方式来大幅度提高系统角分辨率的新方法,结果表明该新激光探测头的设计方式可使系统的角分辨率提高一个数量级.