透视投影下的镜面反射表面形状恢复新算法

针对含有镜面反射的表面形状恢复问题，提出一种透视投影下基于Ward模型的从明暗恢复形状的新算法．首先，假设光源处在相机的光心处，并引入光强衰减距离因子，用Ward模型建立含有强镜面反射的表面反射图方程，进而由反射图方程构造透视投影下关于形状深度信息的偏微分方程，并用Lax-FriedrichsSweeping方法和改进的非线性黏性因子求解该偏微分方程，得到表面三维形状．所提出的新算法具有准确可靠的特点，比同类算法更加稳定．对合成花瓶图像的实验表明，与基于正交投影的算法相比，新算法恢复高度的平均误差下降了13．5％．     

一种由明暗恢复形状的改进变分算法

针对变分算法可能丢失表面细节信息的问题,提出了一种由明暗恢复形状的改进变分算法,使用接近实际的混合反射模型描述的反射图方程和图像梯度方程构造了新的目标泛函,由于图像梯度反映了二维图像的细节信息,新目标泛函比仅使用反射图方程的目标泛函蕴涵了更加丰富的三维形状细节信息.然后,使用变分原理求解该目标泛函,得到由明暗恢复形状的改进变分算法.所提出的算法比基本变分算法三维形状恢复的精度有显著提高.合成半球图像的实验表明,新算法在相同迭代次数时恢复三维形状的平均相对误差比基本变分算法减小了13.45%.实际复杂图像的.三维形状恢复结果表明,新算法在恢复表面三维细节时比基本变分算法更加准确.     

透视投影下的镜面反射表面形状恢复新算法

针对含有镜面反射的表面形状恢复算法存在较大误差的问题,提出一种透视投影下基于Ward模型的从明暗恢复形状的新算法.首先假设光源处在相机的光心处,并引入光强衰减距离因子,用Ward模型建立含有强镜面反射的表面反射图方程,进而由反射图方程构造透视投影下关于形状深度信息的偏微分方程,并用Lax-Friedrichs Sweeping方法和改进的非线性黏性因子求解该偏微分方程,得到表面三维形状.新算法具有准确可靠的特点,比同类算法更加稳定.对合成花瓶图像的实验表明,与基于正交投影的算法相比,新算法恢复高度的平均误差下降了13.5%.     

一种适合漫反射表面从明暗恢复形状的快速算法

针对使用朗伯反射模型描述漫反射表面的形状恢复算法存在较大误差的问题,提出了一种基于Oren-Nayar反射模型的从明暗恢复形状的快速算法(FSFS-ON).首先假定摄像机采用正交投影,其方向与光源方向一致,建立适合漫反射表面的图像辐照度方程,然后将该方程转化为包含物体深度信息的Eikonal偏微分方程,使用单调迎风Godunov Hamiltonian函数和fast marching方法逼近该微分方程的黏性解,进而得到物体表面的三维形状.合成花瓶图像的实验结果表明:与同类算法相比,FSFS-ON算法所需的CPU运行时间有较大幅度的减少;与基于朗伯反射模型的算法相比,FSFS-ON算法恢复三维形状高度的均方根误差降低了35.04%.     

一种从明暗恢复形状的快速黏性解算法

针对传统的从明暗恢复形状(SFS)算法存在误差大、耗时长的问题,提出了一种SFS的快速黏性解算法(PSFS-FVS).首先假定物体表面反射模型为朗伯模型,建立透视投影下的图像辐照度方程,然后将该方程转化为包含物体表面深度信息的静态Hamilton-Jacobi偏微分方程,使用非线性规划原理逼近该微分方程的黏性解,进而得到物体表面的三维形状.合成花瓶图像的实验结果表明:与Prados-Faugeras算法相比,PSFS-FVS算法在相同迭代次数时,恢复三维形状高度的平均相对误差降低了8.7%;在相同的误差条件下,所需的CPU运行时间减少了23.5%.实际人脸图像的三维形状恢复结果表明,PSFS-FVS算法在恢复局部细节信息时更加准确有效.     

基于阴影恢复形状的织物表面形态研究

分析了一种新的由阴影恢复形状算法,并提出了实现算法的具体步骤和计算方法.对合成图像进行迭代计算,获得了较为准确的表面高度,并对实际织物图像验证了该算法的可行性.     

基于由阴影恢复形状法的焊接熔池表面高度获取

在Lee-Kuo通用反射图模型的基础上,提出了变因子反射图方程求解方法,采用超松弛方法从实际成像条件下的合成图像中计算出球面的高度.分析了焊接过程中的成像特点,得到了铝合金焊接熔池表面的反射图模型,并针对焊接熔池边缘不光滑特点,提出了实际表面光滑约束条件,计算了铝合金非熔化极气体保护焊(GTAW)熔池表面高度.结果表明,计算结果能够反映熔池的下塌趋势.     

一种由阴影恢复物体表面形状算法

提出了一种基于Hamilton方程粘性解理论的由阴影恢复物体表面的改进算法。应用针孔相机模型建模,建立新的Hamilton偏微分方程,从而得到物体三维形状。对合成图像和实际图像的实验表明本文算法可以得到较好的从阴影恢复形状的重构效果图。     

一种不受高光和阴影约束的形状恢复算法

针对高光和阴影同时存在时，用传统的4光源光度立体法进行三维形状恢复存在较大误差这一问题，提出一种4光源法向量选取算法．通过将不同像素恢复的法向量与镜面反射方向进行比较，并选取与之最接近的法向量为所求法向量进行形状恢复，避免了传统算法中用阈值剔除高光和阴影造成的误差，去除了高光和阴影对算法的约束，扩大了算法的适用范围，在高光和阴影未知的情况下，可以更加稳定地恢复出物体形状，而且大大提高了恢复的精度．仿真表明，该算法可以恢复不同颜色和材质的物体形状，与传统算法相比，在最坏的输入情况下，高度相对误差从40％～50％下降到5％左右．     

基于图像灰度信息的三维曲面测量方法应用

提出一种由图像灰度信息恢复三维形状的自由曲面测量方法,以自然方式提取物体表面的形状信息,实现了系统间的信息集成。介绍了一种适合于自由曲面测量的改进光照模型及其参数的确定方法,给出了基于改进光照模型的由单幅灰度图像和单目多幅灰度图像的曲面重构算法,并用数字相机拍摄的实际图像对算法进行验证-结果表明该测量方法有效可行。     

一种提高光纤光栅反射谱精度的算法

为了获得高分辨率的光纤光栅反射谱，提出了一种能同时实现高扫描频率、高分辨率的光纤光栅反射谱处理分析方法，即采用多节点样条图像插值算法对获得的光栅反射谱进行插值，并通过实验得出插值后的反射谱比插值前反射谱分辨率提高了2倍。实验结果证实了采用多节点样条图像插值算法对光栅反射谱进行处理分析具有一定的指导意义。     

基于光谱测量的南方典型树种反射光谱特征分析

利用ISI921VF野外地物光谱辐射计测量得到的南方典型树种光谱数据,分析南方典型树种的冠层反射光谱特征,并探讨光谱对于遥感影像树种分类的可分性．以茶、杉木、阔叶林、马尾松这四种作为代表,结果表明这四种地物的反射光谱曲线及它们的一阶微分反射比波谱曲线在近红外波段差异显著;且转化为北京一号（BJ-1）和TM等效反射波谱曲线后,BJ-1影像和TM影像的地物间差异仍较明显,因此常用的多光谱遥感影像对纯林分树种具有一定的可分性．     

西双版纳地区橡胶林生物量的遥感估算

以西双版纳地区橡胶林为对象,设置93个900 m2样地并测量每株胸径等数据,根据经验式计算样地生物量,并分析了生物量与样地调查时间接近的2010年Landsat TM影像的反射率和植被指数的相关性,建立生物量估算模型,计算了该地区橡胶林生物量.结果表明:①生物量与可见光波段(TM1,TM2,TM3)(P<0.01)和中红外波段(TM5,TM7)反射率呈显著负相关(P<0.05),与NDVI,RVI和GI植被指数则呈显著正相关(P<0.01);②GI植被指数是生物量的最佳估算因子;③橡胶林生物量变化在1～291 t.hm-2之间,平均值为(75.90±58.75)t.hm-2,总生物量为1.97×107 t;④生物量在景洪市和勐腊县南部地区较高,且随海拔升高呈现出先增加后减少趋势,最大值出现在600～700 m.     

基于偏微分方程与多尺度分析的图像去噪算法

针对传统图像去噪算法存在去噪效果和稳定性较差的问题, 提出一种基于偏微分方程结合多尺度分析方法的图像去噪算法. 首先利用二阶偏微分扩散方程和四阶偏微分方程对图像进行高频段和低频段的处理, 对处理后的图像采用非下采样轮廓波逆变换, 实现图像整体去噪; 其次, 采用轮廓波变换方法对整体图像进行多尺度分解得到不同子带, 并利用核主成分分析算法进行整体图像降维处理, 对不同子带进行分块管理, 完成对整体图像的局部去噪, 最终实现基于偏微分方程结合多尺度分析方法的图像去噪. 实验结果表明, 该算法的图像去噪效果和稳定性均较高.     

基于偏微分方程与多尺度分析的图像去噪算法

针对传统图像去噪算法存在去噪效果和稳定性较差的问题, 提出一种基于偏微分方程结合多尺度分析方法的图像去噪算法. 首先利用二阶偏微分扩散方程和四阶偏微分方程对图像进行高频段和低频段的处理, 对处理后的图像采用非下采样轮廓波逆变换, 实现图像整体去噪； 其次, 采用轮廓波变换方法对整体图像进行多尺度分解得到不同子带, 并利用核主成分分析算法进行整体图像降维处理, 对不同子带进行分块管理, 完成对整体图像的局部去噪, 最终实现基于偏微分方程结合多尺度分析方法的图像去噪. 实验结果表明, 该算法的图像去噪效果和稳定性均较高.     

基于各向异性扩散的图像分割算法

提出了一种基于各向异性扩散的图像分割算法.对现有的各向异性扩散的正则化方法进行了分析.根据微分几何中共形映射的有关理论,把原扩散方程分解为关于表面曲率的二阶方程,给出了分解式的正则化条件,保证了解的稳定性.通过对扩散系数的调节,提高了对各向异性扩散过程的控制能力.在形态学分割的基础上,通过能量函数最小化实现非线性尺度空间中的区域合并,消除了分水岭算法造成的严重过分割现象.实验结果表明,该算法的分割结果可为后续识别和理解提供较理想的方式.     

基于哈希和DNA编码的彩色图像混沌加密算法

彩色图像的安全性一直受到学者的关注.针对彩色图像加密算法置乱效果不佳、扩散特性不强、抵御统计攻击能力较弱等问题,提出了一种基于哈希和DN A编码的彩色图像混沌加密算法.运用哈希函数生成Arnold混沌映射的参数,将Arnold混沌映射和Logistic混沌映射结合,对图像进行R、G、B 3个维度的置乱,再利用DNA编码对图像进行混乱处理.理论分析和计算机仿真表明:本文的算法具有良好的加密效果,且对统计、差分攻击具有很好的抵御效果.     

利用亮度特性的形象复原

提示了从明暗图像中复原三维信息的新方法.Photometric Stereo Method(PSM)一般以直接照明为前提.在研究中采取PSM间接扩散照明,适用了漫反射成分和全反射成分所构成的混性反射模型.在混性反射模型和间接扩散照明的条件下,物体面的亮度分布比率与表面法线向量的关系中导出了反射函数.接着把得出的反射函数带入到输入在相机的物体像素亮度,从而得到发现向量.利用这个发现向量可以复原物体的三维形象.物体的三维形象复原是通过物体表面粗糙,表面反射率,还有物体像素亮度而得出的表面法线向量来求出的.因为所提示的研究采用了亮度参照表,形象复原的速度既快又准确.反射函数被广泛定义,对具有多种形态表面特性的物体适用可行.     

利用风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度

探讨利用中国风云2C静止卫星可见光资料反演气溶胶光学厚度(AOD)的数值方法。通过计算一个月中每日同一时刻平均地表反射率来降低地表反射率估计的随机性, 讨论了该方法中对清洁天AOD值的不同假设对结果的影响。将2008年5月由风云2C可见光资料反演得到的AOD产品分别与东亚6个AERONET站点的AOD产品和MODIS的AOD产品进行了比较, 分析了风云2C卫星的AOD产品算法的误差来源和降低误差影响以及改善产品质量的方案。结果对比表明, 在东亚地区利用风云2C可见光资料反演的AOD产 品可以展示气溶胶的分布样式, 但是目前的算法高估了中国西南部地区和低纬度一些地区的AOD值而低估了中国东部地区的AOD值。