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机载SAR反投影图像自聚焦处理方法

航空学报 2014年第11期35卷 3074-3081页

作者：王昕朱岱寅蒋锐毫米波国家重点实验室江苏南京210096 南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京210016

反投影算法(BPA)是一种经典的时间域合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BPA对回波数据插值累加得到图像,运动误差导致的目标散焦沿不同的倾斜角度存在,无法直接应用现有的自聚焦算法。为此,提出了一种新颖的BPA图像运动补偿方案。基于反... 详细信息

反投影算法(BPA)是一种经典的时间域合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BPA对回波数据插值累加得到图像,运动误差导致的目标散焦沿不同的倾斜角度存在,无法直接应用现有的自聚焦算法。为此,提出了一种新颖的BPA图像运动补偿方案。基于反投影数据运动相位误差和距离徙动分析,研究了修正投影栅格成像,从而去除重建图像中目标散焦方向的空变特性。在中低分辨率配置下,重建SAR图像能够直接应用相位梯度自聚焦(PGA)等进行运动补偿。点目标仿真实验和实测数据结果验证了该算法的有效性。

关键词：合成孔径雷达反投影算法相位误差运动补偿相位梯度自聚焦

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《中国生物医学工程学报》2014年第33卷作者索引

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中国生物医学工程学报 2014年第6期 777-785页

《中国生物医学工程学报》2013年第32卷作者索引

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中国生物医学工程学报 2013年第6期 777-786页

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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

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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

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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

基于环形扫描的光声计算机断层扫描成像的算法研究

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基于环形扫描的光声计算机断层扫描成像的算法研究

作者：胡川湖南大学

学位级别：硕士

光声计算机断层扫描成像作为一种新型的医学检测手段,因其成像深度深、空间分辨率高、对比度高、无损检测等方面的优点,近些年来在国内外得到了迅速的发展。图像重构算法在光声计算机断层扫描成像中起着至关重要的作用,决定着图像重构... 详细信息

光声计算机断层扫描成像作为一种新型的医学检测手段,因其成像深度深、空间分辨率高、对比度高、无损检测等方面的优点,近些年来在国内外得到了迅速的发展。图像重构算法在光声计算机断层扫描成像中起着至关重要的作用,决定着图像重构的效果。本文主要就传统反投影算法的研究改进展开工作。主要工作内容如下:1.介绍了光声成像原理和光声计算机断层扫描系统。2.介绍了常见的图像重构算法,分析传统反投影算法的特点,指出目前反投影算法的局限性,引出改进型算法。简单介绍了改进型算法的两个改进原则:考虑到探头不同区域的灵敏度以及探头的具体尺寸。3.研究了改进型算法的适应性问题。首先模拟对比了改进型算法与传统反投影算法的成像效果,分析了灵敏度的设置与探头区域块划分的数量对改进型算法的影响,然后通过改变探头的类型和尺寸来对比两种算法的图像重构效果,最后通过对比对复杂图像的图像重构效果,得出改进型算法相对于传统反投影算法能够有效地改进成像目标的切向分辨率,也具有更好的成像效果。4.实物仿真上验证改进型算法。通过点目标仿体二维环形扫描实验以及复杂目标仿体二维环形扫描实验,从实物仿真层面验证了仿真的正确性,也验证改进型算法的图像重构效果相对于传统反投影算法的优越性。

关键词：光声成像光声计算机断层扫描反投影算法环形扫描

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基于虚拟仪器的电阻抗成像算法研究

基于虚拟仪器的电阻抗成像算法研究

作者：朱清友重庆大学

学位级别：硕士

电阻抗成像技术(Electrical Impedance Tomography,EIT)是当今生物医学工程学重大研究课题之一,它是继形态、结构成像之后,于最近二十年才出现的新一代无损伤成像技术。电阻抗成像技术通过配置于人体体表的电极阵列,提取与人体生理、病... 详细信息

电阻抗成像技术(Electrical Impedance Tomography,EIT)是当今生物医学工程学重大研究课题之一,它是继形态、结构成像之后,于最近二十年才出现的新一代无损伤成像技术。电阻抗成像技术通过配置于人体体表的电极阵列,提取与人体生理、病理状态相关的组织或器官的电特性信息,不但反映了解剖学结构,更重要的是可望给出功能性图像结果,这是X-CT、核磁共振等其它成像技术难以实现的。电阻抗成像技术不使用核素或射线,对人体无害,可以多次测量,重复使用,可以成为对病人进行长期、连续监护而不给病人造成损伤或带来不适的医院监护设备。加之其设备成本低廉,不要求特殊的工作环境等,因而是一种理想的、具有广泛应用前景的无损伤医学成像技术和图像监护技术。本论文在分析、研究国内外有关电阻抗成像重建算法及其研究状况的基础上,以电阻抗成像技术为主要目标,利用虚拟仪器LabVIEW软件实现了一种实用、快速、具有一定分辨率的电阻抗成像算法——等位线反投影算法,对成像算法进行了仿真研究和数据分析。本文主要工作如下:(1)介绍了EIT成像技术的研究意义,阐述其成像原理,简述了该项新技术的应用及其在国内外的研究概况。(2)对电阻抗成像的正问题进行了理论研究。建立了正问题的理论模型,采用有限元法对正问题进行求解,分析了场域电导率的分布变化对边界电位的影响,包括对场域内某一区域电导率增加、电导率减小、电导率区域扩大和不同区域电导率改变等多种情况的分析。研究表明:场域内电导率的改变会使场域四周的边界电位发生变化。(3)对电阻抗成像中等位线反投影算法进行了改进研究。在Sheffield等位线反投影算法基础上进行了改进,给出了投影长度的近似计算公式,考虑了投影路径的长度对图像重建的影响。和原算法相比,重建图像更加清晰,减小了重建图像的伪迹。论文对改进的等位线反投影算法的性能进行了研究,包括对同一区域不同电导率成像,同一电导率不同区域成像,单个目标成像,2个目标的远距离和近距离成像,3个目标成像。研究表明:改进的等位线反投影算法不但可以较准确地对场域内目标进行定位,而且具有一定的分辨率;当场域内电导率分布发生改变时,重建图像可以较好地反映出其电导率的变化。(4)利用LabVIEW研制电阻抗成像仿真软件。完成了有限元自动剖分,分析了有限元节点和三角单元的编号规律,给出了高斯消元法和正问题求解的程序框图,对等位线反投影改进算法的程序框图也做出了说明。有限元模型的规模可以在软件内调节,为算法的仿真研究带来方便。最后,对论文的研究工作进行了总结,给出了所完成的主要研究工作及取得的成果,指出了目前存在的问题和不足之处以及对本课题今后的研究展望。

关键词：电阻抗成像有限元法反投影算法图像重构 LabVIEW

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双基前视合成孔径雷达成像算法研究

双基前视合成孔径雷达成像算法研究

作者：王浩丞电子科技大学

学位级别：硕士

双基地合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)由于收发分置、配置灵活,在适当的几何布局条件下,可以在飞行器前视区域形成等距离线和等多普勒线较均匀的近矩形分割,从而实现前视高分辨成像,有效解决传统SAR前视成像盲区问题,在飞... 详细信息

双基地合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)由于收发分置、配置灵活,在适当的几何布局条件下,可以在飞行器前视区域形成等距离线和等多普勒线较均匀的近矩形分割,从而实现前视高分辨成像,有效解决传统SAR前视成像盲区问题,在飞行器自主着陆,景象匹配制导中具备重要应用价值。本论文针对单飞和双飞前视SAR两种成像模式开展了回波模型、点目标响应函数及成像方法等方面的研究,主要工作包括:1.建立了双基前视SAR空间几何模型与回波模型,导出了其点响应函数与二维频谱,揭示了双基前视SAR的大距离徙动和强耦合特性,为算法设计奠定了理论基础。2.研究了双基前视SAR的反投影(Back Projection, BP)算法,实现了双基前视SAR较精确成像,同时分析了BP算法的优缺点与适用范围。3.提出了适合单飞前视SAR变尺度逆傅立叶变换(Scaled Inverse Fast Fourier Transform, SIFFT)成像算法,解决了该模式下系统大距离徙动和强耦合问题,实现快速成像。4.提出了双飞前视SAR SIFFT成像算法,该算法有效地解决了双飞前视SAR频谱模型复杂的问题,实现快速成像。以上各种算法均通过点目标仿真实验进行验证。

关键词：双基前视SAR 反投影算法时域等效变尺度逆傅立叶变换算法

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基于换能器声场特性的快速光声层析成像算法

基于换能器声场特性的快速光声层析成像算法

作者：曾德举湖南大学

学位级别：硕士

环形扫描光声层析成像（circular scanning based photoacoustic tomography,CSPAT）是一种使用超声换能器按照环形轨迹收集目标信号,然后采用成像算法将采集的光声数据进行重建的成像方式。在基于该成像方式最常用的重建算法中,反投影... 详细信息

环形扫描光声层析成像（circular scanning based photoacoustic tomography,CSPAT）是一种使用超声换能器按照环形轨迹收集目标信号,然后采用成像算法将采集的光声数据进行重建的成像方式。在基于该成像方式最常用的重建算法中,反投影算法通常假设超声换能器为“理想点换能器”,计算简单,快速,稳定。但是由于与实验系统使用的非聚焦平面换能器模型失配,导致实际换能器的空间脉冲响应对应的时间延迟与算法中的时间延迟不一致,且算法中没有考虑换能器检测角度的影响,容易出现“有限孔径效应”,降低成像的横向分辨率。为了解决该问题,本文开展了以下研究:首先针对重建算法中的点换能器和实际探测换能器之间存在的模型失配问题,在算法中采用反向延长虚拟点换能器距离来近似模拟有限尺寸平面换能器的声学发散特性;通过图像像素与换能器的相对坐标计算该像素相对换能器的角度后,在图像重建中利用脉冲响应函数的经验公式补偿由于偏离换能器主轴所造成的检测灵敏度下降;最后通过模拟实验和仿体实验,对改进型算法的可靠性进行了验证。结果表明,应用该改进型算法在保持较快图像重建速度情况下,可以有效补偿时间延迟和信号损失,提高成像的横向分辨率。

关键词：光声层析成像反投影算法横向分辨率时间延迟检测角度