基于边缘感知的图像复原神经网络损失函数

像素级损失是图像复原任务中最基本、最常用的损失函数。然而,像素级损失无法区分图像中的边缘部分是否模糊,对所有像素点的处理一致,这与人类视觉系统对边缘部分的感知不同。通过对图像边缘部分的分析,本研究发现当输出图像模糊时,其与真实图像对应像素的误差方向与真实图像中该像素的二阶梯度方向相同。基于此本文提出了一种基于边缘感知的结构保留损失函数(SPLoss)。本研究设计了模糊因子图来检测模糊像素,然后通过增加模糊位置像素误差的权重来惩罚模糊像素。SPLoss可以检测到输出图像中的模糊像素,并在优化网络时对其进行惩罚。对于包括图像超分辨率和图像去模糊在内的图像复原任务,本文在多个网络结构上进行了实验。实验结果表明,使用本文提出的损失函数训练的网络可以恢复拥有更好的感知质量的图像,在感知相关客观指标和视觉效果方面均超越原有像素级损失。     

乐音音形的感知与谐和性分析

针对乐音的谐和性问题,以听觉与视觉之间的通感现象为基础,从听音联想的角度将"音形"定义为听到乐音时主观联想到的图形。在保证乐音信号等声压级的前提下,通过乐音音形的感知实验和谐和性评价实验,类比视觉审美法则,探索感知音形与听觉谐和性之间的关系。实验及分析结果显示,乐音的感知音形呈现一定的规律性,且感知音形与乐音谐和性评价之间相互关联。乐器单音音形多被感知为单一图形,音程的感知音形多由两个图形组成,且这两个图形分别对应于构成音程的两个单音的感知音形。乐器单音及音程的感知音形与听感谐和性之间存在四种关系,分别是一致、比例、对称和对比融合。     

光笔式视觉坐标测量中基于曲线拟合的图像处理方法

提出了光笔式视觉坐标测量中被测特征点像面坐标的提取方法。依据数字图像处理理论并结合测量系统中被测特征点的成像特点,给出了图像预处理过程及实际处理结果;采用基于灰度质心法的径向截面扫描法对图像边缘进行亚像素级检测;应用平面内任意位置椭圆的最小二乘曲线拟合法对椭圆形光斑中心的像面坐标进行了提取,实验结果表明该方法的提取精度为0.1个像素。     

量子关联成像及其雷达应用研究

介绍了量子关联成像的物理原理,阐述了量子关联成像灵敏度高、抗干扰能力强、信息获取效率高、能够实现单像素探测成像和无透镜成像的技术特点;探讨了量子关联成像雷达的运动物体成像问题和大气影响应对问题,指出可通过提高采样频率、升级跟踪手段、优化成像策略等方式提升量子关联成像雷达的应用性能;展望了量子关联成像雷达在侦察、预警等领域的发展方向,提出未来通过发展极弱光条件下的成像技术、优化设计照明方式、建立多基站协同体系、发展人工智能算法和多维信息智能融合算法等方式,进一步提升量子关联成像雷达的发现概率、跟踪精度、判别准确度、有效作用距离。     

含控制时滞的海洋平台前馈反馈最优跟踪控制

通过引入状态变换,将含控制时滞的海洋平台系统转化为无时滞系统.然后,通过引入渐近稳定的期望系统,基于波浪力线性外系统近似模型,给出了海洋平台系统基于二次型性能指标泛函的前馈反馈最优跟踪控制器设计方法及其控制器的存在唯一性条件.控制器的前馈增益矩阵和反馈增益矩阵可分别经由求解代数Riccati方程和Sylvester方程得到.仿真算例表明了方法的有效性,且在减小平台的振动幅值和控制力方面,前馈反馈最优跟踪控制方法优于前馈反馈最优控制方法.     

用于光热反射显微热成像的位置漂移修正方法

光热反射显微热成像测试过程中需要采集若干被测图像,整个过程中图像各像素与被测表面位置的对应关系应保持不变,但是被测表面不可避免地会发生位置漂移,从而引起测量误差。结合光热反射显微热成像的具体应用场景和位置漂移的特性,设计了有针对性的亚像素图像配准算法,结合PID控制驱动三轴纳米位移台实现实时的位置漂移修正。实验验证了算法性能以及漂移修正效果,位移修正残差在5nm以内,与未补偿测量相比,位置漂移引入的误差得到了较好的抑制,提高了光热反射显微热成像测试的准确性。     

基于镜面折反射全景成像的三维重建方法研究

针对基于图像的三维重建过程中成像系统获得的双视点或多视点图像不能一次性完整建模、图像匹配过程中计算复杂度高、标定繁琐的问题,设计了一种基于镜面折反射全景成像技术的单目多视角立体视觉系统及三维建模算法。该方法根据立体视觉传感器获取被测物体表面信息图像,通过阈值分割将图像分割为5个基本视图,并建立空间几何约束关系;使用离散的体素来表示被重构物体的几何信息,采用光一致性约束进行物体表面点的判断;通过轮廓体素遍历获取物体三维模型。该方法能一次性获得物体不同视角全方位图像信息,根据空间几何约束、纹理颜色约束及物体曲线约束,快速重构出物体的三维几何模型。该方法降低了匹配计算的复杂度和硬件使用成本,其有效性已在实际系统中得到了验证。     

并联驱动电液系统振动控制策略研究

针对并联驱动电液系统的内力耦合问题,建立了振动系统的动力学模型,分析了干扰耦合的产生原因。利用自由度分解实现了多个激振器的独立控制,通过内力反馈解耦控制消除系统在运行过程中产生的耦合内力。在此基础上,利用三状态控制器对系统进行加速度闭环控制,改善系统的动态特性;通过引入前馈逆模型控制策略拓展系统频宽,利用并联驱动电液试验台对振动控制策略进行实验验证,试验结果证明提出的控制策略能够提高振动控制精度。     

遥感常用的几种分辨率

遥感常用的几种分辨率长春市空军第二航空学院郭裕元，程红成像遥感是通过获得的图像取得被遥感物体的信息。图像分辨率的高低能够表示出图像传递信息量的多少，是衡量遥感系统反映景物细节能力的指标。通俗地说，分辨率是一幅图像上能加以区分的两个靠在一起的物体间的最...     

一种改进误差扩散系数的半色调算法

目的为了解决现有半色调算法产生的半色调图像边界模糊以及视觉蠕虫等问题,获得一种人眼视觉感知较好的数字半色调图像。方法在原始经典滤波器的基础上引入α-截尾均值滤波器,得到一种新的基于邻域像素灰度值相关的误差扩散滤波器。结果所提算法相较于传统误差扩散算法能更好地再现半色调图像细节,同时其边界也得到了较好的保持,并且客观评价参数PSNR值、SSIM值均有一定幅度的提高,NSME值也得到了较为理想的结果,不仅解决了传统误差扩散算法中边界模糊现象,同时也更好地表达了半色调图像的细节纹理信息。结论依据提出的算法得到的半色调图像人眼视觉感知效果较好,并且算法简单易行效率高。     

人通过视觉和听觉材料获得的重量感知

考察了人通过视觉和听觉获得的信息来感知物体重量水平的能力.操作者模特提举和搬运7个同样大小但重量水平不同的箱子,实验人员对搬运过程进行录音和录像,然后作为刺激材料呈现给被试并要求其给出每个箱子的主观重量评分.男女各20名被试参加了实验.结果表明:(1)人通过听取操作者搬举重物时的脚步声来判断其重量并不可靠,只能粗略地判断"轻"和"重"两种水平,分界线约20kg;(2)人类可以通过视觉(包括操作者的姿势和运动特点)较为可靠地判断重物的重量水平.     

具有实时视觉/触觉反馈的纳米操作系统

由于缺乏实时的传感器信息反馈,导致传统的基于原子力显微镜的纳米操作盲目,操作效率和成功率都非常低.为了克服这一问题,设计和实现了一种具有实时视觉和三维触觉反馈的纳米操作系统.当利用该系统进行纳米操作时,操作者不但可以实时感受到探针与被操作物体间的相互作用力,还可以在3D增强现实图像界面中观察到纳米操作场景的变化,并可以在线控制探针的三维运动.这种交互式的操作系统使得纳米操作变得容易可行.纳米刻画实验和多壁碳纳米管的推动实验验证了该系统的有效性和高效率.     

非线性弱最小相位系统的全局镇定

研究了非线性弱最小相位系统的状态反馈全局镇定问题 .在无通常要求被驱动系统全局渐近稳定的情况下 ,提出了若干全局可镇定的充分条件 .一个例子说明了本文结果的适用性     

单兵智能头盔在消防救援中的探索与应用

目的 在消防装备于高层建筑、地下建筑、大型商业综合体等复杂救援环境中无法满足信息感知和状态感知需求的背景下,探索和分析智能头盔当前在应急救援、军队作战、采矿安全等领域的应用研究现状,以期解决当前消防救援活动中环境视野差、协同效率低、救援人员健康状态无法保证等问题,提高消防救援装备的功能性和保障性,避免救援活动中可能发生的安全事故。方法 人工智能、多设备协作、多模态感知等概念是智慧消防新的发展结合点,以消防救援装备的智能化、集成化趋势为基础,提出了利用增强现实技术满足视觉增强、信息协同、物体识别等信息感知需求,利用脑电监测技术满足人员健康状态监测、疲劳预警等状态感知需求。结论 在城市快速发展的背景下,单兵智能头盔在消防救援领域的应用具有可靠性高、功能扩展性强、任务辅助效率高等优势,但同时面临功耗大、重量大、设备交互研究不足等挑战;适用于消防救援场景的单兵智能头盔有动态舒适性多目标优化、多通道类人感知和意图协同交互、系统故障诊断及容错控制等方面的设计研究趋势。     

数字照相机成像芯片（下）

4　像素量数字照相机分辨率的高低 ,主要取决于数字照相机中成像芯片上像元的多少 ,像元越多 ,所拍摄画面的像素就越多 ,分辨率越高 ,分辨率的高低也就用像素量的多少间接地加以反映。就同类数字照相机而言 ,像素越多 ,分辨率越高 ,数字照相机档次越高。因为只有像素多 ,才能充分记录被摄景物的细节 ,使所记录画面包含更多的信息。像素水平低 ,意味着数字照相机只能极为粗糙地表现被摄体 ,不能将被摄体鲜明的轮廓以及细微末节充分展现。正因为如此 ,新开发轻便数字照相机的最高像素水平是在年年大幅度提高 ,从 1995年起至 2 0 0 1年止 ,经历…     

单视旋转显微镜三维测量技术研究

为获得微小器件的三维形貌,该文利用单视旋转显微镜通过旋转被测物体或成像系统采集被测物体的多角度图像序列,应用多视三维重建算法处理序列图像。通过改进宏观视觉领域基于面片的立体视觉方法,实现单目旋转视频显微镜的被测工件三维重建技术;并根据物体相对于相机倾斜角度的范围来细化扩展半径,增加原算法中的扩展方向,针对扩展面片法向量相对于相机角度的不同,设置不同扩展半径和扩展次数,解决重建过程中物体90°垂直侧面重建面片成条状和稀疏的问题。实验结果表明:通过改进算法,相同的显微镜图像序列进行三维重建的点个数增加2.2倍;同时对于物体侧面等垂直表面处,重建表面的漏洞和分层问题有明显的改善,最小相对测量误差达0.44%。     

基于机器视觉的车距检测系统设计

为了探测前车车距,采用机器视觉方式,以 CCD构造单目成像系统采集前车图像,以检测车牌在图像中像素的数量方式实现车距的测量。系统以单目摄像头的成像模型,通过物像位置关系及大小关系,建立车牌图像与车距信息之间的模型;以CCD成像原理,建立车牌图像与传感器像元像素之间的模型。由此构建测距检测算法模型。采用MATLAB软件平台设计人机交互界面,对采集图像进行预处理提高图像的对比度;通过匹配连通域等算法,对车牌进行定位、分割,检测车牌水平方向像素数量;在此基础上,采取小孔成像原理计算车距的大小,并显示在软件平台上。实验证明了本系统能对前车图像进行分析从而计算出车距,该系统对3 m之外的车距检测平均误差为4%。     

一类非线性切换关联大系统的分散控制器设计

基于凸组合技术和线性矩阵不等式方法,考虑了一类非线性切换关联大系统的分散状态反馈镇定问题,大系统的关联项由线性和非线性两部分构成,在低维子系统的单个子系统均不能被镇定且存在非线性干扰的情况下,得到了切换关联大系统稳定的一个充分条件.并将其转化为求解线性矩阵不等式问题,相应给出了算法的计算机实现,进而设计出了切换关联大系统的分散控制器和分散切换策略.     

基于QR码的多图像关联成像算法光学加密机理研究

目的研究解决多图像的关联成像加密问题。方法采用双重QR编码处理,将多图像的关联成像加密问题转变为单个QR码图像的关联成像问题。结果 QR码作为关联成像的成像物体,能在远低于传统关联成像采样率的条件下重构出清晰的图像,实现信息的高质量恢复。结论在保证图像质量的情况下,该算法的安全性较高,能有效抵抗一定的噪声攻击和统计分析攻击,并极大地减少了加密系统对多图像的加密成本。     

H∞控制理论在管道降噪中的仿真实验研究

本文运用H∞控制理论建立管道内一维声场的前馈式噪声主动控制模型,将前馈控制器设计问题转化为标准的H∞控制问题,为有效地消减次级声场对参考传声器的声反馈影响,声反馈通道被融合于控制器的设计过程中,以保证ANC系统的稳定性和降效果,计算机仿真结果表明,该系统能够稳定运行,并且可有效地降低截止频率以下频段的噪声,在设定频带内达到了较好的降噪效果。∞