基于MCMC方法的闪光图像重建算法研究

发布时间：2022-12-24 12:08

　　MCMC方法是一种求解高维非线性问题的有效手段,高能闪光图像重建问题就是一个典型的高维非线性反演问题。然而目前的大多数重建方法都是基于一个线性的近似模型,利用光程图像进行重建。由于闪光图像受到系统模糊的影响,基于该线性模型的重建结果较模糊,特别是在边缘附近。这类方法面对的主要难点是消除模糊及去噪声。而本文结合完整的闪光照相的成像过程,主要关注了闪光照相系统的模糊及噪声对重建结果的影响;讨论了线性模型和非线性模型下进行闪光图像重建的相关理论及方法;重点研究了基于MCMC方法的闪光图像重建算法。在线性模型下,我们基于分层贝叶斯模型对光程图像进行了MCMC方法重建,数值实验结果表明运用MCMC方法进行闪光图像重建是可行的;但与线性模型下的其它重建方法类似,重建结果受系统模糊的影响严重,清晰度较低,特别是材料边缘附近。为了克服线性重建的该缺点,在假设己知系统模糊的前提下,提出了闪光图像的非线性最小二乘重建模型,并在Levenberg-Marquardt算法的基础上添加光滑和非负约束对透射率图像进行重建;数值实验表明与线性重建结果相比,该方法的重建误差明显降低,重建结果材料边缘的锐度得到了显著提... 

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 简介
    1.1 闪光照相技术简介
    1.2 闪光图像重建算法研究现状
        1.2.1 解析法
        1.2.2 迭代法
        1.2.3 MCMC方法
        1.2.4 存在的问题
    1.3 本文主要工作
第二章 闪光图像的MCMC方法重建理论基础
    2.1 闪光照相系统及成像原理
    2.2 闪光照相的前向模型
        2.2.1 线性前向模型
        2.2.2 非线性前向模型
    2.3 贝叶斯理论
    2.4 MCMC方法简介
        2.4.1 马尔可夫链
        2.4.2 MCMC抽样算法
    2.5 闪光图像噪声衡量及重建精度定义
    2.6 小结
第三章 线性模型下的MCMC重建方法
    3.1 分层贝叶斯模型
    3.2 线性MCMC重建算法
    3.3 光程图像的MCMC方法重建结果
        3.3.1 平行束光程图像重建结果
        3.3.2 锥形束光程图像重建结果
    3.4 小结
第四章 基于非线性最小二乘的闪光图像重建算法
    4.1 非线性重建模型
    4.2 非线性重建算法
        4.2.1 Levenberg-Marquardt算法数学原理
        4.2.2 CLM重建算法
        4.2.3 收敛性判断及终止条件
    4.3 数值实验
        4.3.1 模糊及噪声透射率图像的产生
        4.3.2 FTO重建结果
        4.3.3 变密度客体的重建结果
    4.4 小结
第五章 闪光图像的非线性MCMC重建算法
    5.1 透射率图像重建的贝叶斯理论
        5.1.1 非线性贝叶斯重建模型
        5.1.2 先验及协方差矩阵的选取
    5.2 最大后验估计
        5.2.1 算法原理
        5.2.2 MAP估计的重建结果
    5.3 随机最大似然方法
        5.3.1 RML算法原理
        5.3.2 RML算法重建结果
    5.4 混合MCMC方法
        5.4.1 非线性分层贝叶斯模型
        5.4.2 混合MCMC算法原理
        5.4.3 混合MCMC算法重建结果
    5.5 小结
第六章 结束语
    6.1 总结
    6.2 后续工作
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于贝叶斯分层模型的MCMC方法在闪光图像重建中的应用[J]. 王忠淼,刘军,景越峰,刘进,管永红.  强激光与粒子束. 2018(11)
[2]基于约束优化的闪光照相图像重建算法[J]. 景越峰,管永红,张小琳.  强激光与粒子束. 2016(09)
[3]神龙二号加速器及其关键技术[J]. 石金水,邓建军,章林文,李劲,夏连胜,陈思富,代志勇,李勤,李洪,赖青贵,禹海军,江孝国,杨安民,黄子平,李远,张篁,李欣,蒋薇,秦玲,刘小平,谌怡,廖树清,谢宇彤,陈德彪,何佳龙,章文卫,朱隽,丁亨松,戴光森,王远,王毅,马冰,王敏鸿.  强激光与粒子束. 2016(01)
[4]高能闪光照相中网栅相机的性能分析[J]. 刘军,张绚,刘进,管永红,刘文杰,祁双喜.  强激光与粒子束. 2016(02)
[5]轴对称物体X射线层析成像的变分模型与算法[J]. 陈柯,魏素花.  中国科学:数学. 2015(09)
[6]改进的约束共轭梯度闪光照相图像重建算法[J]. 景越峰,刘军,管永红.  强激光与粒子束. 2011(08)
[7]基于自适应准则的闪光照相图像重建[J]. 管永红,景越峰.  强激光与粒子束. 2009(02)
[8]一种基于偏微分方程约束的闪光照相图像重建算法[J]. 钱伟新,王婉丽,刘瑞根.  强激光与粒子束. 2008(02)
[9]高能闪光照相中陡坡准直体成像性能实验研究[J]. 肖智强,刘军,胡八一,刘瑞根.  核电子学与探测技术. 2007(03)
[10]线吸收系数能谱效应解析法研究[J]. 刘进,刘军,李必勇,施将君.  强激光与粒子束. 2004(10)

硕士论文
[1]基于CCG的闪光照相图像重建研究[D]. 景越峰.中国工程物理研究院 2005



本文编号：3726108