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高分辨太赫兹图像处理
作 者: 徐利民
导 师: 范文慧
学 校: 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
专 业: 物理电子学
关键词: 太赫兹成像 图像降噪 图像增强 成像背景起伏效应 同态滤波 观测模型 亚像素位移 点扩散函数 高分辨重构
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
太赫兹成像是在生物医学、工业和安全检测等领域具有很强应用前景的一种成像方式。长期以来,较差的成像清晰度和对比度、较低的分辨率成为阻碍太赫兹成像应用的主要因素之一。由于太赫兹波自身的特性,太赫兹成像面临着特有的技术难题。本文主要致力于研究将图像处理技术与太赫兹成像原理相结合,通过完成对太赫兹图像的降噪和增强、对太赫兹辐射源起伏效应的抑制和太赫兹图像的高分辨重构过程,获得低噪声、高成像目标-背景对比度、高分辨率的清晰太赫兹图像。具体内容如下:一、提出了结合太赫兹成像原理、图像降噪和增强技术对太赫兹图像进行降噪和增强的新思路。为了克服实验噪声、激光功率抖动和太赫兹功率的起伏效应等对太赫兹图像的影响,综合运用了空域和频域的图像降噪和增强方法,提高了太赫兹图像的清晰度和可辨识性,并分析比较了不同太赫兹图像降噪和增强方法获得的实际效果。二、构建了用于抑制太赫兹成像起伏效应的同态滤波物理模型。通过对实验获得的脉冲太赫兹图像和连续太赫兹波图像进行同态滤波,并与文献中的处理效果定量比较,证实了我们的方法应用于脉冲和连续太赫兹波的图像处理,能够有效抑制太赫兹图像的背景起伏,并且增强了目标图像。三、借鉴超分辨图像处理技术,实现了太赫兹图像的高分辨重构。阐述了多幅图像高分辨重构的观测模型和实现高分辨重构的前提条件-亚像素位移。为实现太赫兹图像高分辨重构,采用的方法包括Lucy-Richardson迭代法、凸集投影法(POCS)、反向投射迭代法(IBP)、小波分解法和插值法等。本文工作为高分辨太赫兹成像与图像处理提供了理论分析和实验依据,并为后续的高分辨太赫兹成像工作指出了方向。
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全文目录
致谢 4-5 摘要 5-6 Abstract 6-10 第一章 绪论 10-28 1.1 太赫兹辐射及其特点 10-12 1.2 太赫兹波谱成像技术的应用及发展现状 12-24 1.2.1 太赫兹波谱成像应用领域 12-14 1.2.2 太赫兹成像方法和相关技术 14-24 1.3 太赫兹成像面临的主要技术问题 24-26 1.4 本论文主要工作 26-28 第二章 太赫兹波谱成像基本原理与方法 28-46 2.1 太赫兹波的产生和探测 28-41 2.1.1 太赫兹波的主要光学产生方式 28-38 2.1.2 太赫兹波的主要探测方式 38-41 2.2 太赫兹波的两种基本成像实验系统 41-43 2.2.1 基于阵列探测器的太赫兹脉冲实时成像 41-42 2.2.2 基于逐点扫描的太赫兹脉冲成像 42-43 2.3 太赫兹时域波谱的成像方式 43-44 2.3.1 时域成像方式 43 2.3.2 频域成像方式 43-44 2.4 小结 44-46 第三章 太赫兹图像的降噪和增强 46-60 3.1 太赫兹成像实验和结果 46-47 3.2 太赫兹图像的降噪 47-53 3.2.1 初步降噪 47-48 3.2.2 高斯卷积平滑 48-49 3.2.3 非局域均值去噪 49-53 3.3 太赫兹图像的增强 53-57 3.3.1 频域滤波与锐化增强 53-56 3.3.2 主成分变换 56-57 3.4 讨论与小结 57-60 第四章 同态滤波抑制太赫兹辐射功率波动导致的成像背景不均匀性 60-72 4.1 抑制太赫兹成像背景不均匀性的常用方法讨论 60-61 4.2 同态滤波抑制太赫兹辐射功率波动对成像影响的物理建模 61-64 4.3 同态滤波器用于太赫兹脉冲成像的实验效果 64-67 4.4 同态滤波器用于连续太赫兹成像的实验效果 67-69 4.5 小结 69-72 第五章 高分辨太赫兹图像重构 72-92 5.1 超分辨复原的理论基础和数理模型 72-78 5.1.1 超分辨复原的三种理论解释 72-73 5.1.2 多幅图像的超分辨复原的观测模型 73-78 5.2 主要超分辨算法的思想和处理效果 78-83 5.2.1 Bayes 分析法 78-79 5.2.2 凸集投影法(POCS) 79-81 5.2.3 反向投射迭代法(IBP) 81-83 5.3 太赫兹图像的高分辨重构 83-89 5.3.1 Lucy-Richardson 迭代法 84-85 5.3.2 凸集投影法(POCS) 85-87 5.3.3 反向投射迭代法(IBP) 87 5.3.4 对单幅图像的高分辨重构-小波分解法 87-88 5.3.5 插值法 88-89 5.4 小结 89-92 第六章 总结与展望 92-94 参考文献 94-100 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 100
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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