基于主成分或者权重主成分的多光谱降维方法实现高维多光谱数据和低维空间数据之间相互转换，但低维空间数据含有大量负值，不能和色度空间如CIELAB等连接起来，给光谱颜色复制的后续研究带来困扰；建立XYZ三刺激到多光谱数据的转换，在多光谱数据降维到XYZ三刺激值过程中保留更多的颜色信息；通过二阶多项式回归建立XYZ三刺激值与多光谱通过权重主成分降维的得到的三维空间数据对应关系，实现XYZ三刺激值到多光谱数据转换；在不同的训练样本，不同的测试样本时，相对于主成分和权重主成分，推荐的方法在多种照明条件下色度重建精度得到提高，可以较好地应用到多光谱图像的高保真降维和压缩。

探究了不同工艺参数（激光功率、扫描速度、搭接率、熔覆头到基体的距离）相互耦合作用对多道激光熔覆层几何特征（熔覆层平均高度、基体平均熔深、平均稀释率、表面平均高度差）的影响规律，实现了熔覆层形貌的预测。设计全因子实验，基于响应曲面分析方法构建涂层形貌与工艺参数之间的数学模型，并将预测结果与实验数据进行比对。结果表明：扫描速度对熔覆层平均高度的影响最为显著，激光功率对基体平均熔深的影响最为显著，熔覆头到基体的距离对平均稀释率的影响最为显著，扫描速度对表面平均高度差的影响最为显著；熔覆层平均高度、基体平均熔深、平均稀释率、表面平均高度差的平均相对误差分别为10.09%、4.96%、8.83%、8.34%，模型的拟合优度Radjust2分别为0.8971、0.9251、0.9240、0.8545。

视线追踪是一种人机交互技术，在学术界和工业界倍受关注。针对基于多项式回归的非侵入式系统注视点的精度平均误差较大的问题，提出一种基于视线水平偏移特征的眼动向量计算方法。该方法在准确提取人脸图像上虹膜中心和内眼角坐标的基础上，以内眼角坐标为基准点计算虹膜中心相对于内眼角坐标的偏移量，再通过偏移量计算水平眼动向量的权值，然后利用权值对左右眼的水平眼动向量分别加权合成新的水平眼动向量。采用哥伦比亚注视数据集的20名受试人员头部水平角度为0°的数据，在4个回归模型上对该方法进行实验验证。结果表明，与双眼平均眼动向量计算方法相比，该方法能进一步减小注视点水平视角误差、提升系统精度。

研究了相机JPG数据线性化对基于加权多项式回归算法的光谱反射重建精度的影响,论证了是否需要在加权多项式回归算法中对JPG数据进行线性化处理。实验采用加权多项式回归算法重建反射率,以X-Rite Digital ColorChecker Semi Gloss (SG)色卡(包括140个色块和灰色色块)进行训练,GretagMacbeth ColorChecker色卡(包括24个色块和灰色色块) 和自制的44个印刷样品及48个纺织品样品做测试。采用CIEDE2000色差和均方根误差将结果与真实数据进行对比,结果表明,在加权多项式回归算法中使用原始JPG数据的效果要优于使用线性化JPG数据。基于该研究结果,对JPG数据进行线性化处理并不能提高加权多项式回归算法重建反射率的重建精度。而不进行JPG数据线性化,同样可以得到较高的光谱重建精度。在三阶加权多项式回归算法中,使用原始JPG数据的重建效果最好。

针对光谱反射率重建常用方法中主成分分析法重建后产生病态的问题,提出一种基于降维正则化多项式的光谱反射率重建方法;利用主成分分析法对训练样本的高维光谱数据进行降维,在降维的基础上对样本的通道响应数进行多项式回归扩展来提高光谱反射率重建的精度,同时加入Tikhonov限制条件来避免多项式扩展导致的数据不稳定性和随机噪声产生的病态问题。结果表明:降维正则化多项式光谱反射率重建方法在精度评价中的效果优于主成分分析法和多项式回归扩展法,同时实现了降低光谱数据计算量、优化通道响应、提高反射率重建精度的目的。

为了实现降钙素原浓度的定量测量, 设计了基于树莓派的CMOS图像传感器胶体金试纸条显色分析仪, 对胶体金试纸条拍照获取试纸显色反应的图像颜色特征量。首先, 根据降钙素原胶体金试纸条的显色特性对CMOS传感器进行合理的白平衡校正, 使CMOS传感器具有较好的色彩还原性。然后, 为解决不同设备间颜色管理的差异, 通过对NCS标准色卡拍照, 利用多项式回归法建立了图像传感器RGB空间到XYZ空间的模型, 并对仪器进行了颜色特性化校正。最后, 针对试纸显色不均匀的问题, 经过图像处理后, 选择显色区域内具有代表性的像素点建立图像颜色特征量与样本浓度值的数学模型, 实现了待测样本浓度的精确测量。实验结果表明, 该胶体金试纸条显色分析仪的精度可达93.8%, 重复测量误差小于1.5%, 有效测量范围为0.1~35 ng/mL。该分析仪成本低、测量速度快, 具有一定的应用价值。

The subtle color distinction is the important function of electronic endoscope imaging diagnosis. However, after image acquisition, transmission and display, color distortions of intracorporeal organs or tissues occur inevitably, which are adverse to analyze image features accurately or to diagnose early pathological changes. A real-time color correction algorithm based on fourneighborhood and polynomial regression in YUV color space is proposed. Based on polynomial regression the color correction matrix is calculated in YUV color space according to the differences between standard values of color checker and measured values of that imaged by the endoscope. As the correction is only executed on U and V components in YUV color space, the defect that the color of corrected images in RGB color space will change along with luminance can be avoided, and then the stability of image color is improved. Owing to four-neighborhood processing, the signal-to-noise ratio of corrected images is enhanced and the processing speed of correction algorithm is accelerated. The average color difference is reduced from 0.3944 to 0.2850 by application of the proposed algorithm in high-definition electronic endoscope. A total of 17 frames per second can be achieved at the resolution of 1280 × 800, and the color characteristics of the image after processing match that of human visual system.

多元回归法是彩色打印机特性化普遍采用的方法, 实验对影响多元回归精度的阶数、色空间选择、以及训练样本选取进行了研究。研究结果表明: (1)二、三、四阶的特性化精度分别在10.9±0.3、6.6±0.2、6.0±0.2个CIELAB色差单位; (2)回归模型采用RGB到CIELAB或CIEXYZ的预测精度基本相同, 大概相差1个CIELAB色差单位, 但如果训练样本选择适当, 两种色空间无差距; (3)训练样本的RGB取值要包括打印色域边界点0和255, 这样将保证模型总体预测精度。研究结果将指导实际应用中回归阶数、色空间选择和训练样本的选择。

彩色图像在数字图像设备之间的传输和复制过程中,为保证其色彩还原的准确性和一致性,必须实施色彩管理,而色彩管理的核心技术之一就是对数字图像设备进行色度特征化。在研究了数字图像设备色度特征化的原理和方法的基础上,基于多项式回归法,建立了数字图像的设备色度值RGB 与CIE 标准颜色空间色度值CIE Lab之间的非线性关系;并通过Matlab 软件编程,设计一种数字图像设备色度特征化的快速建模软件。实验结果表明,应用该软件可实现设备色度值RGB 与标准颜色空间色度值CIE Lab 的快速精确转换。

提出了一种基于显微图像的微小尺寸零件复杂边缘识别算法。该算法通过对不同加工方法的边缘过渡区进行提取,建立边缘过渡区的多项式回归模型,然后从多项式模型中根据加工特性和零件的实际应用,利用求导的方法确定边缘点精确位置。实验结果表明:精研磨零级1 mm标准量块的测量误差为0.395 μm。通过对精研磨、冲压、线切割3种常见微细加工方法建模分析得出:加工特性对微小型结构件边缘区域影响较大,边缘精确识别时应考虑加工特性的影响。该算法在思想上考虑了实际加工特性的影响,算法上加入了统计学方法,通过建立过渡区数学模型使边缘检测结果达到亚像素级;而且识别的单像素宽,其连续的边缘能进一步满足精密测量的需要。