基于NSSCT的红外与可见光图像融合

为了克服传统图像融合结果存在对比度不足和细节缺失的缺点,提出基于非下采样剪切波-对比度变换(NSSCT)的图像融合算法。分析了图像经非下采样剪切波变换(NSST)后高频系数间的关联性与差异性,构造了高频系数方向性基本一致的NSSCT变换,保留了融合图像的高频系数细节,并提升了对比度。基于图像的低频特点,采用显著性增强方法对低频系数进行融合,通过NSSCT逆变换得到对比度提升和细节增强的融合图像。实验结果表明,在图像对比度提升与细节保留方面,本文算法比基于小波、NSST和显著性等算法具有明显优势。     

基于可见光的多波段偏振图像融合新算法

采用了一种新的基于小波变换的偏振图像融合算法.首先,将两个波段中的每一波段三幅偏振图像利用小波变换分解成低频和高频部分,低频的小波系数平均值作为融合后的低频系数,高频细节系数根据不同区域特征选择方法以及对应输入图像小波系数的窗口区域方差来确定融合后高频小波系数,得到一个波段一幅图像.接着,将得到的图像再进行小波分解,采用低频图像的小波系数最小值作为融合后的低频系数,高频图像根据纹理一致性测度的纹理检测确定融合规则,用来调整高频小波系数,将来自不同图像的特征与细节融合在一起,并对融合图像质量进行了对比评价.实验结果表明,融合后的偏振图像不仅反映了场景的偏振信息,而且还包含了丰富的光谱信息,目标与背景的衬比度也得到了增强,为进一步的目标检测和识别提供了便利.     

基于Curvelet变换和全变差的图像去噪方法

Curvelet变换用于图像去噪可以较好地保留图像的细节信息,但在边缘处会产生"划痕"现象.采用全变差法进行去噪能保持边缘形状不变,但也会丢失图像的纹理等细节信息.为了充分利用两种方法的优点,将Curvelet变换和全变差相结合提出了一种有效的图像去噪方法.首先,对含噪图像分别进行Curvelet阈值去噪和全变差去噪.然后,将两幅去噪图像进行Curvelet融合,对于低频系数和高频系数分别采用加权平均和绝对值取大的融合算法.最后,将融合后的低频系数和各尺度高频系数进行Curvelet反变换得到融合后的去噪图像.实验表明,该方法能有效地降低图像噪声,又尽可能地保留图像的细节,其去噪效果明显优于单一Curvelet阈值法和全变差法.     

一种基于对比度增强和柯西模糊函数的红外与弱可见光图像融合算法

由于可见光图像在低光照环境下其可视性较差,为了提高红外与弱可见光图像融合的效果,提出了一种基于对比度增强和柯西模糊函数的图像融合算法.首先用改进的引导滤波自适应增强提高弱可见光图像暗区域的可视性;其次,利用非下采样剪切波变换将红外和增强后的弱可见光图像分解,得到相应的低频和高频子带;再后,分别用直觉模糊集构建柯西隶属函数和自适应双通道脉冲发放皮层模型对低频、高频子带进行融合;最后,使用非下采样剪切波变换对融合得到的高低频子带进行逆变换重构得到融合图像.实验结果表明,与其它融合算法相比,该算法有效地增强了弱可见光图像的暗区域,保留了更多的背景信息,从而提高了融合图像的对比度和清晰度.     

基于改进的剪切波变换和引导滤波的红外弱小目标背景抑制方法

由于传统的背景抑制方法没有充分利用信号的方向信息,使其不能有效区分背景边缘和红外弱小目标,从而造成背景抑制结果中有较多的背景泄露.针对上述问题,本文利用改进的剪切波变换和引导滤波,提出了一种新的背景抑制方法.首先,采用改进的剪切波变换对红外弱小目标图像进行多尺度和多方向分解,将图像分解得到不同的高频子带系数和低频子带系数;其次,利用目标信号与边缘在方向上的差异,采用自适应引导滤波对高频子带系数进行处理;再次,对分解后的低频子带系数和处理后的高频子带系数进行改进的剪切波逆变换,得到预测的背景图像;最后,将原图像与背景预测图像相减获得背景抑制且目标增强的红外图像.为了验证本文方法的有效性,采用多组实验对其进行验证,并与经典的Max-Median、TDLMS和Top-hat等方法作比较.多组实验结果均表明本文方法在主观视觉和客观评价指标方面均优于其它三种经典方法,可有效提高红外搜索跟踪系统对红外弱小目标的探测概率.     

基于非抽样剪切波的加权区域图像融合

以提升遥感图像和多聚焦图像的融合精度为目的,结合非下采样剪切波变换（NSST）可以捕捉图像的细节特征,提出了一种NSST和加权区域特性的图像融合方法。利用非下采样剪切波变换对源图像进行多尺度、多方向分解,得到低频子带和高频子带,低频子带系数采用改进梯度投影的非负矩阵分解（NMF）,高频子带系数采用加权区域能量和区域方差相结合的融合策略,然后应用非下采样剪切波的逆变换得到融合的图像。实验结果表明:该方法从主观视觉方面很好地保留了多幅图像的有用信息,给出该方法与其他融合算法在客观评价指标应用信息熵EN、互信息MI和加权边缘信息量QAB/F的比较结果 。     

基于非下采样轮廓小波变换增强的从粗到精的显著性检测

随着机器视觉和人工智能的快速发展,视觉注意机制作为机器视觉的重要组成部分,受到越来越多的关注。提出一种建立在非下采样轮廓小波变换(NSCT)基础上的从粗到精的显著性检测方法,该方法作为一种基于频域分析的显著性检测算法,能够充分利用图像的低频和高频信息,并能抑制光照对检测造成的影响。模型首先对输入图像进行非下采样轮廓小波分解,对低频分量进行Retinex增强以改善图像亮度的均匀性,从而抑制光照对显著性检测带来的影响,随后对其进行粗糙显著性检测;对高频分量进行非线性增强以抑制噪声并增强细节,重构得到高频特征图,在低频粗糙显著图的范围内对高频特征图进行全局和局部的显著性分析;最后经过融合得到精细显著图。在三个数据集上进行对比实验,验证了所提算法的可行性和有效性。     

熔石英亚表面缺陷附近光强分布的数值模拟

 熔石英亚表面缺陷对光场的调制是导致激光辐照场破坏的主要因素。采用有限元方法对熔石英亚表面缺陷（平面和锥形划痕）周围的光强分布进行了数值模拟。结果表明：划痕形状、几何尺寸、方位角、光的入射角等是影响划痕周围光强分布的主要因素;前表面划痕对光强的增强效果比后表面弱;在理想形状的划痕截面和表面同时发生内全反射时,平面划痕周围的光强增强效果明显。锥形划痕周围的光强分布为正确解释交叉划痕的夹角平分线附近的损伤提供了理论依据。     

基于剪切波变换和邻域结构特征的红外与可见光图像融合

针对传统融合方法融合后目标轮廓模糊和细节不突出等问题,提出一种在剪切波框架下基于邻域结构特征的红外与可见光图像融合算法。通过剪切波变换对源图像进行分解得到与源图像同尺寸的高频和低频子带系数;为防止融合后图像边缘模糊,对低频子带系数采用几何距离与能量距离加权的融合规则,对高频子带系数采用灰度差异与梯度距离加权的融合规则来更好地保留源图像的细节信息;经剪切波逆变换得到融合后图像。结果表明,本文算法能有效地提取红外目标信息和保持可见光图像信息;在保留图像轮廓信息的基础上,凸显目标信息,有效地改善图像融合效果。     

基于分块图像小波相对能量和熵的视频镜头边界检测算法

提出了对检测窗内图像帧进行分块并进行小波变换,计算尺度j上分块图像的低频、水平、垂直和对角信号的小波相对能量和小波熵的方法,给出了分块图像小波熵的计算公式.采用尺度j上分块图像低频信号小波熵作为特征向量检测视频镜头是否发生转换,即在检测窗内,帧间低频信号小波熵值只发生一次大突变（与设定的阈值相比）就是剪切转换,若发生多次比较大的变化就是渐变转换.采用检测窗内分块图像在尺度j上的垂直、水平和对角高频信号的小波熵作为另一特征量可以区分渐变镜头的类型：淡进/出(fade in/out)或扫换(wipe).采用大量的高清和标清码流进行实验并与基于概率的方法进行比较.结果证明：本文的视频镜头检测方法具有强的鲁棒性、能检测出镜头转换的类型：剪切、淡进/出和扫换,同时有较高的查准率和查全率.     

基于频域纹理消除的结构性纹理缺陷检测方法

针对金属加工表面等结构纹理表面图像缺陷检测问题，结构纹理的存在会对缺陷（比如划痕）检测带来干扰，该文开展在频率域中消除背景纹理的方法来进行缺陷检测的研究。首先基于傅里叶变换的图像复原技术，空间域图像中的结构性纹理对应傅里叶域中高能频率分量，使用最小二乘法直线拟合操作去除，并将这些能量设置为零，经傅里叶逆变换为空间域图像。在复原的图像中，原始图像中的结构纹理区域将变为近似的均匀灰度级，但其中缺陷部分将被保留下来。再使用统计过程控制来设置阈值的方法就能从复原图像中分离出缺陷。最后在一系列的结构性纹理图像上的实验证实了所提方法可行且有效。     

用于图像拼接的电视摄像光学系统

采用图像拼接的方法获得了大视场、高角分辨率的电视摄像。用单心球透镜将无穷远目标成一以球透镜球心为圆心的球面像,用围绕球透镜的中继物镜阵列中的每一个中继物镜,按各自对应的球面上的一部分,成像在面阵CCD像面上,最后经电视图像处理技术将这些图像合拼成一幅图像。本文还给出了一个中继物镜阵列最多可由20×20个中继物镜组成的设计结果,焦距为457.9 mm,视场为 120°×104.8°,像素达到85亿、角分辨率为8"。用3个这样的系统,还可以实现360°全景式高分辨率摄像。这是一个在军事侦查、机场安全监视、空中和地面预警、航天摄影以及体育报道等方面具有广泛应用前景的新型电视摄像技术。     

一种胶片式的静态光学目标模拟器

光学成像敏感器是卫星姿态控制分系统的重要组成部分，用于月面景象的获取，可为月面着陆器完成障碍识别、路径规划和安全区域选取等功能提供图像信息来源。为实现光学成像敏感器装星后设备功能和性能的检测，需要一种可在室内为光学成像敏感器提供月面场景信息的光学仪器。设计和研制了一种胶片式的静态光学目标模拟器，该目标模拟器以胶片作为图像源，通过积分球均匀照明系统将胶片照亮，并经由光学镜头将胶片图像投射至无穷远处，从而供光学成像敏感器接收。设计完成的静态光学目标模拟器视场≥30°×30°，入瞳直径Φ5 mm，入瞳距离为41 mm，镜头焦距44.78 mm，图像像素分辨率≤1 024×1 024，各项指标均达到了光学成像敏感器装星后光闭路试验的要求。     

基于区域检测与非下采样轮廓波变换的红外与彩色可见光图像融合

针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点,在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换(NSCT)的红外与彩色可见光图像融合的方法。首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度(IHS)颜色空间变换提取亮度分量,并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测;然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解,对所得到的高频系数采用像素点"绝对值和取大"、低频系数采用基于"亮度重映射技术"的加权融合规则进行融合;通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量,最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验结果表明,所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩,又能准确保留红外图像中检测出的目标信息,获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像。     

基于滤波差分的双阈值弱划痕提取算法

高质量光学元件表面缺陷中存在一些深度较浅或者宽度较窄的划痕,在暗场成像检测中,该类划痕产生的散射光灰度值很低,甚至淹没在背景光中,很难被目视或常规机器视觉识别,造成划痕缺陷的漏检。针对该问题,以既有的疵病检测系统为基础,根据划痕灰度的等级特征,提出双阈值法分类处理划痕缺陷。在低阈值的弱划痕处理中,根据弱划痕和背景的频率特征以及空间对比度特征,设计了频域滤波及背景差分算法。通过空间域以及频率域的滤波处理,排除高频噪声以及高亮度噪声,根据几何特征等提取弱划痕图像中的复杂背景。经差分处理后,提取弱划痕并增强对比度,最后与正常灰度级划痕信息一同通过高阈值(正常阈值)进行后续划痕的特征提取,即得到所有的划痕信息,为划痕缺陷总长度计算以及最大长度的分级判定奠定基础。实验结果表明,该算法避免了过低二值化阈值引入的背景等不规则噪声,使得划痕与背景的对比度大大增强。目前该算法已经应用于惯性约束聚变系统中大口径光学表面划痕的定量检测,并且使长度计量的准确度已提升到约80%。     

基于静态小波分解和能量函数优化的图像拼接

提出了一种基于静态小波分解和能量函数优化的全景图拼接算法.该算法首先使用静态小波分解初始图像,并利用序贯检验法对高频图像快速搜索计算粗略匹配序列,在此基础上对初始图像细致搜索计算精确匹配点；对于传统图像融合处理中采用的线性加权函数通常引起的重叠区域模糊问题,采用包含图像梯度的能量函数计算高频图像的全局最优融合因子进行融合,而低频图像则采用线性因子融合.实验表明,该算法在降低匹配运算时间的同时又能获得满意的视觉效果.     

基于DTCWT和稀疏表示的红外偏振与光强图像融合

针对红外偏振与光强图像彼此包含共同信息和特有信息的特点,提出了一种基于双树复小波变换和稀疏表示的图像融合方法.首先,利用双树复小波变换获取源图像的高频和低频成分,并用绝对值最大值法获得融合的高频成分;然后,用低频成分组成联合矩阵,并使用K-奇异值分解法训练该矩阵的冗余字典,根据该字典求出各个低频成分的稀疏系数,通过稀疏系数中非零值的位置信息判断共有信息和特有信息,并分别使用相应的规则进行融合;最后,将融合的高低频系数经过双树复小波反变换得到融合图像.实验结果表明,本文提出的融合算法不仅能较好地凸显源图像的共有信息,而且能很好地保留它们的特有信息,同时,融合图像具有较高的对比度和细节信息.     

360 degree realistic 3D image display and image processing from real objects

A 360-degree realistic 3D image display system based on direct light scanning method, so-called Holo-Table has been introduced in this paper. High-density directional continuous 3D motion images can be displayed easily with only one spatial light modulator. Using the holographic screen as the beam deflector, 360-degree full horizontal viewing angle was achieved. As an accompany part of the system, CMOS camera based image acquisition platform was built to feed the display engine, which can take a full 360-degree continuous imaging of the sample at the center. Customized image processing techniques such as scaling, rotation, format transformation were also developed and embedded into the system control software platform. In the end several samples were imaged to demonstrate the capability of our system.     

Application of the Beilis-Tappert parabolic equation method to sound propagation over irregular terrain

The Beilis-Tappert (1979) parabolic equation method is attractive for irregular terrain because it treats surface variations in terms of a simple multiplicative factor ("phase screen"). However, implementing the exact sloping-surface impedance condition is problematic if one wants the computational efficiency of a Fourier parabolic equation algorithm. This article investigates an approximate flat-ground impedance condition that allows the Beilis-Tappert phase screen method to be used with a Fourier algorithm without any added complications. The exact sloping-surface impedance condition is derived and applied to propagation predictions over hills with maximum slopes from 5° to 22°. The predictions with the exact impedance condition are compared to predictions using the approximate flat-ground impedance condition. It is found that for slopes less than 15°-20°, the flat-ground impedance condition is sufficiently accurate. For slopes greater than approximately 20°, the limiting factor on numerical accuracy is not the flat-ground impedance approximation, but rather the narrow-angle approximation required by the Beilis-Tappert method. Thus, within the 20° limitation and using the flat-ground impedance condition with a Fourier parabolic equation, sound propagation over irregular terrain can be computed simply, efficiently, and accurately.