1 平顶山学院, 河南 平顶山 467000
2 河南城建学院, 河南 平顶山 467000
3 信息工程大学, 郑州 450000
针对目前基于距离的连通性保持方法过于保守的问题, 提出了一种改进连通性保持的二阶多智能体主从式编队控制方法。首先, 考虑部分智能体可接收到领航者信息, 设计了基于期望偏置位置的分布式编队控制协议。其次, 提出了同时利用智能体位置和速度信息的连通性趋势判断方法, 并设计了基于相对速度和距离的自适应动作函数; 与传统基于人工势场的连通性保持方法相比, 所提方法能够准确判断智能体间连通性变化趋势, 同时减少对编队的不利影响。最后, 通过运用图论给出了系统稳定性的充分条件, 并通过数值仿真和对比实验验证了所提方法的优越性。
二阶多智能体 编队控制 人工势场 连通性保持 second-order multi-agent formation control artificial potential field connectivity preservation
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210233
1 平顶山学院信息工程学院, 河南 平顶山 467000
2 信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450001
针对目前传统多聚焦图像融合中图像局部模糊不易度量, 融合策略难以设计等问题,提出一种新的相位拉伸核函数, 形成基于扩展相位拉伸变换的多聚焦图像融合算法。该算法将传统的线性或次线性群延迟相位滤波器推广到非线性群延迟相位滤波器,并从理论上证明,这种扩展相位拉伸变换的逆变换相位近似于原始图像的归一化二阶梯度, 将图像高频特征传统的梯度极值表达转换为角度或相位表达,利用角度/相位图像局部方差对清晰与模糊图像良好的区别特性设计出基于扩展相位拉伸变换局部相位方差度量的融合策略,克服了目前融合方法存在的不足。利用MATLAB软件平台对Lytro数据集中的相当数量多聚焦图像数据进行融合实验, 与传统基于离散小波变换、拉普拉斯、超分辨率、引导滤波和联合卷积自编码网络算法等融合算法结果进行对照分析。 结果表明, 本文算法的融合图像明显优于传统最好的融合算法, 融合图像的互信息、信息熵、空间频率、平均梯度及结构相似性等指标比现有的其他方法提高5%以上,证明了所提算法的优越性与实用性。
图像处理 图像融合 相位拉伸变换 色调、饱和度、亮度变换 多聚焦 激光与光电子学进展
2020, 57(22): 221007
1 信息工程大学 理学院, 河南 郑州 450001
2 信息工程大学 地理空间信息学院, 河南 郑州 450001
3 郑州升达经贸管理学院, 河南 郑州 451191
现有的空间目标图像波后处理方法多直接套用自然光学图像的复原技术, 效果并不理想。本文通过分析空间目标图像的近似稀疏性和灰度值服从超拉普拉斯分布的独有特点, 提出了一个采用正则化方法的非凸稀疏正则化空间目标图像复原模型。在数值计算过程中, 根据交替方向乘数法将复原模型分解为两个子问题, 对凸优化子问题采用快速傅里叶变换求解, 对非凸优化子问题采用固定点迭代方法求解。文中设计了非凸稀疏正则化空间目标图像波后复原的完整算法流程, 并针对模拟图像和真实空间目标图像进行了对比验证。 结果显示: 相对于最近的流行算法, 提出方法的最大峰值信噪比提高了2 dB, 最大平均结构相似度提高了0.17, 最大信息熵提高了3.85, 图像清晰度提高了2.65。
空间目标图像 波后复原 稀疏性 正则化 非凸优化 交替方向乘数法 space object image wave back restoration sparsity regularization non-convex optimization alternating direction multiplier method
1 解放军信息工程大学, 河南 郑州 450002
2 许昌学院, 河南 许昌 461000
3 陆军航空兵学院 飞行模拟训练系, 北京 101123
4 61287部队, 四川 成都 610036
针对KAZE特征匹配算法对视角变化敏感, 在大视角场景下不能实现正确匹配的问题, 提出了一种视角鲁棒的PKAZE(Perspective-KAZE)算法。该算法在原KAZE描述符的基础上, 计算特征点邻域内的二阶梯度均值, 形成新的扩展的80维描述符; 然后利用透视变换模型对待匹配影像进行多视角模拟, 在模拟影像上提取改进的KAZE描述符, 再进行特征匹配。最后, 选取5对含有最多正确匹配数量的影像上的匹配对作为初始结果, 利用随机抽样一致算法对初始结果提纯。对多组图像进行了匹配实验, 结果表明：与 KAZE、尺度不变特征变换(SIFT)和加速鲁棒特征(SURF)算法相比, 所提算法对视角变化具有更强的鲁棒性; 与透视尺度不变特征(PSIFT)和仿射尺度不变特征(ASIFT)算法相比, 本算法匹配正确率更高, 分别为PSIFT的2~10倍, ASIFT的2~7倍。提出的算法对视角变化具有很好的鲁棒性, 不仅对模拟影像的视角变化很稳健, 而且适用于真实三维复杂场景拍摄的大视角影像, 具有一定的实用价值。
影像匹配 特征匹配 KAZE算法 二阶梯度 透视变换 非线性尺度空间 image matching feature matching KAZE algorithm second-order gradient perspective transform nonlinear scale space
1 解放军信息工程大学 地理空间信息学院, 河南 郑州 450002
2 61175部队, 江苏 南京 210049
针对相位平移误差使光学合成孔径图像的复原出现的振铃效应, 提出了一种结合视觉感知的振铃探测与消除方法。首先, 提出并利用梯度方向随机度和局部方差值两项指标计算得到图像纹理区;然后, 根据不同阈值的Canny算子检测出全边缘与主边缘, 并将主边缘邻域内的全边缘作为待筛选的边缘振铃;最后, 结合人类视觉系统的纹理掩盖效应分别得到振铃区与平坦区。此外, 在图像分区基础上, 选择亮度相似度因子作为自适应参数, 利用双边滤波进行图像处理。实验显示: 处理后Lena图像的峰值信噪比提高了10.8%, 分辨率板的结构相似度提高了0.057。结果表明: 该方法能够对图像以像素精度分区, 可以在保持边缘与纹理的同时, 有效消除振铃效应, 提高图像复原质量。
图像复原 振铃效应 光学合成孔径 视觉感知 图像分区 双边滤波 image restoration ringing artifact optical synthetic aperture visual perception image classification bilateral filter 光学 精密工程
2014, 22(11): 3091
解放军信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450002
为探索能够准确反映合成孔径系统成像性能的特征指标，计算比较了三种典型的六孔径阵列的填充因子上下限、截止频率、截止能量比以及相关系数等参数，发现其成像质量主要与调制传递函数(MTF)中低频段的频谱分布有关。在此基础上，提出了综合考虑频率高低与频段分布均匀性的加权频段能量曲线，可以较准确地反映不同阵列在成像质量方面的差异。为实现MTF中低频段频谱能量最大化，对三种阵列的光瞳结构进行优化，得到对应的中心聚合型阵列。实验结果表明，新阵列在成像质量上明显优于原阵列，填充因子范围也能满足一般设计需求。
成像系统 光学合成孔径 特征指标 光瞳优化 成像质量 频谱分布 光学学报
2014, 34(11): 1111001
1 解放军信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450002
2 61618部队, 北京 102102
3 61175部队, 南京 210049
相位误差的存在严重降低了光学合成孔径系统的成像质量。针对活塞误差和倾斜误差的不同特性，设计对应的量化指标，并以维纳滤波进行复原，利用相关系数进行评价。统计结果表明，只有活塞误差均值小于0.06λ，倾斜误差均值小于16 μrad时，才能保证相关系数大于0.98，近似实现无损复原。在此基础上，通过旋转阵列获取频谱不同的多帧图像共同参与复原，以减小或消除相位误差的影响。比较不同旋转角度和次数情况下的复原结果，最终确定最优方案。实验结果表明，该方法与直接成像相比，可以显著提高含相差系统的图像复原质量，而且将两种相位误差容限分别提高到0.12λ和35 μrad，降低了对光学设计和相差校正的精度要求。
成像系统 光学合成孔径 相位误差 旋转阵列 相关系数 误差容限
解放军信息工程大学 地理空间信息学院, 河南 郑州, 450052
分析了Benvenuto等针对天文图像恢复提出的基于极大似然(ML)代价函数的有效逼近模型, 由此提出了一种比传统ML收敛更快的图像恢复算法。该算法在未知点扩散函数(PSF)条件下, 通过观测模糊图像, 自适应估计湍流PSF, 使PSF估计更符合成像环境; 然后, 将该算法与混合高斯泊松噪声的ML算法相结合, 形成增强ML迭代算法。在迭代过程中动态更新PSF, 交替执行恢复图像、去除噪声等策略。结果显示：对于点源目标图像, 本文算法恢复图像的质量在峰值信噪比、均方误差以及平均对比度3个指标上分别提高了96.64%, 69.26%和25.6%; 对于真实湍流退化图像, 恢复质量也有一定改善。结论表明：该方法可以使迭代过程收敛更稳定, 图像恢复质量得到明显提高, 非常适用于天文观测图像的高清晰恢复与重建。
图像恢复 天文图像 极大似然原理 点扩散函数估计 混合高斯泊松噪声 image restoration astronomical image maximum-likelihood Point Spread Function(PSF) estimation mixed Gaussian-Poisson noise 光学 精密工程
2013, 21(11): 2943
1 北京大学 遥感与地理信息系统研究所, 北京 100871
2 信息工程大学 测绘学院, 郑州 450052
为了提高自适应光学图像复原效果, 提出了一种新的多重约束非对称图像迭代盲解卷积算法。首先, 在点扩散函数(PSF)频率域引入带宽有限约束来提高迭代盲解卷积算法的可靠性; 然后, 在PSF空间域引入支持域动态更新的思想以加快迭代盲解卷积算法收敛速度; 最后, 自动计算迭代盲解卷积算法的非对称因子以提高算法的自适应性。模拟实验结果表明, 与RL-IBD算法比较, 新算法迭代次数减少22.4%、峰值信噪比提高10.18 dB。在FK5-857和某双星的自适应光学图像复原实验中, 也取得很好的复原效果。
自适应光学 图像复原 迭代盲解卷积 动态支持域 带宽有限约束 adaptive optics image restoration iterative blind deconvolution dynamic support region bandwidth limit
