基于稀疏模型的Bandelet图像去噪方法

提出一种基于Bandelet变换的图像去噪方法,以提高高噪声方差的图像去噪效果。Bandelet变换的核心是Lagrangian函数代价项的准确选取,本文从图像基追踪稀疏模型表示原理和图像阈值去噪方法的内在关系入手,重新定义Lagrangian函数,从而使图像稀疏去噪模型含义更明确,计算更简单。在去噪过程中,首先采用二维平移不变小波变换把图像分解为高频子带;然后用局部Bandelet块估计Bayes阈值确定Lagrangian函数的代价因子,从而对各个高频实施Bandelet化;最后对高频图像系数Bayes软阈值收缩实现图像去噪。国际标准中几何特征明显图像测试表明:在高斯白噪声的方差低于502时,本文方法的去噪效果和目前最好方法的效果相当;当噪声的方差等于或者高于502时,本文去噪方法效果更好。     

一种新型轻量级语义分割网络的轨道及障碍物检测方法研究

针对当前常用的语义分割算法普遍存在无法同时兼顾分割精度与分割速度，以及因下采样带来分辨率损失所导致分割精度不佳的问题，提出一种可同时兼顾分割精度和分割速度的语义分割模型MBv2-DPPM。首先对MBv2网络的逆残差深度可分离卷积块进行修正，去除下采样以增强分割精度；其次在原始主干特征网络的最后4层加入级联空洞卷积，解决网络感受野不足的问题；然后提出一种融合双层金字塔池化多尺度复合结构，聚合图像浅层和深层上下文信息，解决由于交通场景复杂、干扰因素众多导致各物体边界混淆无法区分的问题；最后使用公共数据集和自建轨道数据集对算法进行验证。实验结果表明：与传统语义分割模型相比，在满足分割速度的条件下，本算法精度更高，且对于复杂交通场景效果更明显，MIoU指标可达87.09%,mAP指标达到90.42%,图片推理速度为66 ms/帧。     

基于分段曲线模型的铁路轨道检测算法

针对现有铁路轨道检测识别算法的准确性和鲁棒性不高的问题,提出一种基于直线和双曲线相结合的分段曲线模型实现轨道线的检测、跟踪与验证。本算法首先依据轨道图像的边缘信息,通过多约束条件下的Hough变换初步检测轨道位置,确定轨道线消隐边界并标定近远景区域。然后,在近景区域,采用直线模型实现前方直轨拟合;在远景区域,融合轨间距离、轨道方向和像素灰度等先验知识构造边界置信度函数,设定可漂移窗口搜索算法完成特征点提取,以最小二乘法进行双曲线模型拟合。最后,依据模型切换及窗口搜索策略完成轨道线的跟踪。测试结果表明:该算法不仅较好地解决了弯轨描述问题,而且提高了检测的准确性和鲁棒性。     

改进SOA算法在焊缝图像分割中的应用

提出一种基于改进的自适应人群搜索算法(ISOA)的焊缝图像分割方法,该算法通过对基本人群搜索算法的高斯隶属度函数以及隶属度参数计算的改进,自适应确定搜索步长,实现对n尺度图像进行n-1个阈值寻优计算。实验结果表明:对比PSO,GA和SA算法,ISOA算法具有收敛速度快、稳定性强、精度高、全局寻优等特点,有效地克服了传统SOA算法易陷入局部最优和收敛速度慢等缺陷,可满足实际工程需求。     

降低文件增长和失真的零系数JPEG图像可逆信息隐藏

零系数嵌入能有效提高基于直方图平移的JPEG图像可逆信息隐藏(RDH)的嵌入容量，但会产生较大的文件增长和视觉失真。在研究零系数嵌入频率选择和块选择策略的基础上，提出一种能有效降低文件增长和失真的零系数JPEG图像RDH算法。首先分析零系数嵌入对中间符号零游程长度的影响，得到在不同频率下零系数嵌入的模拟文件增量，并定义用于零系数嵌入频率选择的模拟单位文件增量；然后把用于块选择的块平滑度函数定义为两个恒定特征的加权和，分析讨论零系数嵌入的两个恒定特征选取、处理及其权重选取策略；最后设计一种能降低文件增长和失真的零系数JPEG图像RDH算法。实验结果表明：与非零嵌入算法相比，零系数的嵌入容量可增加8～17倍，算法的视觉质量平均可增加1.2～2.5 dB,尤其对于较小的质量因子；与现有零系数嵌入算法相比，算法的视觉质量平均增加1.8～2.3 dB,单位文件增量平均减少0.22～0.36。     

基于色彩矩的无监督多分辨率图像分割

无监督的图像分割被广泛的应用于各种不同的条件下，包括数字相机的图像增强，目标识别，基于内容的图像检索和三维图像分析。本文提出了一种新的多分辨图像分割方法，与其他基于颜色的全局优化分割方法比较，该方法基于人的视觉系统原理，能够将感兴趣的物体从背景中分割出来，同时图像分割是一个多分辨率的分割过程，首先算法在整幅图像中搜索代表物体的特征块，然后利用特征块的色彩矩特征对所有图像块进行聚类，最后对属于物体类的图像块进行高分辨率的分类，直到块中的每一个像素点被区分为背景或物体，实验结果表明，与传统方法相比，本文算法能够在较短的时间内，取得较好的分割效果。     

基于关键特征梯形的城市轨道交通车辆受电弓羊角形变检测方法

针对城市轨道交通车辆受电弓羊角的形变和断裂，提出了基于关键特征梯形的受电弓羊角形变检测方法。首先，进行图像滤波预处理，去除图片中的高斯噪声；其次，对预处理图像进行LC(亮度对标)显著性检测，将图像的前景和背景分离，利用GrabCut算法完成图像分割，简化除采集图像中的受电弓以外的复杂环境背景，保留受电弓的完整特征；最后，按一阶梯度和二阶梯度信息为特征关键点匹配模板，得到2个羊角尖和2个螺母的关键点位置，将4个关键点连接形成特征梯形，对特征梯形面积进行计算，并与标准的受电弓特征面积进行比对，进而计算出受电弓羊角的形变比。试验结果表明：该算法能准确地定位羊角位置和计算其形变，可为维修人员及时更换受电弓提供依据。     

一种参数化的形态学分水岭图像分割方法

标准形态学分水岭分割能够产生封闭的图像目标区域轮廓,但存在过分割现象,通过对原始图像进行平滑滤波可以减轻或消除过分割,但容易使分割后的区域轮廓发生位置偏移。为此提出一种参数化的形态学分水岭图像分割方法,首先依据黏性液体淹没图像地貌的流溢特性,建立梯度级与结构元素大小之间的函数关系,并以此对梯度地貌进行参数化修正。对低梯度地貌采用较大尺寸结构元素进行闭运算,消除产生过分割的非规则局部极小值,而对较高梯度则采用较小尺寸结构元素进行闭运算,保持区域轮廓的位置不变;最后在修正梯度图像的基础上,运用标准分水岭变换实现图像分割。仿真实验表明,该方法能够有效消除过分割,而且具有较强的区域轮廓定位能力。     

分布时滞神经网络的全局稳定性

研究一类具有分布时滞的神经网络系统的平衡点的存在性，唯一性与全局稳定性，这类系统放弃了以前对激活函数的有界性，单调性和可靠性要求，利用M短阵理论，通过构造适当的Liapunov函数，得到了系统全局渐近稳定的充分条件。     

基于灰度对比图与最大熵的钢轨图像分割

针对CCD相机采集的钢轨表面图像灰度不均、过度曝光、噪声过大等导致的一维最大熵法无法准确分割缺陷的问题,提出一种将灰度对比图和形态学重构相结合,再用最大熵法进行分割的图像分割算法。首先求得钢轨图像的灰度对比图,接着将灰度对比图经过形态学开-闭重构获得钢轨背景图像,然后将背景图像与灰度对比图相减,得到包含缺陷的差分图,最后将差分图用最大熵法进行分割。实验表明,提出的灰度対比图法能够很好地缓解光照不均,过度曝光对检测带来的影响,形态学开-闭重构不仅能够获得所需的背景模型还能抑制一定的噪声,该算法简单、有效、鲁棒性较高,分割精度可以达到90%。     

基于EMD和ARMA模型桥梁振动信号降噪的处理方法

在桥梁振动信号的采集和传输过程中,针对外界环境的影响可能会在信号中形成局部强噪声干扰,从而造成分析结果的失真以及由于桥梁振动信号通常具有较宽的频谱成分,致使传统的滤波降噪方法存在很大的局限性等问题,基于经验模态分解(EMD)和自回归滑动平均(ARMA)模型提出了一种信号降噪方法。首先,利用EMD把有强噪声干扰的信号分解成不同时间尺度的本征模函数(IMF)和残余项;然后,分别对每个IMF无干扰区段建立ARMA模型,利用各个模型对有干扰区段进行滤波,用滤波后的数据代替原来的数据,对于残余项,拟合为多项式;最后,将所有的IMF及拟合后的残余项叠加,即得到降噪后的信号。通过对实测南京长江大桥有对讲机干扰的应变信号进行分析,结果表明了该方法的可行性及有效性。     

基于二维相关性的图像分割及快速递推算法

基于二维直方图提出了二维相关性的阈值分割算法。首先,通过邻域平均得到原始图像的平滑图像,由原始图像和平滑图像构造二维直方图,然后根据相关性最大准则选择最佳的二维阈值向量。由于该方法同时考虑了图像像素的灰度信息及其空间邻域信息,与一维阈值相比能得到更好的分割效果。同时为降低二维阈值算法的复杂性,提出了快速递推算法。该算法将二维相关性的计算写成递推形式,减少了大量的重复计算,使得算法的复杂性从O(L4)降低到O(L2),计算时间大为减少,有利于该算法的实时应用。     

铁路环境噪声的背景噪声修正

目前铁路噪声环境影响评价的背景噪声修正方法存有争议，对铁路噪声的评价方法、评价结果和防治措施的确定有很大影响。本文根据铁路噪声的环境影响特点，认为铁路边界噪声排放评价和铁路噪声常规环境影响评价，适用背景噪声的减除修正；综合声环境质量预测评价，对铁路噪声适用背景噪声的叠加修正；特殊情况铁路噪声环境影响评价可进行背景噪声的叠加修正，但修正时只应考虑铁路噪声作用时段。     

浅埋大直径盾构隧道开挖面局部破坏的被动稳定性研究

浅埋盾构隧道施工时开挖面极易发生被动破坏，而大直径盾构隧道开挖面的被动破坏更为复杂。利用极限分析上限法建立浅埋大直径盾构隧道开挖面被动稳定性分析的二维破坏机制，该机制考虑了仓内土压梯形分布和仰拱上方处开挖面局部破坏的影响，并提出开挖面局部被动破坏时的极限支护压力上限解。通过对计算结果的参数分析发现，无黏性土的开挖面极限支护压力是土体有效内摩擦角φ^′和归一化无量纲参数埋深比C/D的函数，同时φ^′和C/D对开挖面局部被动破坏的起点位置存在影响；而黏性土的开挖面极限支护压力是φ^′和C/D以及有效黏聚力c^′的函数，但是有效黏聚力c^′对极限支护压力的影响要小于φ^′和C/D的影响。将本文与已有上限解进行对比，验证了本文所提上限解的有效性，结果表明，本文的上限解能够预测开挖面任意深度处的局部被动破坏的通解，而已有上限解只是假定开挖面发生全局被动破坏的特解。最后，结合实际工程验证上限解的合理性，该计算方法能够合理评价浅埋大直径盾构隧道开挖面的被动稳定性。     

一种基于Radon变换和双谱分析的纹理旋转不变性分析方法

现有纹理旋转不变分析方法主要基于纹理图像局部特征,而且对噪声较为敏感.本文提出一种基于Ra-don变换和双谱分析的纹理旋转不变分析方法.该方法对纹理图像进行Radon变换,在Radon投影空间进行双谱分析实现纹理旋转不变识别与旋转角度估计.由于Radon变换是对图像不同方向的线积分,所以基于Radon投影空间的纹理特征具有全局特性,而且对白噪声具有一定的抑制作用.均值为零的高斯过程其双谱为零,所以此方法对高斯噪声也有抑制作用.本方法的特征向量长度很短,降低了分类器训练和识别的复杂度.实验采用Brodatz纹理集,结果表明:该方法具有较高的识别率,能够较为精确地计算纹理的旋转角度,而且对噪声的鲁棒性强.     

基于DR图像多重快速分割的铁路货车铸件缺陷提取方法

针对铁路货车铸件DR(Digital Radiography)图像数据量大、背景亮度不均匀以及对DR图像中铸件薄壁区域的缺陷提取效果不理想和基于C-V模型的分割方法存在计算量大的问题,研究基于DR图像多重快速分割的铸件缺陷提取方法.先利用OTSU双阈值分割算法对铸件DR图像进行分割,然后应用区域生长技术得到铸件薄壁区域的图像;对该图像进行剥皮和归一化线性灰度拉伸处理后,再次利用OTSU双阈值分割算法和区域生长技术对图像进行分割,从中提取出含有和可能含有铸件缺陷的局部图像;对可能含有铸件缺陷的亮背景区域图像用C-V模型再次进行分割,最终提取出所有铸件缺陷的图像.     

一种钢轨裂纹红外图像处理算法研究

针对钢轨裂纹红外图像信噪比低、对比度低和纹理细节模糊的特点,提出了一种涉及降噪、目标细节增强和区域分割等的红外图像综合处理算法。首先,通过自适应均值滤波除去钢轨裂纹红外图像的部分噪声;其次,采用非线性非子采样Contourlet变换(Nonsubsampled Contourlet Transform,NSCT)对裂纹图像进行增强处理;最后,利用改进的最大类间方差法实现图像中目标裂纹区域的分割。实验结果表明,本文算法在有效地抑制噪声,提高图像对比度的基础上,能突显裂纹细节纹理,同时降低细节分割丢失,为后续图像信息处理奠定了必要的基础。     

炭素制品X射线图像的缺陷特征选择

针对炭素制品X射线检测图像的特点,对缺陷特征提取与选择技术进行了研究。为排除噪声干扰的影响,采用数学形态学和迭代阈值分割相结合的方法从原始图像中提取缺陷区域。在此基础上,从缺陷样本中提取19个特征值。为提高缺陷模式识别对各种噪声及干扰的鲁棒性,提出以特征组合分类能力数学模型为适合度函数,设计基于遗传算法的特征选择策略,实现了对缺陷原始特征量的优化选择。利用BP神经网络分类器及选择的特征值对缺陷进行模式分类。研究结果表明,所提出的选择方法可以用于缺陷的识别与分类。     

高速铁路钢轨光带检测系统

高速铁路对铁路基础设施的状态有更严格的安全标准,目前还没有专门针对钢轨光带检测的自动化设备。基于计算机视觉技术,研制钢轨光带检测系统;连续采集轨道环境图像,结合里程同步系统,生成包含位置信息的钢轨光带图像;设计光带检测算法,对光带边界精确定位;根据定义的判定标准和阈值,检测光带整体宽度异常、光带偏心、光带局部异常3种现象;开发钢轨光带数据管理软件,可将检测结果生成报告。光带检测系统的成功应用可替代人工巡道检查,提升工务检查的工作效率。     

一种新的基于小波基的时变信道估计

基扩展模型是最常用的快时变信道建模方法之一,而基函数的选取决定了建模的准确性。本文在多分辨率分析和Mallat算法的基础上,提出一种基于小波尺度函数构造基函数的方法,该方法采用Daubechies、Symlet、Coiflet小波的尺度函数进行快时变信道拟合。理论分析和仿真结果均表明,采用本文提出的基函数拟合时变信道,其信道估计性能优于基于传统的CE-BEM、GCE-BEM、P-BEM、DCT-BEM等模型的信道估计性能,复杂度低于DKL-BEM、DPS-BEM模型。相比于其他利用小波尺度函数构造的基函数,利用Sym2小波尺度函数构造的基函数的性能最优。