基于非锐化掩模引导滤波的水下图像细节增强算法研究

针对水下图像对比度偏低,细节模糊的问题,本文提出基于非锐化掩模引导滤波的细节增强方法。首先由原始图像做引导图进行滤波得到细节层图像,并对细节层使用噪声检测的中值滤波去除斑点噪声;然后对原始图像进行基于均值滤波的非锐化掩模,得到锐化图像,并将锐化图像作为引导图对原始图像进行引导滤波,获取基础层图像;最后将滤波后的细节层进行增益后与引导滤波获取的基础层进行叠加,达到增强水下图像细节的目的。并通过信息熵、局部对比度和平均梯度3种客观评价指标对图像处理结果进行了对比分析,主观和客观测试结果表明,本文采用的算法能够有效提高图像对比度以及增强细节信息,有利于提高水下图像资料解释的准确性。     

小波函数对侧扫声纳图像滤波效果的影响分析

侧扫声纳技术应用日益广泛,已成为海洋测量的重要工具,而去除噪声处理是对侧扫声纳图像进行正确判读的前提。利用小波函数滤波处理的方法,分别采用Haar、Daubechies、Coiflets、Symlets、Discrete Meyer、Biorthogonal、Reverse Biorthogonal等小波函数与中值滤波函数对侧扫声纳图像进行处理,并以平滑指数和边缘保持指数为评价指标,对滤波效果进行定量比较。试验表明,小波函数可以有效地平滑声纳图像,并能保持其较好的边缘效果。     

海洋遥感图象实时光学信息处理

本文根据海洋遥感图象处理的特点与要求，相应地建立了光学图象处理系统。可进行反差增强、边缘增强、空间滤波、方向滤波、频谱假彩色编码、密度假彩色编码等图象增强处理和图象频谱分析。在处理方法上，采用了频谱面彩色滤波及多通道傅里叶变换等新方法。对数十张Landsat—A、B卫星和航空遥感中国海岸带图片进行了处理，     

利用粗集理论的声呐图像边缘锐化

边缘锐化是图像增强的重要内容。声呐图像像素少品质恶劣,边缘锐化是个难题。粗集理论是一种新的处理含糊和不确定性问题的数学工具,它为智能信息处理提供了有效的处理技术。将粗集理论应用于声呐图像的边缘锐化中,给出了实验结果。结果表明这种方法具有可行性。     

利用双正交小波变换去除图象噪声

对噪声污染的图象进行复原处理时 ,传统的去噪声方法会造成图象模糊。本文用双正交小波变换去除图象噪声 ,从结果看利用双正交小波变换进行多分辨率低通滤波在去除噪声的同时造成的模糊比传统低通滤波器少     

基于边缘引导约束的高分辨率遥感影像海岸线提取

针对海岸线的影像特征,提出一种基于边缘引导约束的海岸线提取方法。该方法是在遥感影像进行中值滤波处理,去除噪声的基础上,通过交互方式对遥感影像进行灰度拉伸,以增强海岸线特征;再利用梯度算子卷积运算得到梯度影像;然后通过边缘像素点和灰度差阈值引导种子点进行生长,进而提取包括滩涂在内的水域或其他地物;最后通过轮廓跟踪提取生长区域的边界,即海岸线。试验表明,该方法可准确提取出海岸线位置,效果较好。     

基于侧扫声呐的水下小目标检测技术研究

针对水下小目标探测与识别难的问题,开展基于侧扫声呐的声呐图像滤波、图像分割及目标提取方法研究。常规滤波方法难以有效清除图像中存在的噪声,从而造成图像质量下降。采用非局部均值滤波算法与GPU加速的方法,在获得声呐图像较好处理效果的同时,满足水下小目标检测实时性的要求;同时,采用膨胀算法与Canny边缘检测算法相结合的方式,实现了水下真假目标的有效区分。     

一种机载SAR非周期性线状噪声去除方法

由于受雷达系统本身、飞行姿态、大气扰动等多种因素的影响,机载SAR图像中存在大量的非周期性线状噪声,限制了数据的后续应用。针对利用机载SAR图像进行海上绿潮探测的应用目的,本文在对机载SAR图像中非周期性线状噪声进行统计特征分析的基础上,提出了一种机载SAR图像非周期性线性噪声去除方法,并与均值滤波、高斯低通滤波、增强Lee滤波、增强Frost滤波、Gamma滤波、小波分析滤波、傅里叶变化滤波等多种常用滤波算法进行了对比,验证了该方法的有效性。结果表明,与常用滤波算法相比,我们算法的噪声去除率最高,且边缘特征清晰;图像经滤波后,噪声区灰度值与海水相近,与绿潮的对比显著增大,提高了绿潮和海水的区分能力。     

BP神经网络图象边缘检测器及其内部信息

介绍用神经网络实现图象边缘检测的实验研究结果。一幅数字图象用一个规模不大的ＢＰ网络边缘检测器处理小邻区，再用扫描此图象的方法进行边缘检测。此方法之最大优点是设计简单，网络边缘检测器的性能也令人满意．欠缺是：学习时间长，神经网络隐层中权重包含的信息难于解释清楚。     

基于小波变换和高斯函数的影像去噪方法研究

提出了小波变换与高斯函数相结合进行影像去噪的方法,在去除高斯白噪声的同时能够有效去除椒盐噪声。此方法是在小波域内结合小波变换的特点对高频子带分别进行高斯低通滤波,将滤波后的小波系数经过反变换后即可得到经过去噪后的影像。实验表明该方法不仅对高斯噪声和椒盐噪声去噪效果明显,而且保留了影像的细节信息,其滤波效果优于中值滤波和小波软阈值法。     

边缘保留自适应提升形态小波及其在甲藻特征提取中的应用

自适应提升形态小波将多分辨率分解和图像空域中目标的几何结构和局部特征相结合,可以满足特定图像处理任务的需要。本文针对甲藻类细胞显微图像边缘模糊、对比度低等不利于甲沟特征提取的困难,构造1种边缘保留自适应提升形态小波。该小波将图像的边缘作为重要的局部特征,更新提升根据是否是边缘像素选择保留、锐化滤波或平滑滤波,使得分解后的近似图像中,图像边缘得以保留,而灰度变化缓慢的区域得到了平滑。实验结果证明:甲藻细胞经边缘保留自适应提升形态小波分解后的近似图像,在一定程度上突出了目标边界,较之原始图像,更有利于甲沟特征的提取。     

抗差估计在倾斜刃边法MTF检测中的应用分析

传统倾斜刃边法没有充分考虑噪声的影响,在进行刃边直线拟合和ESF(edge spread function)拟合时均采用最小二乘拟合估计,当影像噪声较大时会使得调制传递函数MTF(modulation transfer function)重建结果失真。采用抗差估计代替最小二乘估计,优化了传统倾斜刃边法中刃边直线拟合和ESF拟合过程,并采用模拟仿真的方法对倾斜刃边法的边缘直线拟合精度及MTF重建精度进行了评估与分析。实验结果表明,基于抗差估计的倾斜刃边法可有效抑制噪声影响,边缘直线拟合结果及MTF重建结果均与真实值吻合较好,且稳定性强。     

基于小波变换的声纳图像边缘特征检测研究

声纳图像的边缘特征检测是其目标识别技术的重要技术基础。声纳图像背景复杂、噪声污染严重,而传统的边缘检测方法对图像噪声非常敏感,所以针对这一特点,利用小波变换易于消除噪声、运算方便的数学特征,提出了一种基于小波变换的声纳图像边缘特征检测算法。由计算机仿真结果可以得到,与传统的边缘检测算法相比,此算法在有效地抑制噪声的同时,还可以得到较高的边缘定位精度,能够很好地检测到原始声纳图像的边缘。     

基于港口船舶识别的高分二号卫星遥感影像融合方法比较

在卫星遥感影像识别中,相较于海上单一环境的船舶识别,港口船舶识别由于存在集装箱、码头等大量干扰目标,显得更为困难。采用强度-色度-饱和度(Intensity-Hue-Saturation, IHS)变换、Brovey变换(Brovey Transform, BT)、ESRI全色锐化变换、简单均值变换和施密特正交变换法(Gram-Schmidt, GS)等5种融合算法,进行高分二号卫星全色和多光谱影像的融合试验,通过定性和定量评价选出适用于港口船舶影像的最优方法。结果显示GS融合方法在增加影像空间信息的同时维持了光谱保真性,其均方根误差、峰值信噪比、结构相似性等指标均优于其他4种融合方法,可用于港口船舶识别。     

滩涂水边线Landsat-5影像提取方法

快速获取遥感影像水边线时空变化信息具有重要意义,滩涂水边线提取一直是遥感技术应用的难点问题。水边线在遥感影像上具有独特的空间关系与光谱特征。本文综合使用颜色模型变换法、信息熵计算法、最大类间方差法及边缘检测方法。以长江口崇明东滩为研究区,研究了Landsat-5卫星影像海陆对比度增强及不同尺度下的边缘提取,重点给出了基于热红外波段的水边线空间特征与光谱特征的计算方法,在面向对象技术框架下提出了一种顾及空间关系和光谱特征的遥感影像水边线快速提取方法。实验结果表明:(1)基于最大类间方差法的局部阈值分割法能够自动提取band 6的水边线,水边线连续、完整,空间信息丰富;(2)综合使用最佳指数法、离散度方法及颜色模型变换方法,能够有效增强海陆对比度,基于最大类间方差法的局部自适应Canny算子能够自动检测出增强后遥感影像高精度边缘;(3)利用水边线的空间关系和光谱特征,能够由计算机自动实现水边线的识别与连接工作;(4)本文提出的水边线提取方法速度快、自动化程度高,分别继承了阈值分割法的连续性强的优点和Canny算子定位精度高、细节呈现能力强的优势。研究结果对于海岸带动态变化、陆海相互作用机制、海岸带资源保护与开发及近海工程管理等研究具有重要的参考价值。     

Modified eigenfunction expansion methods for interaction of water waves with a semi-infinite elastic plate

The eigenfunction expansion method (will be referred to as error function method in this paper) of analysing reflection and transmission of ocean waves at a semi-infinite thin elastic plate [J Geophys Res 95 (1990) 11629; Phil Trans R Soc Lond A 347 (1994) 185] is modified and extended to cases with simply supported and built-in edges. The form of the error function in the eigenfunction expansion method of Fox and Squire [J Geophys Res 95 (1990) 11629] has been modified based on a dimensional analysis and also extended to plates with either a simply supported or a built-in edge. The modified error function does not include the so-called Lagrange multipliers used in the original method and therefore the modified solution is independent of the selection of the Lagrange multipliers. It is demonstrated that the modified error function method satisfies the relation of energy conservation very well for the three edge conditions examined. The relation of energy conservation for plates is derived for elastic plates with simply supported and built-in edges and it is found that the relation of energy conservation for a free edge is also held for simply supported and built-in edges.In addition, a minor modification has also been made to the eigenfunction method (will be called inner product method in this study) of Sahoo et al. [Proceedings of 10th International Offshore and Polar Engineering Conference 3 (2000) 594]. It will be shown that the modified inner product method becomes mathematically well defined. The modified coefficient matrixes for different edge conditions are diagonal and thus the linear simultaneous equations can be solved very easily. It is also demonstrated with examples that the extended error function method and the modified inner product method give identical results.     

Analytic Solution of Interaction Between Surface Waves and Floating Elastic Plates with Elastic End-Restraints

Based on the dynamic theories of water waves and Mindlin plates,the analytic solution of interaction between surface waves and two-dimensional floating elastic plates with edge-restraint is constructed by use of the Wiener-Hopf technique.Firstly,without regard for elastic edge restraint,the wave-induced responses of elastic floating plate analyzed by the present method are in good agreement with the results from literature and experimental results.Therefore,it can be shown that the present method is valid.Secondly,three end-restraint cases(i.e.,the left-end elastic restraints,the both-end elastic restraints,and the right-end elastic restraints)are proposed to reduce the vibration of floating plates,in which the spring is used to connect the sea bottom and the floating plate's left(or right)edge.The relations between the spring stiffness and the parameters of wave-induced responses of floating plates are discussed.Moreover,the effective method to reduce the vibration of floating elastic plates can be obtained through comparison.     

船舶螺旋桨尾流场的数值分析

利用基于速度势的低阶面元法计算船舶螺旋桨的尾流场。采用计算较为简捷的关于扰动速度势的基本积分微分方程，并采用双曲面形状的面凶以消除面元间的缝隙。Newton-Raphson迭代过程被用来在桨叶随边满足压力Kutta条件，使桨叶面上表面的压力在随边有良好的一致性。在计算面元的影响系数时，应用了Morino导出的解析计算公式，加快了数值计算的速度。从解面元法的基本积分方程得到的偶极强度和源汇强度，直接求得尾流场的速度分布。     

基于大涡模拟的波状前缘水翼空化抑制研究

为了降低空化造成的水动力性能损失,基于仿生学原理,参考座头鲸鳍肢剖面形状,将前缘波浪构型引入到水翼设计中,研究波状前缘水翼的非定常空化特性,并探究前缘参数改变对空化控制的效果和规律。选用NACA63₄-021水翼为基准模型,进行前缘参数化重构,设计出3种不同的波状水翼进行对比研究。采用大涡模拟（LES）方法对空化流场进行精细化数值模拟,针对基准水翼和不同波幅与波长参数下的波状水翼开展了空化周期、升阻力系数、压力脉动以及流向涡结构的对比分析。结果发现,波状水翼在抑制空化和降低压力脉动方面都取得了显著效果。其中,3种不同的波状水翼空化抑制率分别为15.7%、18.6%和27.9%,压力脉动幅值分别降低了55.3%、67.3%和74.6%。分析表明,波浪前缘的引入使得空化的分区效应更加凸显,空化从波谷处初生,增大波幅或减小波长都可以加强对空化的抑制效果,并可以提高升力系数以及显著降低水翼表面的压力脉动。前缘波浪构型还将诱发向下游发展的对转涡结构,不同前缘参数的波状水翼涡结构的演化是相似的,空泡发展与溃灭的整个过程对涡结构的发展也具有显著影响。     

The vertical mode method in the problems of flexural-gravity waves diffracted by a vertical cylinder

The linear three-dimensional problem of ice loads acting on a vertical circular cylinder frozen in an ice cover of infinite extent is studied. The loads are caused by an uni-directional hydroelastic wave propagating in the ice cover towards the cylinder mounted to the see bottom in water of constant depth. There are no open water surfaces in this problem. The deflection of the ice cover is described by the Bernoulli–Euler equation of a thin elastic plate of constant thickness. At the contact line between the ice cover and the surface of the cylinder, some edge conditions are imposed. In this study, the edge of the ice plate is either clamped to the cylinder or has no contact with the cylinder surface, with the plate edge being free of stresses and shear forces. The water is of finite constant depth, inviscid and incompressible. The problem is solved by both the vertical mode method and using the Weber integral transform in the radial coordinate. Each vertical mode corresponds to a root of the dispersion relation for flexural-gravity waves. It is proved that these two solutions are identical for the clamped edge conditions. This result is non-trivial because the vertical modes are non-orthogonal in a standard sense, they are linearly dependent, the roots of the dispersion relation can be double and even triple, and the set of the modes could be incomplete. A general solution of the wave-cylinder interaction problem is derived by the method of vertical modes and applied to different edge conditions on the contact line. There are three conditions of solvability in this problem. It is shown that these conditions are satisfied for any parameters of the problem.