中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
借助蒙特卡罗方法模拟闪光照相过程，研究了模糊和散射因素对边界检测的影响。结果表明：模糊与边界退化量的变化关系依赖于相邻飞层的材料、密度和尺寸；相同客体结构下，模糊越大，边界退化量也越大；客体结构不同，相同模糊下的边界退化量也不同；散直比越大，散射对边界检测结果的影响也越大，当散直比大于50时，散射引起的边界检测误差超过1个像素。
闪光照相 蒙特卡罗方法 图像退化 边界检测 模糊 散射 flash radiography Monte Carlo method image degradation boundary detection fuzzy scattering 强激光与粒子束
2018, 30(3): 034002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在高能闪光照相流体动力学实验中,模糊问题严重影响诊断结果的精度。模糊图像的边界检测结果与真实边界之间往往存在位置偏移,称为边界退化量。在照相布局和客体确定的条件下,模糊尺寸越大,边界退化量越大。利用边界退化量与模糊尺寸的这一关系,提出一种从边界检测中测量系统模糊尺寸的新想法,从闪光照相成像物理过程角度阐释了方法的原理,然后通过数值实验分析了方法的处理过程,建议测量实验利用倒锥准直器对球形客体成像。模拟结果表明：采用该方法模糊函数的FWHM误差小于1个像素。最后借助数值模拟对台阶客体照相实现了对模糊尺寸测量结果的验证。
边界退化量 高能闪光照相 系统模糊 射线追踪 蒙特卡罗方法 boundary deviation flash radiography system blur ray tracing Monte Carlo method 强激光与粒子束
2017, 29(8): 085104
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
目标界面位置信息是闪光照相中关注的内容之一, 而闪光图像的低信噪比影响了微结构界面位置的准确提取。研究了基于马尔可夫随机场的闪光图像分割算法, 在闪光图像分割过程中采用马尔可夫模型描述被分割像素之间的相关性, 减少了由噪声所引起的孤立虚假目标, 提出利用中空邻域模板内的起伏定义标号场模型中的基团势函数, 改进了闪光图像的分割方法, 提高了微结构分割精度。数值实验表明, 改进后的马尔可夫随机场分割方法能取得更好的分割结果。
图像分割 闪光照相 马尔可夫随机场 image segmentation flash X-ray radiography Markov random field 强激光与粒子束
2016, 28(12): 124001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对闪光照相图像受模糊及噪声影响的问题, 提出了一种基于约束优化的闪光照相图像重建算法。该算法建立基于平行束投影的正向成像矩阵, 并通过嵌入模糊矩阵表达成像过程中的模糊因素, 采用最速下降法求解重建问题。在算法中设计了预优矩阵以提高迭代重建速度, 利用客体密度值非负、密度分布分段光滑并含有阶跃性边界的先验知识,设计和采用了非负约束、光滑约束及广义变分边界约束条件。对仿真FTO客体图像及实际闪光照相图像的重建结果表明, 基于约束优化的重建算法具有良好的边界保持能力及噪声抑制能力, 可以有效提高图像重建质量。
图像重建 闪光照相 广义变分 约束优化 image reconstruction flash X-ray radiography generalized variation constrained optimization 强激光与粒子束
2016, 28(9): 094002
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对闪光照相图像低信噪比的特点，研究了带约束的基于极大似然模型和期望最大化算法(ML-EM)的闪光照相图像重建算法。该算法在ML-EM迭代重建算法的基础上，根据闪光照相图像低信噪比的特点及被重建客体具有分段平滑的先验信息，在迭代重建的过程中进行了相应的噪声抑制，抑制了噪声对重建结果的影响，同时很好地保持了客体的边界特征。数值模拟结果表明，基于噪声约束的ML-EM重建算法能取得较好的重建效果。
图像重建 闪光照相 ML-EM算法 image reconstruction flash X-ray radiography ML-EM algorithm 强激光与粒子束
2016, 28(5): 054003
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
正向成像技术是正向计算与反演相结合的密度重建技术的基础。为了正确获取闪光照相面光源下复杂客体的正向计算数值图像，提出了面光源点源化的思想，并用窗口化的探测系统模糊、径迹法等技术得到了更加准确的、含系统模糊的正向投影矩阵以及方程。利用含系统模糊的正向投影方程计算实验客体的正向投影，获得了与实验结果一致的边界信息。含系统模糊的正向投影方程和逆问题求解的约束共轭梯度法合成了整体密度重建方法。整体密度重建方法应用于FTO客体的模拟图像和实验图像，都能够将模糊控制在1~2个像素。
闪光照相 正向成像 系统模糊 径迹法 high-energy X-ray radiography forward imaging systemic blur X-ray trace 强激光与粒子束
2015, 27(4): 044003
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对闪光图像的特点, 对经典边缘检测算子进行了分析, 发现存在检测出的边缘粗和对噪声的干扰比较敏感的缺点, 提出了一种基于Facet模型的爆轰实验图像边缘检测算法。该方法吸取了其它同类方法的优点, 引进了正交基简化了运算, 用离散正交多项式对图像每个像素的邻域作最佳曲面拟合, 在此基础上使用整体梯度算子寻求二阶方向导数的零交叉点, 最终提取边缘点。结果表明：该方法检测出的边缘细, 并且光滑连续, 对图像噪声干扰有较强的抑制能力, 对于孤立的边缘能够给出较精确的定位。
Facet模型 整体梯度算子 曲面拟合 拟合窗口 闪光图像 边缘检测 Facet model integrated directional derivative gradient operato surface fitting fitting window flash X-ray radiograph edge detection
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
针对闪光照相底片图像可能含有缺陷的问题,提出了一种基于偏微分方程的闪光照相图像修补算法,该算法在曲率驱动扩散(CDD)方法的基础上,引入变系数的p-Laplace算子,并将其与BSCB方法交替进行修补。该算法能兼顾水平线的梯度方向和切线方向的修补信息,符合人眼的“连通性准则”,并能有效修补面积较大的破损区域。与CDD修补算法相比,该算法能快速收敛,具有更好的修补效果。
图像修补 闪光照相 曲率驱动扩散模型 p-Laplace算子 image inpainting radiography curvature driven diffusions model p-Laplace operator
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
针对Chan-Vese(C-V)模型局部控制能力差的缺点,将基于区域的C-V模型和分割曲线的局部信息结合起来,提出了一种新的水平集图像分割算法。该算法以C-V法的分割曲线为初始曲线,以获得全局收敛性,在后继分割中引入分割曲线的局部信息,以提高模型对图像中微弱信号的分割能力。对闪光照相图像的数值实验表明,该算法噪声抵抗能力强,对初始轮廓位置不敏感,能实现对含细长拓扑结构和微小孔洞的弱边界闪光图像的自动分割。
闪光照相 Mumford-Shah模型 图像分割 水平集方法 radiography Mumford-Shah model image segmentation level-set method
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
针对高能闪光照相系统成像质量较差的特点,提出了一种基于参数活动轮廓模型(Snake模型)的闪光照相图像分割算法。该算法在传统高斯力Snake模型中引入包含图像区域信息的变力,以目标和背景两区域具有最小方差为准则,构建兼顾边缘和区域信息的外部能量函数。数值实验结果表明,该算法对初始轮廓位置不敏感,较好地解决了客体凹陷区域分割问题,能够实现对含噪声的弱边界闪光图像的自动分割。
高能闪光照相 最小方差 图像分割 参数活动轮廓模型 flash X-ray radiography minimum variation image segmentation snake model
