中子受激辐射计算机断层扫描成像系统的MCNP模拟

本文对中子受激辐射计算机断层扫描成像(NSECT)系统进行了仿真计算,包括中子源的选择、准直屏蔽系统的设计、屏蔽墙和靶体的设置以及探测器的布置.采用MCNP程序模拟了D-T中子源产生的14MeV左右中子束在NSECT系统中轰击代替人体组织的圆柱体水体模的中子输运过程,记录并获得了元素特征γ射线和出射中子的通量分布及能谱图,该研究对中子成像平台的搭建有指导作用.从特征γ射线和出射中子的通量分布及能谱可知,在Z=0的平面上与中子束传播方向呈43.6°–50.9°的方向上布置高能γ探测器更利于得到可靠的成像数据,其中48.5°方向上可得到最佳的成像数据.从特征γ射线能谱找到了~(16)O对应的特征峰,特征峰能量与靶体元素的激发能完全一致,说明NSECT具备元素识别和确定元素浓度的能力,证明了NSECT被应用到癌症的早期或超早期诊断以及检查藏匿的炸药、毒品等领域的可能性.     

一种基于深度计算的图像增强现实系统实现

为解决在低能见度条件下由于景物无法辨识而无法进行增强现实的问题,以及在增强现实中虚拟物体与真实物体之间的深度一致性问题,研究了增强现实技术原理,给出了低能见度条件下增强现实方案,并设计了一个基于深度计算的图像增强现实系统.该系统可利用双目摄像机实时采集目标图像,并利用校正标定后得到的视差图像,采用半局部匹配方法(SGBM)算法和深度计算实现虚拟物体的跟踪配准.在不同环境下的实验表明,该系统具有良好的实时性、光不变性和深度一致性.     

MCNP在惯性约束聚变核探测中的初步应用

随着惯性约束聚变的发展,对聚变产物特别是中子探测的定量分析变得非常重要。采用三维Monte Carlo输运程序MCNP(Monte Carlo N-particle),对不同铅屏蔽厚度下探测器的DT中子相对灵敏度,和中子半影成像的数值模拟进行了一定的研究。结果显示,相对灵敏度的模拟与实验结果符合得很好,而中子成像模拟能为惯性约束聚变物理实验的开展提供指导。     

d-T源中子照相装置慢化准直系统初步设计

慢化体准直器是热中子照相装置的关键组件之一,利用铅、铍、石墨等为慢化体的材料,对d-T反应中子源中子照相装置的慢化准直系统进行设计.采用MCNP程序模拟d-T反应快中子在慢化体内的中子慢化输运过程,通过计算得到了满足热中子照相的慢化准直系统的设计方案,给出了经慢化后的中子束各项物理参数.     

基于高倍物镜的相位显微成像方法

当前基于干涉技术的相位显微成像方法已经被广泛研究,但基于非干涉方法(相位恢复)的相位显微成像研究还很少.本文将相位恢复与显微成像技术相结合,提出并论证了一种基于高倍物镜的相位显微成像方法,适用于微米级相位型物体的显微成像.该方法简单有效,针对高倍物镜显微系统的特性,采用同时移动CCD及显微物镜的拍摄方法,解决了传统拍摄模式下,高倍物镜的采样距离无法满足成像关系的问题.通过CCD采集物面在不同传播的距离衍射放大像,利用测得的强度信息重建物体相位信息.采用直径5μm的聚苯乙烯微球作为待重建样品,使用100×物镜进行显微成像实验.相位分布重建结果反映了样品真实高度的分布变化,证明了该方法的有效性.与基于干涉技术的相位显微方法相比,该方法所使用的实验装置更加简单,易于操作且成本更低.对于生物细胞或组织等相位型样品的厚度或折射率分布测量具有实际应用意义.     

基于非标准扫描轨道HRT的小动物SPECT活体成像方法

在分子影像学中,正电子发射断层成像(PET)和单光子发射断层成像(SPECT)因其功能成像特性及高检测灵敏性倍受瞩目。为了在PET固定探测器上,利用槽缝(slitslat)式准直器的嵌入实现SPECT的动物活体成像,实现小动物PET/SPECT双功能成像系统,研究了一类结合混合旋转-平移(hybrid rotation-translation,HRT)的非标准扫描轨道。通过定义采样完整度和采样均匀度指标,评价了不同平移和旋转运动组合的10种非标准扫描轨道在物体不同位置的表现,并进行了10种HRT轨道的Monte Carlo模拟成像实验,理论分析和Monte Carlo模拟结果都表明该方案在相同采集时间下可获得不差于传统圆轨道的成像质量。     

基于遗传算法的相位差异技术图像恢复

相位差异技术利用焦面图像和固定离焦面图像信息,联合估计波前相位和目标物体.本文论述了相位差异技术的基本理论,由于其评价函数变量多、非线性、无约束条件、计算量非常大的特点提出了将遗传算法运用于相位差异技术.利用计算机开展了大量的模拟仿真实验,仿真实验结果表明,基于遗传算法的相位差异技术可以较准确地恢复光学系统的波前相位信息和目标物体.设计了一个将相位差异技术运用于成像系统的传感器,验证了相位差异技术提高图像清晰度和计算相位波前的能力.     

基于D-D/D-T中子源的中子受激辐射计算机断层扫描成像的比较研究

对比研究了D-D和D-T中子源在中子受激辐射计算机断层扫描成像(NSECT)中的应用,建立了TiT/TiD靶、水体模内放置/未放置铁球4种计算模型,并利用MCNP程序分别模拟了D-D,D-T中子源产生2.5和14 MeV左右中子束在该系统中的中子输运过程,记录并获得了出射中子和特征γ射线通量分布及能谱图,该研究对中子成像方面中子源的选择及平台的搭建有指导作用.从出射中子和特征γ射线通量分布发现,激发的特征γ射线会保持与入射中子束同样的前倾方向,为了得到尽可能多的特征γ射线,确定了在D-D和D-T两种中子源成像中,实验上应该在Z=0的平面上与中子束传播方向呈43.6°–50.9°范围内布置γ射线探测器.D-D和D-T两种中子源的NSECT高能γ探测器最佳的放置位置稍有不同,但都需要保持在43.6°–50.9°的范围内.从特征γ射线能谱发现,~(56)Fe和~(16)O对应的特征峰能量与模拟数据的激发能完全吻合,证明了NSECT技术识别元素的能力,很有可能在追踪治疗过程以及研究活体(包括人体)分子过程中崭露头角.     

视频序列中运动目标的自动提取

在利用Canny算法将空间边缘信息结合到基于变化的分割技术的基础上,提出在预处理阶段对视频序列的灰度图进行局部对比度增强处理,以增加前景物体与背景对比度的观点,解决了许多视频分割算法都存在的对比度较低带来分割困难的问题,并通过设计滤波器来滤除对比度增强之后引入的少量噪声;然后针对复杂背景的情况,利用随机信号的统计特性累计得到算法所需的背景,实现背景信息的自动获取;最后利用背景累积过程中分类讨论的观点,解决了物体停止运动时间较长时的分割丢失问题. 通过几个典型的MPEG-4测试序列进行实验,实验结果表明,该算法可以有效地将运动物体从视频序列中自动地分割出来.     

基于PCNN的图像直方图均衡化增强

为了更好地增强图像,提出一种新的图像增强方法.处理分为2个阶段,首先局部增强阶段,利用PCNN模拟空间掩盖效应去除了人眼无法察觉的双边缘,同时在神经元模型中引入侧抑制来模拟Mach带效应,使边缘处灰度差值更大,平滑区域灰度差值更小.其次全局增强阶段,将灰度信息与空间信息耦合到神经元的内部活动项,将阈值设置为局部增强后的图像直方图的累加密度函数,通过比较内部活动项与累加密度函数,得到最终的增强图像.理论与实验均证明了最终图像满足直方图均衡化的要求,不仅对灰度层损失问题免疫,而且直方图近似均衡.     

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.     

基于图像边缘保持的反距离加权插值算法

在数据可视化过程中运用一般的插值算法处理图像,边界效果通常比较模糊,也容易造成图像边缘信息的大量损失,导致图片整体增强效果欠佳。针对该问题,将图像边缘保持策略引入到反距离插值算法中,提出了基于图像边缘保持的自适应反距离加权插值算法(adaptive inverse distance weighted interpolation,AIDWI)。在图像边缘优化方向确定的基础上,利用反距离加权插值函数获取图像边缘区域像素间的关系,根据权值下降指数调节图像边缘的清晰度,设置平滑参数控制算法的平滑效应,达到图像整体增强效果的最佳状态。利用计算机进行图像增强仿真实验,通过基于图像能量谱的图像质量测度值和图像熵值对图像整体增强效果进行评估,结果表明经算法处理后的图像整体增强效果明显,算法在执行效率和提升图像熵值等方面均具有突出的优越性。     

基于中值滤波的手指静脉图像增强

提出了一种基于中值滤波的手指静脉图像增强方法,本算法包括去噪、对比度增强和高通滤波增强.中值滤波在去除图像噪声的同时较好地保护了图像所包含的边缘信息,对比度增强加大了血管和背景的整体对比度,最后的高通滤波增强进一步增强了血管和组织的纹理结构.实验表明,本算法不但对图像去噪效果好,而且能有效地增强图像的对比度,改善图像的质量.     

基于Android平台的图像增强算法

针对传统图像增强算法存在的不足, 提出一种基于Android平台的图像增强算法. 首先,采用同态滤波对图像进行预处理, 并用小波变换分解图像; 然后对图像进行对比度拉伸和亮度增强, 消除图像中的噪声等; 再采用小波变换重构图像各分量, 得到增强后的图像; 最后在Android平台上实现图像增强算法, 并用仿真实验测试其性能. 仿真结果表明, 该算法解决了传统图像增强算法的不足, 得到了较理想的主观视觉效果, 加快了图像增强的速度, 可满足图像增强的实时性要求.     

基于Matlab/Simulink的遥感图像处理

基于Matlab/Simulink环境,主要采用视频与图像处理模块库(Video and image processing blockset)中的模块建模,利用直方图均衡化、中值滤波、锐化等仿真模型进行遥感图像增强处理,通过与实验前的图像进行对比,实验后的图像细节更突出,影像更清晰,讨论了一种基于Matlab/Simulink对遥感图像进行增强处理方法的可行性。结果表明,建立仿真模型操作简单,可重复使用,便于毫无编程知识的研究人员快速、有效地进行遥感图像增强处理。     

双透射率成像模型与Retinex 融合的水下图像清晰化

针对水下图像出现的颜色失真、对比度低、雾化现象等问题,提出双透射率成像模型与Retinex融合的水下图像清晰化方法.首先,采用基于改进双透射率成像模型的复原算法,用以解决图像雾化以及亮度失衡;其次,在带色彩恢复的多尺度Retinex增强算法中引入引导滤波,解决图像色偏问题;此外,引用自动色彩增强算法,有效提升对比度;最后,将三个输入图像与结合对比度、显著性、饱和性得到的对应权重图采用多尺度融合框架得到清晰化水下图像.实验结果表明,与现有新颖算法相比,所提方法可以最大程度地将多种单一算法的优势有效结合起来,水下彩色图像质量评价指标(underwater color image quality evaluation,UCIQE)均值高于各比较算法6.03％且加速鲁棒特征(speeded up robust features,SURF)特征匹配点明显提升,算法能在保留图像细节的同时有效校正色偏现象、提升图像对比度及清晰度,更符合人眼的视觉效果.     

一种基于小波变换的医学图像增强新算法

针对目前的增强算法对噪声比较敏感的特点,本文提出一种基于多尺度小波模值的对比度增强新算法。通过设定不同的模值拉伸因子,改变不同尺度下的小波系数的模值,来增加图像反差,增强边缘等特征细节信号。同时利用信号与噪声的Lipschitz指数在局部奇异处呈现不同的表现形式的特性,滤除噪声信号,达到去噪和特征增强的双重目的。实验结果表明,该算法对噪声有一定的抑制作用, 可以在提高图像对比度的同时滤除噪声信号,有效地解决了传统方法中存在的强去噪能力和高对比度增强之间的矛盾。     

一种基于各向异性扩散的图像分割算法研究

针对煤矿井下图像对比度小、纹理不清晰和数据量大等问题,根据各向异性扩散在图像处理中具有良好的边缘保持与增强的作用,提出一种基于各向异性扩散的图像分割算法．首先在图像分割前对原图像进行各向异性扩散运算,在消除原图像噪声的同时,更好地划分了图像的边缘和纹理区域;然后提取图像的纹理特性运用到聚类算法中,从而对图像进行分割．实验证明：与未经扩散处理的分割算法相比,基于各向异性扩散的图像分割算法不仅改善了分割效果,而且提高了计算速度．     

基于边缘增强的红外图像二值化算法

提出了一种基于边缘增强的红外图像二值化算法。通过对自适应形态学边缘增强方法的改进,使得二值化结果有效地保留了红外图像的边界特征,是一种有效、实用的图像二值化方法。     

一种基于小波变换的医学图像增强新算法

针对目前的增强算法对噪声比较敏感的特点,本文提出一种基于多尺度小波模值的对比度增强新算法.通过设定不同的模值拉伸因子,改变不同尺度下的小波系数的模值,来增加图像反差,增强边缘等特征细节信号.同时利用信号与噪声的Lipschitz指数在局部奇异处呈现不同的表现形式的特性,滤除噪声信号,达到去噪和特征增强的双重目的.实验结果表明,该算法对噪声有一定的抑制作用,可以在提高图像对比度的同时滤除噪声信号,有效地解决了传统方法中存在的强去噪能力和高对比度增强之阃的矛盾.