针对喷水推进型无人艇(USV)在水平面内的航向控制问题, 提出了一种改进的终端滑模控制方法。首先,建立了无人艇的Norrbin模型, 在此模型基础上设计了一种基于终端滑模控制的航向控制器, 同时,为了缓解滑模控制带来的抖振问题, 引入了S型生长曲线函数对传统指数趋近率进行改进, 并借助Lyapunov方法证明了控制系统的稳定性; 之后, 通过Matlab仿真实验验证了控制算法的正确性; 最后, 利用自主研发的“海鳐01”号无人艇对所设计的航向跟踪控制算法进行湖上实船试验, 结果验证了该算法在实际工程中应用的可行性。
无人艇 终端滑模控制 S型生长曲线函数 航向跟踪 USV terminal sliding mode control Sigmoid function heading tracking
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
为了对身管内壁序列图像进行精确配准与融合拼接, 得到大视场高分辨率待检测图像, 根据图像特点提出了一种结合边缘检测的快速SIFT图像拼接方法。该方法充分考虑待处理图像的特点, 首先对感兴趣区域的图像进行边缘检测, 分割出细节信息最丰富的子区域, 再对分割出的子区域提取SIFT特征点并进行配准。然后, 使用基于Sigmoid型函数权重的图像融合方法, 实现图像之间的无缝融合, 最大程度地保证了融合图像的清晰度和细节信息的完整性。实验结果表明: 改进的方法和传统SIFT算法相比, 在特征点提取阶段的平均效率提高了80%左右, 且整体配准阶段的效率也有较大提高。图像融合结果在主观评价和各种客观评价值上都能满足工程实际需求。
图像拼接 边缘检测 快速SIFT Sigmoid函数权重 image stitching edge detection fast SIFT Sigmoid function weight 红外与激光工程
2018, 47(11): 1126003
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
为了提高低照度遥感图像的可视性, 提出了利用改进的多尺度Retinex算法与局部对比度自适应调整相结合的方法来改善图像质量。首先, 把原始图像变换到HSI色彩空间, 有效分离H、S、I分量; 然后, 然后在保持色调分量H不变的前提下, 对亮度分量I利用改进的多尺度Retinex算法进行处理, 对整幅图像进行亮度和对比度的初步调整, 通过使用Sigmoid函数替换多尺度Retinex算法中的对数函数来减少数据丢失; 为了使局部细节信息得到更好的改善, 在利用改进的多尺度Retinex算法处理后进行自适应局部对比度增强, 提高图像局部对比度; 对饱和度分量S采用分段线性增强的方法进行处理; 最后, 将处理后的图像变换回到RGB空间。实验结果表明: 图像信息熵由5.79提高至6.65; 图像感兴趣区域的局部对比度由0.695提高至0.701, 图像质量以及利用价值得到了提升。
HSI色彩空间 低照度遥感图像 多尺度Retinex算法 Sigmoid函数 局部对比度 HSI domain low illumination remote sensing image multiscale Retinex algorithm Sigmoid function local contrast
1 无锡职业技术学院, 江苏 无锡 214121
2 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
为提高水下图像的成像质量,提出了一种基于可控核函数双边滤波Retinex算法的水下灰度图像增强方法。引入改进的Sigmoid函数,提升水下图像变换后的照度图像亮度,提出了一种可控核函数的 双边滤波函数来估计图像的光照强度,克服了传统高斯函数存在的边缘模糊和光晕伪影问题,采用增益函数对照度估计图像进行了校正。结果表明提出的方法符合人眼视觉特性,能有效提升水下图像的 对比度和清晰度。
图像处理 水下图像增强 Sigmoid函数 可控核函数 image processing underwater image enhancement Sigmoid function controlled kernel function
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 南阳理工学院 电子与电气工程学院, 河南 南阳 473004
为了模拟人类视觉系统成像机制, 真实再现人眼对外界场景的视觉感知, 为机器视觉提供符合生物视觉特性的理想图像,从色度学的角度研究了彩色图像的真实影像再现技术。针对色貌模型存在图像模糊、对比度低的缺点, 在iCAM色貌模型的基础上, 引入了人工神经网络的非线性Sigmoid函数, 提出了基于Sigmoid-iCAM色貌模型的真实影像再现算法, 并给出了该模型处理不同类型图像的控制参数统计规律。与基于CIECAM02、iCAM色貌模型的真实影像再现算法相比, 该算法在对色调失真图像实现颜色复原的同时, 有效地提高了图像的对比度和局部细节, 很好地实现了视觉系统的颜色恒定性。
图像处理 真实影像再现 色貌模型 视觉适应 Sigmoid函数 image processing realistic image rendition color appearance model visual adaptation Sigmoid function
针对传统基于多尺度变换的图像融合方法存在的缺点, 提出了一种基于平移不变剪切波变换域的自适应图像融合新方法.首先, 使用平移不变剪切波变换对源图像进行分解, 得到低频子带及方向带通子带系数.然后, 对于低频子带系数采用梯度域奇异值分解方法估计图像的局部结构信息, 提出了基于提取的特征与S函数的可变加权融合策略; 对于各方向带通子带系数, 提出了一种基于改进的拉普拉斯能量和匹配的“加权平均”和选择相结合的系数选择策略.最后, 对得到的融合系数进行逆变换得到融合图像.通过实验可以发现相比于传统的图像融合方法, 本文方法得到了更高的客观指标, 融合图像视觉效果更好.
图像融合 平移不变剪切波变换 奇异值分解 S函数 Image fusion Shift-invariant shearlet transform Singular value decomposition Sigmoid function
河海大学 计算机及信息工程学院,江苏 常州 213022
针对水下图像对比度低、边缘模糊、噪声大等特点，提出一种基于非下采样Contourlet变换和多尺度Retinex的水下图像增强算法。将水下图像进行多尺度多方向的非下采样Contourlet变换;利用多尺度Retinex算法调整低频系数，提高图像整体对比度;在各带通方向子带上估计噪声，抑制模值小于阈值的系数，改进神经网络中的Sigmoid函数用于调节模值大于阈值的系数;经非下采样Contourlet逆变换得到增强图像。与几种传统增强算法相比，本算法处理的图像达到了抑制噪声、改善图像对比度、突出目标轮廓的目的，具有较高的对比度评估值。
图像处理 图像增强 非下采样Contourlet变换 水下图像 多尺度Rentinex Sigmoid函数 激光与光电子学进展
2010, 47(4): 041001
北京理工大学 信息科学技术学院光电工程系,北京 100081
为解决图像采集与显示设备之间的动态范围差异,色调映射技术试图建立一种由高到低的动态范围映射关系,可用于一般图像的真实影像再现。在不同亮度适应水平下,人眼能产生不同的响应特性及对比度敏感性,从而同时响应不同明暗的光强。由此建立了一种局部视觉适应的再现算法,采用具有参数控制的Sigmoid函数来模拟视觉适应的S形非线性特点,得到不同局部亮度适应水平下的压缩曲线,因此能较好地协调图像整体对比度、亮度调整与局部增强之间的关系,在增强图像较暗区域的同时,极大程度地保持亮区细节。经主观评价与特征统计参数相结合的方法验证,该算法能有效地实现动态范围压缩,保持图像细节而避免伪像,具有一定的色彩恒定性,且复杂度低,具有很好的实用性。
图像处理 真实影像再现 色调再现 视觉适应 高动态范围 Sigmoid函数
