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基于边缘重构和相似性度量的SAR图像去噪算法研究

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基于边缘重构和相似性度量的SAR图像去噪算法研究

作者：薛敏西安电子科技大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种可以全天时全天候生成高分辨遥感图像的相干成像系统,其被广泛地应用在气候变化研究、地球环境监测以及军事侦察等方面。然而,独特的相干成像机制导致SAR图像中存在相干斑乘性噪声,其... 详细信息

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种可以全天时全天候生成高分辨遥感图像的相干成像系统,其被广泛地应用在气候变化研究、地球环境监测以及军事侦察等方面。然而,独特的相干成像机制导致SAR图像中存在相干斑乘性噪声,其对于SAR图像的干扰强烈、含有用数据较少且易造成小目标信息的丢失。因此,研究相干斑去噪算法对图像的目视解译和后续应用具有极其重要意义。但现有去噪方法存在去噪效果、边缘信息保留能力不能同时满足的问题,且算法实时性较低。本文从空域滤波的边缘信息、非局部滤波的相似性度量以及算法效率等方面出发,对SAR图像相干斑抑制开展研究,主要工作内容包含以下三个方面:1、针对精致Lee滤波算法存在的边缘细节漏检问题,本文提出了一种基于八方向边缘检测算子的精致Lee滤波算法。首先重新划分了窗口内的子区域并且规定了16个方向索引;其次根据8方向Sobel边缘检测算子计算梯度值最大的方向,且利用改进的边缘定位方法进行边缘方向的判断,提升了边缘方向定位的准确度。最后根据改进的方向子集确定边缘像素点的位置,从多个方向将边缘像素点与非边缘像素点分割的更精确,同时边缘噪声也在其对应的子集中被滤波器平滑。实验结果表明本文算法相对于传统算法的边缘保持能力有所提升。2、针对Lee滤波边缘保持能力弱、运算效率低以及多尺度Curvelet变换去噪产生吉布斯效应的问题,本文提出了一种结合Curvelet变换的快速Lee滤波边缘重构去噪算法。首先利用边缘检测算子对图像的边缘区域和非边缘区域进行标记。其次针对Lee滤波运行速度慢问题,提出一种基于傅里叶变换的快速Lee滤波算法,使用二维傅里叶变换代替传统滑窗移动,进行像素点统计参数的计算以及噪声方差系数的估计,提升了Lee滤波算法的去噪效率。最后将Curvelet变换去噪图像的边缘区域与快速Lee滤波图像的非边缘区域进行边缘信息的重构,提升了算法的边缘保持效果。实验结果表明本文算法在均匀区域的噪声抑制和边缘区域的细节保护方面都取得了较好的效果,且降斑速度大幅度提升。3、针对BM3D(Block-matching and 3-D Filtering,BM3D)算法块匹配搜索范围过大以及对SAR图像去噪效果差的问题,本文提出了一种基于FCM(Fuzzy Cmeans,FCM)聚类和改进相似性度量的BM3D去噪算法。首先通过聚类算法将图像分为不同的类别,从而将相似块的搜索范围限制在聚类后的同质区域内,提升了块匹配的搜索速度;然后结合SAR图像的相干斑特性,采用改进的广义似然比相似性度量方法进行块间匹配,改善了SAR图像的去噪效果。最后采用伪三维变换代替三维变换,减少了三维变换的运算量,提升了算法的去噪效率。实验表明本文算法具有较好的相干斑抑制效果,且算法耗时短,去噪效率高。

关键词： SAR图像去噪边缘重构三维块匹配滤波相似性度量块匹配

分数量子霍尔液滴中的纠缠谱边缘重构及关联空穴的研究

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分数量子霍尔液滴中的纠缠谱边缘重构及关联空穴的研究

作者：魏丽霞重庆大学

学位级别：硕士

自1980年,von Klitzing等人发现整数量子霍尔效应以来,距今已接近40年。整数量子霍尔效应的发现为后来各种量子霍尔现象的发现开辟了道路,尤其是分数量子霍尔效应的发现。同时,分数量子霍尔效应的发现推动了强关联电子系统理论的发展,... 详细信息

自1980年,von Klitzing等人发现整数量子霍尔效应以来,距今已接近40年。整数量子霍尔效应的发现为后来各种量子霍尔现象的发现开辟了道路,尤其是分数量子霍尔效应的发现。同时,分数量子霍尔效应的发现推动了强关联电子系统理论的发展,特别是,它揭示了各种概念的实际存在,而这些概念以前只是理论想象的产物。在这几十年的时间里,科学家们在这一领域做出了很多突出的贡献并且不断的向前发展,许多以前只存在于理论物理学家大脑中的新概念或旧概念被证明适用于这个二维系统,比如粒子分数统计,分数带电准粒子,天使粒子以及Tomonaga-Luttinger液体等,而且它们确实被观察到了,这些突出的研究成果极大地促进了自1980年以来物理学中凝聚态物理的发展。从实验的角度来看,大多数结果来源于对半导体异质结构的测量,其中许多参数,如电子-电子相互作用强度、无序势、自旋特性或边缘轮廓。这些可能性,以及新的理论概念,为量子霍尔效应的研究提供了基础。本文描述了在分数量子霍尔体系中,关联空穴对于理解分数量子霍尔态的重要性。对于不同的分数量子霍尔态,关联空穴对应的是“通量单位”。例如,ν=1/3Laughlin态的基本单位是电子与一个关联空穴的结合,也就是三种可用的单粒子态,这些单粒子态只被它们所依附的粒子占据。一般来说,分数量子霍尔液体的基本单位是p粒子和q量子的“复合玻色子”,这是一种类似于固体中的单元。这对于我们更好的理解分数量子霍尔系统中的基本的关联空穴的性质有很重要的研究意义。另外,本文主要考虑在圆盘几何结构中,以填充因子为ν=1/3的分数量子霍尔态为主要的研究对象。基于分数量子霍尔态在能量空间的边缘重构为切入点,讨论在纠缠空间的分数量子霍尔态也存在边缘重构的性质,利用实空间的纠缠谱,改变实空间切的位置,发现以某一子系统为固定值,随着实空间切的位置的变化,纠缠谱中也存在边缘重构的现象并且这与分数量子霍尔液滴中的关联空穴可以精确的联系起来。这提供了一个新的视角,并且也计算了其他的分数量子霍尔态中存在的这种可能,对于分数量子霍尔态中的拓扑性质的研究,为分数量子霍尔态中的其他可能提供一定的理论支持。另外,分数量子霍尔系统中的动力学问题一直是一个难点,本论文通过在半径为R的圆盘几何上考虑N个电子之间的相互作用在Laughlin态的液滴中受到的杂质势的研究,在最低的朗道能级考虑在T=0的时刻加杂质势,在T不等于0的时候将杂质势去掉,考虑单一的时间内的动力学演化,进一步研究杂质势对系统的影响,这不仅可以帮助更好的理解真实系统中的电子,以便可以进一步的找到更多动力学量子相变的规律。

关键词：量子霍尔效应关联空穴纠缠谱边缘重构动力学演化

Canny算法与正则化的煤岩破碎图像边缘重构方法

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黑龙江科技大学学报 2021年第1期31卷 43-47页

作者：任春平赵中旭马化凯黑龙江科技大学机械工程学院哈尔滨150022 黑龙江科技大学安全工程学院哈尔滨150022

为重构煤岩破碎图像边缘,提出了一种Canny结合正则化的煤岩破碎图像边缘重构算法。采用Tikhonov正则化方法对输入的煤岩破碎图像进行预处理,降低噪声对煤岩破碎图像边缘重构的影响,通过Canny算法中的一阶偏导的有限差分,给出去噪后煤岩... 详细信息

为重构煤岩破碎图像边缘,提出了一种Canny结合正则化的煤岩破碎图像边缘重构算法。采用Tikhonov正则化方法对输入的煤岩破碎图像进行预处理,降低噪声对煤岩破碎图像边缘重构的影响,通过Canny算法中的一阶偏导的有限差分,给出去噪后煤岩破碎图像的梯度幅度以及方向,对图像梯度的幅值开展非极大值抑制。利用双阈值方法,连接和检测候选边缘点,实现煤岩破碎图像边缘的精确定位。结果表明:所提出算法结合L曲线法与传统的Canny算法和所提出算法结合GCV法相比,信噪比分别为24.56、22.83和23.78;所提出算法中L曲线选择正则参数得到的边缘重构效果优于GCV方法,能够更好地重构煤岩破碎图像的边缘。该算法能够重构出更多的煤岩破碎图像边缘细节特征,对噪声具有较强的鲁棒性。

关键词：煤岩破碎图像边缘重构 Canny算法 Tikhonov正则化图像预处理

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胎儿大脑三维表面重建算法

华侨大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 78-85页

作者：蔡凯雄王强陈添峰郑力新华侨大学工学院福建泉州362021 泉州市妇幼保健院儿童医院福建泉州362000

通过核磁共振设备获得多个离散间距的磁共振切片图像,采用CARESU_NET卷积神经网络对图像进行分割,获取胎儿大脑区域图像。采用CARESU_NET卷积神经网络对间断切片进行边缘重构,恢复完整的边缘信息。对边缘重构后的图像组提取边缘像素,生... 详细信息

通过核磁共振设备获得多个离散间距的磁共振切片图像,采用CARESU_NET卷积神经网络对图像进行分割,获取胎儿大脑区域图像。采用CARESU_NET卷积神经网络对间断切片进行边缘重构,恢复完整的边缘信息。对边缘重构后的图像组提取边缘像素,生成三维点云,运用泊松重建方法重建点云表面,得到胎儿大脑三维表面模型。结果表明:基于核磁共振图像的三维表面模型直观生动,提高诊断效率和准确性。

关键词：胎儿大脑三维重建边缘重构点云处理核磁共振

高分辨透射电子显微镜原位表征单层黑磷边缘结构和重构

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高分辨透射电子显微镜原位表征单层黑磷边缘结构和重构

TFC'19第十五届全国薄膜技术学术研讨会

作者：姚奋发肖张茹金传洪浙江大学材料科学与工程学院硅材料国家重点实验室厦门大学材料学院

摩尔定律限制了以硅、锗和III-IV族体材料为基底的隧穿场效应晶体管(TFET)尺寸的进一步减小,特别是在尺寸小于10纳米的范围。具有原子级厚度的二维半导体材料提供了一个打破这一限制的机会,例如过渡金属硫族化合物和黑磷材料等。边缘态... 详细信息

摩尔定律限制了以硅、锗和III-IV族体材料为基底的隧穿场效应晶体管(TFET)尺寸的进一步减小,特别是在尺寸小于10纳米的范围。具有原子级厚度的二维半导体材料提供了一个打破这一限制的机会,例如过渡金属硫族化合物和黑磷材料等。边缘态对二维材料的电子结构有很大的影响,对二维材料纳米带的影响更大。在该工作中,我们在透射电子显微镜内通过电子束刻蚀可控的获得了几个纳米宽的分别沿zigzag,diagonal,和armchair三个方向的黑磷纳米带。结合原位加热技术,进一步原位表征了单层黑磷的边缘结构及其重构行为。同时,实验还发现了一种特殊的具有较高稳定性的双链结构。结合实验结果和密度泛函理论计算,我们进一步研究了几种边缘构型的形成能和稳定性。我们希望对黑磷材料的原子尺度的表征能够促进对这种新型材料更好的了解和应用。

关键词：黑磷边缘重构原子链

来源： cnki会议评论

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台湾“留学生作家群”的创作转向研究

华侨大学学报（哲学社会科学版） 2020年第1期 120-128页

作者：彭贵昌王列耀广州大学人文学院广东广州510006 暨南大学中文系

20世纪80年代以来,台湾“留学生作家群”的创作告别了60、70年代“留学生文学”时期的放逐心态,呈现出创作的转向。他们笔下的“美国空间”呈现出从单一化到多元化的转变,显示出他们对美国文化的重新体认;对祖国的态度从抗拒到主动追寻... 详细信息

20世纪80年代以来,台湾“留学生作家群”的创作告别了60、70年代“留学生文学”时期的放逐心态,呈现出创作的转向。他们笔下的“美国空间”呈现出从单一化到多元化的转变,显示出他们对美国文化的重新体认;对祖国的态度从抗拒到主动追寻,显示出对母体文化的重新认同;他们还以流散书写重塑边缘身份合法性,解构了作为外来者所处的“边缘-中心”权力结构。他们的创作转向体现这一作家群体消除文化霸权、追求文化交融的努力,呈现出创作主体的“双重认同”特点。

关键词：台湾“留学生作家群” 边缘重构写作转向身份变迁

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基于结构与纹理分解的较大区域图像修复算法

基于结构与纹理分解的较大区域图像修复算法

作者：王哲大连海事大学

学位级别：硕士

图像修复指的是恢复受损图像中丢失的像素或者损坏的区域的过程。目前图像修复算法主要分为基于扩散的图像修复算法与基于样本的图像修复算法。每类算法都有各自的适用性,基于扩散的图像修复算法对小区域破损和结构图像修复效果较好;基... 详细信息

图像修复指的是恢复受损图像中丢失的像素或者损坏的区域的过程。目前图像修复算法主要分为基于扩散的图像修复算法与基于样本的图像修复算法。每类算法都有各自的适用性,基于扩散的图像修复算法对小区域破损和结构图像修复效果较好;基于样本的图像修复算法对于纹理图像修复效果较好。自然图像通常同时具有复杂的结构与纹理,所以本文给出了一种综合的方法,首先将破损图像分解为结构层与纹理层,然后分别对其进行修复,最后将修复完成的两层图像叠加,作为最终的修复结果。本文的主要工作包括：(1)给出了结构纹理分解算法中矫正操作子的矫正角度与矫正方向的自动估计算法。针对基于块核范数图像结构纹理分解算法矫正操作子参数固定化,并导致结构纹理分离不完全的现象,给出了结合梯度方向直方图的矫正操作子矫正角度与方向的自动估计算法。实验表明,改进算法不但改善了结构纹理分离效果,而且峰值信噪比也有一定的提高。(2)给出了结合超分辨率算法与边缘重构的结构层图像修复算法。针对结构层修复算法对于较大区域破损会引入模糊效应的现象,提出了改进算法。为了缩小破损区域范围,本文针对破损区域是否存在边缘两种情况,分别进行处理。当破损区域存在边缘时,采用边缘重构的方式缩小破损区域范围,使用快速步进法进行修复;当所有破损区域的连通域均不存在边缘时,采用下采样的方式缩小破损区域范围,然后使用快速步进法进行修复,最后使用超分辨率算法对其进行重建。实验表明,该算法减弱了模糊效应并取得了较高的峰值信噪比。(3)给出了基于几何距离的纹理层修复算法。针对纹理层图像修复算法优先权计算不准确以及匹配策略的不恰当导致修复效果不理想的问题,提出了改进算法。在确定修复顺序方面,改进了优先权模型;在匹配策略方面,将欧氏距离与几何距离结合,采用多块同时修复的策略确定各块的最佳匹配块。实验结果表明：改进的算法较好的减弱了原算法所存在的优先权计算不准确以及匹配策略约束力不够而导致的纹理延续修复错误问题,且与典型算法相比,具有较好的视觉效果。实验表明,本文给出的基于结构纹理分解的图像修复算法可以很好的同时兼顾结构的保持与纹理的传播,实验结果具有良好的视觉效果。

关键词：图像修复结构纹理分解纹理参数估计边缘重构几何距离

三嗪化合物衍生碳基氧还原催化剂分子设计及其性能的研究

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三嗪化合物衍生碳基氧还原催化剂分子设计及其性能的研究

作者：魏钶燕南京航空航天大学

学位级别：硕士

开发高能效、低成本的氧还原反应（ORR）电催化剂是缓解（ORR）动力学缓慢、提升锌空气电池（ZABs）性能、促进其商业化应用的有效途径。纳米碳基材料具有比表面积高、结构/组成可操控性强、物理/化学稳定性优异等特点,成为非贵金属ORR... 详细信息

开发高能效、低成本的氧还原反应（ORR）电催化剂是缓解（ORR）动力学缓慢、提升锌空气电池（ZABs）性能、促进其商业化应用的有效途径。纳米碳基材料具有比表面积高、结构/组成可操控性强、物理/化学稳定性优异等特点,成为非贵金属ORR催化剂领域的主流研究方向。纳米碳基材料的前驱物选择及其制备方法在很大程度上决定了其ORR电催化性能。本论文选用高氮含量的三嗪环为结构单元,利用席夫碱反应和质子化等方法构建氮掺杂碳前驱物,并开发了原位活化/脱掺杂策略、气相沉积策略和边缘重构策略,构建了一系列纳米碳基ORR催化剂,实现了在碱性条件下与贵金属Pt/C催化剂相媲美的ORR电催化性能。主要研究内容如下:（1）以富含三嗪环结构的席夫碱聚合物为前驱物,以Zn O纳米颗粒为可热移除的硬模板和活化剂,通过原位活化/脱掺杂策略,制备了可控缺陷的碳海绵（DCS）ORR催化剂。Zn O纳米颗粒的模板作用使制备的催化剂具有高度开放的薄层碳海绵结构;Zn O的活化作用和氮杂原子的部分脱除增加了碳缺陷数量和活性位点表面积。优化后的DCS1100催化剂具有1198 m2/g的高比表面积和2.81at.%的低氮含量,在0.1 M KOH电解液中的ORR催化半波电位(E)为0.818V,且表现出的良好的稳定性。（2）以制备的DCS材料为碳载体,以酞菁铁（Fe Pc）为铁源,通过气相沉积策略在DCS表面成功引入高ORR活性的Fe-N位点。通过平衡Fe Pc的蒸发和分解过程,在600~oC下获得了Fe-N位点的最高载量。Fe Pc优化的Fe Pc@DCS催化剂在0.1 M KOH电解液中的ORR催化E提高至0.872V,与30%Pt/C（0.874V）接近;在锌空气电池中的功率密度达到90.99 m W/cm,10 m A/cm电流下的放电电压达到1.21V。（3）以HPO质子化的三聚氰胺为前驱物,通过改善三聚氰胺热聚合得到的氮化碳（CN）的热稳定性,实现了CN向碳纳米片的成功转化;在此基础上,通过提高热处理温度使部分边缘掺杂的N和P元素脱除,实现了碳纳米片边缘重构,形成富含边缘缺陷结构的非金属ORR活性位点。优化后的NPC1100催化剂在0.1 M KOH电解液中的ORR催化E达到0.863V,且在锌空气电池中表现出良好的放电稳定性。

关键词：纳米碳材料氧还原反应三嗪结构脱掺杂碳缺陷边缘重构

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圆盘几何上分数量子霍尔系统的热霍尔电导率

圆盘几何上分数量子霍尔系统的热霍尔电导率

作者：方子怡重庆大学

学位级别：硕士

在低温和强磁场的二维电子气中研究量子霍尔效应在过去40多年里已经成为一个极其重要的研究课题。作为典型的多电子强关联问题,传统的单电子近似或微扰论等理论无法解释该效应,并且很多不同填充因子的分数量子霍尔态的物理图像也大相径... 详细信息

在低温和强磁场的二维电子气中研究量子霍尔效应在过去40多年里已经成为一个极其重要的研究课题。作为典型的多电子强关联问题,传统的单电子近似或微扰论等理论无法解释该效应,并且很多不同填充因子的分数量子霍尔态的物理图像也大相径庭。分数量子霍尔态完全由电子之间的相互作用引入,它蕴含在电子与电子之间的相对拓扑结构的內禀性质,可用于揭示非平庸拓扑性能,像分数电荷激发和分数统计,尤其是在一些特别填充因子下,分数量子霍尔态能产生Majorana零模式激发且满足非阿贝尔统计,其拓扑结构的宏观外在表现更是可以展示出超流的特征。作为凝聚态物理领域的重要的挑战之一,分数量子霍尔态由此引发了学者对新物质,新量子态的探索和理解,相关研究已分别获得了1985,1998和2016年三次诺贝尔物理学奖。在分数量子霍尔液体中,体态是有能隙的绝缘体,而体内的低能激发是中性magneto-roton（磁转子）激发（也可描述为一对粒子空穴激发）。由于体态和边缘的相互作用,边缘态的物理对于揭示体态的拓扑性质起着至关重要的作用。在用于测量分数量子霍尔态的样品中,通常无法避免边缘的存在,除非使用圆盘几何结构,因此本论文中我们基于圆盘几何结构介绍了不同填充因子下分数量子霍尔态能谱和纠缠谱边缘重构,展示了当束缚势比相互作用弱时会发生边缘重构。发生边缘重构后CLL理论预测的电流电压幂率定律中的不再具有普世性。因此,边缘重构现象对于分数量子霍尔效应的拓扑序的测量至关重要,理论和实验证明,普适的CLL规律、或边界与体态的对应只有没有发生边缘重构的时候才成立。另外,理论上用于描述拓扑量子态性质的一个重要手段,是将系统部分自由度求迹后,子系统的纠缠能谱,即系统约化密度矩阵的本征值能谱,已被证明是探测拓扑序的有力工具,它们与系统的拓扑性质密切相关。最近的理论工作表明,在保持旋转对称性圆盘结构实空间切割的情况下,纠缠谱也能发生边缘重构,在实空间切割的情况下子系统的临界面积对应的是其关联空穴的大小,也对应纠缠能谱中边缘速度的极小值。本论文研究了分数量子霍尔态在有限温度下的热电输运性质,主要计算了在圆盘几何中分数量子霍尔态的热霍尔电导率,尤其研究了热霍尔电导率在低温部分的标度行为,相较于在没有边界的圆环几何下的结果,我们在边缘态的存在的情况下,发现边缘激发的性质主导了热霍尔电导率在低温行为,打破了普适的热电导率幂律定律。为了单独考虑边缘态的影响,我们通过改变子系统的面积计算了模型波函数在实空间中的纠缠谱。我们发现了在非阿贝尔Moore-Read态下,低温下的Majorana中性边缘模式比电荷模式的影响更为显著,因此Majorana中性边缘模式对于热霍尔电导率以及主导低温部分的标度行为有重要意义,部分解释了为什么非阿贝尔信号会出现在低温热霍尔输运实验中。在凝聚态物理领域,对填充因子为5/2的分数量子霍尔态的研究,人们发现了拓扑量子计算机所需的非阿贝尔拓扑量子态,其中的准粒子激发满足拓扑量子计算的要求,受到研究人员的广泛关注。但时至今日,实验上还无法完全确认5/2态的基态波函数属于哪种具体形式。数值计算验证5/2 FQH态的基态性质也经历了漫长的过程却仍未定论。本论文通过对粒子空穴进行交换,构造满足对称性的哈密顿量,寻找满足粒子空穴对称的量子态。通过精确对角化计算得到基态并与Pf和Apf态进行比较,初步深入理解非阿贝尔5/2态的基态性质。

关键词：分数量子霍尔效应边缘重构热霍尔电导率粒子空穴对称态