点扩展函数

摘要： 文章分析了两种常见的图像复原滤波的复原原理及其局限后,在已知图像退化函数的情况下,主要对高斯模糊图像分别进行维纳滤波和约束最小二乘法滤波复原处理并比较这两种处理效果图像的优劣之处,在上述基础上,重点是分析不同高斯点扩展函数的尺寸及标准差的参数对高斯模糊图像复原效果的影响。最后再综合视觉效果和PSNR值得出高斯模糊图像使用约束最小二乘滤波复原的效果较佳,并且在真实高斯点扩展函数参数附近的参数复原效果会更好。

摘要： 由于光的衍射极限限制,人们无法观察精细的细胞结构和获得纳米级的蛋白质以及生物分子信息.本研究采用极大似然算法来实现单分子定位.首先,对荧光分子图像进行解卷积和二值化处理降噪;其次,对荧光显微成像过程建立极大似然模型;最后,用优化工具箱函数进行求解.模拟结果表明:相邻20 nm的2条分子带可以分辨;将此算法应用于实际生物样品的超分辨成像时,原本不能区别的2条微丝可以进行区分,且分辨能力得到了提高;极大似然法可以很好地完成分子定位,进而实现超分辨图像的重构.

摘要： 克服散射影响的成像恢复是光学领域最重要的研究课题之一.散射介质在某些情况下具有类似透镜的成像特性,被称为散射透镜.利用该特性,多种新型的成像技术被提出并有效应用到复杂环境下的成像恢复.本文介绍了常规透镜与散射透镜在物理结构、数学描述和成像特性上的异同,着重展示了利用散射透镜特性的实验设计思路、方法和前沿研究的进展.力图在散射成像领域建立从教科书到科研前沿的联系,以此来激发学生的创新思维,提高学生的动手能力.

摘要： 运动模糊图像的复原的难度是比较大的,本文在运动图像退化模型的基础上,给出图像还原的技术路线,在重要参数、点扩展函数的确定以及滤波去噪方面进行详细的探讨,基本实现了对模糊图像的修复还原,取得一定的效果.

摘要： Objective: To research the effects of time of flight (TOF) technique and point spread function (PSF) algorithms on the image quality of PET in the image reconstruction of integrated PET-MR. Methods: The NU 2-2007 protocol of NEMA was followed. The image quality phantom following IEC Standard 61675-1 was adopted in the research. All scan and image reconstruction were performed on PET/MR and matched AW4.6 workstation of GE SIGNA. Different algorithms (TOF+PSF, TOF+non-PSF, non-TOF+PSF, and non-TOF+non-PSF) were applied in image reconstruction of PET. The obtained PET images were quantitatively evaluated and analyzed by following parameters: contrast recovery of hot and cold spheres (QHand QC), background variability (Nj) and the signal-to-noise ratio (SNR) of hot spheres. Results: For quantitative image quality evaluation, results of (non-TOF+non-PSF) were used as reference. The average QHof (non-TOF+PSF), (TOF+non-PSF) and (TOF+PSF) were increased 7.61%, 20.94% and 40.17%, respectively. The average QCof TOF alone and (TOF+PSF) were increased 11.29% and 12.32%, respectively. The average Nmeanof PSF alone, TOF alone and (TOF+PSF) were decreased 2.28%, 21.44% and 30.03%, respectively. And the SNR of PSF alone, TOF alone and (TOF+PSF) were increased 11.52%, 44.28% and 92.70%, respectively. Conclusion: Both TOF and PSF can improve the overall image quality of PET, and it is more obvious when they are used in combination.%目的:研究在一体化PET-MR图像重建中飞行时间(TOF)技术和点扩展函数(PSF)对PET图像质量的影响.方法:依据美国电气制造商协会(NEMA)NU2-2007标准,使用国际电工委员会(IEC)61675-1标准规定的PET图像质量体模,在通用电气公司GE SIGNA型PET-MR及配套AW4.6工作站上完成扫描和图像重建,采用联合使用(TOF+PSF)、单独使用PSF技术(non-TOF+PSF)、单独使用TOF技术(TOF+non-PSF)和两种技术均不使用(non-TOF+non-PSF)4种方法重建PET图像,分析图像的对比度(QH和QC)、背景变化率(Nj)和信噪比(SNR).结果:以non-TOF+non-PSF重建结果为参照,单独使用PSF技术、单独使用TOF技术和联合使用TOF+PSF技术重建图像的平均热区对比度(QH)分别提高了7.61%、20.94%和40.17%;单独使用TOF技术的图像平均冷区对比度(QC)提高了11.29%,联合使用TOF+PSF技术的图像QC提高了12.32%;单独使用PSF技术、单独使用TOF技术和联合使用TOF+PSF技术重建图像的平均背景变化率(Nmean)分别降低了2.28%、21.44%和30.03%;SNR则分别提高了11.52%、44.28%和92.70%.结论:TOF和PSF技术均可提高PET的图像质量,联合使用两种技术对提高重建图像质量效果更为明显.

摘要： Atmospheric adjacent effect is one of the important affecting factors in the high accuracy quantity application of optical remote sensing. Due to the temporal and spatial characteristics of atmospheric scattering, it is difficult to measure and validate the atmospheric adjacent effect accurately. Based on ZY-3 multispectral images, atmospheric point spread function (PSF) was retrieved from MTF (Modulation transfer function) for estimating the adjacent effect. Meanwhile, a Monte-Carlo-based method was used to simulate the adjacent effect. The results show that: 1) The retrieved PSF results are similar with the simulated ones with errors of FWHM lower than 8%. 2) The change of the simulated results with wavelength is consistent with the measured, and the adjacent effects measured by white and black bars decrease with the increase of wavelength. 3) And the simulated results are less than the measured ones with errors about between 1.6% and 18.2%. It shows that the adjacent effect can be affected by many factors besides aerosol, such as the on-orbit status of satellite and other atmospheric conditions. From the simulation results, it shows that the proposed method is valid to evaluate the atmospheric adjacent effect from multi-spectral images and can be a basis of evaluation of remote sensing images. It will be useful for correction of atmospheric adjacent effect and improvement of images quality.%大气邻近效应是影响光学遥感高精度定量化应用的重要因素之一.由于大气散射作用随大气状况变化具有很强的时效性,因此大气邻近效应具有很强的时空特性,其估算很难进行测量和验证.采用基于蒙特卡罗方法模拟大气点扩展函数(PSF),实现大气邻近效应模拟分析,结合"资源三号"卫星多光谱影像,利用调制传递函数测量方法获得大气点扩展函数,从而开展多光谱大气邻近效应分析研究.模拟与测量对比分析结果显示:1)测量方法和模拟方法得出的相同谱段 PSF 的形状很接近,PSF的半高宽误差小于8%;2)两次模拟结果与对应的测量结果随光谱变化是一致的,黑白靶标从蓝色到近红外光谱的邻近效应都依次降低;3)模拟结果要小于实测结果,并且两者的误差在1.6%~18.2%之间,这表明除了考虑大气气溶胶外,实际遥感图像的邻近效应评估还要考虑卫星在轨状况以及大气其它状况的影响.模拟分析结果表明该方法可有效地估算多光谱影像大气邻近效应,能够为不同大气状况下遥感图像品质的评估提供一定依据,也有助于多光谱遥感大气邻近效应校正及图像品质提升的研究.

摘要： Fresnel incoherent correlation holography (FINCH) has attracted much attention because it is able to record the holograms of three-dimensional (3D) samples under incoherent illumination with just a charge coupled device (CCD) and spatial light modulator (SLM). The FINCH technology achieves the splitting and phase shifting of the incident beam by loading a phase mask on an SLM. Three holograms, whose phase factors are different from each other, are recorded sequentially by a CCD. After the three holograms are superposed in the computer, the zero order image and a twin image are eliminated, and a complex hologram is obtained. The 3D properties of the object are revealed when the complex hologram is reconstructed in the computer. Spiral phase filters (SPFs) are commonly used to produce optical vortices, which can enhance and recognize image edges. In this paper, the spiral phase modulated FINCH system illuminated by Xenon lamp is built, in which the phase-only SLM is space-division multiplexed by a helical lens (superposed by an SPF and a lens) and a conventional lens. The mathematical model of spiral phase modulated FINCH system is established based on wave optics theory. The specific forms of the point spread function (PSF) and the reconstruction distance of the system are given for the first time. Experiments are conducted by using a small aperture with a diameter of 20 nm as a point source, the point source hologram recorded by CCD and the reconstructed image are consistent with the simulated ones. When the system is used for imaging resolution target and unstained onion cells, the edge contrast enhancement effects are obtained without the loss of resolution. The results show that the spiral phase modulated FINCH system can not only improve the edge contrast of the amplitude object, but also extract the edge information or recognition of the phase objects. This method has an important application prospect in the quantitative imaging of phase objects such as in real-time monitoring cell division and deformation of living cells.%分析了菲涅耳非相干相关全息(Fresnel incoherent correlation holography,FINCH)系统中纯相位空间光调制器(spatial light modulator,SLM)加载螺旋相位掩模时的点扩散函数.以氙灯为照明光源搭建了FINCH系统,电荷耦合器记录的点源全息图与点扩散函数模拟结果一致.采用该系统分别在SLM上加载双透镜掩模和螺旋相位调制双透镜掩模两种情况下对分辨率板和非染色洋葱细胞成像,给出了成像对比结果.结果表明:采用螺旋相位调制的FINCH系统可以在几乎不牺牲分辨率的情况下提高图像的边缘对比度;同样,对相位物体也可以实现图像的边缘提取和识别.该方法在实时监测活细胞的分裂、形变等方面具有重要应用前景.

摘要： 电子计算机断层扫描(CT)能够清晰成像,依赖于精准的旋转中心.针对CT系统安装过程中存在的误差和需要进行系统参数标定的问题,提出了点扩展函数法来定位旋转中心的方法.在实际操作过程中,首先根据标定模板的投影正弦图对旋转中心进行初始定位,然后利用直接反投影法重建图像,并通过边缘响应函数获取点扩展函数,最后结合点扩展函数极值与旋转中心偏移量间的关系精确定位旋转中心.实例表明,这种方法能够较为精确地定位CT系统旋转中心.

摘要： CT系统可以在不破坏样品的前提下,对特定材质的样品进行断层成像,由此获取样品的内部结构信息.利用Radon变换与反变换对CT系统的参数进行标定,使其在安装过程中的误差尽可能的小.建立CT系统参数标定模型,得到未知结构样品的准确成像.

摘要： 电子计算机断层扫描(CT)能够清晰成像,依赖于精准的旋转中心。针对CT系统安装过程中存在的误差和需要进行系统参数标定的问题,提出了点扩展函数法来定位旋转中心的方法。在实际操作过程中,首先根据标定模板的投影正弦图对旋转中心进行初始定位,然后利用直接反投影法重建图像,并通过边缘响应函数获取点扩展函数,最后结合点扩展函数极值与旋转中心偏移量间的关系精确定位旋转中心。实例表明,这种方法能够较为精确地定位CT系统旋转中心。

摘要： 散射校正是高精度凸度测量中的技术难点.本文采用点扩展函数(PSF)理想模型估计的方法,建立了点扩展函数的蒙特卡罗(MC)计算模型,分析了PSF随射线能量和钢板厚度的变化关系,并提出用多个单能的线性组合来代替连续能谱计算的方法,取得了较好的效果.采用双高斯函数模型,结合蒙特卡罗模拟的计算结果,对凸度测量系统的单能点扩展函数进行了解析求解,并给出0.18 MeV射线下,凸度测量系统PSF的解析公式,为凸度测量系统的散射校正奠定了基础.

摘要： 点扩展函数是影响图像复原结果的重要因素,其空间大小是决定反卷积计算量和计算时间的主要原因.本文通过数值模拟分析了理论点扩展函数的空间构形及其光强分布特性,分析比较了点扩展函数空间大小对反卷积过程所需计算量和计算时间的影响.研究结果表明随着点扩展函数空间大小的增大图像复原效果趋于稳定,但复原计算量和计算时间却大幅度增加.因而在三维显微图像复原过程中应权衡考虑图像复原效果和复原所需时间,在保证复原效果的基础上尽量减少点扩展函数的空间大小,以节省计算时间.

摘要： 在图像复原技术中,点扩展函数(PSF)是影响复原效果的关键因素,点扩展函数估计越准确,复原效果越好。本文结合高斯点扩展函数估计和维纳滤波的特点,采用半盲图像复原算法。rn 首先根据小波知识推导出不同尺度下小波变换模极大值、李氏指数和方差之间的关系,准确估计出点扩展函数参数,然后用Wiener滤波完成图像的复原。实验结果表明,该算法能较准确地估计高斯点扩展函数的参数,很大程度地提高复原图像的质量。

摘要： 圆周扫描地基合成孔径雷达(ground-based synthetic aperture radar,GBSAR)是一种新型三维成像GBSAR.但是,它的频谱中空特性和较小的相位中心旋转半径导致了其在与距离向正交的等距离曲面上较高的三维旁瓣.为了有效地抑制圆周扫描GBSAR的三维旁瓣,提出一种基于圆周扫描GBSAR的点扩展函数(point spread function,PSF)的多相位中心旁瓣抑制方法.圆周扫描GBSAR的三维PSF表达式在文中被推导,并用于分析圆周扫描GBSAR的三维旁瓣分布.根据三维PSF可知,圆周扫描GBSAR的三维旁瓣主要集中在距离向和与距离向正交的等距离曲面上.通过相变图分析可以计算出使等距离曲面上三维旁瓣最低的最优频谱分布,利用此频谱分布所对应的最优相位中心分布可以有效地抑制圆周扫描GBSAR的三维高旁瓣.仿真验证了提出方法的可行性.

摘要： 阵列设计作为多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达成像系统中的一项关键技术直接影响系统成像性能.本文研究了近场MIMO收发稀疏阵的点扩展函数,研究了合成阵列中栅瓣的位置,探讨了基于等效阵列概念的MIMO阵列设计方法,优化了基于远场条件设计的稀疏阵,并讨论了近场效应对成像结果的影响.仿真结果表明:优化后的阵列在120GHz-150GHz栅瓣水平可以抑制到-50dB.

摘要： 多普勒雷达层析成像的分辨率与波长成正比,随着波长的减小,特别到了太赫兹频段,该成像方法在理论上能够达到毫米级、亚毫米级的分辨率.本文首先介绍了多普勒雷达层析成像的原理及该成像方法的极限分辨率理论推导过程,并通过仿真获得了单频信号的点扩展函数(PSF)函数,验证了该成像方法在单频条件下的理论极限分辨率为波长的四分之一.然后,提出了基于卷积反投影的多普勒雷达层析成像算法.最后,通过中物院构建的662GHz单频雷达系统对本文提出的算法进行了有效性验证,利用实验测量的360°全姿态回波信号数据获得了成像结果.

摘要： 微流体二维温度、速度场测量时采用体光源照射方式带来非聚焦层杂散光的影响很难彻底消除.光学分层显微成像技术(COSM)不仅可用于去除离焦层模糊像以及噪声的干扰,而且能复原样本的清晰三维像,将成为提取微流体的三维温度和速度场分布信息的有效工具.本文研究了基于已知点扩展函数的6 种COSM 成像算法,详细讨论了6 种COSM 成像算法的原理和实现,构造了三维样本图像和点扩展函数模型,并对复原结果进行了分析.实验结果表明逆滤波、正则逆滤波算法复原效果较好.迭代类算法中的Landweber 算法具有速度快,抗噪声干扰能力强的优势,图像的复原质量也较高.

摘要： 在无源毫米波成像的信号处理中，由于采用的点扩展函数的不准确，会使得图像复原的质量较差。为了提高图像复原的质量，本文研究提出了一种针对无源毫米波成像的变分贝叶斯盲复原算法。该算法结合无源毫米波成像的后验概率分布模型，通过变分贝叶斯估计得到准确的点扩展函数，然后采用Lucy-Richardson图像复原算法进行图像恢复。理论分析及实验结果表明，该算法能较准确地估计出点扩展函数，可有效地提高图像恢复质量，适合于在无源毫米波成像处理中应用。

摘要： 图像盲复原是在模糊过程未知的情况下将模糊图像恢复为原始清晰图像的过程。本文对单幅图像进行盲复原，运用图像的一部分经过特殊选择的梯度，用迭代求解的方式计算原图像和点扩展函数。目前的大部分主流图像盲复原方法都需要构造对强边缘的预测，而本方法省去了这一步骤，仅通过对现有图像梯度区域的选择，就可以快速有效地估计点扩展函数;由于此点扩展函数的估计模型是近似良态的，对正则项的要求不高，本文据此设计出了更快速的算法。在一些特定的应用中，比如虹膜识别中的图像复原，通过截取固定的区域，能够更进一步提高算法的求解速度。

摘要： 为了实现早期宇宙、黑洞、类星体以及系外行星等天文目标的极限探测，人类需要制造更高分辨率的天文光学望远镜，目前已在实施的计划中，巨型天文光学望远镜(Extremely Large Telescope)的口径已经突破30米，典型例子为欧洲42米光学望远镜(European-Extremely Large Telescope)。本文介绍了一种新型的天文望远镜——环形干涉望远镜。与经典天文望远镜不同，环形望远镜的主镜为一个光学圆环，由于环形孔径的一些有趣的光学和工艺特性，可以用较为低廉的成本建造巨大的环形光学望远镜，并且实现与全孔径望远镜几乎相同的科学目标。本文还介绍了中科院云南天文台两个大型的环形干涉望远镜计划及其关键技术研究。

摘要： 本发明是一种用于宽带电磁分布探测的点扩展函数估计方法，实现对于1～6GHz的辐射源对应的点扩展函数的估计。本发明根据未知辐射源的降质图像，确定辐射源的大致位置，在仿真软件中建立仿真模型，放置不同频率的辐射源获取电磁分布图像；对各电磁分布图像使用盲反卷积方法进行点扩展函数估计，画出频率‑宽度曲线图；计算降质图像经过盲反卷积方法估计的点扩展函数的3db波瓣宽度，在频率‑宽度曲线上找到对应的频率，通过仿真获取对应频率的点扩展函数，再通过L_R迭代方法对降质图像进行图像恢复。本发明克服了传统点扩展函数估计方法与电磁分布探测系统不兼容的情况，能对单频率的辐射源的频率进行识别并有效提高了图像的分辨率。

摘要： 本发明提供了一种获得图像的点扩展函数的方法和装置，其中，该方法包括:沿所述图像的法向量方向在所述图像上制作多条切割线；对于所述多条切割线中的每一条切割线，根据该切割线所经过的每个像素的属性值形成观测序列；对形成的多个观测序列进行数学变换得到多个多项式，计算所述多个多项式的最大公因子作为所述图像的点扩展函数。本发明的有益效果在于，以图像的法向量方向为基础形成切割线观测序列，再进行数学计算获得PSF，能够在图像上构建非相关信道模型，从而在图像解码时参考PSF的形式在相当大的程度上消除成像系统不理想的影响。

摘要： 一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，涉及CT扫描图像构建领域，具体步骤如下：1）获取待测圆盘厚度方向中间部位断层投影数据，得到投影正弦图；2）计算边缘的质心位置x0；3）设圆盘旋转中心偏移量x为x0的±δ领域，依次运用滤波反投影重建算法重建各个偏移量x对应的CT图像；4）求出重建后每一幅CT图像中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h，拟合图像重建中心偏移量x与中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h之间的函数关系，计算图像重建中心偏移量。

摘要： 本发明提供了一种锥束CT系统点扩展函数的测量与建模方法，在锥束CT系统点扩展函数测量方法中考虑了射线源焦点和平板探测器性能对针孔测量法测量点扩展函数的影响，并通过切片图像质量评价获取优化的点扩展函数，具有更好的准确性，且便于实施，可有效提高锥束CT系统的成像质量。另外，本发明通过锥束CT系统点扩展函数建模方法，建立了锥束CT系统点扩展函数的一般模型，根据该模型可直接计算出任意扫描条件下的点扩展函数，即在锥束CT的后续使用中无需额外测量就可以直接得到点扩展函数用于投影图像恢复，极大地提高了锥束CT应用的便捷性。

摘要： 一种方法，包括：利用计算机，通过执行迭代全波场反演过程的第一次迭代的至少一部分，确定多个参数位置的点扩展函数；为每个点扩展函数确定至少一个特性；以及基于每个点扩展函数的所述至少一个特性来评估候选勘测设计。

摘要： 本发明是一种用于宽带电磁分布探测的点扩展函数估计方法，实现对于1～6GHz的辐射源对应的点扩展函数的估计。本发明根据未知辐射源的降质图像，确定辐射源的大致位置，在仿真软件中建立仿真模型，放置不同频率的辐射源获取电磁分布图像；对各电磁分布图像使用盲反卷积方法进行点扩展函数估计，画出频率‑宽度曲线图；计算降质图像经过盲反卷积方法估计的点扩展函数的3db波瓣宽度，在频率‑宽度曲线上找到对应的频率，通过仿真获取对应频率的点扩展函数，再通过L_R迭代方法对降质图像进行图像恢复。本发明克服了传统点扩展函数估计方法与电磁分布探测系统不兼容的情况，能对单频率的辐射源的频率进行识别并有效提高了图像的分辨率。

摘要： 一种基于平行束投影数据滤波反投影重建的平板探测器点扩展函数的模型和测量方法，主要步骤如下：设计制作阶梯试块；保证射线源中心与阶梯试块中心阶梯边缘对中；以5°为间隔分别透照0°~180°旋转角度的台阶试块，获得相应角度下的边扩展分布图像；对每个角度下的边扩展曲线进行拟合并对拟合函数做微分运算处理，进而获得线扩展的拟合线扩展函数；将各个角度下的线扩展函数曲线组成投影正弦图，采用滤波反投影算法重建点扩展分布。本发明的优点是：本发明相对其他方法，测试试块的要求降低许多，采用计算机算法降低试样加工材料和加工精度要求，测量精确，信噪比高，特别适合射线数字成像教学实验。

摘要： 本发明提供了一种获得图像的点扩展函数的方法和装置，其中，该方法包括：沿所述图像的法向量方向在所述图像上制作多条切割线；对于所述多条切割线中的每一条切割线，根据该切割线所经过的每个像素的属性值形成观测序列；对形成的多个观测序列进行数学变换得到多个多项式，计算所述多个多项式的最大公因子作为所述图像的点扩展函数。本发明的有益效果在于，以图像的法向量方向为基础形成切割线观测序列，再进行数学计算获得PSF，能够在图像上构建非相关信道模型，从而在图像解码时参考PSF的形式在相当大的程度上消除成像系统不理想的影响。

摘要： 一种基于点扩展函数的工业CT图像重建中心定位方法，涉及CT扫描图像构建领域，具体步骤如下：1）获取待测圆盘厚度方向中间部位断层投影数据，得到投影正弦图；2）计算边缘的质心位置x0；3）设圆盘旋转中心偏移量x为x0的±δ领域，依次运用滤波反投影重建算法重建各个偏移量x对应的CT图像；4）求出重建后每一幅CT图像中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h，拟合图像重建中心偏移量x与中圆盘边缘的点扩展函数PSF的高度h之间的函数关系，计算图像重建中心偏移量。

摘要： 本发明提供了一种锥束CT系统点扩展函数的测量与建模方法，在锥束CT系统点扩展函数测量方法中考虑了射线源焦点和平板探测器性能对针孔测量法测量点扩展函数的影响，并通过切片图像质量评价获取优化的点扩展函数，具有更好的准确性，且便于实施，可有效提高锥束CT系统的成像质量。另外，本发明通过锥束CT系统点扩展函数建模方法，建立了锥束CT系统点扩展函数的一般模型，根据该模型可直接计算出任意扫描条件下的点扩展函数，即在锥束CT的后续使用中无需额外测量就可以直接得到点扩展函数用于投影图像恢复，极大地提高了锥束CT应用的便捷性。