基于字典学习的超分辨率显微CT图像重建

为提高显微CT重建图像的空间分辨率,提出了一种基于字典学习的超分辨率图像重建算法.首先,将重建图像进行网格细化,并使用面积权值模型实现对投影过程的精确建模.然后,选择高质量的图像作为训练样本,采用K-SVD算法构建图像字典.基于该图像字典,利用正交匹配追踪算法实现对重建图像的稀疏表达,并以此作为稀疏项约束引入到重建算法的目标函数中.最后,使用梯度下降法求解目标函数.实验结果表明:与传统的基于插值的超分辨率重建算法相比,所提算法的超分辨率结果在图像对比度、边缘保持方面具有优势,并且保留了更多的图像高频信息,从而有效提高了重建图像的空间分辨率.     

朗伯假设对地表反照率的影响

为了研究地表朗伯假设对反照率遥感反演的影响作用,取各BRDF原型类作为地表反射各向异性的基本样式,将模拟方向反射率数据作为朗伯假设反照率,借助一景MODIS图像的BRDF/反照率产品,分析其与反照率在观测空间分布特征上的相对差异.结果表明:朗伯假设对地表反照率的影响与地表反射各向异性样式、太阳天顶角大小以及观测所在空间位置等密切相关.当地表反射各向异性特征较显著时,朗伯假设会在后向热点、前向冷点以及较大的观测天顶角附近向反照率中引入40%以上的误差,且随着太阳天顶角的增大,这一差异还会显著增加.此外,天顶方向反射率与反照率的差异同样与地表反射各向异性特征和太阳天顶角大小密切相关.当太阳天顶角较小时,几何光学散射作用较强的BRDF原型类会高估地表反照率;当太阳天顶角较大时,体散射作用较强的BRDF原型类会明显低估地表反照率.     

真三维影像的编解码和几何校正方法研究

通过介绍真三维显示模型,解释了基于可视体素的显示技术.针对LED真三维显示分辨率较低的问题,采用光投影阵列的真三维显示方案,结合真三维显示固有的连续图像的特性,研究了真三维编解码算法,建立了基于光线追踪的几何校正模型.实验证明,该方法可构建实用的高分辨率真三维显示器,同时能够展示准确的物体.     

应用于全局照明的光线追踪：性能优化与特效实现

全局照明在电影工业、飞机和汽车制造业有着广泛的应用,而光线追踪对于全局照明至关重要.光线追踪通过追踪光线到图像平面在二维屏幕上呈现三维图像,是计算机图形学里的1种基本渲染技术,但是实现光线追踪计算量非常大,尤其是当要追踪上百万条光线时.本文探讨了利用反射优化、超高速缓存、迭代追踪、多核/分散式网络等技术对基于KD-树的光线追踪的优化.用分布式光线追踪技术实现了抗锯齿、景深、软阴影等三维特效,最后还实现了基于GPU的光线追踪并应用于反射、折射、景深、运动模糊等特效.     

一种基于AMSR-E和ASAR数据的土壤水分协同反演方法

在缺乏卫星过境时地面同步观测数据的情况下, 大范围高时空分辨率的土壤水分监测存在一定的困难。针对这一问题, 提出一种不依赖地面土壤水分同步观测数据的主、被动微波协同反演逐日高空间分辨率的土壤水分观测新方法。该方法将补偿后的 AMSR-E 土壤水分作为“高时间分辨率土壤水分观测控制值”, 以此计算逐日土壤水分变化量, 并结合 ASAR 交替极化模式数据, 反演高空间分辨率的土壤水分基准日期值, 然后基于两者建立土壤水分协同反演模型。该模型适用于地势比较平坦、地表粗糙度较小且无植被覆盖或植被覆盖度较低的区域。在陕西省渭北台塬西部地区的试验结果表明: 该方法参数拟合的决定系数约为0.81; 反演得到的土壤水分与凤翔县农业气象站地面实测土壤湿度数据对比, 两者的决定系数为 0.92, 土壤体积含水量的均方根误差为0.025。反演结果可用于水分限制条件下作物生长模拟。     

野外实验数据的低空间分辨率影像模拟研究

在对时间序列土地覆盖变化的研究中,常常会遇到将高空间分辨率影像和低空间分辨率影像进行时间序列的比较的情况;同样在野外调查试验或采集时常用较高空间分辨率或大比例尺的地图作为选取采样点的参考图,回到实验室后又需要将实测点的数据镶嵌到低空间分辨率遥感图像上,获取更为直观的模拟影像进行研究分析。针对这一问题,在对河北省小麦种植区进行实地试验,获取一系列实测小麦参数后,提出一种基于高空间分辨率遥感影像的小麦实测数据在低空间分辨率影像上镶嵌的模拟方法。通过利用该方法建立的像元分解模型,结合种植区实验数据,获取了基于TM影像的小麦实测数据的MODIS模拟图像。     

国内太阳物理未来观测设备建议·编者按

<正>天文学是一门基于观测的学科,即便是理论或数值模拟研究,其出发点还是源于观测的发现,其最终目的也是为了解释各种观测现象及规律.对于天文观测而言,工欲善其事,必先利其器.对夜天文如此,对太阳观测也是这样.太阳物理学家不断地刷新着望远镜的空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率、精度和     

中高分辨率地表反照率反演算法

为了在中高分辨率地表反照率遥感反演算法中体现地表反射各向异性特征,以两景Landsat-8地表反射率数据为例,利用在时空对应的MODISBRDF产品中提取的地表反射各向异性先验知识,反演得到30 m空间分辨率的地表反照率产品,并将结果与朗伯假设地表反照率和地面站点实测反照率数据进行比较.结果表明:(1)基于朗伯假设所得地表反照率与地表实测反照率存在明显差异,这种差异会随太阳天顶角的变化而变化,最大相对差异约为4%;(2)基于MODIS BRDF产品提取的地表反射各向异性先验知识可以较好地改善地表反照率的反演精度,与地面实测数据具有更好的一致性.     

一种基于微透镜阵列的图像全聚焦方法

光场相机捕获了光线的位置信息和方向信息;但牺牲了一定的方向分辨率,降低了图像的清晰度。目前,一款消费级光场相机Lytro虽小巧便携,拍摄方便,但其提取的图像分辨率很低。针对这一问题,提出了一种基于微透镜阵列的图像序列全聚焦方法。首先对采集到的原始光场图像进行编码、标定及颜色校正等处理,再构造子图像序列模型,从处理后的图像信息中提取出不同的图像序列,在空间域积分重聚焦的原理上,用清晰度评价算子确定子图像的最佳聚焦点,再经过图像融合完成图像的全聚焦。实验结果表明,使用该方法提高了图像的空间分辨率,得到更加清晰的全聚焦图像。     

基于帧选择和极大似然估计的自适应光学图像多帧联合去卷积算法

为提高自适应光学(AO)图像的空间分辨率,提出一种基于帧选择和极大似然估计的AO图像多帧联合去卷积算法.该算法基于极大似然估计,根据图像的高斯噪声模型建立多帧AO图像的联合对数似然函数.首先对观测的多帧AO图像进行帧选择,遴选高质量的降质图像;然后结合观测条件和AO系统特性,推导点扩散函数估计模型;最后建立迭代求解公式,得到多帧AO图像联合去卷积方法.实验结果表明,与基于期望值最大化的Richardson-Lucy算法(Richardson-Lucy EM算法)和基于合并惩罚函数的自适应应图像复原算法(CPF-Adaptive算法)相比,该算法的峰值信噪比分别提高9%和5%,Laplace梯度模分别提高11%和8%,且得到了较清晰的目标图像.     

小F数毫米波双曲透镜/扩展半球透镜成像特性分析

采用射线追迹结合Stratton-Chu矢量衍射分公式的方法分析计算了小F数双曲透镜和“倒置显微镜”的焦面成像特性,比较计算结果和实验数据发现,该方法是有效的。将2种透镜的焦面场功率分布和Airy斑分布进行对比,发现在双曲透镜后加上扩展半球透镜可以极大改善前者的成像性能,同时研究了双曲透镜的像场弯曲现象,分析了频率对像场弯曲的影响,还模拟了实际物体成像效果。     

基于光线跟踪的一般辐射度方法研究

通过对目前主要采用的两种真实感图形绘制技术—光线跟踪技术和辐射度方法的研究；在将光线跟踪技术和辐射度方法相结合，更有效地模拟光能在物体表面间的镜面反射、透射和漫反射光照效应方面，本文做了较深入的讨论；对非理想漫射的一般环境，给出了基于光线跟踪的一般辐射度方法及其逐步求精选代的算法。     

基于射线追踪的微地震信号正演模型

为了更准确地收集微地震信号,采用射线追踪的方法对多震源微地震数据进行正演模拟。首先根据射线 追踪试射法原理,不断修正初始出射方向,通过反复迭代获得最优出射角,最终得到精确的射线路径以及多道 合成微地震响应记录,实现正演过程。基于射线追踪的正演结果能准确地反映地层结构的运动学特征,是一种 快速、准确的微地震正演方法。通过对地震波传播规律的分析,反演结果表明,建立的正演模型能为微地震信 号处理、反演以及震源定位研究提供帮助。     

基于GPU交互式光线跟踪算法的设计与实现

由于GPU并行处理能力和可编程能力的提高,计算量巨大的光线跟踪算法在GPU上的实现成为研究热点．在CUDA平台上验证了Foley等人所采用的KD-tree加速算法,实现了交互式光线跟踪．在图像分辨率为512×512,跟踪深度为4时,针对复杂场薏的渲染速度达到15f／s,基本实现交互式光线跟踪．     

非球面零位补偿检测中非线性误差的影响及去除

非球面零位补偿检测中会引入非线性误差,利用光线追迹的方法获得了干涉测量坐标系和非球面镜面坐标系之间的非线性关系。对某有效通光口径为860mm的体育场形离轴非球面反射镜的零位补偿检测,利用光线追迹结果进行坐标反变换的数据处理方法,对上述非球镜面面形数据进行了镜面矢高分布数据的非线性校正;通过分析对比非线性校正前后的数据,对计算机辅助装调过程的影响,证明经过非线性校正后的镜面面形矢高数据可以加速计算机辅助装调过程收敛。     

三次Bezier曲线旋转面进行光线跟踪处理的求交算法

对景物进行光线跟踪处理以生成高度真实感图形时，对三次Ｂｅｚｉｅｒ曲线旋转面的求交是一个十分复杂的问题，文中推导了一种简单实用的算法解决上述问题。     

倒置显微镜成像系统焦区衍射场分析

采用射线追迹与Stratton-Chu矢量衍射积分相结合的方法，分析计算小F数倒置显微镜成像系统焦区的矢量衍射场分布，假设一线极化平面波倾斜入射在系统入瞳上，入射波频率在毫米波频段，给出了成像系统焦区衍射场分布的数值计算结果，其等高线图显示出一定像差条件下透镜系统的成像性能，分析了衍射场的矢量特性，计算与实验做了比较，两者吻合。     

层速度的tomography反演

讨论了地震层析成像中的几个重要问题。采用Ｂ－样条的线性组合表示展速度模型，用Ｂ－样条的光滑性和紧支柱性质，在保持模型光滑的条件下，把积分几何的反问题转化为求解大型、稀疏线性方程组问题。提出了二步射线追踪算法，解决了现有方法的不收敛或遗漏射线问题。讨论了图像在投影方向上的频谱和图像频谱的关系，阐明了投影的角度和投影的疏密对图像重建的影响，文中给出仿真及实际地震资料的实验结果。     

一种实用的红外图像模拟生成方法

提出了一种红外图像模拟方法,该方法以可见光图像作为红外背景模拟数据源,并采用Multigen,Vega等建模仿真软件模拟特定目标,通过红外目标与背景图像的叠加,并根据红外成像系统的三维噪声模型进行噪声处理,实现红外图像模拟．在红外背景模拟中,提出了以感兴趣区域分割为基础的区域划分方法,该分割方法较好地保留了区域细节,从而获得较精确的分割结果．最后给出的模拟实验结果表明本方法既能获得比较逼真的红外模拟图像又具有很强的实用性．：