超声弹性成像零相位估计算法并行化研究

研究超声弹性成像零相位估计算法的并行化计算问题。针对标准的零相位估计算法不易并行实现的特性,提出零相位估计算法的并行计算框架。首先通过互相关算法计算初步的位移并作为零相位估计算法引导位移,然后再使用二维零相位估计算法计算最终每一个估计点位移。仿真结果显示,该并行计算框架在生成的弹性图像的信噪比和对比度噪声比上能获得与标准方法非常接近的性能评价,同时与标准方法的CPU实现相比,该方法的GPU实现有效地提高了零相位估计算法的计算速度,其加速比可达7倍。研究表明,该算法框架不仅能有效地并行计算,同时能够保证得到高质量的弹性图。     

三维数字图像相关法的匹配策略和应变场计算

针对在三维数字图像相关法的三维重建过程中存在着两种不同的匹配策略,利用三维仿真散斑图模拟变形,分析研究二者在不同场景下应用的品质。现有的三维应变场计算有直接对三维位移场计算和对位移场投影后再进行计算两种方法,这两种方法存在忽略局部特征、未去除噪声的缺陷。为了得到精度较高的应变场,采用基于最小二乘拟合的微单元体应变计算方法。仿真分析结果表明:利用该计算方法求得的应变场精度明显提高。     

各向异性光流法的目标边缘检测

光流法是在图像序列中对二维物体的运动矢量估计,用经典的HS算法计算时,目标与背景对比度小或有噪声将导致较大的虚警概率。而运用各向异性高斯核,运用非极大抑制条件,可以较好的抑制噪声,同时也保留了目标边缘,进而提高了梯度偏导的准确度。较好地解决了微分光流法的不足,从而提高了计算精度。最终对序列图像中动目标的边缘检测进行了方法改进,Gabor函数的替换以及实验表明算法的有效性。     

基于双正则化的图像超分辨率盲重建

图像超分辨率重建是利用数字信号处理技术由一系列低分辨率观测图像得到高分辨率图像。大多数重建算法假设成像系统的模糊特性也即点扩散函数(PSF)已知,然而实际的应用环境下PSF事先不知道或部分知道。为此,将未知PSF模型化,提出基于双正则化的图像超分辨率盲重建算法,并且正则化作用的强度随重建图像局部光滑程度的变化而自适应地改变,以便能保护图像细节同时抑制平滑区域的噪声。求解过程中采用交替最小化方法估计PSF参数和高分辨率图像,并随着迭代次数的增加逐步提高每次寻优的精度以节省计算开销。实验结果表明,该算法能够比较准确地估计出PSF参数并取得较好的图像重建效果。     

超宽带脉冲穿墙雷达互相关BP成像

根据超宽带脉冲穿墙雷达目标回波信号与发射信号具有较强相关性的特点,提出一种新的互相关后向投影(BP)成像算法,该算法将沿天线合成孔径方向各接收阵元的回波信号与发射信号先进行互相关,将获得的互相关信号再利用BP算法进行相干成像。与回波信号进行直接BP成像相比,该算法具有消除脉冲建立时间对回波延迟时间估计误差的影响,提高目标成像的位置精度;能有效抑制背景噪声,提高图像信噪比。利用时域有限差分(FDTD)方法对穿墙场景进行电磁仿真,通过对成像方法结果的比较,表明互相关BP成像算法在成像位置精度和图像信噪比方面明显优越于直接BP成像算法。     

三维数字图像相关法的初值估计和仿真图研究

三维数字图像相关法主要用来测量物体表面的三维形貌和变形,其关键技术主要包括相机标定、图像匹配、三维重建和三维位移场和应变场的计算等。针对现有的初值估计方法在计算速度和精度上的局限性,提出基于sift的形函数和线性插值的初值估计方法,有效地提高了计算的速度和精度。传统的三维算法精度分析只能借助于高精度的仪器测量对比,为此提出了基于反向映射法的三维仿真散斑图分析方法。仿真结果表明:在小变形情况下z方向的误差在2×10~(-4)%左右,面内位移测量误差在8μm以内。验证了三维仿真散斑图的有效性和三维初值估计策略的可行性。     

一种基于区域分集的SAR相干斑抑制算法

合成孔径雷达（ＳＡＲ）因为相干成像原理所固有的相干斑噪声是影响其图像质量的主要原因。文中根据ＳＡＲ图像的纹理特征和相干斑噪声的统计特征，提出了一种基于区域分集的相干斑抑制算法。本算法能够完全保留ＳＡＲ图像边缘特征，同时对相干斑具有较好的抑制能力。实验结果表明，本算法处理效果优于目前常用的相干斑滤波算法。     

基于图像滤波的MTF检测方法研究

基于图像滤波的思想,利用图像的逆滤波法、维纳滤波法以及约束最小二乘方法得到光学系统二维调制传递函数。从理论上探讨了基于滤波法获得光学系统MTF的方法,讨论了这些方法在抑制噪声方面的理论基础与优势。通过实验与传统MTF测试方法进行对比分析,对比了3种滤波方法对噪声的不同抑制效果。实验结果表明:3种方法特别是约束最小二乘方滤波法不仅能同时获得多个维度的MTF值,也对噪声具备一定程度的抑制作用。     

基于控制标记符分水岭的重叠细胞分割

医学上存在细胞之间有重叠的现象，可以利用图像处理的方法解决。由于传统的图像处理法一分水岭算法容易产生过分割和对噪声敏感的问题，所以，本文首先对图像计算梯度，然后对目标和背景进行标记，最后根据被标记的二值图像进行修正，通过分水岭算分进行分割。实验证明，该方法能很好地分割重叠细胞，并给出其MATLAB程序。     

对混有复白噪声的正弦信号的频率估计

本文通过用MATLAB软件，用最大似然法，修正协方差AR谱估计法，信号子空间频率估计，Pisarenko谐波分解（PHD）法，多信号分类（MUSC,Multiple Signal Classification)算法这5种方法来实现对混有复白噪声的正弦信号的频率估计。     

适于大阵列天线应用的多相关信号方向估计

研究了使用大型天线阵列对相关信号进行DOA估计的修正协方差矩阵的方法,主要对接收信号的协方差矩阵中的噪声功率部分进行抑制,得出了最终的谱估计式,并进行DOA估计。其理论分析和仿真结果表明,该方法对于相关信号以及空间角度比较接近的信号有较好的分辨能力。     

OFDM系统中新的同步与信道联合估计算法

提出了一种新的基于判决反馈的OFDM同步与信道联合跟踪算法。该算法提取出信道估计结果中包含的同步信息用于实现同步估计,并利用同步估计结果对信道估计结果进行修正,使其尽量逼近真实信道。仿真结果表明该算法在信噪比较大时可以获得较高的估计性能,具有计算量小和实现简单的优点。适当增加块长具有更强的抑制噪声的能力,但却减弱了信道的时变跟踪能力,因此块长的选择必须权衡考虑。     

一种基于运动估计的隔行/逐行转换算法

针对从隔行扫描的电视场图像获得高质量的逐行扫描帧图像,提出了一种从隔行扫描到逐行扫描的转换算法。该算法通过在隔行/逐行转换中引入运动估计技术,找出相邻两场图像间的运动矢量,然后在场间行内插值时进行图像调整来消除由于图像错位引起的运动模糊,生成具有高垂直分辨率的逐行图像。算法中针对这一特定应用场合,设计了一种运动估计方法。     

探地雷达横向等效变波速SAR成像算法研究

探地雷达应用中,由于土壤介质的影响,不同位置目标回波延时常常存在波动,传统的恒定波速成像算法不能修正这种波动,难以使成像性能达到最优。该文提出一种根据目标回波的曲线特征,快速估计横向等效波速,采用变波速F-K偏移进行合成孔径精确成像的新方法。实测数据处理结果显示该方法性能优于恒定波速成像。     

穿墙雷达成像中墙体回波抑制

在穿墙雷达成像应用中,墙体作为稳定的强散射体存在,对目标回波信号造成严重干扰.该文针对静止目标成像,提出用墙体回波估计后对消和滤波器滤除墙体回波的方法来抑制墙体回波,并仿真验证.另外提出墙体图像提取对消和多视角图像融合对墙体回波抑制的可行性.     

弯曲光波导的本地场理论

本文从弯曲光波导的本地正交弯曲坐标系出发,展开MaxweII方程组,并借助于函数变换和普通小参数展开法导出了在o(1/R)近似下的弯曲光波导的修正场本地方程及修正传播常数。以圆光纤为例,讨论了一阶近似本地场形式及基模场在最大值处的场位移。与一些文献作以比较,我们的计算与数值方法相一致。本理论的特点是利用相应直波导的已知场来构造弯曲光波导的本地场,故本理论适应于分析任意截面,亦满足于在弱导条件下的弯曲光波导。     

基于信赖域的无线传感器网络节点定位算法

在无线传感器网络中,基于测距的无线定位方法通常基于各类测距模型,以最小二乘法估计位置初值,再利用优化算法提高定位精度。由于测距过程受到各类噪声及其分布变化的影响,在低信噪比情况下传统优化算法存在精度降低、收敛性差等性能恶化的问题,通常导致估计的结果不是最优。针对这一问题,将信赖域算法用于迭代优化过程,使用锥模型函数逼近定位目标函数,将目标函数的优化过程转变为一系列最优化子问题。仿真结果表明,该方法性能稳定,收敛速度快,在低信噪比环境下比传统算法具有更好的定位性能。     

一种基于车载相机的车轮位移检测新方法

提出了一种车载式双相机的车轨位移检测方法。该方法将相机安装在车轮内外两侧,通过相机从图像中获取车轮内外信息,结合计算机视觉技术从图像中获取车轮中心轴线两端点,进一步确定车轮中心轴线的空间位置以得到轮轨位移量。实验结果表明,该方法实现了列车车轮位移的非接触检测,且精度高、实现简单,该方法的提出为后续进一步开展列车运行安全状态监测与评价研究奠定了基础。     

一种应用于药品泡罩包装检测的改进分水岭算法研究

针对分水岭算法存在的过分割问题以及泡罩包装药品图像的特点,提出一种改进的分水岭分割算法对泡罩包装的药品进行分割。该方法将形态学重建运算与使用控制标记符的方法相结合,首先对原图像进行开闭重建,根据邻域像素连通性提取重建后图像的局部极大值作为标记,从而抑制其他的局部极小值,然后依据标记对原始的梯度图像进行修正,最后对修改后的梯度图像进行分水岭分割。试验表明,该方法在缺陷药品检测中,可以有效的抑制传统分水岭的过分割,分割效果良好。     

扩展卡尔曼滤波估计载波参数的算法研究

提出了一种在接收信号幅度未知的情况下进行载波参数估计的扩展卡尔曼滤波算法,该算法把信号幅度及伪码自相关的乘积作为一个独立变量和载波相位、频率一起组成状态向量进行扩展卡尔曼滤波。理论分析表明该算法本质上是具有可变增益的幅度锁定环和相位锁定环的联合估计,并给出了稳态时环路闭环传输函数和等效噪声带宽的解析表达式。仿真结果表明该算法在高低信噪比下,均具有较高的估计精度和较快的收敛速度。