提出一种基于MAS小波变换多尺度相关的红外小目标检测方法.该方法通过二进MAS小波对图像进行多尺度分析;利用边缘和噪声具有不同的Lipschitz指数造成它们的小波变换模在不同尺度下的不同传播特性,根据小波变换模尺度相关性区分边缘和噪声;利用小目标与背景和云层边缘具有不同的奇异性,在相同尺度下小波变换模不同的特性加以区分,得到最终的检测结果.实验结果表明,该方法能够有效地进行红外小目标检测.

提出了一种基于熵及不变矩特征的图像检索算法.图像首先被划分为不同分块,结合图像信息熵的概念,提出采用单元熵来描述分块特征,从而将图像转化为由单元熵构成的熵矩阵;在此基础上,利用不变矩来描述该熵矩阵的特征,并在对该特征归一化的基础上用于图像检索.结合不变矩的特性,试验中对算法的尺度不变性、旋转不变性、平移不变性及对噪声的不敏感性进行了验证,试验结果证明了算法的有效性.同时,由于熵的对称特性,算法对于图像灰度的变化也有较强的鲁棒性.

在背景图像差分的基础上,提出一种改进的实时背景更新算法.通过背景学习过程,利用若干帧连续图像中每点像素灰度值样本,估算对应像素点的灰度值均方差.利用正态分布的"3σ原则"对图像背景进行实时更新,消除背景变化对人体分割的影响.提出基于图像平均灰度值的阈值分割算法,以提高算法对不同光照强度的适应能力.提出基于垂直投影图的阴影消除算法,分析表明,人体躯干和影子区的垂直投影特性不同,由此可以有效消除人体影子.实验结果表明,本算法在不同的光照情况下能够完整分割运动人体图像.

本文介绍了一种基于极坐标下图像匹配的方法实现帧与帧之间旋转角度的计算,并可以得到目标轮廓保证可靠跟踪,其坐标变换部分不同于传统的对数极坐标变换,该方法并不进行对笛卡尔坐标系下图像的采样,而是完全保留目标精确的边缘信息用以进行边缘形状匹配.匹配过程分为粗匹配和精匹配两步进行,这种方法主要是利用了极坐标下目标轮廓旋转不变性来实现的.本文还提出了一种双目测量目标旋转角度系统,通过该系统可以完成对空间中的目标在任一旋转平面上的旋转角度.实验证明,该方法计算量小、简单实用、跟踪精度满足要求.

为了能快速地从视频图像序列中创建可靠的背景图像,进而提取运动目标,文中提出了一种基于反馈信息的运动目标检测算法.首先提出了基于相邻帧信息和背景估计信息相融合的背景重建算法,保证了在视频场景改变时仍能迅速捕捉背景;还提出了基于一种在线Otsu法的运动目标检测,将相邻帧运动目标信息反馈到目标提取算法中,弥补传统Otsu法的不足;最后提出了对光线变化具有一定鲁棒性的背景估计算法.实验表明,该方法的重建速度快,准确率高,能满足实时检测的需要.

基于人体生物特征的认证是鉴别个人身份的有效方法.鉴于人体的手指折痕具有稳定性且对于不同的人具有不相同的特点,本文提出了一种基于手指折痕的身份识别的新方法.该算法系统由三部分组成:图像预处理、特征提取和特征匹配.在预处理阶段,提出了基于中心坐标轴的图像定位和归一化方法,并在手指内侧分割出了用于识别的长方形窗口形状的手指子图(ROI),ROI包含了手指的第一和第二折痕线;在第二阶段,提出了基于Radon变换和奇异值分解的特征提取方法;最后利用基于欧氏距离的最近邻分类器在一个取自61人共488幅手指图像的数据库上进行了匹配试验,结果验证了该方法是可行和有效的(等错误率为2.51%).

针对人脸识别中判别特征的提取问题,本文提出了一种新的人脸识别算法-扩展保局投影(ELPP).普通保局投影(LPP)在构建权图时侧重保持样本的局部结构,属于无监督学习算法.扩展保局投影在保局投影的基础上进行扩展,通过引入可调因子,在保持人脸图像局部流形结构的同时考虑样本的类别信息,从而充分提取样本的判别特征.本文采用最小近邻分类器估算识别率.在Yale人脸库以及AT&T人脸库的测试结果表明,在姿态、光照、表情、训练样本数目变化的情况下,ELPP都具有较好的识别率.

二维零位光栅可以给出标志二维坐标系下绝对零位的脉冲,但由于编码设计的计算量巨大,产生二维零位光栅的编码非常困难.本文结合全局优化的DIRECT算法和遗传算法等优化算法,提出一种首先采用优化算法设计较为易于得到的一维零位光栅编码,然后通过简单的矢量运算扩展为二维零位光栅的编码方法.通过验证,利用该方法所设计的二维零位光栅编码能在满足零位信号对比度与优化设计的一维零位光栅编码相同的前提下有效降低二维零位光栅编码设计的计算量.

针对全零DCT系数块,为避免对其进行变换和量化操作以减少编码器的运算量,从DCT公式、量化和能量守恒出发,在分析现有判别法对全零DCT系数块的误判与漏判的基础上,提出了一种预先判断全零DCT系数块的新方法,可应用于基于块的视频编码器中.同时,结合H.264整数变换和量化的特点对该算法进行了改进和仿真实验.实验结果表明,新提出的算法在保持PSNR不变的情况下,较现有典型方案有高出达32%的检出率,因而可更大幅度地降低DCT变换量化模块的计算复杂度.

提出了一种传感部分采用光纤Bragg光栅(Fiber Bragg grating,FBG)传感器的高频应变测试新方法.设计并构建了基于非平衡马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉仪的高频解调系统.完整的测试系统由FBG传感器、高频应变产生装置和解调系统三部分组成.所产生的应变信号的频率可以通过专门的实验装置来控制,这是一种广泛用于测试材料机械性能的变形分离式霍布金逊压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)实验装置,应变持续的时间根据与撞击弹性等径的冲锤长度计算.借助高频振动信号研究了测试系统可测信号的频率范围.给出了振动和冲击实验结果,并进行了讨论.所设计的系统可以实时测试动态应变的幅值,实验结果表明,该系统对频率为8kHz以下的信号具有好的响应.

为满足双目头盔显示器对大视场的要求,对它进行了改进.设计了以微液晶显示器为图像源,有效焦距为35mm,出瞳距离为23mm,出瞳直径为12mm,视场角为40°的头盔投影显示器.该系统由一组双高斯透镜,一个半透半反镜和一个回射屏组成.回射屏的使用使双目设计的视场有效提高,畸变明显降低;衍射面的引入,使系统在尺寸和重量上有明显的减少,像质进一步提高.该系统投影镜头部分重量仅为6.8g,最大镜头直径为16.8mm,完全满足双目设计的要求.目视系统中需重点校正的像散和垂轴色差的最大值分别为0.32mm和13.1μm,最大畸变不足0.1%.选用分辨率为1024×768、像素尺寸为25μm的图像源,系统分辨率满足图像源的要求.

为了提高光电跟踪设备进行卫星观测跟踪时的精度与平稳性,提出一种在跟踪过程中预测卫星位置的误差空间估计方法.该方法根据当前不完全有效与准确的实测数据,用动力学模型方法离线预测数据与离线预测误差表示卫星位置,在预测误差构成的误差空间中对其进行滤波与预测,再与离线预测数据合成以得到精度更高的卫星位置预测数据.实验结果表明,文中方法对卫星位置的预测数据精度比采用运动学模型的Kalman滤波方法高,在精度要求为1'的情况下,其能预测的时间范围比后者多25s以上,且误差随预测步长的增加,增长较缓慢.

采用数值方法求解二维可压缩非定常N-S方程及组分连续方程,计算氧碘化学激光器中的组分超音速混合反应流场.空间离散格式为AUSM+-up格式,用四步龙格-库塔方法作显式时间推进,湍流粘性系数使用k-ε两方程湍流模型进行求解.假设混合气体为热力学完全而热值非完全气体,化学反应模型采用有限速率反应模型.使用一种松弛迭代的方法来处理化学源项的刚性问题.给出了出口处碘分子的质量分数分布,数值模拟结果与文献结果符合良好.

针对微宝石激光器在激光引信领域的应用需求,从激光二极管泵浦Cr4+:YAG被动调Q微宝石激光器速率方程出发分析了输出镜反射率、Cr4+:YAG晶体初始透过率、泵浦速率对激光器输出参量的影响及其变化规律.理论计算表明,文中设计的激光器理论上可以实现短脉冲(＜1.5ns)、高峰值功率(14.5kW)、高重频(泵浦光为1W情况下激光重复频率为7.2kHz)的稳定激光输出.最后给出了Cr4+:YAG晶体运转过程,并以此为基础分析了微宝石激光器的稳定性.计算分析表明,微宝石激光器理论上可以满足激光引信用激光器的要求.

在光电对抗系统中,激光干扰光电探测器的效能评估方法是有效实施光电干扰的关键.通过分析影响光电干扰效果的模糊因素,提出了激光干扰模糊评估的瞄准程度模型、能量密度模型、激光波长模型、脉冲宽度模型、大气环境模型、光电材料表面质量模型.通过单因素隶属度求解模糊关系矩阵,继而得出对光电干扰效果的综合模糊评估结果.给出了一个算例,计算结果表明,综合模糊评估方法能够有效实施光电干扰效能评估.

本文介绍了基于光纤Mach-Zchndcr干涉仪的振动测量系统,用线阵CCD测量条纹动态位移,实现了光纤干涉条纹图像的连续采集.针对干涉条纹图像噪声的特点完成了低通滤波器的设计、图像的平滑处理,消除了干涉条纹中心的定位误差.文章绘制了干涉条纹位移曲线并对其进行了离散傅里叶变换,给出了所测振动的频谱特性.最后讨论了测量系统的灵敏度以及影响测量精度的因素,为了能够辨别条纹的移动方向,指出了条纹最大允许的移动速度限制,给出了实验结果.

在三维激光测量系统中,投影算法的研究和改进具有很重要的实际意义.本文首先分析了标准投影算法的原理,进行了理论公式的推导.同时,为了满足对更高性能算法的要求,在标准投影算法的不足的基础上,提出了全网格线性投影算法.通过对全网格线性投影算法原理和公式推导,可以发现全网格线性投影算法不但具有更高精度和速度,而且具有更强的自适应性和鲁棒性.本文给出了其原理和全部公式的推导,并完成了实验,给出了使用全网格线性投影法得出的实际三维扫描图像,得到了满意的结果.

在传热学基础上,分别针对含不同深度缺陷的混凝土和铬钢试件建立了二维传热模型,并从理论上对试件采用瞬时高能量加热,在2ms的时间内对试件表面施加4.8kJ热量.在此基础上,利用大型数值计算软件Matlab对试件表面瞬态温度场进行了计算分析,确定了在瞬时高能量加热下缺陷深度与表面温差的关系及最佳检测时间;同时对不同材料缺陷检测效果进行分析比较,发现以混凝土为代表的非金属材料,对于距表面10mm以内的缺陷,可以在不到3分钟的时间内检测出;对于金属材料,表面温升很小,只有当缺陷在距表面5mm内,可以进行检测分辨,且对检测时间要求较高.

热红外偏振探测有利于从背景中识别金属目标.通过分析热红外偏振探测方法,根据现有条件研制了一种热红外成像偏振探测仪.利用该系统,研究了金属板热红外偏振度和观测角之间的关系.实验中采用的金属板分别为铝质和钢质,表面都进行了抛光处理.实验结果表明,金属目标板热红外偏振度和其自身的热辐射亮温值没有直接的关系.在观测角大于20°时,随着观测角度的增大,金属目标板热红外偏振度的数值也增大.但在观测角小于20°时测量,金属目标板热红外偏振度和观测角之间的关系并不遵循上述原则.

本文提出了一种有效的微透镜阵列填充因子快速检测方法.文章从光的标量衍射理论出发,分析了连续浮雕微透镜阵列的衍射光斑分布与透镜子口径、透镜矢高之间的关系,推导出了微透镜阵列远场衍射光斑的理论模型,用该模型对不同填充因子的微透镜阵列为例进行计算机模拟分析,并且搭建了实验装置来获得实际的衍射光斑.结果表明,模拟光强分布与实际衍射光斑相当接近,在此基础上给出了微透镜衍射光斑分布与填充因子之间的半定量关系,为微透镜阵列的快速检测提供了一种有效手段.这种方法可以实现微透镜阵列的准确、简单、低成本的填充因子检测,极大地提高了生产效率,满足了实际测试的要求.

本文提出了一种多重约束下由粗到精的多源图像自适应子像素级配准算法.该算法采用影像特征点作为匹配基元,利用具有不同精度等级的组合判据法、整体松弛法、最小二乘法实现由粗到精的匹配,同时在匹配过程中加入了多重约束,如定位点控制约束、交叉匹配约束、连续控制约束,以保证获取的配准控制点的可靠性和剔除粗差点.此外,该算法利用配准控制点自适应地构建整个图像的三角网,最后依据改进的三角形填充算法对目标图像进行逐像点纠正.对同源和非同源的遥感图像的实验证明,SPOT4全色图像(10m/pixel)和SPOT5多光谱图像(10m/pixel)的配准精度分别达到6～7m和5～6m.

提出一种新的基于纹理特征相似度的图像区域分割方法--迭代合并-扩张法.通过对各区域直方图的相似性比较,来确定不同区域纹理特征的相似性,把纹理特征相似性权值作为区域一致性度量,迭代合并相似区域完成图像的初始分割,再通过区域扩张来解决小区域纹理特征的不稳定性问题,完成图像中水域与陆地的精确分割.最后利用形态学对比度法在水域中进行目标检测.试验结果表明,此方法能很好地实现复杂海地背景下的舰船目标检测.

由于可见光成像系统的聚焦范围有限,很难获得同一场景内所有物体都清晰的图像.多聚焦图像融合技术可有效地解决这一问题.在分析了传统多聚焦图像融合方法和Curvelet变换的原理后,提出了一种基于Curvelet变换的多聚焦图像融合方法,先对不同聚焦图像分别进行Curvelet变换,采用低频系数取平均,高频系数取大的融合规则,再进行Curvelet反变换得到融合结果.仿真试验表明,基于Curvelet变换的融合方法可有效综合多聚焦图像,相比小波变换法,获得了更好的融合效果.

提出了一种基于小波多分辨率分析和分水岭算法的图像分割方法.在小波分解后的低分辨率图像上进行分水岭分割,提高了分割的速度;由低分辨率图像返回到高分辨率图像时,采用了一种基于边缘信息的合并函数,避免了边缘信息的丢失,保证了分割的准确性.此外预处理过程中,在梯度图像上基于Rayleigh分布采用阈值处理的方法,有效抑制了高斯噪声对梯度图像的影响,避免了过分割.实验结果证明,本文所提出的基于小波多分辨率分析的图像分水岭分割算法能够很好地兼顾算法的效率和分割的准确性.

针对VisuShrink阈值和NormalShrink阈值的缺陷,提出了一种改进的自适应阈值图像去噪方法.根据不同的子带特性,定义了一个新的尺度参数方程,以确定适合各个尺度级的自适应最优阈值,并依此对图像进行去噪.实验结果表明,该方法可将每一尺度上的信号与噪声作最大分离,有效去除了白噪声,较好地保留了图像的细节信息,进一步提高了峰值信噪比,且没有增加时间复杂度,能用于实时处理.

独立分量分析可实现图像的稀疏编码并具有能很好地捕捉图像重要边缘信息的特性.本文提出一种基于独立分量分析的图像融合算法,结合支持向量机对多聚焦图像的清晰域、模糊域进行判断以及在ICA域中进行图像分割以提取图像的主要边缘特征信息来实现特征级的多聚焦图像的融合.实验结果表明,本文提出的融合算法是有效的.

介绍了一种基于多帧"差分"图像重建高分辨率图像技术,并从CCD数字化采样能量的角度分析了多幅低分辨率的"差分"图像与高分辨率图像各像素灰度值的对应关系,给出了通过图像"差分"技术提高探测图像分辨率的倍数与所需CCD最少数目之间的一般规律.最后,采用Matlab软件以一幅黑白条纹均匀分布的图像作为目标物,模拟了图像"差分"技术的实现过程,仿真结果表明了该技术的可行性.

本文描述了一种基于LSB扩展的图像自嵌入方法.该方法在使用LSB数据隐藏的同时,对图像的高层位平面采用无损数据嵌入方法,将图像的压缩信息与认证信息嵌入到图像自身中.当原图像有缺损或被篡改时,使用认证信息可较准确地定位受损位置;使用从偏移图像子块中提取的数据,可近似地恢复原图像的受损部分;同时图像的高层位平面还可无损恢复.该方法增加了数据嵌入的容量,提高了恢复图像的质量.

本文针对计算光学切片中的最近邻算法提出了一种改进算法.通过小波变换计算出高斯点扩展函数的方差值,再根据相邻图像成像及高斯函数特性,得出所需的高斯型层间点扩展函数.同时,文章还给出了两种高斯型层间点扩展函数方差的获得方式及获得过程,对最近邻算法中的加权因子的取值范围做出了讨论,对传统的最近邻算法做出了改进.实验表明,本算法能够更有效地复原符合最近邻要求的切片图像.在点扩展函数未知的情况下,复原效果要优于传统方法.