基于卷积神经网络及有限元仿真的电容层析成像图像重建

为求解电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)图像重建非线性病态逆问题,提出基于一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network,1D CNN)的电容层析成像图像重建算法.通过1D CNN建立了ECT系统独立测量...     

基于人眼视觉的任意形状区域丢失图像信息重建

任意形状区域丢失图像信息的重建对于图像中遮挡区域的去除、受损图像的复原和红外图像中的目标检测具有十分重要的意义。目前普遍采用的插值重建等方法存在重建后图像的主观视觉质量明显下降的不足。因此提出了基于人眼视觉特性的任意形状区域丢失图像信息的重建模型。利用重建区域外接矩形中余留的已知信息 ,并根据人眼的低通视觉特性 ,以加权最小二乘的方式在DCT域中重建相应的DCT系数 ,然后通过IDCT得到重建后的图像。实验证明 ,通过该方法所得到的任意形状区域的重建图像 ,在主观和客观质量方面都有显著的提高。     

复图像域正则化特征增强SAR成像方法

通过分析合成孔径雷达(SAR)的成像过程和频域上的正则化特征增强方法,提出了一种在复图像域进行正则化特征增强的SAR成像方法,直接从SAR复图像域数据出发,利用先验信息,使用正则化方法重建高分辨率的SAR图像。实验结果表明,该方法能较好地保护目标并增强目标的可分辨性、抑制旁瓣和噪声、提高SAR图像的对比度。通过大量实验,研究了正则化参数的选取规律,总结出一些有用的结论。复图像域上的正则化特征增强方法的计算量比频域上的正则化特征增强方法的计算量大大减小。     

电容层析成像的仿真研究

探讨了电容层析成像(ECT)系统仿真研究的内容和意义。介绍了自开发的ECT系统三维有限元分析软件的主要功能及特点。该软件的最大特点是实现了灵敏度分布的快速计算。用该软件分析了三种轴向结构不同的ECT传感器的敏感场，即UMIST型：测量极板的上下设置有接地的环型保护极板；METC型：测量极板的上下设置有分段驱动的保护极板；Bergen型：无轴向保护极板。比较分析了它们的边缘效应，静态电容值和三维灵敏度分布。分析结果对ECT传感器的结构选型及参数设计有指导意义。     

基于结构分量中目标区域保护的SAR图像压缩

针对无人机载SAR图像高倍率压缩问题,提出了一种基于结构分量中敏感目标区域自动提取与保护的SAR图像压缩策略。首先将SAR图像分解为代表大尺度平滑特征的结构分量和代表小尺度细节纹理特征的纹理分量,然后在结构分量中进行潜在目标区域的检测,生成敏感目标区域掩码,最后对潜在目标区进行保护性的低损压缩,对背景区域进行高损压缩。实验表明,采用本方法的重建图像比标准的JPEG2000算法的重建图像在相同码率条件下具有更好的视觉效果。     

基于小波和变分泛函的图像分解

提出了一种小波域图像分解算法,该算法通过在小波域中最小化一个变分泛函把图像分解成u和v两部分,其中u在Besov空间B11(L1)表示图像的几何特征,v在对偶空间B∞-1(L∞)刻画了零均值振荡信号,如纹理和噪声。在求解泛函最小值时,采用一种新的迭代的子空间投影方法,利用该投影方法得到图像在小波域中的分解部分序列,重构该序列的极限即可得到图像的分解部分,同时给出了该迭代方法的收敛性证明。实验结果表明新模型比Daubechies-Teschke模型能更好地分解图像,尤其是低噪声图像。     

基于支持向量机的小波域图像水印算法

提出了一种新的基于支持向量机(support vector machine,SVM)的小波域图像水印算法。其主要思想是先对图像进行小波分解,然后利用图像小波分解后的子图系数之间的关系训练SVM,并利用训练好的SVM在小波域嵌入水印和提取水印。实验结果表明,提出的方法对于一般的图像处理和JPEG压缩都具有很强的鲁棒性,与基于SVM的空间域上的算法相比性能更加优越。     

一种基于正交矩的立体匹配方法

通过引入Tchebichef离散正交矩提出了一种新的基于双目立体匹配的方法，该方法利用了Tchebichef离散正交矩在图像空间中的正交性来描述图像的灰度分布特征，然后根据该分布特征对图像对进逐行逐像素匹配，视差计算通过逆变换或者通过比较重建图像的灰度值进行估计，从而得到视差图。给出了利用正交矩处理图像对的重建结果和立体匹配结果。试验结果表明，该方法是可行和有效的。     

12电极电容层析成象系统电容敏感场的仿真计算

用有限元法对12电极电容传感器敏感场进行了仿真计算,分析了电容传感器的“软场”特性,为相关的图象重建算法提供了理论依据     

CT自适应心率变速扫描研究

针对心脏运动导致CT图像的模糊,提出了自适应心率的CT变速扫描方法.该方法可根据心率和所需要的时间可分辨率自适应选择最优的扫描拔,获得理想的投影数据.为了验证该模型,通过分段线性和非线性变形模型仿真心脏运动,利用滤波反投影重建算法进行了心脏图像重建.重建结果表明:根据心率选择合适的扫描速度可得到理想的投影数据,有效地提高了心脏图像质量,从而为CT心脏成像提供新的模式.     

六面体柔性桁架多体结构动力学建模与仿真

基于Kane方法建立六面体柔性桁架多体结构动力学数学模型，得到了数值仿真计算结果，同时对所给模型用ANSYS软件进行了有限分析运算，并将两种结果和实验分析进行了比较，比较结果显示所建立动力学模型正确，可为空间柔性桁架振动控制研究提供依据。     

小尺度封闭空间可听化研究

在小尺度封闭空间内,声波低频成份的波长与空间尺寸相当,声音在传播过程中所发生的散射、衍射等波动现象不容忽视。因此,目前以几何声学为理论基础的可听化无法直接用于小尺度封闭空间中,需要发展以波动声学为理论基础的可听化。本文将以室内声场有源Helmholtz方程及其相应边界方程为基础,首先推导了求解小尺度封闭空间低频声传递函数的有限元模型。其次,研究了在小尺度封闭空间内的双耳特性的处理方法。最后,给出了小尺度封闭空间可听化的软件实现方法,并在一车体模型内实现了可听化。     

一种于基于有限元的形变模型算法

针对实时虚拟手术仿真中的弹性形变特性,本文提出了一种新的算法,该算法考虑到虚拟手术中存在的特殊情况,在形变模型的实时交互性与精确性之间取得了良好的平衡,模型的实时交互性是通过进行预处理实现的,此时响应操作的实时形变计算得到加速,模型的精确性则来自于基础算法有限元法的精确性。     

机械系统的刚-柔耦合模型建模方法研究

为了实现虚拟样机的精确建模,采用了虚实混合建模方法。使用机械系统三维造型软件、有限元分析软件以及多体系统动力学仿真软件建立了曲柄滑块机构刚-柔耦合虚拟样机模型。结合相应的物理样机实验,并用有关实验数据修正虚拟样机模型,分析结果表明采用虚拟样机得出的结果与实验测试结果具有较好的一致性。为机械系统刚-柔耦合混合仿真虚拟模型的构建,探索了一种可行的方法。     

飞轮电池磁悬浮控制系统的仿真和实验研究

提出了一种用于飞轮电池的电磁和永磁混合磁悬浮轴承设计方案，其轴向位移由电磁铁主动控制，其余自由度由永磁铁以吸力方式给以约束，同时由永磁铁提供电磁控制的偏置磁场。对电磁力和永磁力进行了有限元计算和线性化，建立了磁悬浮控制系统的模型。对系统在不同的PID控制器参数下。受到阶跃扰动力的位移响应进行了仿真。采用上述磁悬浮方案和PID控制器，完成了一个单自由度磁悬浮实验，洲试了飞轮转子轴向脉冲力位移响应．实验结果证实上述磁悬浮方案和控制器能够实现飞轮转子的稳定悬浮。     

一种新型火箭炮复合材料密封盖的数值仿真

根据密封盖的性能指标和战术要求,选择玻璃纤维布为材料,设计结构。基于失效准则和损伤演化规律,利用有限元方法进行了火箭弹冲破穿透密封盖和燃气流冲击密封盖的数值仿真。分析了六种密封盖方案,掌握了破裂效果和规律。得到了能沿预设撕裂线方向破裂,满足引信体的安全性和可靠性要求;不产生碎片,不会对干扰到后续弹的发射;能承受邻管发射时燃气流冲击的密封盖。     

自然场景图像的光流场估计

自然场景图像序列中,物体运动会造成部分背景区域的显露和遮挡,显露和遮挡区域的像素在连续相邻的图像中缺乏对应点,因而传统的光流方法常常在这些区域给出错误的光流估计。图像在采集、传输过程中可能会受到噪声污染,噪声干扰是进行光流场估计必须考虑的另外一个重要问题。为消除显露、遮挡和噪声干扰引起的光流估计误差,采用新的可视矩阵标记图像位置的遮挡、显露、可视三种状态,以此来引导光流场估计,并采用正态概率分布对图像噪声的分布状态进行近似,从而在Bayes框架下建立了自然场景图像光流场估计的数学模型,最后通过迭代方法获得了致密的光流场。采用CAVIAR视频数据对本文算法进行测试并与Negal光流法进行性能对比,结果表明,本文方法具有更好的光流场估计效果。     

特征自适应的精准目标跟踪算法

提出了一种能够自动选择最优特征、精准描述目标尺寸连续变化的新的序列图像目标跟踪算法.该算法首先计算由RGB分量线性组合而成的区分目标和背景的最优特征,将每一帧榆入图像按照此最优特征转换成目标概率分布图,然后通过检测该图在尺度空间中微分滤波器输出的极值,来决定目标的尺度.最后采用QP_TR信任城算法在尺度空间里和图像平面内快速搜索概率分布图多尺度规范化Laplacian滤波函数的极值,实现了目标的定位,从而完成了跟踪任务.通过与现有算法进行比较,并结合大量真实序列图像进行实验验证,结果表明算法不但能够更准确地描述目标的大小,而且显著提高了跟踪算法的精度.     

模糊图像高维空间几何信息自适应复原方法

针对模糊图像高维空间几何信息(high dimensional space geometrical informatics, HDSGI)复原方法不能自动调节参数的问题,提出一种结合混沌粒子群优化(chaotic particle swarm optimization, CPSO)算法进行模糊图像自适应复原的新方法。HDSGI图像复原算法可以获得清晰的复原图像,但 是需要人工调节表征分布曲线的参数,参数选择不合适时复原图像中会出现噪声。将能同时度量图像模糊程度和噪声水平的无参考型图像质量评价指标作为CPSO算法的适应度函数,达到自适应地选择最佳分布曲线的目的,从而可以获得清晰复原图像。复原后的图像的主观视觉评价和定量评价指标均证明了方法的实用性和有效性。     

ProLIC:一种累进的矢量场可视化方法

矢量场可视化是科学计算可视化中最具挑战性的研究课题之一。基于纹理的线积分卷积(LIC)能够很好地显示矢量运动方向,但是计算耗时。本文利用LIC的并行性,提出一种累进的矢量场可视化方法 累进LIC(ProLIC)。ProLIC通过子场分割、子图交错和泼溅快速显示LIC略图,实现累进可视化。交互式ROI ProLIC快速显示兴趣区域,提高可视化效率。最后进一步拓展ProLIC,提出面向大规模三维矢量场可视化和面向网络可视化的Volume /Network ProLIC模型。