基于小波分析的多波束声呐图像角度响应改正方法

多波束声呐图像在海底底质分类中具有重要应用,而角度响应(angular response,AR)对多波束声呐图像的影响较大,给声呐图像的判读带来了困难.为此,针对多波束角度响应曲线具有非平稳离散随机信号的特点,提出一种基于小波分析的多波束声呐图像角度响应改正方法.首先,将AR曲线进行小波分解,获得长波项和短波项;然后,...     

基于小批量K均值预分类的多波束反向散射强度角度影响改正

角度响应变化是影响多波束声呐回波图像质量的主要因素,为了后续利用多波束反向散射图像进行海底底质分类,需去除角度响应的影响。国内外已开展角度响应模型及改进模型研究,但现有方法很难适应复杂海底底质环境。针对此问题,通过小批量K均值聚类将测区海底点预分为高阻抗平滑底质和低阻抗粗糙底质,然后构建自适应改正模型逐测线去除角度响应的影响。实验选用浙江海域实测4条相邻测线数据,采用Lambert模型法、二次微分法和本文方法分别进行了反向散射强度角度影响去除。本方法处理后角度响应去除效果最佳(MIC=0.123);在多波束条带重叠区,反向散射强度标准差为1.46dB,有效改善了复杂底质环境下的多波束声呐图像质量。     

基于SURF算法的侧扫声呐图像配准

针对侧扫单幅声呐条带图像检测海底范围较小的问题,研究了一种基于SURF算法的侧扫声呐相邻条带图像配准方法,运用SURF算法通过程序设计实现了侧扫声呐相邻条带图像间的配准。首先对采集的原始声呐数据进行预处理,得到更为精细的声呐图像;其次,通过Hessian矩阵检测两条带图像间的特征点对;然后,在一定的尺度下,利用Haar小波确定每一个特征点的主方向及其特征描述符;最后采用最邻近次邻近法对特征点进行匹配,通过设置最近邻与次近邻的比值剔除误匹配点。实验结果显示,该算法提取特征匹配的效率高,特征点间匹配度高,图像拼接效果较好。     

基于多波束声呐图像的长江河道底质识别与分类

基于多波束对长江河道底质分类关键问题进行了研究，对多波束反射强度数据进行改正并对多波束声呐图像进行预处理，采用灰度共生矩阵对底质反向散射强度图像进行纹理特征提取，最后将提取底质图像样本作为自组织特征映射神经网络和随机森林两种分类方法的训练数据，使用训练好的预测分类模型对反向散射强度图像进行全图底质分类.实验结果表明，SOM与随机森林分类方法的总体分类精度分别达到了82.5%与85.4%，对底质声呐图像实现了较好的预测分类效果.     

一种改进的基于SURF特征匹配的图像拼接算法

针对快速鲁棒特征(SURF)算法的拼接结果图像,会出现明显的拼接线与过渡带的问题,提出一种改进的基于SURF特征匹配的图像拼接算法。在剔除误配点时,采用改进的随机抽样一致(RANSAC)算法调整采样概率,以更少的时间获取正确模型,提高算法效率。在图像融合时,先对输入图像进行亮度均衡预处理,然后再使用加权平滑算法进行融合,从而消除结果图的拼接线和过渡带,提高图像拼接质量。实验表明,改进算法能保持SURF算法的优良特性,进一步提高SURF算法匹配效率,并能有效消除拼接线和过渡带,使图像拼接质量得到显著提高。     

基于NSST域方向性加权的多聚焦图像融合方法

传统区域特性方法在进行图像融合时,一方面,低频子带融合规则不能同时充分利用区域内能量信息和边缘信息,另一方面,高频子带融合规则没有充分利用子带的方向性信息。针对传统区域融合方法存在上述局限性的问题,提出了基于NSST域方向性加权的区域特性图像融合方法。首先对图像进行NSST分解,得到一个表征图像概貌的低频子带和多个表征图像细节的高频子带;针对低频子带含有轮廓能量的特点,提出采用基于区域能量匹配的空间频率融合规则,从能量和区域变换2个方面对邻域信息加以利用。针对高频子带含有方向性信息的特点,提出采用带有方向加权的改进拉普拉斯能量和的融合规则,并通过实例验证了该方法的有效性。     

水下航行器自由视角探测的多波束声呐仿真

针对水下航行器运动与水下声学感知过程中因多因素强耦合导致相关联合仿真模型缺失问题,提出一种适用于水下自由视角探测的运动位姿和声呐图像高逼真耦合仿真方法．首先建立多波束图像声呐几何模型,并提出声呐视域简化方法,实现声呐图像快速生成;其次建立水下地形、航行器路径和探测视角耦合的自由扫测模型,实现水下自由视角扫测与成像;最后针对声呐图像干扰的高逼真仿真问题,提出一种基于实测数据拟合的结构化噪声和回波重影建模方法,进一步提高仿真声呐图像的逼真度．实验结果表明：该模型能够有效实现水下航行器自由视角扫测过程的位姿和声呐数据组合仿真,生成具有一定逼真度的多波束声呐图像．     

基于PCNN的RLNSW-NSCT卫星云图融合算法研究

提出了一种基于PCNN的RLNSW-NSCT卫星云图融合新方法。首先采用基于冗余提升不可分离小波的NSCT变换对卫星云图进行变换。对带通方向子带系数的融合设计了基于PCNN的融合规则,而低通子带系数的融合则采用基于图像区域信息熵的系数加权融合规则。为验证算法的有效性,对不同多尺度变换算法和不同融合规则分别进行了融合实验。结果表明该方法在较多地保留云图红外信息的同时,具有更好图像细节表达能力,融合云图的云层特征更为分明。     

基于脉冲耦合神经网络的RLNSW-NSCT卫星云图融合算法研究

提出了一种基于脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network,PCNN)的冗余提升不可分离小波-非下采样Contourlet变换(redundant lifting non-separable waveletbased non-subsampled Contourlet transform,RLNSW-NSCT)卫星云图融合新方法。首先采用基于冗余提升不可分离小波的非下采样Contourlet变换(non subsampled Contourlet transform,NSCT)变换对卫星云图进行变换。对带通方向子带系数的融合设计了基于PCNN的融合规则,而低通子带系数的融合则采用基于图像区域信息熵的系数加权融合规则。为验证算法的有效性,对不同多尺度变换算法和不同融合规则分别进行了融合实验。结果表明该方法在较多地保留云图红外信息的同时,具有更好图像细节表达能力,融合云图的云层特征更为分明。     

特征点稀少的炮管内膛图像拼接技术研究

针对火炮身管内膛图像特点,提出一种特征点稀少的火炮身管内膛图像拼接算法。通过Harris角点提取,进行特征点匹配,消除不良匹配点和误匹配点,利用Levenberg-Marquardt算法进行参数优化设计和双线性插值完成图像的重注册,最后采用函数加权法来处理重叠区域的图像,确保内膛图像的无缝过渡。利用Matlab和Visual C 6.0混合编程技术,开发了火炮身管内膛图像拼接软件系统,对内膛检测硬件系统采集到的跨视场内膛图像进行拼接与展开,结果表明,该算法速度较快、稳健性较好、图像配准精度较高。     

水中气体目标的多波束声呐成像与检测算法

随着海底输气管道的使用日益增多,对输气管道泄漏的检测刻不容缓。文中提出一种基于多波束声呐的水中气体目标成像与检测算法。成像算法以MVDR(minimun variance distortionless response)波束形成算法为核心,归算水体位置信息和反向散射强度信息后实现对水体目标的声呐成像。对声呐图像采用基于数学形态学的边缘检测算法检测目标边缘,判断气体目标有无。通过水池试验结果证明,文中提出的算法流程能够有效地实现水中气体目标的成像与检测,具有较好的工程应用前景。     

NSST域内基于压缩感知和PCNN的遥感图像融合

针对NSCT融合算法运算数据量大、计算复杂度较高、实时性较低的问题,提出一种基于非下采样剪切波变换(nonsubsampled shearlet transform,NSST)和压缩感知(compressed sensing,CS)的遥感图像融合方法。首先,对待融合图像进行NSST变换,分解后得到的低频子带系数采用区域能量的融合规则;分解后的高频子带系数具有较高稀疏性。通过CS进行压缩后采用PCNN的融合规则,最后对重构系数进行NSST逆变换。实验结果表明,与传统经典算法相比,新方法不仅有效提高了图像融合效果,而且加快了算法的运行速度,满足融合系统实时性的要求。     

结合PCNN和局部能量的NSST域声呐图像融合

针对声呐图像局部特征模糊和边缘信息丢失的问题,提出一种结合参数自适应脉冲耦合神经网络和改进的局部能量融合规则的非下采样剪切波域声呐图像融合方法。利用非下采样剪切波变换将多幅源图像分解为高频系数和低频系数,采用参数自适应脉冲耦合神经网络对高频系数进行处理,整合图像边缘信息;对传统局部能量融合规则进行改进,并应用在低频系数的处理中,保留图像的大部分原始能量。最后,将处理后的高频系数和低频系数进行重构,实现声呐图像的融合。仿真结果表明,该方法可将源图像中的边缘信息和特征信息有效传递到融合图像中,使声呐图像质量得到较大提升。     

大规模虚拟地形的图像径向权混合生成算法

结合图像处理技术和径向权混合方法,提出一种基于图像集的大规模虚拟地形自动生成算法.该算法首先由多幅图像色彩数据生成标准化地形拼接块模型,并通过滤波处理消除地形块内部的跳变现象;借助定义在地形块上的有限支撑径向权函数,对毗邻地形块的子块进行加权混合处理,实现了地形块的无缝拼接平滑过渡.该算法支持相关参数的交互式调整,使用户能够对地形的形状和平滑程度等进行有效控制.实验结果表明:该算法可以自动、快速、高效地生成满足不同形状和规模要求的虚拟地形模型.     

基于非下采样剪切波变换与显著信息加权的图像融合算法

为了克服当前较多图像融合方法主要依靠测量图像能量信息来完成不同系数的融合,忽略了图像的显著内容,导致融合图像含有吉布斯效应及间断效应等弊端,设计了非下采样剪切波变换(nonsubsampled Shearlet transform,NSST)耦合显著信息加权的图像融合算法.引入NSST机制,对源图像进行系数分解,获取高、低频系数.借助高斯滤波器来构造出显著度量模型,以计算图像拥有的显著信息.随后,利用信息熵函数来计算出图像拥有的细节丰富度.并以图像拥有的细节丰富度和显著信息为依据,设计低频系数融合的加权因子,以此完成低频像素的融合.最后,利用图像中像素点的三邻点像素值,融合高频系数,获取融合图像.实验结果显示,与当前图像融合技术相比,所提算法融合质量更好,融合结果连续性较强,所对应的平均梯度值较大.     

基于简化型PCNN的图像混合噪声滤波方法

对于被混合噪声污染的图像,考虑到图像所受混合噪声的特点,基于简化型PCNN模型对图像混合噪声进行滤波处理.阐述了脉冲耦合神经网络的运行原理.为了将PCNN模型应用到图像的混合噪声滤波,对PCNN模型进行了适当的简化,并指出了此滤波方法的特点.给出了计算机仿真实验结果,并与应用其他滤波方法得到的结果进行了比较,表明有很大的优势.     

一种利用ORB特征进行航拍图像拼接的方法

航空图像拼接具有较高的实时性要求,而传统的拼接特征为浮点数向量,在DSP、FPGA等嵌入式硬件平台上的处理效率不高.提出一种适合航空图像拼接的快速算法,利用ORB特征点作为匹配特征,以二进制特征向量进行特征距离计算,使特征提取与特征匹配速度大为提高.在图像配准过程中,采用次近邻过滤算法、交叉验证算法以及RANSAC估计算法,鲁棒地计算出拼接图像序列之间的单应矩阵.图像配准之后,相同像素位置不同的图像仍然存在一定的颜色偏差,通过对融合图像位置加权,利用改进的α-混合算法,将图像边缘位置信息纳入计算,使得图像能够自然融合,解决了图像拼接的边缘缝隙问题.整个算法对输入图像数据的复杂噪声干扰具有较好的抵抗能力.     

基于小面元配准的倾斜遥感图像拼接

针对倾斜遥感图像拼接中存在配准精度不高,重叠区域出现重影的问题,提出了利用三角网进行小面元配准及加权融合的拼接方法。首先,求解全局单应性矩阵进行图像预对齐,并利用转换矩阵提取图像重叠区域;其次,利用特征匹配对构建重叠区域Delaunay三角网并对相应三角网逐个进行仿射变换实现精确配准;最后,利用渐出渐入式融合消除图像重叠区域重影,提高了图像拼接目视效果。通过主观评价(CCIR500-1的主观评价标准)与客观评价[峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio, PSNR)评价和结构相似性(structural similarity index, SSIM)评价]相结合的方式对图像配准及拼接质量进行评价。实验结果表明:该方法能够有效提高图像配准精度,消除图像拼接重叠区域的重影,相比于当前主要算法,该算法配准精度更高,图像拼接目视效果更好,能有效地应用到倾斜图像拼接领域。     

基于NSST变换的超声图像降噪算法

针对超声图像降噪算法在降噪的同时无法很好地保留图像的细节信息问题,提出了一种改进的基于非下采样剪切波变换(NSST)的超声图像降噪算法。首先通过对数变换将乘性噪声转换成加性噪声,然后使用NSST变换对噪声图像进行多尺度分解得到高频子带和低频子带,低频子带使用同态滤波增强细节信息,高频子带采用改进的阈值处理函数降低噪声,对处理之后的高频部分使用梯度域引导滤波(GDGIF)增强图像的细节信息和边缘信息,最后将逆NSST变换后的图像进行指数变换得到降噪后的图像。实验结果表明,该算法峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)有一定提高,能在去除噪声的同时尽可能保留图像的细节信息。     

基于IDL与ENVI的MODIS遥感影像镶嵌

MODIS遥感图像镶嵌时,在图像接缝处出现黑色条带,且该处数据为无效值。在ENVI环境下利用IDL编程语言,消除黑色条带,并找回了丢失的数据,该程序运行速度快,操作简便,在MODIS遥感数据反演的大气水汽含量图像和地表温度图像的镶嵌图中得到了充分的应用。