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基于动态反投影网络的细粒度交通流推断模型

系统仿真学报 2024年

作者：许明齐光尧奇格奇辽宁工程技术大学软件学院北京交通大学交通运输学院

为解决现有细粒度城市流推断模型在复杂交通区域中的推断结果存在较大误差的问题，提出一种基于动态反投影网络的细粒度交通流推断模型。首先，计算输入粗粒度交通流与外部因素之间的多维交互，将交互结果与粗粒度交通流进行动态自适应... 详细信息

为解决现有细粒度城市流推断模型在复杂交通区域中的推断结果存在较大误差的问题，提出一种基于动态反投影网络的细粒度交通流推断模型。首先，计算输入粗粒度交通流与外部因素之间的多维交互，将交互结果与粗粒度交通流进行动态自适应融合，使其特征之间能够相互影响和调整，以协助模型推理。其次，结合深度卷积和自注意力机制来学习局部信息和全局信息，提高后续模块对输入数据的理解能力。然后，通过反投影算法和门控交叉注意力机制，实现在细粒度层次中学习复杂区域的交通流特征。最后，在流量归一化机制的基础上引入了非线性变换通路，旨在利用不同层次信息实施空间结构约束，进一步提升模型推断结果的准确性。在TaxiBJ真实世界数据集中进行了实验，并与同类模型进行对比，实验结果表明，所提算法在主观评价和客观度量上均优于同类模型，特别是在市中心入口、桥梁区域等复杂交通区域下的表现尤为出色。

关键词：细粒度交通流推断动态自适应融合反投影算法门控交叉注意力自注意力

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条带模式SAR快速反投影成像算法研究

电子科技大学学报 2007年第S2期36卷 1102-1105页

作者：熊金涛陈娟黄钰林杨建宇电子科技大学电子工程学院成都610054

从波束投影方式和飞行轨迹与测绘带几何关系入手,提出了一种适用于条带模式下合成孔径雷达成像的快速反投影算法。该方法通过分析条带模式合成孔径雷达的特点,结合反投影算法的计算过程,减少标准反投影算法中的计算冗余,从而在保持标准... 详细信息

从波束投影方式和飞行轨迹与测绘带几何关系入手,提出了一种适用于条带模式下合成孔径雷达成像的快速反投影算法。该方法通过分析条带模式合成孔径雷达的特点,结合反投影算法的计算过程,减少标准反投影算法中的计算冗余,从而在保持标准反投影算法高的成像精度的优点下显著减少了计算量。该快速算法处理所需内存空间小,且易于实现并行处理,可有效地提高处理效率。与标准反投影算法仿真结果进行比较,验证了该快速反投影算法的有效性。

关键词：反投影算法快速反投影算法条带模式合成孔径雷达

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均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法

均匀激励磁场磁感应成像的改进反投影算法

作者：李倩重庆大学

学位级别：硕士

磁感应成像技术（Magnetic Induction Tomography，MIT）是一种新兴的生物阻抗成像技术。其原理是由激励线圈中通入的正弦电流在空间中产生交变磁场，交变磁场在被测物中感应出涡流，涡流又在空间中感应出二次磁场。由于二次磁场的大小... 详细信息

磁感应成像技术（Magnetic Induction Tomography，MIT）是一种新兴的生物阻抗成像技术。其原理是由激励线圈中通入的正弦电流在空间中产生交变磁场，交变磁场在被测物中感应出涡流，涡流又在空间中感应出二次磁场。由于二次磁场的大小与被测物的电导率分布有关，因此通过检测二次磁场就能重构出被测物的电导率分布。磁感应成像技术采用磁场作为激励源，与CT、核磁共振等成像技术相比，它对人体不会造成伤害，具有安全可靠的特点。采用磁场作为激励源，激励线圈可以不必与人体相接触，从而避免了接触阻抗对成像造成的误差。另外，磁场能够穿过电导率较低的颅骨，非常适合对头颅进行成像。磁感应成像技术已经成为当今生物医学成像领域的热门研究课题。本论文针对磁感应成像技术的逆问题，重点研究了图像重建的算法。通过分析传统螺旋线圈产生的激励磁场空间分布的不均匀性，提出采用亥姆霍兹线圈作为激励线圈的新磁感应成像系统模型。并在该模型下运用反投影算法进行成像，然后提出方法对算法进行改进的方法。主要研究的内容如下：（1）建立双层球模型模拟简化的头颅及其病变组织，采用分离变量法求解出该模型矢量磁位和检测线圈上感应电压的的解析解。通过仿真实验，得到检测线圈测得的电压与被测物的电导率之间呈线性变化关系。（2）通过仿真得到传统螺旋线圈激励方式下的激励磁场在空间中是向周围发散衰减的。这使被测区域内不同位置的电导率单元受到的激励磁场不相等，而且在运用反投影进行成像时，由磁力线构成的投影路径也是弯曲的。而亥姆霍兹线圈能够产生均匀磁场，因此选用亥姆霍兹线圈作为激励线圈，提出新的磁感应成像系统来克服上述问题。（3）在亥姆霍兹线圈作为激励线圈的系统模型下，运用反投影算法对成像模型进行图像重构，得到的结果能够准确地反映异物的位置，但是存在严重的伪迹。（4）从两个方面对反投影算法重构的图像质量进行改进。一，从得到更多更全面的投影数据出发，证明通过增加检测线圈个数、加密检测线圈的旋转步进能够消除图像的部分伪迹，提高图像的分辨率。二，从对算法进行修正的角度出发，采用混合加权反投影算法和滤波反投影算法进行图像重构。结果表明两种改进的算法都能消除反投影成像结果的伪迹，对异物的定位也很准确。（5）通过对不同成像模型的仿真，研究了反投影、混合加权的反投影、滤波反投影对异物目标的位置、大小、数量的灵敏性以及抗噪声能力。结果表明：这三种算法都能准确地对异物目标进行定位。但当异物靠近被测区域边缘时，混合加权的反投影算法得到异物向边缘偏移。当异物的尺寸较小时，三种算法都能分辨出不同大小异物的差别。而当被测区域内存在两个异物时，反投影算法不能将两个异物分开;混合加权反投影算法能分辨出，但是定位不够准确;滤波加权反投影算法成像效果最好。在抗噪能力上，三种算法都具有很好的抗噪能力。（6）利用实际的测量系统对单目标和双目标的琼脂模型做了物理实验。采用三种算法对其进行图像重构，得到的结果与仿真实验的结果吻合。

关键词：磁感应成像亥姆霍兹线圈反投影算法混合加权滤波反投影

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基于FPGA的反投影算法并行化实现

计算机工程 2014年第5期40卷 285-288,294页

作者：鲁亚楠鲁恒亚潘红兵李丽何书专沙金李伟南京大学电子科学与工程学院微电子设计研究所南京210093 江苏省光电信息功能材料重点实验室南京210093

反投影算法是一种基于时域处理的雷达成像算法。针对该算法运算效率低、处理速度慢的问题,通过分析反投影算法的原理及其运算过程,提出一种算法并行化加速方法,即基于现场可编程门阵列,将算法中的反投影运算单元设计成专用的反投影运算... 详细信息

反投影算法是一种基于时域处理的雷达成像算法。针对该算法运算效率低、处理速度慢的问题,通过分析反投影算法的原理及其运算过程,提出一种算法并行化加速方法,即基于现场可编程门阵列,将算法中的反投影运算单元设计成专用的反投影运算硬件加速模块,并通过模块内的流水线处理及多个模块间的并行计算提高该算法的运算效率。运用该方法对2 048×4 096大小的目标网格点进行反投影成像,成像时间为139 s,平均单点成像时间是基于GPU加速方法的3倍,并且成像结果和计算机成像结果误差极小。实验结果表明,该并行化方法可有效提高反投影算法的运算效率。

关键词：反投影算法反投影运算模块合成孔径雷达批处理并行化现场可编程门阵列

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基于反投影的MIT快速重建算法研究

基于反投影的MIT快速重建算法研究

作者：林筱沈阳工业大学

学位级别：硕士

磁感应断层成像（MIT）是一种以生物组织电导率分布为成像目标的新型医学成像技术，它的无创、非接触、功能监护等特性受到了国内外研究学者的广泛关注，而目前该技术尚未应用于临床，主要的技术难点是需要高精度的测量系统以及高分辨... 详细信息

磁感应断层成像（MIT）是一种以生物组织电导率分布为成像目标的新型医学成像技术，它的无创、非接触、功能监护等特性受到了国内外研究学者的广泛关注，而目前该技术尚未应用于临床，主要的技术难点是需要高精度的测量系统以及高分辨率的图像重建算法，其中图像重建算法是实现MIT快速、精确成像的关键。针对目前MIT重建算法所存在的重建速度慢、定位不准确、抗噪声性能差等问题，本文提出一种基于磁力线分布的改进反投影图像重建算法，并构建了动态序列图像及信息提取方法。结合MIT成像的原理，对直径为0.2m的圆形成像模型，应用有限元法进行涡流场求解，得到半场域检测线圈处的相位差数据，作为原始数据用于MIT图像重建。为了提高反投影算法的定位精度，首先根据MIT电磁关系推导，构建了边界检测数据的修正模型，据此对边界相位差数据进行修正处理，提高了重建图像定位准确性;其次，根据成像区域的磁场分布，由磁力线确定反投影路径，降低了直线反投影用于磁场成像的定位误差。为了仿真MIT技术应用于功能监护，分别对成像区域内扰动目标电导率大小变化及位置变化两种情况构建了序列重建图像，并对该图像序列进行联合分析以获取纵向阻抗变化信息，该信息反映了成像目标随时间变化的动态过程。实验结果表明本文算法具有重建速度快、定位准确、抗噪性能强等特性，能够准确反映成像区域内部电导率变化的大小及位置信息，尤其能够体现扰动目标的边缘轮廓信息。对于序列图像，该算法能够区分扰动目标以5mm为步幅移动的情况，而当电导率以0.1S/m为步幅增加时，在重建图像上也同样有很好体现，为MIT技术应用于临床监护奠定了基础。

关键词：磁感应断层成像图像重建反投影算法序列图像联合分析

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CT图像重建滤波反投影析算法的精度研究

自动化与仪器仪表 2013年第6期 27-29页

作者：骆岩红西北民族大学电气工程学院甘肃兰州730030

CT是常被用于医学和工业领域的计算机断层成像技术,这是一种优质无损诊断技术,即利用投影数据重建物体断层图像。对于精密部件的检测在图像重建无损检测应用中需要有更高的精度要求,CT应用中期待解决的关键问题是怎么样能直接重建出满... 详细信息

CT是常被用于医学和工业领域的计算机断层成像技术,这是一种优质无损诊断技术,即利用投影数据重建物体断层图像。对于精密部件的检测在图像重建无损检测应用中需要有更高的精度要求,CT应用中期待解决的关键问题是怎么样能直接重建出满足工程目标的CT图像。本文就系统地深入地研究了解析式图像重建算法的精度。在重建算法中滤波反投影(FBP)算法是解析法的根本,所以本文以该算法的实现,利用定积分数值计算方法,根据反投影的特点,提出了基于辛普生公式的精确反投影方法。

关键词： CT图像重反投影算法精度研究

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轻量级柱面线杆标识牌字符识别算法

计算机工程与设计 2023年第8期44卷 2498-2505页

作者：林绍福李松静刘希亮北京工业大学信息学部软件学院北京100124 北京工业大学信息学部北京智慧城市研究院北京100124

为全面、准确、快速地提取柱面电线杆标识牌信息,提出一种轻量级柱面电线杆标识牌字符识别算法Tiny-DBNet-CRNN。对柱面图像进行反投影矫正展平;融合注意力机制,利用深度可分离卷积残差块,构建轻量级文本检测网络分割出文本区域;构建字... 详细信息

为全面、准确、快速地提取柱面电线杆标识牌信息,提出一种轻量级柱面电线杆标识牌字符识别算法Tiny-DBNet-CRNN。对柱面图像进行反投影矫正展平;融合注意力机制,利用深度可分离卷积残差块,构建轻量级文本检测网络分割出文本区域;构建字符识别模型CRNN输出标识牌字符信息。采用真实场景数据和ICDAR 2015数据进行实验,结果与当前流行模型相比,Tiny-DBNet-CRNN字符识别正确率提升了40.3%,达95.11%;在精度下降0.60%的微小损失下,检测速度提升3倍,参数规模上总体下降45.15%。

关键词：电线杆标识牌反投影算法轻量级网络深度可分离卷积注意力机制 DBNet算法 CRNN算法

基于深度卷积网络的多模图像融合与质量提升方法研究

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基于深度卷积网络的多模图像融合与质量提升方法研究

作者：刘畅南华大学

学位级别：硕士

多模图像融合指将不同图像传感器获取的同一场景多幅模态各异的图像进行合并,保留各自最重要的信息,以获得场景信息完整的融合图像。随着多模图像传感器的发展和广泛应用,图像融合在军事、遥感和医学等领域发挥着越来越重要的作用。在... 详细信息

多模图像融合指将不同图像传感器获取的同一场景多幅模态各异的图像进行合并,保留各自最重要的信息,以获得场景信息完整的融合图像。随着多模图像传感器的发展和广泛应用,图像融合在军事、遥感和医学等领域发挥着越来越重要的作用。在各国学者的普遍关注下,多模图像融合的研究取得了很大的进步,然而受传统人工设计图像特征提取和融合规则方法的限制,现有融合方法容易出现信息保留不全,易受干扰等问题。为克服传统方法的不足,同时进一步提升融合图像的质量,本文提出了两种基于深度卷积网络的多模图像融合与质量提升算法,具体工作如下:1、针对红外和可见光图像的融合结果中可能产生的信息丢失问题,搭建了一种具有信息保留和特征传输能力的红外和可见光图像融合网络。该网络引入残差密集块,确保能够提取完整的源图像特征。特征传输块的设计能够避免因卷积操作而造成的信息丢失。为了能够自适应控制损失系数,设计了权重块测量源图像中的重要信息,减少了中间信息的丢失,起到信息保留的作用。此外,通过基于图像强度、梯度和结构相似性的综合损失函数进行约束,确保融合图像保留丰富的细节。大量的消融实验证明了权重块、残差密集块以及特征传输块的有效性。与其他先进的融合方法相比,实验结果显示,提出的方法融合的图像能够保留更多的纹理信息,具有更好的视觉质量。2、现有的多模图像融合方法的前提是源图像具有相同的分辨率。然而,由于环境和硬件设施的限制,多模图像的分辨率总是不同的。例如,红外图像的空间分辨率一般低于相应的可见光图像。针对融合图像中容易出现的细节模糊或一定程度的信息丢失问题,搭建了一种基于迭代反投影的多分辨率多模图像融合网络,以获得高质量的融合图像。所提出算法的关键贡献是设计了上投影块和下投影块,特征图在上投影块和下投影块之间实现了高分辨率和低分辨率之间交替。交替过程中产生的误差在重建过程中进行自我校正。此外,设计了有效的组合损失函数,可以适应不同的多分辨率多模图像融合任务。实验结果显示,提出的方法在视觉感知和客观评价方面都优于其他先进的融合方法。

关键词：图像融合深度学习卷积神经网络信息保留特征传输多分辨率反投影算法

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基于飞行时间的非视域成像研究

基于飞行时间的非视域成像研究

作者：戴晟昕中国计量大学

学位级别：硕士

望远和显微技术拓展了人类的视觉能力,但传统的成像技术仍无法突破障碍物的限制。非视域成像的提出,使观察障碍物后的场景成为可能。非视域成像利用在视域内的墙面、窗帘等中继面返回的漫反射信号进行图像重建。本文基于飞行时间探测计... 详细信息

望远和显微技术拓展了人类的视觉能力,但传统的成像技术仍无法突破障碍物的限制。非视域成像的提出,使观察障碍物后的场景成为可能。非视域成像利用在视域内的墙面、窗帘等中继面返回的漫反射信号进行图像重建。本文基于飞行时间探测计数理论,通过仿真和实验对非视域成像进行研究,将椭球与体素直接相交判定方式和Gram矩阵优化结合,在保持一定重建质量的同时,提高了重建速度。推导了非视域成像漫反射光传输模型,研究了飞行时间成像技术和时间相关单光子计数技术,介绍了几种超高时间分辨探测器,设计了非视域成像硬件系统。研究了基于椭球层析的反投影算法,为提高重建速度,编写了判别椭球模型与空间体素相交的迭加重建算法。在定性条件下,探究了采样参数对重建质量的影响,研究表明:在其他条件一定时,重建图像会随采样点位置的偏移发生畸变,采样密度和范围的增加可以提高重建质量,但达到一定程度后,重建精度将不再发生显著变化,纵向深度和采样范围存在定量关系,为实验提供了合理的采样点设置方案。搭建了非视域成像实验系统,分别使用硅光电倍增管和单光子雪崩光电二极管进行了平面物体的图像重建,由重建结果分析:硅光电倍增管由于需设定合适的电压阈值选取每组采样点的单光子信号,影响飞行时间探测精度,导致重建质量较差。分别根据高斯拉普拉斯滤波和求解Gram矩阵的卷积逼近的最小二乘问题优化了重建算法,对平面物体、深度物体和双目标物体三种场景进行了重建,结果表明:算法优化后,重建图像的几何形状更加显著;深度物体重建图像的强度随深度的增大基本呈下降趋势;得到所搭建非视域成像系统的横向分辨精度优于3cm,基于Gram矩阵优化后的算法重建效果优于高斯拉普拉斯滤波。

关键词：非视域成像飞行时间单光子雪崩光电二极管反投影算法