基于CV模型改进的磁共振成像图像分割方法

为解决灰度变化缓慢、边缘变化不明显的磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)图像的分割问题,在CV(Chan-Vese)模型的基础上,改进了CV模型的能量泛函,同时用新的边缘指示函数来替换Dirac函数,优化了CV模型的参数,提高了CV模型的分割精度和分割速度。首先,引入了一个新的局部项。用局部直方图均衡化预处理过的图像与原图像相减得到目标边缘变化较为明显的图像,并将其作为局部项引入到CV模型的能量泛函。然后,由局部项构建新的边缘指示函数。用新构建的边缘指示函数代替Dirac函数,解决了CV模型演化曲线不能检测远离目标的边缘的问题。最后,优化平滑项参数,减少迭代次数提高运行效率。实验结果显示,算法对脑部复发性胶质母细胞瘤的MRI图像具有较好的分割效果。     

融合全局图像信息的局部灰度拟合模型

[目的]研究提高基于局部区域信息的活动轮廓模型对轮廓初始化和强噪声的鲁棒性.[方法]以区域可变灰度拟合模型为基础提出了一个新的结合图像全局信息的局部灰度拟合模型.新模型的能量泛函包括3项:基于图像全局和局部信息的数据项、融合边缘指示函数的光滑项以及水平集函数的正则化项.通过变分法和梯度下降流方法得到水平集函数的演化方程...     

基于CV模型改进的MRI图像分割方法

为解决灰度变化缓慢,边缘变化不明显的MRI图像的分割问题,在CV(Chan-Vese)模型的基础上,改进了CV模型的能量泛函,同时用新的g(R)来替换Dirac函数,优化了CV模型的参数,提高了CV模型的分割精度和分割速度。首先,引入了一个新的局部项。通过对图像进行局部直方图均衡化预处理,用预处理过的图像与原图像相减得到目标边缘变化较为明显▽I,将其作为局部项引入到CV模型的能量泛函。然后,由局部项构建新的边缘指示函数。用新构建的边缘指示函数g(R)代替Dirac函数,解决了CV模型演化曲线不能检测远离目标的边缘的问题。最后,优化平滑项参数,减少迭代次数提高运行效率。实验结果显示,本算法对脑部复发性胶质母细胞瘤的MR图像具有较好的分割效果。     

基于双线性插值动态直方图均衡化的雾天图像增强算法

为解决雾天图像降质问题,提出一种基于双线性插值动态直方图均衡化(BIDHE)的雾天图像增强算法.将原始图像分割为若干大小相同的子图像,利用局部最小值分割子图像直方图,计算子直方图输出灰度映射范围,然后对子直方图进行直方图均衡化,对图像进行双线性插值.选取真实雾天降质图像为处理对象,利用边缘检测及均方误差(MSE)、信噪比(SNR)和峰值信噪比(PSNR)3项评价指标对不同算法进行比较.结果表明,该算法有效增强了雾天降质图像对比度,并且清晰地恢复了图像细节.     

基于自适应直方图规定化函数引导的动态分层图像增强算法

现有直方图规定化技术存在两方面不足：无法自适应构造一个能突出原图特征的直方图规定化函数,常需要人为指定,使增强效果难以控制;增强对象缺乏目的性,难以满足感兴趣灰度区域的特殊要求。针对该问题,本文提出基于自适应直方图规定化函数引导的动态分层图像增强算法。首先通过分析图像直方图灰度分布来分割灰度分布子图,并根据用户感兴趣灰度确定各子层灰度映射范围;然后利用各子层直方图自适应地构造能突出子层图像直方图特征的目的直方图规定化函数,并构建映射函数,将子层灰度映射到指定范围;最后综合各增强结果得到最后增强图像。实验结果表明,本算法能自适应构造突出原直方图特征的规定化目的直方图,又对用户感兴趣灰度有目的地进行控制增强,使所增强图像具有更加合理的视觉效果。     

基于局部边缘差异二值模式的人脸识别方法

传统的局部二值模式(local binary pattern,LBP)作为一种有效的特征提取与编码方法广泛应用于图像处理领域,但该方法只提取了图像模版中心像素值与边缘像素值的差值信息,这些信息不能全面地表征图像,并且对图像小幅度的灰度变化敏感.针对该方法的缺点,提出了一种基于局部边缘差异二值模式(local edge difference binary pattern,LEDBP)的特征提取算法,并应用于人脸识别领域.与传统的局部二值模式不同,本方法通过计算图像模版中心像素值与边缘像素值的差值来表示局部区域,其首先计算中心像素与相邻像素的边缘差值,然后使用局部三值模式的上模式(upper local ternary pattern)对边缘像素值进行编码,建立直方图后得到特征向量对图像进行表示.实验结果表明,本文算法用于人脸识别较传统的LBP等算法在识别率上有较大提高.     

利用MATLAB实现医学图像灰度增强的应用研究

基于空域的图像灰度增强是医学图像处理的一个重要手段,它能有效改善图像整体或局部特征.直方图是图像灰度增强中最重要的基本概念之一,它用于显示图像的灰度值分布状况,并且能有效地用于图像增强.本文主要讨论了图像灰度调整实现、直方图均衡化、直方图规定化图像增强技术,并给出了相关的基本原理.同时用MATLAB语言加以实现.     

基于双窗口区域激励的边缘提取算法

针对常用的边缘提取算法如Sobel、Lo G及Canny在实际使用过程中存在的一些问题,提出了一种对噪声和光照更加鲁棒的边缘提取算法.通过提取双窗口区域的加权灰度比值到预先设置的对比函数中,结合Sigmoid函数生成边缘图像的激励值,从而削弱了噪声和光照对边缘检测的影响.为了进一步提高边缘图像的对比度,通过引入对比度增强算法如自适应直方图均衡化来提高图像对比度.实验结果表明:采用此方法能够更好地提取出图像中的边缘信息,有效缓解了Sobel算法存在的局部细节丢失以及Lo G和Canny算法易受光照干扰产生伪边缘等问题.     

基于Arimoto熵和Zernike矩的刀具图像亚像素边缘检测

为满足基于机器视觉的刀具尺寸测量系统快速及高精度的要求,提出一种基于直线截距直方图的Arimoto熵和Zernike矩的图像亚像素边缘检测方法.首先,通过高斯滑动窗口获取图像的邻域平均灰度,构造图像的灰度-邻域平均灰度二维直方图,并利用直线截距法将其降为一维直方图;然后,针对得到的直线截距直方图,依据Arimoto熵准则进行阈值分割,并将所得阈值映射回原二维直方图实现目标区域及像素级边缘的提取;最后,由基于Zernike矩的边缘模型对获取的像素级边缘进行重定位,以完成刀具图像亚像素级边缘的提取.通过对刀具图像进行的大量实验,将文中方法与基于Canny的、基于空间矩的、基于灰度矩的以及基于Zernike矩的边缘提取方法进行对比,发现文中方法运行速度更快且提取精度更高.     

煤样力学特性与内部裂隙演化关系CT实验研究

为了观测煤样内部结构变化和裂隙演化过程,应用X射线工业CT对煤样在单轴加载不同阶段进行了扫描,获取了不同应力状态下CT图像。通过CT图像及其差值图像的统计特征值,分析了煤岩内部裂隙演化与宏观变形间的关系。分析表明:煤样CT图像灰度统计特征值的变化反映试件内部的密度变化,间接反映了试样中裂隙的发育发展过程;将CT图像中每个体素作为研究对象,CT的差值图像表征了试件内部裂隙缺陷体积的演化;CT差值图像的均值与方差更能体现宏观变形不同阶段内部裂隙的相应变化。     

局部特征与全局信息联合的自适应图像增强算法

针对传统基于修正直方图的图像增强算法不能兼顾局部特征和全局信息的问题,提出一种局部特征与全局信息联合的自适应图像增强算法. 该算法将增强分为局部增强和全局增强两部分,局部增强利用像素的邻域信息和局部与全局对比度的比例信息作为幂次变换的伽马值,对图像进行伽马校正,提高图像的亮度和局部对比度;全局增强利用区域相似直方图统计抑制噪声,避免过度增强. 实验结果表明,本文算法在客观性能上优于其它传统图像增强算法,并且可以有效提高复杂光照下人脸图像的检测率.      

基于超材料局域场增强效应的能量转换超表面设计研究

设计了一种能将电磁能转化为局域温度场的超材料结构。超材料的局域电场增强效应可以产生强电场并激发电磁能-热能转换。电磁波能量通过无线方式耦合到超材料表面,因此可以实现无线能量的收集。实验表明,合理的结构设计可以有效地把空间电池波以热能的形式局域于空间有限体积内。在7 W的入射电磁波下,局域温度场增强达到的最高温度为201℃。通过与热电材料Bi2Te3组合设计出了将电磁波能量转化为电能的能量收集装置。7 W电磁波照射下实验测量单个结构单元的输出电压为高达 27 mV。     

基于Matlab的同态滤波算法的研究

研究了基于FFT的同态滤波算法和基于WT的同态滤波法算法,并应用Matlab软件仿真实现了上述算法.仿真结果表明采用基于FFT的同态滤波后,图像整体的对比度提高了,但是局部对比度增强效果不理想;而采用基于WT的同态滤波算法后,有效地消除了光照不均带来的影响,特别是在图像的边缘附近局部对比度有明显增强.     

表面增强拉曼光谱的理论机制模型分析

从SERS效应发现以来,大量的理论和实验研究建立了各种理论模型,基于散射增强的原因,可能来自于作用在分子上的局域电场的增强或者分子极化率的改变,其理论机制模型中主要分为两大类:物理模型(电磁增强)和化学模型(非电磁增强)。物理模型将SERS的产生归因于局域电场的增强,主要反映了金属材料本身的光学性质和金属表面的纳米结构性质;而化学模型侧重于分子极化率的改变,认为由分子的基态到金属费米能级附近的空电子态可以发生共振跃迁,从而改变分子的极化率,产生SERS效应。化学模型主要与分子几何形状、电子结构、分子与基底的成键作用和表面环境密切相关。     

基于分形的多孔介质复合相变材料的储热特性

本文利用膨胀石墨和纳米颗粒来强化相变储热系统的传热性能。在膨胀石墨基体中填充含纳米颗粒的相变材料,用焓-孔隙度法模拟材料的相变过程。针对不规则的膨胀石墨孔隙结构,用三维W-M分形函数修正膨胀石墨孔隙率波动,以研究不同的孔隙率和有效导热系数比对固态显热蓄热阶段相变材料熔融速率的影响。在液态显热蓄热阶段时探讨膨胀石墨孔隙率以及纳米颗粒体积分数对相变储热系统中对流传热的影响。研究结果表明,分形分布的孔隙结构能有效地抑制纳米颗粒的自由运动从而降低了纳米颗粒的局部团聚的可能性,所以利用三维W-M分形函数修正的膨胀石墨比采用平均孔隙率能更好地模拟相变材料的熔融速率。在固态显热蓄热阶段,膨胀石墨孔隙率为0.8的相变材料熔融速率比孔隙率为0.85和0.9显著增加,另外,膨胀石墨与纳米颗粒-相变材料的有效导热系数比为100的熔融速率也明显比有效导热系数比为80和60的快。当相变材料处于液态显热蓄热阶段时,其在膨胀石墨孔隙中产生对流,对流传热速率随着膨胀石墨的孔隙率增大而增大,纳米颗粒体积分数的增加也会提高对流传热速率。     

NPC系统规格模型的局域描述及临界粗粒化过程

作者注意到了一般非平衡临界相变的共同特征，提出了一个模拟一般非平衡相变系统的具有一定普适意义的ＮＰＣ规格化模型，本文给出了该模型的局域随机描述，并考察了系统系统局域参量的临界支配作用。此外还讨论了该模型的临界粗粒化过程，以及运用重正化群方法来计算非平衡相变临界（ＮＰＣ）指数的可能性。     

低渗透油藏动态渗吸机理实验研究及数字岩心模拟

在低渗油藏的开发过程中,渗吸作用对于产量提升起到重要作用.传统的岩心渗流实验难以从微观的角度较为清晰地描述岩石物性、孔喉分布、岩石组分构成等特征.利用数字岩心技术建立孔隙网络模型,对真实岩心孔隙结构进行渗吸模拟分析具有重要意义.对松辽盆地某区域岩心样品通过综合微计算机断层扫描技术(micro computed tomography,Micro-CT)、数字岩心分析技术,实现低渗储层数字岩心渗吸过程的模拟,与实验室岩心自发渗吸实验对照,结果表明,利用数字岩心技术模拟得到的孔隙度、渗透率参数与实验室测量结果相差较小,提取的孔隙网络模型与真实岩心误差较小,从而可以保证数字岩心得到的两相渗流模拟结果具有较高的可信度,为油藏渗吸作用的机理研究提供了新的思路,对指导实际油藏开发具有重要意义.     

花朵授粉算法及其在断路器优化设计中的应用

为了解决花朵授粉算法(flower pollination algorithm,FPA)在寻优过程中容易陷入局部最优解、后期收敛速度慢等问题,提出一种结合鲶鱼效应和均匀变异算子的改进FPA算法.首先,引入鲶鱼效应可以来避免算法陷入局部最优解;其次,加入均匀变异算子使其后期收敛速度加快,并通过经典测试函数验证改进的FPA算法性能优于其他算法;最后,将改进的FPA算法应用到断路器优化设计中,对两种不同类型的万能式断路器的能耗模型进行优化仿真,并计算出对应的断路器参数.结果 表明,采用改进的FPA算法设计的断路器参数更加合理,能耗值更低,可以有效提高能耗参数的设计精度和设计效率.     

一种舰艇水下爆炸冲击响应的简化分析方法

针对舰船设计初期缺少水下爆炸冲击响应预估方法的问题,提出了一种将DDAM方法和Taylor平板理论相结合的舰艇水下爆炸冲击响应理论模型。该理论模型根据Taylor平板理论将船底简化为自由平板,根据DDAM方法将船体结构各层甲板简化为质量-弹簧系统以模拟各层甲板对底舱的反作用。计算得到了船体结构各层甲板冲击响应,并与缩比模型试验数据进行了对比验证。结果表明这种简化分析方法能够较好模拟舰艇舱段各层甲板在水下爆炸的冲击响应,可为舰艇设计初期的冲击环境预估提供借鉴。     

Probing the electromagnetic field of a 15-nanometre hotspot by single molecule imaging

When light illuminates a rough metallic surface, hotspots can appear, where the light is concentrated on the nanometre scale, producing an intense electromagnetic field. This phenomenon, called the surface enhancement effect, has a broad range of potential applications, such as the detection of weak chemical signals. Hotspots are believed to be associated with localized electromagnetic modes, caused by the randomness of the surface texture. Probing the electromagnetic field of the hotspots would offer much insight towards uncovering the mechanism generating the enhancement; however, it requires a spatial resolution of 1-2?nm, which has been a long-standing challenge in optics. The resolution of an optical microscope is limited to about half the wavelength of the incident light, approximately 200-300?nm. Although current state-of-the-art techniques, including near-field scanning optical microscopy, electron energy-loss spectroscopy, cathode luminescence imaging and two-photon photoemission imaging have subwavelength resolution, they either introduce a non-negligible amount of perturbation, complicating interpretation of the data, or operate only in a vacuum. As a result, after more than 30 years since the discovery of the surface enhancement effect, how the local field is distributed remains unknown. Here we present a technique that uses Brownian motion of single molecules to probe the local field. It enables two-dimensional imaging of the fluorescence enhancement profile of single hotspots on the surfaces of aluminium thin films and silver nanoparticle clusters, with accuracy down to 1.2?nm. Strong fluorescence enhancements, up to 54 and 136 times respectively, are observed in those two systems. This strong enhancement indicates that the local field, which decays exponentially from the peak of a hotspot, dominates the fluorescence enhancement profile.