基于方向场和频率场的自适应指纹图像增强算法

基于指纹图像局部区域所固有的方向特性和频率特性,提出了方向场和频率场的概念．设计了一种快速而有效的自适应指纹图像增强算法．该算法基于局部与宏观相结合的原则,不但利用了指纹图像的局部特性,而且结合了局部四邻区域的关联特性．对于指纹图像中脊线方向变化较规则的区域．采用方向为最佳且经过参数优化的单一方向Gabor滤波;对于指纹图像中脊线方向存在突变块的区域,则采用组合的多方向Gabor滤波,将该方法与LinHong方法的增强处理结果图例对比表明,它具有计算量小、增强效果好的特点。     

改进的足球机器人局部极小值的研究

针对传统人工势场法在足球机器人路径规划中的局限,提出通过改造斥力模型,从而解决算法在静态路径规划中存在的局部极小值问题.通过引入速度势场产生速度斥力,从而解决算法不适应动态环境和动态环境存在的局部极小值问题.仿真验证了算法的有效性.     

基于局部灰度聚类的高斯分布拟合模型

针对高斯分布拟合模型对初始轮廓敏感的问题,提出一个基于局部灰度聚类的高斯分布拟合模型.新模型根据图像局部像素灰度聚类特点,采用灰度偏移场和一个分片常量函数共同拟合图像的局部灰度均值,实现了图像全局信息和局部信息的有机结合,使轮廓可以从任意初始位置向目标边缘演化,最后收敛在边缘上.新模型采用一种快速有效的数值方法实现,水平集函数在整个演化过程中不必重新初始化,活动轮廓演化速度得到显著提高.实验结果表明,本文算法能够在不同的轮廓初始化情况下获得准确的分割结果.     

更为广义的线性回归模型及其气象应用

为了解决传统的线性回归模型不具备全域分析能力以及表达能力受到模型维数限制的问题,基于要素场和矩阵的概念,提出了基于场的更为广义的线性回归模型——全回归模型。利用大规模要素场分布资料构建全回归模型,模型基本方程采用矩阵形式,方程的基本元素为要素场,相较于传统回归模型,该模型涵盖要素场整体信息。与传统回归方案进行对比分析,结果表明:该模型具有全局表达能力,在拟合过程中采用最小二乘方案可以得到全局最优结果;不同于传统回归模型的单调性特征,该模型自变量局部扰动对因变量的影响有利于分析相关过程;对于传统统计预报而言,基于矩阵分析理论及该模型全局表达能力,可以将该模型延伸应用至单站回归预报。     

融合边缘特征的马尔可夫随机场模型及分割算法

针对区域马尔可夫随机场(MRF)模型的图像分割中常产生边缘模糊的问题,提出了一种融合边缘特征的区域MRF模型(IEFRMRF)及其分割算法。IEFRMRF模型基于MRF理论,首先通过边缘模板提取图像的边缘特征,建立局部区域的边缘先验约束;其次利用图像局部区域像素的空间约束关系描述图像的局部高斯统计特征,并通过期望最大化算法估计高斯特征参数;然后根据贝叶斯原理建立了具有边缘保持作用的区域MRF模型;最终采用区域置信度传播(BP)算法对IEFRMRF模型进行全局优化,把局部统计特征传递到图像的全局,并按照MAP准则估计图像分割标号。人工加噪声图像分割的实验结果表明,IEFRMRF模型的分割结果和传统高斯MRF模型、局部区域高斯MRF模型的分割结果相比,分割准确率分别提高了47.9%和21.4%,并且分割结果的边缘更清晰,自然图像的分割实验也验证了提出模型的有效性。     

面向脑MR影像分割与偏置场修正的FCM方法

传统模糊C-均值(fuzzy C-means,FCM)算法以及结合空间信息的改进方法在分割脑磁共振(magnetic resonance,MR)影像时对噪声十分敏感,且无法消除脑MR影像中的偏置场。针对上述问题,提出一种面向脑MR影像分割与偏置场修正的FCM方法。该方法充分利用图像中的空间局部信息和非局部信息,分别构造出多局部信息模糊因子和非局部权重,在提高算法抗噪性的同时,尽可能多地保持图像细节;建立偏置场模型,以去除脑MR影像中的灰度不均匀性;将提出的多局部信息模糊因子和非局部权重嵌入到带有偏置场模型的FCM方法中,以实现噪声和偏置场条件下的脑MR影像分割。实验结果表明,与其他方法相比,所提方法对脑MR影像中的噪声具有更强的抑制能力,且能够有效消除偏置场对脑MR影像分割的影响,具有更优的分割性能。     

基于场结构的指纹图像细节特征提取算法

根据指纹图像局部区域所固有的方向特性和频率特性 ,提出了方向场和频率场的概念 ,实现了指纹图像与背景区域的有效分离 ,并实现了指纹图像的二值化、细化以及细化纹线修复的后处理。提出了一种基于场结构的快速而有效的指纹图像细节提取算法。该算法依据局部与宏观相结合的原则 ,不但利用了指纹图像的局部特性 ,而且结合了局部四邻区域的关联特性 ,对于脊线方向变化较小的局部区域 ,采取单一方向Gabor滤波的方法 ;对于脊线方向变化较大的局部奇异区域 ,采取多方向Gabor滤波合成的综合方法 ,从而保证了提取指纹细节特征的准确性。实践证明 ,与现有的方法相比 ,此方法具有计算量小、细节特征提取准确的特点 ,可应用于实际的指纹自动识别系统中。     

基于推广的长程外力场的库仑Snake算法应用于MR心室图像的分割

提出了一种Snake算法的新的外部能量模型,用基于库仑定律的图像库仑场代替传统Snake中的外力场,并对该外部能量场进行了推广,根据图像的边缘特征自动设定参数,使其外力具有真正的长程性．实验结果表明,该方法提高了分割精度,减少了外部能量场中存在的局部最小,从而大大减少了对初始轮廓的限制,同时减少了人工干预。     

基于局部自适应约束的图像恢复模型

针对基于自适应Lp范数的图像恢复(adaptiveLpnorm based image restoration,ALPIR)模型在恢复图像时引入"阶梯"效应的问题,提出了一个基于局部自适应约束的图像恢复模型."阶梯"效应的产生与ALPIR模型的Lp范数自适应方案性能密切相关;在新模型中,依据人类视觉感知特性,采用图像方向信息测度和局部方差表征图像的边缘特征,利用可见度函数构建了一个新的自适应方案确定Lp范数.实验结果表明,新模型在恢复图像的同时很好地保持了图像的边缘细节,有效地抑制了"阶梯"效应,综合性能优于ALPIR模型.     

空心光纤中LP01模的场分布和消失波场特性分析

用弱导光纤近似，分析限空心光纤的场分布和消失波场特性，得出了色散方程并进行了数值计算，结果显示，在空心光纤里，空心区域的消失波场只限制在离纤芯内壁大约０．７λ厚的一层区域内，其场强的最大值仅为芯层中导波场最大值的１０％左右，保持空心光纤的其他参数不变，只改变纤芯层与包层之间的相对折射率差，不会引起区域内消失波场２的改变只会导致光纤包场分布的改变。     

有限单元法在露天矿高边坡岩体稳定性研究中的应用

以厂坝铅锌矿为例,通过实地调查及室内与野外实验,综合分析了该矿北帮边坡岩体的岩性分布特征、断层与节理发育状况等工程地质条件．在充分考虑到该矿为山坡型露天矿这一显著特点,以及当地地应力特征的基础上,选择最具代表性的剖面,建立了适当的力学模型．依照这一模型,利用有限单元法模拟边坡开挖卸荷的动态过程,依次计算了边坡现阶段和设计开采后期的位移场、破坏场．计算结果较好地解释了该边坡局部塌滑多发点的形成机制与过程．最后,对边坡在开采后期的整体稳定性进行了探讨,并提出了适当的防患措施,     

用光谱和零场分裂确定晶体K2ZnF4:Ni2+的局部结构参数

采用半自洽场(semi-SCF)d-轨道模型和点电荷-偶极子模型,利用完全对角化方法,由K2ZnF4:Ni2 的d-d跃迁光谱和零场分裂D,确定了晶体K2ZnF4:Ni2 在常温(290 K)和低温(4.2 K)下的局部结构参数,并预测了顺磁g因子的大小.建立了局部结构参数与光谱、零场分裂之间的定量关系,并统一解释了K2ZnF4:Ni2 晶体的光谱和零场分裂的实验值,所得理论结果与实验值符合得很好.     

场板结构对AlGaN/GaN HFET电场分布的影响

场板结构可以有效抑制横向型HFET器件栅极边缘的电场集边效应,降低尖峰电场峰值,从而大幅提高器件的耐压特性。利用Sentaurus TCAD工具,构建具有场板结构的HFET器件,研究了场板长度和钝化层的厚度对器件沟道电场分布的影响,归纳出场板结构设计的基本规律和一般方法。     

基于改进人工势场-模糊算法的路径规划算法研究

针对传统人工势场法解决移动机器人路径规划问题时存在局部最优和目标不可达的问题,提出了一种改进斥力的人工势场法与模糊算法相结合的路径规划算法。在斥力场中加入机器人与目标点欧几里德距离的对数函数,形成新的人工势场,并加入机器人、障碍物和目标位置坐标判据式。分别将人工势场引力与斥力的角度差、合力差作为模糊输入,借助专家经验进行决策,得到输出模糊力,进而调整机器人各时刻合力大小和方向。解决了传统人工势场法中出现的局部最优和目标不可达问题,减小了路径轨迹波动幅度,且在凹型槽障碍物中无徘徊。为了验证该方法的有效性,通过MATLAB软件进行仿真实验,结果表明机器人运动轨迹平滑,能较好避开障碍物到达目标点。     

出口锯齿修形对轴对称喷管RCS的影响研究

为了研究出口边缘锯齿修形对轴对称喷管边缘绕射场和腔体内部散射场的影响,以轴对称喷管为基准模型,对其出口边缘进行8种不同齿角的锯齿修形,齿数均为12,采用迭代物理光学法和等效边缘电磁流法研究分析了基准喷管模型和8种出口锯齿修形喷管模型的边缘绕射场和腔体散射场的电磁散射特性。结果表明：对出口边缘进行锯齿修形可有效降低喷管全局探测角范围的绕射场RCS,且修齿齿角越小,效果越明显;但出口边缘锯齿修形对降低喷管腔体散射场RCS无明显作用。     

一种针对脑部图像分割强度不均匀性的改进方法

强度不均匀性是医学图像中常见的问题,对图像的精确分割提出了许多挑战,图像分割是计算机视觉和计算的基础步骤,提出了一种基于模糊C均值(FCM)的能量最小化方法,将全局聚类和局部聚类相结合,用于磁共振(MR)脑图像的偏场估计和分割。该方法将MR图像分解为两个分量作为全局聚类项的优点,充分利用了表征组织物理性质的真实图像和解释强度不均匀性的偏置场及其各自的空间特性。MR图像的分解描述了整个图像中偏移场的变化,其中组织边界的某些深层变化细节可能会丢失。该方法利用了图像局部区域的不同偏移场的局部聚类项,较好地处理了不同组织间强度的深刻变化。由于局部聚类方法对偏移场的分布缺乏全局控制,此文利用了全局聚类和局部聚类的优点,考虑了两者的结合。在该方法中,通过能量最小化过程同时实现了偏移场估计和组织分割。用FCM迭代优化能量最小化问题,通过真实图像和合成图像与相关模型的对比实验,证明了该模型在偏差校正和分割精度方面的优越性。     

多方向加权TV和变换域非局部正则化图像去模糊

针对传统全变差(TV)去模糊对噪声敏感且细节恢复能力有限等缺点,利用边缘检测对传统TV模型进行改进,并受空域非局部自相似性正则化思想启发,将图像的变换域非局部自相似性约束融入去模糊模型,提出一种基于边缘检测的多方向加权TV和变换域非局部正则化的图像去模糊方法.首先,运用边缘检测将中心像素邻域内的像素对划分为同侧像素对和异侧像素对,对不同类型的像素对采用不同的权重,在去模糊的同时尽可能保持图像边缘等细节特征;其次,为充分利用先验信息,将变换域非局部正则化约束融入到改进的TV模型,进一步改善图像视觉质量;最后,对新模型进行有效求解.实验结果表明,本文算法在去模糊的同时可更好地保留图像的边缘、纹理等细节特征.     

键稀疏和随机晶场作用的铁磁系统的三临界性质研究

在伊辛模型的框架内考虑键稀疏和随机晶场作用的铁磁自旋系统的三临界特性，采用有效场理论推导磁化表达式，重点研究方格子的三临界特性随键稀疏和随机晶场的改变呈现出的一些新的变化，并给出了相应的相图．     

基于人工势场法的移动机器人局部路径规划

在有障碍物的环境中进行局部路径规划时,传统的人工势场法存在局部极小点问题,导致移动机器人徘徊不前,无法到达目标点。为解决局部极小点问题提出了基于人工势场法的左转势场法和虚拟目标点法。左转势场法将处于局部极小点的移动机器人强制转向,跳出局部极小点;虚拟目标点法是当移动机器人处于局部极小点时在合适位置设置虚拟目标点,忽略目标点和障碍物对移动机器人的作用,使移动机器人转向,跳出局部极小点。经Matlab仿真证明,这两种方法均能绕开局部极小点,顺利到达目标点。     

砂砾岩地层三维地应力场研究

以西部某地区砂砾岩储层为研究对象,基于丰富的压裂改造资料、地球物理测井资料,分析深部地层实测地应力的大小与方向,建立了适用于砂砾岩储层的地应力评价模型并计算地应力单井剖面.在此基础上,利用地震构造模型构建合理的三维空间数值模型,以单井地应力为基本约束,利用有限元法对工区现今三维地应力场进行反演.研究结果表明:工区地应力整体处于压应力作用下,表现为西北向东南方向逐渐增大的趋势.受断裂发育及次级构造影响,断裂带内3个主应力显著降低,断裂边缘和端部存在应力激增带.地应力方位整体近E-W,受断裂和局部构造发育的影响,局部地应力方向发生偏转.