红外热成像信号特征提取和降噪理论及其方法

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51575486
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The temperature field provides essential information of operation of high-end equipments, feature extraction on three dimensional temperature profile could be effectively applied to identify working status of the equipments. Since infrared thermal imaging technology is the most commonly used and most effective solution to obtain real-time and accurate temperature information, so it is important to systematically investigate the characteristics of infrared image noise signal. It is observed that captured infrared images contain significant amount of fixed pattern noise (FPN) and high frequency strip noise. In our research, we firstly plan to develop effective and shutter-less denoising algorithms to eliminate such noises without removing valuable infrared image fine details, so to improve the performance of infrared thermal imaging for accurate and uninterrupted scene monitoring. Research on the FPGA-based parallel computing is also performed to ensure the real-time hardware implementation of the proposed signal denoising algorithms. Then we develop data mining solutions, based on image detail enhancement and dynamic tone mapping, to discover local insignificant temperature variances within the captured high dynamic range (HDR) infrared data. Finally, we propose solutions for pixel-wise visual and infrared image registration based on edge extraction and matching. The established pixel-to-pixel correspondences enable us to perform effective fusion of infrared and visible images, and further to reconstruct 3D real-time temperature profile of the target object which can be used for accurate detection and localization of abnormal temperature variances of high-end equipments.
温度场包含丰富的高端装备运行状态特征,通过三维温度场的特征提取,可识别设备的工作运行状态,而红外热成像是实时、准确获得温度场信息的有效手段,为此,探索红外热成像信号及噪声的形成规律和存在形态,针对红外成像特有的固定模式噪声和高频线状动态信号噪声,提出相应的适用于红外图像的信号除噪方法,在不损失红外图像宝贵细节信息的前提下有效降低图像噪声干扰,提升红外热成像的成像精度和无间断监测性能。研发基于硬件FPGA的并行运算算法,确保信号除噪的实时性和硬件可实现性。在此基础上,通过细节增强和动态数据映射等信号处理技术,挖掘隐藏在高动态范围红外数据里的局部微小温度变化;提出基于轮廓边缘的像素级别红外图像和可见光图像匹配算法,通过红外图像与可见光图像的有效融合,实现三维温度场的重建,从而将红外热成像应用于高端装备的三维立体全方位覆盖实时监测,对出现的异常温度变化区域进行精确定位和实时报警。

结项摘要

项目针对红外热成像存在固定模式噪声、低分辨率、信息单一(只有温度信息)等技术瓶颈问题,开展了噪声机理、图像质量增强和三维温度场重建的探索性研究,通过红外图像的数据优化、数据增强、和数据融合三个方面的攻关,提出一整套适用于红外图像信号的特征提取、降噪、增强和融合的理论及方法,提升红外热成像的精确性、可用性和多维性。系统地研究了红外热成像噪声信号的形成规律和存在形态,提出了红外成像无挡板校正方法,提出了基于卷积神经网络的条状噪声消除方法,提升红外热成像的成像精度和无间断监测性能。针对红外图像分辨率低,构建了多感受野级联深度神经网络,提出了适用于红外图像的超分辨率算法,从算法层面提升红外热成像的图像质量,挖掘局部微小温度变化;为了更好的利用温度信息,提出红外热成像的低纹理图像与可见光相机采集的高纹理图像的像素级别匹配方法,通过红外图像、可见光图像与深度信息的有效融合,实现三维温度场的重建,为红外热成像应用于高端装备的三维立体全方位覆盖实时监测提供技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(3)
Exploiting fusion architectures for multispectral pedestrian detection and segmentation
利用融合架构进行多光谱行人检测和分割
  • DOI:
    10.1364/ao.57.00d108
  • 发表时间:
    2018-06-20
  • 期刊:
    APPLIED OPTICS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Guan, Dayan;Cao, Yanpeng;Tisse, Christel-Loic
  • 通讯作者:
    Tisse, Christel-Loic
On-the-fly extrinsic calibration of multimodal sensing system for fast 3D thermographic scanning
用于快速 3D 热成像扫描的多模态传感系统的动态外部校准
  • DOI:
    10.1364/ao.58.003238
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Xu Baobei;Ye Zhangyu;Wang Fan;Yang Jiangxin;Cao Yanlong;Tisse Christel Loic;Li Xin;Cao Yanpeng
  • 通讯作者:
    Cao Yanpeng
MRFN: Multi-Receptive-Field Network for Fast and Accurate Single Image Super-Resolution
MRFN:用于快速准确的单图像超分辨率的多感受野网络
  • DOI:
    10.1109/tmm.2019.2937688
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON MULTIMEDIA
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    He, Zewei;Cao, Yanpeng;Zhuang, Yueting
  • 通讯作者:
    Zhuang, Yueting
Cascaded Deep Networks With Multiple Receptive Fields for Infrared Image Super-Resolution
用于红外图像超分辨率的具有多个感受野的级联深度网络
  • DOI:
    10.1109/tcsvt.2018.2864777
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    He, Zewei;Tang, Siliang;Cao, Yanpeng
  • 通讯作者:
    Cao, Yanpeng
Pedestrian detection with unsupervised multispectral feature learning using deep neural networks
使用深度神经网络进行无监督多光谱特征学习的行人检测
  • DOI:
    10.1016/j.inffus.2018.06.005
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    INFORMATION FUSION
  • 影响因子:
    18.6
  • 作者:
    Cao, Yanpeng;Guan, Dayan;Qiao, Yu
  • 通讯作者:
    Qiao, Yu

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其他文献

多振源卷积混合的时域盲源分离算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    叶红仙
振动源信号的快速二阶统计量算法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨世锡
基于自加速遗传粒子群算法的半封闭式温室能耗预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈教料;陈教选;杨将新;胥芳;沈真
  • 通讯作者:
    沈真
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨将新
渐开线圆柱斜齿轮齿面的公差建模
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    茅健;曹衍龙;杨将新;徐旭松
  • 通讯作者:
    徐旭松

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

杨将新的其他基金

多频谱变时空信息融合的稳态非视域成像检测机理和方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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    54 万元
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多频谱变时空信息融合的稳态非视域成像检测机理和方法研究
  • 批准号:
    52275548
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    2022
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    面上项目
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  • 批准号:
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    面上项目
基于新一代GPS标准体系的计算机辅助功能公差设计理论与方法
  • 批准号:
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  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于产品几何技术规范的集成公差设计理论与方法
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  • 资助金额:
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    1997
  • 资助金额:
    11.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 项目类别:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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