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利用核密度估计的空基视频运动目标检测

红外与激光工程 2011年第1期40卷 153-158页

作者：金挺周付根白相志北京航空航天大学图像中心北京100191

介绍了一种基于核密度估计的空基视频运动目标检测方法。首先,采用特征点对应法进行全局运动估计,根据特征点间的相互位置关系,剔除无效的特征点对,提高全局运动估计精度,并通过背景运动补偿,获取背景相对静止的图像序列;采用非参数核... 详细信息

介绍了一种基于核密度估计的空基视频运动目标检测方法。首先,采用特征点对应法进行全局运动估计,根据特征点间的相互位置关系,剔除无效的特征点对,提高全局运动估计精度,并通过背景运动补偿,获取背景相对静止的图像序列;采用非参数核密度估计法进行背景建模,通过背景差分法实现运动目标检测,同时分析了检测噪声产生的主要因素,并采用检测噪声抑制方法,有效抑制了由背景补偿误差引入的大量检测噪声;最后,结合背景差分检测结果与连续帧间运动信息,实现背景更新过程能够适应目标运动状态的改变,提高了背景模型的鲁棒性。实验结果表明:该算法能够有效实现空基视频运动目标检测。

关键词：运动目标检测核密度估计背景补偿自适应背景更新

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一种基于GPU的体积CT快速重建算法

生物医学工程学杂志 2011年第2期28卷 238-242页

作者：李忠华周付根白相志北京航空航天大学宇航学院图像中心北京100191

为了解决体积CT图像重建时间较长问题,提出了一种适合于医学临床应用的快速重建算法。首先,提出了一种基于图形处理器(GPU)的体积CT图像重建方式,利用GPU强大的并行和浮点运算能力进行计算效能的提升。其次,将体积CT图像重建中的几何运... 详细信息

为了解决体积CT图像重建时间较长问题,提出了一种适合于医学临床应用的快速重建算法。首先,提出了一种基于图形处理器(GPU)的体积CT图像重建方式,利用GPU强大的并行和浮点运算能力进行计算效能的提升。其次,将体积CT图像重建中的几何运算与像素运算分离,减少了重复运算,进一步提高了计算效率。最后,基于医学应用背景,算法中实现了体积CT扫描和重建的并行化的思想。结果表明,利用上述的快速算法,在普通计算机硬件平台上即可实现重建时间减少70倍以上。

关键词：体积CT重建图形处理器统一计算设备架构

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基于改进形态学算子的多尺度边缘检测

中国图象图形学报 2007年第9期12卷 1610-1613页

作者：白相志周付根北京航空航天大学宇航学院北京100083

图像边缘检测的关键是在尽量多地检测到图像边缘的同时更有效地抑制噪声,为此提出了一种新的基于轮廓结构元素的多尺度形态学边缘检测方法。该方法重新组合了基于轮廓结构元素形态学各种运算的优点,实现了一种改进的形态学算子;在此基... 详细信息

图像边缘检测的关键是在尽量多地检测到图像边缘的同时更有效地抑制噪声,为此提出了一种新的基于轮廓结构元素的多尺度形态学边缘检测方法。该方法重新组合了基于轮廓结构元素形态学各种运算的优点,实现了一种改进的形态学算子;在此基础上利用改进形态学算子的多尺度运算定义了一种新的边缘检测算子。与其他形态学方法相比,文中方法不仅具有更好的噪声抑制和边缘细节保护功能,而且对结构元素的形状不敏感。

关键词：边缘检测多尺度数学形态学

基于红外辐射聚合模型的城市街道红外辐射特性分析

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红外与激光工程 2013年第6期42卷 1421-1425页

作者：韩哲李大鹏薛斌党白相志周付根北京航空航天大学图像中心北京100191

城市环境中建筑物的反射辐射与发射辐射是影响城市街道红外遥感特性的重要因素。基于红外辐射聚合模型(Thermal infrared radiance simulation with aggregation model,TITAN),对红外辐射在城市街道场景中的传输过程与分配过程进行了分... 详细信息

城市环境中建筑物的反射辐射与发射辐射是影响城市街道红外遥感特性的重要因素。基于红外辐射聚合模型(Thermal infrared radiance simulation with aggregation model,TITAN),对红外辐射在城市街道场景中的传输过程与分配过程进行了分析,基于Cook-Torrance模型,理论上计算并重点分析了邻近街道的建筑物窗户与墙壁的反射辐射与发射辐射对街道红外辐射特性的贡献,对影响邻近环境辐射的主要因素进行了讨论,为城市场景中景物的红外辐射特性研究和红外遥感特性分析提供了理论参考。

关键词：红外特性邻近环境辐射城市街道双向反射分布函数

新型Top-hat变换及其在红外小目标检测中的应用

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数据采集与处理 2009年第5期24卷 643-649页

作者：白相志周付根解永春金挺北京航空航天大学图像中心北京100191 北京控制工程研究所北京100080

为了简单有效地提高Top-hat变换的目标检测能力,降低噪声及复杂背景对其性能的影响,提出了一类新的Top-hat变换。首先分析了经典Top-hat变换的缺点,然后用两个不同但互相关联的结构元素重新组织经典Top-hat变换的运算形成新型Top-hat变... 详细信息

为了简单有效地提高Top-hat变换的目标检测能力,降低噪声及复杂背景对其性能的影响,提出了一类新的Top-hat变换。首先分析了经典Top-hat变换的缺点,然后用两个不同但互相关联的结构元素重新组织经典Top-hat变换的运算形成新型Top-hat变换。接着分析了新型Top-hat变换和经典Top-hat变换的不同,并详细分析了由此产生的新特性。由于新型Top-hat变换中的两个结构元素充分考虑了目标区域与其周围区域的差异,使得新型Top-hat变换不仅能抑制经典Top-hat变换的缺点,而且能增强其目标检测能力。实验结果表明,新型Top-hat变换较经典Top-hat变换和其他常用算法能更好地检测复杂背景下的红外弱小目标。

关键词：目标检测红外弱小目标 Top—hat变换结构元素

Temporal power spectral models of angle of arrival fluctuations for optical waves propagating through weak non-Kolmogorov turbulence

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Chinese Optics Letters 2013年第11期11卷 5-8页

作者：崔林艳薛斌党朱文越白相志曹晓光周付根 Key Laboratory of Atmospheric Composition and Optical Radiation Chinese Academy of Sciences School of Astronautics Beihang University

Analytical expressions of the temporal power spectral models of angle of arrival （AOA） fluctuations are derived using the generalized exponential spectral model for optical waves propagating through weak non- Kolmogorov turbulence. Compared with expressions of temporal power spectral models derived from the general non-Kolmogorov spectral model, the new expressions consider the influences of the inner and outer scales of finite turbulence. Numerical calculations show that large outer scales of turbulence increase the value of the temporal power spectrum of AOA fluctuations in low-frequency regions.

关键词： Turbulence models

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基础信息保持和细节强化的胸部CT图像增强

中国图象图形学报 2022年第3期27卷 774-783页

作者：张余张顺利白相志张利北京航空航天大学宇航学院北京100191 北京交通大学软件学院北京100044 清华大学电子工程系北京100084

目的清晰的胸部计算机断层扫描(computed tomography,CT)图像有助于医生准确诊断肺部相关疾病,但受成像设备、条件等因素的限制,扫描得到的CT图像质量有时会不尽如人意。因此,本文提出一种简单有效的基于基础信息保持和细节强化的胸部C... 详细信息

目的清晰的胸部计算机断层扫描(computed tomography,CT)图像有助于医生准确诊断肺部相关疾病,但受成像设备、条件等因素的限制,扫描得到的CT图像质量有时会不尽如人意。因此,本文提出一种简单有效的基于基础信息保持和细节强化的胸部CT图像增强算法。方法利用多尺度引导滤波器将胸部CT图像分解为一个基础信息层和多个不同尺度的细节层。基于熵的权重将胸部CT图像的多个细节层进行融合,并乘以强化系数进一步增强纹理细节。将强化的细节层和原始的基础信息层重新组合即可生成细节强化的胸部CT图像。通过此种增强方式,本文算法既能显著增强胸部CT图像的纹理细节,又能将大部分原始的基础结构信息保留到增强图像中。结果为了验证算法的有效性,将本文算法与5种优秀的图像增强算法在由3209幅胸部CT图像组成的数据集上进行测试评估。定性和定量实验结果表明,本文算法得到的增强图像保持了更多原始胸部CT图像中的基础结构信息,并更显著地强化了其中的纹理细节信息。在定量结果中,本文算法的标准差、结构相似性和峰值信噪比指标值均优于对比的5种方法,相比于性能第2的方法分别提高了4.95、0.16和4.47,即分别提升了5.61%、17.00%和16.17%。此外,本文算法增强一幅CT图像仅消耗0.10 s,有潜力应用于实际的临床诊断中。结论本文算法可以在保留大量原始结构信息的同时有效强化CT图像的细节信息,有助于医生对患者肺部疾病的精确诊断。本文算法具有较好的泛化能力,可以用于增强其他部位的CT图像和其他模态图像并取得优秀的增强结果。

关键词：肺部疾病诊断胸部CT图像增强图像分解基础信息保持细节强化

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基于图像的介入器械前端变形建模与受力估计

中国图象图形学报 2022年第3期27卷 1001-1008页

作者：任龙飞孟偲刘博白相志周付根北京航空航天大学宇航学院北京102206 北京航空航天大学生物医学工程高精尖创新中心北京100083

目的血管介入手术中介入器械与血管壁之间的接触力对手术安全有着重要意义,然而目前缺乏直接测量器械前端与血管壁接触力的传感器和有效手段。为解决这一难题,本文提出了一种通过图像观察器械前端变形程度从而估计器械与血管壁接触力的... 详细信息

目的血管介入手术中介入器械与血管壁之间的接触力对手术安全有着重要意义,然而目前缺乏直接测量器械前端与血管壁接触力的传感器和有效手段。为解决这一难题,本文提出了一种通过图像观察器械前端变形程度从而估计器械与血管壁接触力的方法。方法通过模拟血管介入手术过程来获取介入器械导丝的变形量和与之相对应的力,从而对介入器械前端接触力与变形量关系进行建模。将介入器械前的端接触力分为垂直于接触面方向的力和沿着接触面方向的力并分别加以处理;使用介入器械前端变形段的最大曲率变化量描述器械变形量,通过图像观察导丝变形来计算导丝的最大曲率。为求解最大曲率,使用器械上3个点构成的三角形并求其外接圆曲率来表示这3点所在段的曲率,在介入器械前端进行依次遍历求取最大值以获得最大曲率。通过实验分析验证介入器械受力与最大曲率之间的关系。结果实验表明介入器械前端的接触力与器械前端最大曲率变化率之间存在着映射关系,且这种关系能用函数表达式准确地表达出来,通过函数式来预测受力的平均误差在10%以内。结论研究表明,通过图像分析导丝前端的变形量、估计导丝前端接触力,进而判断血管手术过程中介入器械与血管壁的接触状态的方法是可行的,所计算的导丝前端受力能为手术过程提供参考信息。

关键词：血管介入手术介入器械接触力介入器械变形量导丝图像最大曲率

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一种简单有效的特征融合粒子滤波跟踪算法

红外与激光工程 2007年第Z2期36卷 290-293页

作者：金挺周付根白相志北京航空航天大学图像中心北京100083

粒子滤波算法是解决非高斯非线性条件下目标跟踪的实用算法,其优点在于能够融合目标的多种特征信息。灰度分布特征和直方图分布特征是灰度图像的重要特征,其各自的优点突出但也都存在一定的应用局限,只采用其中的单一特征往往不能得到... 详细信息

粒子滤波算法是解决非高斯非线性条件下目标跟踪的实用算法,其优点在于能够融合目标的多种特征信息。灰度分布特征和直方图分布特征是灰度图像的重要特征,其各自的优点突出但也都存在一定的应用局限,只采用其中的单一特征往往不能得到稳定的跟踪结果。因此,提出一种将两种特征相融合的粒子滤波跟踪算法,将特征匹配的相似度融合到粒子权值的计算中,在保持特征原有优点的同时,利用二者的互补性,提高跟踪过程的稳定性。实验结果表明,采用灰度分布与直方图分布特征相融合的粒子滤波算法能更有效地跟踪目标。

关键词：特征融合粒子滤波灰度分布特征直方图分布特征