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基于图像复原技术与约束最小二乘方滤波器的绝缘子表面电荷反演算法

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电工技术学报 2021年第17期36卷 3627-3638页

作者：潘子君潘成唐炬郝留成王亚祥武汉大学电气与自动化学院武汉430072 平高集团有限公司平顶山467001

该文借鉴图像复原技术的处理手段,提出一种针对平移不变系统的绝缘子表面电荷反演算法。通过二维傅里叶变换将电位-电荷间的矩阵运算转换至频域,并利用约束最小二乘方(CLS)滤波器抑制噪声干扰,进而实现了表面电位分布到表面电荷密度分... 详细信息

该文借鉴图像复原技术的处理手段,提出一种针对平移不变系统的绝缘子表面电荷反演算法。通过二维傅里叶变换将电位-电荷间的矩阵运算转换至频域,并利用约束最小二乘方(CLS)滤波器抑制噪声干扰,进而实现了表面电位分布到表面电荷密度分布的推导。进一步,结合仿真算例讨论该算法的实现流程与计算精度,并与常见的维纳滤波法和模拟电荷法的计算结果进行对比;通过引入偏差系数定量分析不同算法对目标信号的复原能力与对噪声信号的抗干扰能力。最后,综合表面电位测量实验与粉尘图法验证算法的有效性。结果表明,该文所述CLS-filter算法能有效滤除测量过程中引入的噪声信号,提升电荷反演稳定性,且在高等级噪声干扰下的计算精度显著优于现有算法。该算法所得电荷分布与粉尘图谱较为吻合,计算结果具备一定的准确性与可靠性。

关键词：高压直流气体绝缘设备表面电荷分布反演算法平移不变系统图像复原技术约束最小二乘方滤波

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半盲图像复原技术的研究与改进

半盲图像复原技术的研究与改进

作者：牛丽娜太原理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着科学技术的不断进步和广泛应用,图像处理技术受到了越来越多学者深切的重视。图像处理技术是指对图像进行数字化、编码、传输、分析等一系列操作。很显然,对退化后图像进行复原处理同样也是一个重要的研究领域,诸如在航天航... 详细信息

近年来,随着科学技术的不断进步和广泛应用,图像处理技术受到了越来越多学者深切的重视。图像处理技术是指对图像进行数字化、编码、传输、分析等一系列操作。很显然,对退化后图像进行复原处理同样也是一个重要的研究领域,诸如在航天航空,遥感影像,生物科学等领域中,非常受欢迎。在本论文中,本文作者主要针对半盲退化后的图像,对一些常用的图像复原算法进行了深入的研究,并着重研究了几种改进后的图像复原技术,主要进行了以下工作：首先以图像退化为依据,说明了图像退化的原因以及模型,并针对图像退化因子中的模糊函数,介绍了几种模糊函数模型以及其模型参数的估计方法,随后又介绍了图像噪声的相关内容,包括其分类、模型以及参数的估计方法。其次,在退化系统函数PSF已知或可以提前估计的前提下,阐述了几种较为典型的图像复原技术,包括逆滤波复原,经典维纳滤波复原,约束最小二乘方复原以及LUCY-RICHIARD滤波复原。通过对其算法的深入介绍,包括对其算法具体的实现流程框图,以及详细的MATLAB实现方式,对以上的算法进行了MATLAB仿真,从仿真结果图像以及均值方差和峰值信噪比的对比来看,总结了其优劣特性及适用范围。最后,以以上的复原技术为前提,设计了几种基于半盲图像复原的改进后的图像复原技术。第一种是将原有的复原技术进行组合,即空间滤波与传统滤波器相结合。在此之前,首先详细介绍了空间滤波复原,包括几种典型的空间滤波器的算法以及在MATLAB上的仿真。本文选取了逆滤波和LUCY-RICHIARD进行组合,经过MATLAB仿真均取得了预期的效果,但是由于前者的复原效果没有后者好,本文对其进行了简单的分析。第二种复原技术是在原有维纳滤波器的基础上的改进,包括使用常数代替噪信功率比和二次维纳滤波复原。在前一种算法中,通过加入一个常数值,与之前的复原技术相比有了较为明显的改善。在二次维纳滤波算法中,它是对前一种算法的延伸和提高,通过使用第一次复原结果,重新模拟其噪信比,从而进行二次维纳滤波,并给出了具体算法的实现框图。在MATLAB仿真时,针对退化图像做了更逼真的仿真,即噪声项是多种噪声的叠加,通过二次维纳滤波复原和之前滤波器的比较,很直观的观察到其算法的改善程度,并以MSE和PSNR为衡量标准,改善程度提高较为明显。论文在最后进行了系统的总结,并对未来图像复原技术的发展前景做出了进一步的展望。

关键词：图像复原技术 MATLAB 空间滤波维纳滤波

数字图像复原技术的原理及在刑事技术中的应用

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刑事技术 2003年第3期28卷 24-27页

作者：廖翔黎建彬贵州省公安厅刑侦总队贵阳550001

目的介绍数字图像处理技术在刑事案件复原的应用,促进该技术的发展。方法利用数字算法、滤波、几何运算等计算机图像处理技术进行复原处理。结果对案件的隐含、残缺、微弱信息,模糊图像、变形物证复原及特征显现。结论刑事数字图像复原... 详细信息

目的介绍数字图像处理技术在刑事案件复原的应用,促进该技术的发展。方法利用数字算法、滤波、几何运算等计算机图像处理技术进行复原处理。结果对案件的隐含、残缺、微弱信息,模糊图像、变形物证复原及特征显现。结论刑事数字图像复原技术在刑事技术领域有了广阔的应用前景。

关键词：图像复原技术计算机图像处理技术刑事技术模糊图像变形物证

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模糊图像复原技术在车牌图像增强中的应用

科技信息 2014年第5期 128-129页

作者：彭艳来浙江理工大学理学院浙江杭州310018

车牌自动识别系统是智能交通系统的关键技术之一,在获取车牌图像过程中,它存在着各种各样的原因使得捕获的车牌图像质量不高,如车牌图像采集设备本身存在的成像质量较差、大气湍流、成像光源、其他各种原因造成的图像污染等。本文主要... 详细信息

车牌自动识别系统是智能交通系统的关键技术之一,在获取车牌图像过程中,它存在着各种各样的原因使得捕获的车牌图像质量不高,如车牌图像采集设备本身存在的成像质量较差、大气湍流、成像光源、其他各种原因造成的图像污染等。本文主要通过实验,利用逆滤波和维纳滤波这两种滤波器对退化的车牌图像进行图像复原分析。

关键词：图像复原技术逆滤波维纳滤波车牌图像

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基于图像处理的残损藏文文献复原技术研究

基于图像处理的残损藏文文献复原技术研究

作者：李明洋西南民族大学

学位级别：硕士

现实生活中,由于成像系统的内在硬件设备、自然环境等因素的限制,人们常常无法获得清晰的图像。通过提高硬件设备来达到获得高分辨率图像的目的成本过高,并且对于特定的成像系统在短时间内很难克服技术瓶颈。随着计算机科学和信号处理... 详细信息

现实生活中,由于成像系统的内在硬件设备、自然环境等因素的限制,人们常常无法获得清晰的图像。通过提高硬件设备来达到获得高分辨率图像的目的成本过高,并且对于特定的成像系统在短时间内很难克服技术瓶颈。随着计算机科学和信号处理技术等交叉学科的成熟,可以通过数字图像处理技术来提高分辨率。图像复原技术作为数字图像处理中的重要研究方向,在近些年的研究关注度较高。本文在国内外学者的研究成果基础之上,简要地介绍了几类经典的图像复原算法,结合本文的研究对象深入分析这些算法的不足,并且针对存在的问题提出相应的改进算法。本文紧紧地围绕残损的藏文古籍文献中的现实存在问题,致力于用数字图像处理技术对其进行复原,主要的研究内容包括以下几个方面:首先,将馆藏的藏文古籍文献进行专业的图像采集和预处理。利用专业的CCD相机和图像采集卡对样本进行采集,保证了图像的采集精度。对采集到的样本图像出现的倾斜和边界不完整等问题进行预处理,预处理工作主要围绕着几何校正、边缘检测和图像填充三个方面进行展开,为后续的算法研究奠定基础。其次,提出一种改进型基于非局部均值滤波的L 范数文本图像复原算法。使用图像梯度L 范数作为正则项,对滤波复原过程进行约束和估计模糊核,解决藏文古籍文献中存在的降质退化问题。在非局部均值滤波的算法框架中,将权值函数的计算方式进行改进,减少了计算量。在仿真结果中表明,本文改进的非局部均值滤波复原算法在文本类图像的复原中具有良好的综合质量评价表现。最后,提出了一种基于图像超分辨率的藏文文献复原算法。该算法是在基于马尔科夫随机场模型的最大后验概率估计框架下,充分结合文本图像的统计特性-双峰分布,既保证算法的复原性能,又防止了图像过度滤波造成失真。通过对比实验并给出图像质量评价,结果显示无论在主观的视觉感受和PSNR、SSIM客观质量评价上都表明本章改进的算法具有很好的复原能力。

关键词：图像复原技术图像质量评价文本图像复原非局部均值滤波图像超分辨率复原

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图像处理在地球物理学中的应用

石油地球物理勘探 2003年第3期38卷 317-323页

作者：张丽莉吴健生王家林同济大学教育部海洋地质重点实验室

张丽莉 ,吴健生 ,王家林 .图像处理在地球物理学中的应用 .石油地球物理勘探 ,2 0 0 3,38(3) :317～ 32 3地球物理资料以图像的形式表达 ,不仅直观形象 ,还能应用图像处理技术对其进行处理和分析 ,提高其解决地球物理、地质问题的能力... 详细信息

张丽莉 ,吴健生 ,王家林 .图像处理在地球物理学中的应用 .石油地球物理勘探 ,2 0 0 3,38(3) :317～ 32 3地球物理资料以图像的形式表达 ,不仅直观形象 ,还能应用图像处理技术对其进行处理和分析 ,提高其解决地球物理、地质问题的能力。文中介绍了几种地球物理图像的表达方式 ,对图像处理在地球物理领域的应用情况作了综述 ,指出目前在地球物理数据处理中应用广泛的是图像增强、重建和分析技术 ,基于图像处理的多源信息的综合分析是地球物理研究的趋势 ;考虑到地球物理图像与一般意义上图像的差异 ,对图像处理过程中应该注意的问题给出某些认识 ;结合在地球物理研究中日益渗透的地理信息系统技术 ,对图像处理在地球物理中的应用作了展望。

关键词：图像处理技术地球物理学地球物理图像计算机图像复原技术

基于ARM9的嵌入式Linux网络视频监控系统的研究与实现

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基于ARM9的嵌入式Linux网络视频监控系统的研究与实现

作者：戴祖国中山大学

学位级别：硕士

Linux系统和嵌入式系统是计算机科学技术发展的两个重要分支,近几年,两者相结合的嵌入式Linux系统应用飞速发展,成了计算机学术领域的热点。视频监控系统在多媒体技术、电子技术和网络技术的快速发展下也开始向数字化、网络化、嵌入式... 详细信息

Linux系统和嵌入式系统是计算机科学技术发展的两个重要分支,近几年,两者相结合的嵌入式Linux系统应用飞速发展,成了计算机学术领域的热点。视频监控系统在多媒体技术、电子技术和网络技术的快速发展下也开始向数字化、网络化、嵌入式及智能化方向发展。嵌入式视频监控系统因体积小、性能稳定、成本低廉、通信便利成了目前视频监控领域广泛采用的监控设备。本文以S3C2440为开发平台,设计并实现一个基于嵌入式Linux系统的,可通过WIFI和WEB方式访问的网络视频监控系统,并讨论和研究数字图像处理技术中关于模糊图像复原技术。文中首先简述了ARM处理器的相关知识,介绍了S3C2440mini开发板,Linux操作系统、嵌入式Linux操作系统及底层知识,嵌入式Linux开发平台搭建及交叉编译环境的建立,其次阐述了Boot Loader及原理,Linux内核编译,根文件系统的制作全过程;并介绍了u-boot以及烧写内核镜像和根文件系统的知识、烧写Linux系统到开发板的方法。设计了基于该嵌入式Linux系统的CMOS摄像头驱动程序,将该驱动程序加载到系统中运行,加载WIFI模块,介绍如何编译安装mjpg-streamer,实现了一个基于ARM9处理器为核心的片上系统控制的,可通过WIFI和WEB方式访问的网络视频监控系统。最后,对数字图像处理技术中关于模糊图像复原算法做了探讨和研究,以及描述了该算法在本视频监控系统中的应用。

关键词：嵌入式Linux ARM 视频监控图像复原技术 mjpg-streamer

面向超高行频TDI CMOS的遥感图像数据复原算法研究

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面向超高行频TDI CMOS的遥感图像数据复原算法研究

作者：张紫玉中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

空间光学遥感成像技术凭借隐蔽和高效等优点,在军事侦察、海洋勘探及地貌测绘等领域备受重视。为获取更高分辨率的遥感图像,本文所课题研制了具备超高行频和高累加级数的TDI CMOS空间光学遥感成像系统。而由于图像探测器利用超高行频进... 详细信息

空间光学遥感成像技术凭借隐蔽和高效等优点,在军事侦察、海洋勘探及地貌测绘等领域备受重视。为获取更高分辨率的遥感图像,本文所课题研制了具备超高行频和高累加级数的TDI CMOS空间光学遥感成像系统。而由于图像探测器利用超高行频进行逐行扫描,单次扫描的曝光时间则必然会缩短。尽管高累加级数起到了累积足量成像电荷的作用,但是其却受到像移匹配精度的约束而无法选取理论值,因此得到的图像具有整体能量不足、信噪比较低的特点。此外,遥感成像设备与环境等因素同样影响着系统的成像质量,即造成调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)下降问题。在这种缺乏先验知识的情况下,基于相关理论知识和构建数学模型的MTF补偿技术将面临失效,无法应对成像环境的干扰并得出准确的补偿卷积核。而图像盲复原技术则在此情况下更适合完成MTF的提升工作,其可利用相关先验知识通过退化图像来估计模糊核,即点扩散函数(Point Spread Function,PSF),消除图像中的模糊,复原出真实图像。本文研究了超高行频TDI CMOS遥感成像系统的成像机理,构建了对应的MTF补偿模型,并基于局部二值模式(Local Binary Pattern,LBP)先验和重叠面片非线性(Overlapped Patches’Non-Linear,OPNL)先验设计了对应的遥感图像盲复原算法。实验表明,本文开发的算法均拥有良好的收敛性与稳定性,能够出色完成遥感图像的复原工作。此外,针对遥感图像复原后面临的图像评价问题,本文还提出了图像像质分类系统,进一步提升图像评价结果的准确度,具有一定的工程意义。本文的研究内容主要包含以下四个方面:第一、研究超高行频TDI CMOS遥感成像系统的成像机理,明确影响系统成像质量的原因,并调研传统MTF补偿方法以及图像复原方法,探究二者的核心关键及特点,最终确定像质提升的方案并构建相应的MTF补偿模型。第二、以LBP为先验,设计遥感图像盲复原算法。着重于清晰图像与模糊图像的局部二值模式间的相似之处,通过设置LBP阈值来筛选图像复原环节中的关键像素,并针对不同的像素及其对应梯度分别进行相应处理,实现锐化重要边缘的同时模糊微小细节,防止过度锐化。建立相关复原方程,基于交替投影极小化和半二次分裂法求解得出清晰遥感图像。第三、以清晰图像与模糊图像间特征的差异之处为先验,设计基于重叠面片非线性先验的遥感图像盲复原算法。将图像分割成若干相互部分重叠的面片,并以此为单位提取特征,通过极端像素的比率来构建先验知识。以交替投影极小化和半二次分裂法为基础,结合快速阈值迭代、稀疏映射矩阵和快速傅里叶变换,建立相关的求解算法以复原得到清晰遥感图像。第四、经处理的图像可能存在结构被破坏和过度锐化、伪影严重等现象,其会严重干扰图像的评价工作,致使对复原算法能力的评估产生误判。利用频段信息获取分类特征,构建基于决策树的支持向量机(SVM)的机器学习模型,使其在保持较高正确率的前提下递进判别5种图像类型:结构被破坏的图像、过度锐化和残留伪影的正常图像、过度锐化和残留伪影的暗弱图像,优质正常图像和优质暗弱图像,而且综合正确率达到了92.5%。

关键词：超高行频TDI CMOS 遥感成像 MTFC 图像复原技术图像像质分类

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沥青混合料特征识别与评价系统研究

沥青混合料特征识别与评价系统研究

作者：张惠玲长安大学

学位级别：硕士

沥青混合料检测技术在沥青路面的使用中具有重要的理论意义和实用价值。而现行的检测技术多为手工操作的方式,存在各方面的缺陷。随着数字图像处理技术的发展,各种图像的处理方法和算法已日趋成熟。将这一技术应用于沥青混合料检测中将... 详细信息

沥青混合料检测技术在沥青路面的使用中具有重要的理论意义和实用价值。而现行的检测技术多为手工操作的方式,存在各方面的缺陷。随着数字图像处理技术的发展,各种图像的处理方法和算法已日趋成熟。将这一技术应用于沥青混合料检测中将带来一种新的智能化的检测方式。本文以沥青混合料特征识别与评价系统为研究课题。论文首先介绍了沥青混合料的使用以及现行的检测技术,并阐述了各种检测技术的特点。在对数字图像的一些基本概念和处理方法阐述的基础上,引出了数字图像处理技术在沥青混合料检测中的应用。为了突出课题的整体性,在论述了前面所做的图像平滑、锐化、分割、边缘跟踪等研究的基础上,论文主要阐述了小波去噪和图像复原技术中的维纳滤波在课题图像处理中的使用。另外,对于图像数据库,数据拟合也做了详细的介绍阐述与分析。使特征识别与评价系统的数据处理精度进一步提高,系统更趋于完善。

关键词：数字图像处理沥青混合料特征识别与评价图像复原技术维纳滤波小波去噪图像数据库数据拟合