气动光学效应退化图像循环迭代复原算法研究

为了从湍流序列退化图像中有效地去除模糊、抖动等气动光学效应，提出一种基于内外循环迭代的湍流退化图像复原新算法．该算法利用多帧湍流退化图像，建立了一个基于航天图像随机场概率模型的联合对数似然函数．通过极大化该对数似然函数，推导出了基于内外循环交替求解目标图像及各帧点扩展函数的迭代关系，据此可将目标图像和各帧点扩展函数同时估计出来．在微机上进行了复原实验，实验结果表明该算法能用多帧图像获取目标图像和点扩展函数的最佳联合估计，可有效地去除模糊、抖动等气动光学效应．     

基于字典学习的大气湍流退化图像复原技术应用

为了消除大气湍流对图像的影响, 提高图像质量, 结合稀疏表示理论, 采用字典学习的算法处理大气湍流退化图像。将DCT 过完备字典、K-svd 全局字典和自适应字典的算法应用于图像去噪过程, 并与维纳滤波算法进行比较。结果表明, 该算法能较好地滤除大气湍流退化图像的噪声, 提高图像的峰值信噪比。仿真实验验证了稀疏表示在处理大气湍流退化图像的可行性, 对比传统算法具有更好的去噪性能。     

维纳滤波在图像去卷积上的应用

利用维纳滤波运算,可以复原受到点扩散函数影响的图像。本文中,我们讨论点扩散函数已知、噪声未知时的图像去卷积问题。通过估计高频噪声的平均功率,可以估计噪声的平均分量,进而通过常规的维纳滤波方式可以对图像进行复原。     

图像法大气能见度探测成像模糊复原

大气能见度对航空、航海、路上交通、军事活动等有重要的影响。图像法测量能见度是新兴的一种方法,但图像在成像和传输过程中,由于相机载体的运动、振动、抖动等原因,引起图像模糊,影响后续的目标识别,因此,有必要对图像进行复原处理。提出一种基于刃边函数和最优窗维纳滤波的模糊图像复原算法,通过构建刃边函数来估计点扩散函数,并通过倒频谱方法估计模糊尺度和模糊角度,进而分解得到水平和垂直模糊分量,据此进行图像边缘延拓解决了边缘复原不佳的问题。实验结果表明,所提方法具有优异的复原效果。     

基于多旋涡湍流模型的红外退化图像仿真

大气湍流效应会导致红外成像降质,为了有效模拟复杂湍流场引起的红外图像模糊现象,本文综合考虑湍流场中旋涡尺度、强度、数量和旋涡随机偏移等因素,提出一种基于改进类高斯点扩展函数的多旋涡湍流模型,对红外图像进行退化仿真;为了定量评估仿真图像的模糊程度,利用模糊图像中心像素向周围扩散的特点,提出基于相邻像素-锐度的图像降质模糊度评估方法。实验结果表明：所提出的退化模型具有图像质量变化平稳、模型参数细致、仿真可控性强等特点,并且所提出的评估方法能准确地反映图像的降质模糊度。     

大气光学湍流强度估算和预报方法研究

本文简述利用常规气象参数,基于Monin-Obukhov相似理论估算近地面C_n~2和基于Tatarski公式估算高空C_n~2的方法和估算结果,并给出了利用中尺度气象模式WRF开展的预报C_n~2的研究成果.构建合适的光学湍流外尺度参数化公式,进行中尺度模式与微尺度模式嵌套,开展光学湍流参数化新方法的研究,是今后提高光学湍流估算和预报精度努力的方向.     

基于高阶统计量含噪模糊图像的复原方法

基于高阶统计量,提出了一种对含噪模糊图像点扩散函数进行模糊辨识的方法,可以辨识非最小相位的模糊图像,并将其建成非最小相位MA模型,其中的参数用观测图像的高阶累积量来确定。仿真实验验证了其有效性。     

大气光学湍流、模式与测量技术

折射率结构常数是研究光波在大气中传播的一个重要物理量.本文介绍了大气光学湍流的描述方法,近地面层、边界层和自由大气层光学湍流模式,大气光学湍流廓线的测量方法,以及国内外在该领域研究的重要成果.     

运动模糊图像的PSF参数估计方法的改进

运动模糊图像的恢复就是利用关于动力模糊退化的先验知识来重建原图像,其中准确估计点扩散函数（PSF）参数是决定图像恢复效果的前提条件。本文主要研究运动模糊图像PSF参数的估计方法。针对基于霍夫变换的运动模糊角度估计法进行改进,增加了平滑滤波、频谱优化等预处理步骤,并且结合改进后的灰度估计运动模糊距离。通过实验仿真,本文改进的算法与R．Lokhande提出的算法相比,无论是模糊距离还是模糊角度的识别都得到了提高。     

几何与波动光学传递函数的比较研究

文章将几何与波动光学传递数函数通过比较研究，找出两者的区别与联系，对光学系统的设计具有指导作用．     

基于饱和度的多尺度雾天降质图像质量增强算法研究

传统图像质量增强算法只适于薄雾状态下的降质图像,对浓雾状态下图像质量的增强效果较差。为此,提出一种新的基于饱和度的多尺度雾天降质图像质量增强算法,通过混合灰度转换函数子带分解多尺度Retinex算法挑选高、中、低三个尺度,结合雾天降质图像整体阴影区域和高光部分的细节,依次完成对雾天降质图像各个频段的质量增强,获取各个频段的质量增强结果。把获取结果与原图像共同视为一个图像集合,通过图像融合技术完成对所有图像的权重图分配操作,提高增强后图像质量。实验结果表明,所提算法能够有效增强雾天降质图像质量,主观客观评价结果均较优。     

Hierarchical structures in climate and atmospheric turbulence

The climatic time series encompass many time scales, forming multi-scale climatic variations and hierarchies. The periods and magnitudes of cooling or warming, especially for extreme climatic events, vary with the time scales. On the other hand, high-frequency atmospheric turbulent motions, which are certainly related to the climatic changes, are also typical multi-scale phenomena. In this paper, certain properties of the fluctuations are examined that are invariant with the change of the time scales. Specifically, the existence of a statistical similarity law is demonstrated in climatic time series and in atmospheric turbulent motions. This is the hierarchical similarity law. Further analyses show that the hierarchical similarity law is a general property of multi-scale fluctuation systems. Therefore, the study on the hierarchical similarity law is important for understanding the inherent universal physical mechanism of complex systems in the atmospheric motions.     

基于独立性参数的无导师图象变形校正

从描述一幅图象变形程度的独立性参数入手，将图象变形校正问题转化为优化问题，并用单纯搜寻法进行优化参数搜寻。这种方法的优点在于其无需导师和对各种变形校正的通用性。文中给出了对线性变形和双线性变形校正的结果。     

Blurred Defocused Image Restoration Based on FRFT

A technique for restoring the blurred image resulted from defocusing of the lens is proposed in this paper, which is based on fractional Fourier transform （FRFT）.The FRFT, as a powerful tool for the analysis of time-varying signals, is closely connected with the optical imaging system. FRFT also can describe optical imaging process just like Fresnel diffractions, so a defocused imaging model based on FRFT is established to explain the blur phenomena of defocusing image. The defocused imaging model is greatly different from the traditional point spread function （PSF） model, and enables to uncover the blur nature of non-focus image. Then, an image restoration method using the novel model is proposed to handle the blurred defocused image. The method adopted a new iterative phase retrieval approach which can approximately estimate phase signals from intensity signals of a single defocused image by means of FRFT. Restoring image may acquire sharp image by implementing inverse FRFT on complex image signal made from the estimated phase signals and intensity signals. Experimental results demonstrate that the method is effective in restoring blurred defocused image.     

Hierarchical similarity in the atmospheric boundary layer turbulence

The S-L (She and Leveque) scaling law, also named the hierarchical similarity theory, has been extensively tested for the turbulence made in the laboratory, but seldom been tested for the turbulence in the atmospheric boundary layer (ABL). In this paper, the S-L scaling law is applied to the turbulence in the ABL observed under unstably stratified conditions and over different types of underlying surfaces. The results of analyses show that over this type of homogeneous and flat underlying surface, such as the underlying surface in HUBEX (Huaihe River Basin Energy and Water Cycle Experiment), vertical speed and temperature fields well satisfy the S-L scaling law. For the turbulence over the homogeneous but rather rough underlying surface of forest and under unstably stratified conditions in PFRD (Park Falls Ranger District of the Chequamegon National Forest, Wisconsin, USA), the analyses show that the vertical speed and temperature fields sometimes conform sometimes do not conform to the S-L scaling law. However, at a time, either both of the vertical speed and temperature fields conform to the S-L scaling law, or both of them do not. Horizontal speed fields in both of the field experiments do not satisfy the S-L scaling law. The new explanation of the above-mentioned phenomena is given.     

退化喀斯特森林恢复评价和修复技术

根据恢复生态学原理和当前喀斯特区植被恢复的目标，贵州喀斯特区植被恢复以生态修复为主，而退化喀斯特群落自然恢复过程和演替规律是其重要基础。采用退化群落恢复潜力度、恢复度和恢复速度3个评价指标对退化喀斯特森林自然恢复过程进行评价，结果表明：低一级演替阶段群落向相邻更高一级演替阶段群落恢复的潜力度最高，群落自然恢复是由低级阶段向高级阶段顺序替代过程；早期阶段恢复潜力度较高、恢复度低、速度慢，中期阶段恢复潜力度高、恢复度高等、速度快，后期阶段恢复潜力度低、恢复度高、速度慢。群落整体恢复速度低于群落各特征指标恢复速度。群落结构恢复快于群落功能恢复。群落自然恢复对策的变化是由早期更新对策向中期结构调整对策至后期结构功能协调完善对策更替。退化喀斯特林林自然恢复40－50年可有较为正常的组成、外貌和结构，但要达到功能完全恢复则需时很长。以树种选择、小生境人工改造和利用为主的人工恢复技术，以结构调整、系统管理、抚育为主要措施的人工促进自然恢复技术，可提高退化植被恢复潜力和速度。     

基于波方程的运动模糊图像恢复

为了有效去除图像中的运动模糊,提出了一种基于波方程的图像恢复方法。从光流方程出发,将运动物体的亮度用波方程描述。模糊图像是曝光时间内运动物体亮度的积分,存在大量的平行于运动方向的直线;模糊图像沿运动方向的导数等于原始图像与其移位图像的差,两者之间的距离为模糊长度。基于此,利用Radon变换和自相关函数自动估计点扩展函数,并采用Wiener滤波恢复原始图像。实验表明:该方法高信噪比(30~40dB)下估值精确;低信噪比(20~30dB)下对噪声鲁棒。将该方法应用于运动模糊车牌图像,能有效恢复出车牌号码,具有很大的实用价值。     

一种基于WMF-ACA的深度图像修复算法

针对RGBD相机由于硬件条件的限制,所获取的深度图像往往存在空洞与噪声的问题,提出一种彩色图像引导的深度图像空洞填补方法.对深度图像边缘区域采用基于局部直方图的加权模式滤波器(WMF)进行处理,在有效保留深度图边缘与细节的前提下,消除图像噪声.对深度图像非边缘区域采用一种异步元胞自动机(ACA)模型算法,根据邻域和迭代规则对深度图空洞进行填补,快速、准确地完成任务.在立体匹配数据集Middlebury上测试所提算法实现性能,实验结果表明:该算法的结构相似性(SSIM)与峰值信噪比(PSNR)更高,能够准确地填补深度图空洞,同时保持深度图边缘清晰.     

基于变分贝叶斯推理的高光谱图像恢复

提出一种基于变分贝叶斯推理的高光谱图像恢复方法.建立描述高斯噪声的最大似然函数项,采用小波基矩阵变换,构建小波变换后因子稀疏分布的先验函数;然后建立估计图像和相关超参数的联合后验概率估计模型,并通过变分贝叶斯推理得到估计的图像.利用实际的高光谱图像进行实验,从恢复的衡量指标和视觉效果图两方面验证所提出方法的有效性,结果优于目前常用的图像恢复方法.