影像变得比以前稍圆，即粗调；以及 步骤G:对粗调后的三维离子速度聚焦影像进行扭曲的微调，使影像变得更圆。2. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤A中的优化预处理包括：将 三维离子速度聚焦影像中的奇异点与负背景点扣除； 其中，所述奇异点是指：强度数值是离子信号点的最大值的1〇2~10 3倍的点；负背景 点是指：强度数值是负数的点。3. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤B包括： 子步骤B1 :通过画圆确定影像圆环的中心坐标为（X(l，ytl)，整个矩阵的中心位置坐标为 (m/2,n/2)，其中，m，n分别是整个矩阵的行数和列数； 子步骤B2 :对三维离子速度聚焦影像进行横向平移：（I)对于X(l<m/2的情况，将影像 往i增大的方向移动单位；（II)对于xm/2的情况，将影像往i减小的方向移 动Xd-m/2个单位；以及 子步骤B3 :对三维离子速度聚焦影像进行纵向平移：（I)对于ytl<n/2的情况，将影像 往j增大的方向移动n/2-y(lf单位；（II)对于y^多n/2的情况，将影像往j减小的方向移 动yci-n/2个单位。4. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤C包括： 子步骤C1 :运用坐标转换公式：x=xQ+rcos0，y=yQ+rsin0将极坐标r，0与直角 坐标x，y联系起来，此处（xo，％)为平移后的影像圆环的中心位置，另外，将fix(x)赋给i， fix(y)赋给j，x-fix(x)和y-fix(y)分别赋给 8i，6j;以及 子步骤C2 :由极坐标下的三维离子速度聚焦影像得到三维离子速度聚焦影像的角分 布。5. 根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述子步骤C2中，执行如下步骤，由 极坐标下的三维离子速度聚焦影像得到三维离子速度聚焦影像的角分布： 步骤402 :将r，0都赋初值为0 ; 步骤403 :设置循环步，将r=r+1作为外循环； 步骤404 :将0 = 0 +1作为内循环； 步骤405:运用多点取权重的方法将直角坐标（i，j)中的矩阵I(i，j)转换至极坐标 (r，0 )中的矩阵I(r，0 )，即将（r，0 )周围四个点的强度的权重加起来赋给I(r，0 ); 步骤406 :将I(r，0 )乘以积分因子r2赋值给I' (r, 0 )； 步骤407:判断是否0 < 360,如果是，执行步骤404;否则，内循环结束，执行步骤 408 ； 步骤408 :判断是否r< ，如果是，执行步骤403 ;否则，外循环结束，执行步骤409,其 中为三维离子速度聚焦影像总的半径大小； 步骤409:将矩阵I' (r1:r2，:）的行进行累加，得到0~360度范围内的强度矩阵，即 半径ri~r2范围内的角分布I' (0); 步骤410 :将角分布I'( 0 )归一化。6. 根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述步骤405中： (I) I(i(r，0)，j(r，0 ))的权重为（1- 8j(r，0 )) * (1- 8i(r，0 )); (II) I(i(r，0)，j(r，0 )+1)的权重为 8j(r，0 ) * (1- 8i(r，0 )); (III)I(i(r，0)+l，j(r，0))的权重为（1-Sj(r，0))*Si(r，0); (IV)I(i(r，9)+l，j(r，9)+l)的权重为 8j(r，9)*8i(r，0); 故而，I(r，0)=I(i(r，0)，j(r，0))*[(l-8j(r，0))*(l-8i(r，0))]+I(i(r，Q)，j(r，9)+l)*[8j(r，9)*(l-8i(r，9))]+I(i(r，0)+l，j(r，0))*[(l-8j(r， 9))*8i(r，9)]+I(i(r，9)+l，j(r，9)+l)*[8j(r，9)*8i(r，9)]。7. 根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述步骤D包括： 子步骤D1 :输入一个旋转角0 ^ 子步骤D2 :在-1~2之间产生一个间隔为0.01的0值矩阵，计算0值矩阵中每个0 值在每个角度0处的强度1(0，0)，其中0为三维离子速度聚焦影像的各向异性参数； 子步骤D3:计算每个0值所对应的1(0，0)与影像的角分布I' (0)间的差值平方 和，并将其赋值至C( 0，k)，其中k为引入的循环步变量； 子步骤D4:将C(f3，k)中的最小值找出，将其最小值所对应的0代入最小二乘法拟合 公式1= (orka+epjcosp-ed))中作曲线，完成离子影像的角分布的拟合，其中， 卩2为二阶勒让德多项式； 子步骤D5 :拟合曲线，根据曲线拟合的差值平方和来判断输入的0^9尝试值是否合 适，当拟合的差值平方和小于或等于0. 1时，则输入的尝试值可被确定为影像的旋转角；若 拟合的差值平方和大于〇. 1，则尝试其它9 〇值，重复上述子步骤D2~D5。8. 根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述参数0的取值范围为-1~2之 间，所述子步骤D2包括： 步骤501 :尝试输入一个旋转角0。； 步骤502 : 0与0分别初始化赋值为-1. 01和0 ; 步骤503 :设置循环步，将0 0 +0. 01作为外循环； 步骤504:将0 = 0+1作为内循环； 步骤505 :利用最小二乘法拟合公式I= (4JT"*(1+|3P2(c〇s( 9 - 0。)））计算出每个 0值在每个角度9处的强度； 步骤506:判断是否0 < 360,如果是，执行步骤504;否则，内循环结束，执行步骤 507 ； 步骤507:判断是否0 <2,如果是，执行步骤503;否则，外循环结束，执行子步骤D3。9. 根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述步骤F中，按照以下步骤对三维 离子速度聚焦影像进行横轴压缩： 步骤701 :设定压缩系数coeff; 步骤702 :将i、j都赋初值为0 ; 步骤703 :设置循环步，将i=i+1作为外循环； 步骤704 :将j=j+1作为内循环； 步骤 705 :引入变量k，将round(i- (i-xQ) *coeff)赋给k; 步骤706:将（i，j)处的矩阵数值I(i，j)赋给I' (k，j)，其中I'为mXn的0矩阵， 实现（i，j)在横向的压缩； 步骤707 :判断是否j<n，若是，执行步骤704 ;否则，内循环结束，执行步骤708 ; 步骤708 :判断是否i<m，若是，执行步骤703 ;否则，外循环结束，执行步骤709 ; 步骤709 :画圆，将圆作为影像压缩过程中的对比参照物，判断压缩后影像与所画圆形 之间在所有方向的差异是否都在五个像素点之内，若是，则横向压缩粗调完成，执行步骤G; 否则，更换压缩参数coeff重复以上压缩步骤702~708。10. 根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述步骤G按照以下的步骤对粗调 后的三维离子速度聚焦影像进行扭曲的微调： 步骤801 :输入参数a2,a3,bpb2, 133的设定值； 步骤802 :定义一个与I(i，j)维数相同的0矩阵A，即A= 1*0 ; 步骤803 :将i、j都赋初值为0 ; 步骤804 :设置循环步，i=i+1作为外循环； 步骤805 :将j=j+1作为内循环； 步骤806 :计算出（i，j)在微调后对应的（ip; 步骤807:对11，」1进行取整，取整后的值分别赋给1'，」'； 步骤808:计算Li分别与i'，j'的差值，将差值分别赋为Si'，Sj'; 步骤809 :使用取权重的方法将影像所对应的矩阵实施变换； 步骤810 :判断是否j<n，若是，执行步骤805 ;否则，内循环结束，执行步骤811 ; 步骤811 :判断是否i<m，若是，执行步骤804 ;否则，外循环结束，则产生的矩阵便是 微调后的影像所对应的矩阵。11. 根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，所述步骤806中，采用如下方法计 算出（i，j)在微调后对应的（ii，1): Q)计算jy 首先，对以下方程组进行变量代换，将其转换成关于t的多项式方程，再由t的多项式 方程求解出t的值：m，n分别是整个矩阵的行数和列数，s、t是中间变量，为影像圆环中心的坐标，a"a2,a3,bpb2,b3为输入的调节参数； 而后，利用t值由下式计算j1: t(ji) = 2(j1-y〇)/n (2)计算i1: 首先，利用t值由下式计算出s的值：再利用求出的s值由下式计算i1: sQD = 2("10)/111〇12. 根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，所述步骤809中，按照下式使用取 权重的方法将影像所对应的矩阵实施变换： (I)A(ir )=A(i'，j，）+I(i，j)*(l_S ）*(1-Sj，）； (iDAa，，j，+l)=A(i，，j，+1)+I(i，j)*(l-Si，； (IIlMa' +l，j，）=A(i' +l，j，）； (iyMU' +l，j，+l)=A(i, +l，j，+l)+I(i，j)*Si，。13. 根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，所述G之后还包括： 步骤H:对微调后的三维离子速度聚焦影像，计算其速度分布，依据该速度分布的分辨 率判断是否要继续进行微调，如果是，则需调整输入参数a2,a3,bpb2,匕的设定值，重新 执行步骤G。14. 根据权利要求13所述的处理方法，其特征在于，所述步骤H包括： 步骤901 :运用坐标转换公式：x=xQ+rcos0，y=yQ+rsin0将极坐标r，0与直角坐 标x，y联系起来； 步骤902 :将r，0赋初值为0 ; 步骤903 :设置循环步，r=r+1作为外循环； 步骤904 :将0 = 0 +1作为内循环； 步骤905:运用多点取权重的方法将直角坐标（i，j)中的矩阵I(i，j)转换至极坐标 (r，0 )中的矩阵I(r，0 ); 步骤 906 :令I' （r，0 ) =I(r，0 ) *r21sin0 | ; 步骤907:判断是否0 < 360,如果是，执行步骤904;否则，内循环结束，执行步骤 908 ； 步骤908 :判断是否r< ，如果是，执行步骤903 ;否则，外循环结束，执行步骤909,其 中为三维离子速度聚焦影像总的半径大小； 步骤909:将矩阵"（r，0)在0min< 0 < 0max范围内的列进行累加，得到三维离 子速度聚焦影像的速度分布I' (r)，其中0min，0_分别为所求角度范围的下限和上限； 步骤910 :将速度分布I' (r)归一化； 步骤911 :判断归一化的速度分布的分辨率是否达到了获取该三维离子速度聚焦影像 的仪器的分辨率，如果为否，则调整微调步骤中参数a2,a3,bpb2,匕的设定值，重新执行 步骤G。15. 根据权利要求14所述的处理方法，其特征在于，所述步骤905中，按照以下方式将 直角坐标（i，j)中的矩阵I(i，j)转换至极坐标（r，0)中的矩阵I(r，0)，即将（r，0)周 围四个点的强度的权重加起来赋给I(r，0 )，其中： (I) I(i(r，0)，j(r，0 ))的权重为（1- 8j(r，0 )) * (1- 8i(r，0 )); (II) I(i(r，0)，j(r，0 )+1)的权重为 8j(r，0 ) * (1- 8i(r，0 )); (III)I(i(r，0)+l，j(r，0))的权重为（1-Sj(r，0))*Si(r，0); (IV)I(i(r，9)+l，j(r，9)+l)的权重为 8j(r，9)*8i(r，0); 故而，I(r，0)=I(i(r，0)，j(r，0))*[(l-8j(r，0))*(l-8i(r，0))]+I(i(r，Q)，j(r，9)+l)*[8j(r，9)*(l-8i(r，9))]+I(i(r，0)+l，j(r，0))*[(l-8j(r， 9))*8i(r，9)]+I(i(r，9)+l，j(r，9)+l)*[8j(r，9)*8i(r，9)]。16. 根据权利要求13所述的处理方法，其特征在于，所述步骤G之后还包括： 步骤I:对微调完成后的三维离子速度聚焦影像进行对称化处理，所述对称化处理包 括以下对称化处理至少其中之一：上下对称化、左右对称化、四分之一对称化。17. 根据权利要求16所述的处理方法，其特征在于，所述上下对称化中，调用矩阵上下 翻转函数来实现；所述左右对称化操作中，调用左右翻转函数实现。18. 根据权利要求1至17中任一项所述的处理方法，其特征在于，处理方法在matlab 程序平台上实现。
【专利摘要】本发明提供了一种三维离子速度聚焦影像的处理方法。该处理方法中，通过对矩阵进行优化变换实现了影像的优化变换：扣除奇异点和负背景，进行影像平移，拟合得出旋转补偿角，旋转影像，以及定量实施矩阵变换和对称化处理还原出理想的三维离子速度聚焦影像。与原始三维离子速度聚焦影响相比，采用本发明的处理方法最终还原的三维离子速度聚焦影像得出的速度分布和角分布以及各向异性参数都更准确。
【IPC分类】G06T5/00
【公开号】CN104992414
【申请号】CN201510346551
【发明人】唐国强, 吴向坤, 周晓国, 刘世林
【申请人】中国科学技术大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月19日