医用电子内窥镜光源分色系统研究

以CCD为核心的彩色成像系统是医用电子内窥镜的关键部分。基于场顺序制分色扫描合成彩色图像的原理,主要通过对光学系统、分色轮、R、G、B三基色滤光片的设计,完成了整个光源分色系统,实现了利用单片单色CCD摄取彩色图象的电子内窥镜成像系统。     

利用积分球实现三波段照相机的辐射定标研究

根据使用环境和所拍摄物体的不同,利用紫外、可见、近红外滤光片实现成像型CCD相机在350～380 nm,380～760 nm,760～1000 nm不同波段的成像,分别测定了滤光片的光谱透射率.利用积分球均匀光源实现3个波段的光谱辐亮度定标,建立输入辐亮度和探测器输出图像灰度均值间的关系,为照相机适应不同波段清晰成像提供适当曝光参数选择.     

一种基于形态学的彩色图像去噪算法

现有的彩色图像去噪方法大都基于灰度图像,即先把彩色图像转化成灰度图像或者二值图像再进行去噪,不能充分利用彩色图像的特点.为此,提出了一种基于数学形态学的彩色图像去噪算法,尝试直接在彩色空间中进行去噪.实验表明这种算法是可行的、有效的.     

基于分块置乱与扩散的分数阶混沌彩色图像加密算法

提出一种基于分块置乱与扩散的分数阶混沌彩色图像加密算法.首先,将彩色明文图像转换为由各基色分量组成的灰度图像,并将其划分成若干块;然后,利用Logistic映射产生的一组随机整数,对该灰度图像进行分块置乱,得到置乱后的彩色图像;最后,将置乱图像的每个基色分量均分成两个子块,并利用优化改进后的分数阶混沌序列,以并行方式对子块进行两轮像素值的改变及扩散操作,从而得到最终的加密图像.理论分析和实验结果表明,该算法具有加密速度快、安全性高、加解密效果好等优点,并能抵抗差分攻击、统计攻击和选择密文攻击等.     

连铸热坯表面温度可见光谱CCD辐射测温方法

针对连铸坯表面测温现状和存在的问题,建立了双色法(R、G)与单色法(B)相结合的实时测温模型。采用可见光面阵CCD图像传感器进行铸坯表面图像采集,实验研究了不同光圈(F)与积分时间下的R(红)、G(绿)、B(蓝)三基色值随温度的变化规律和动态响应区间。利用计算机图像处理技术建立了连铸热坯表面二维温度场与RGB的关联关系,实现了连铸热坯表面温度场的在线测量。通过控制CCD传感器光积分时间以提高CCD传感器的动态响应范围,为实现连铸坯表面温度场在线测量提供了理论基础和技术支撑。     

基于模糊推理的彩色图像帧内误码掩盖方法

本文研究了RGB彩色图像基于模糊推理的误码掩盖(FRBEC)方法.首先将RGB图像转换到YCbCr彩色空间,对Y分量图像的丢失块进行周围像素匹配以获得最佳匹配块,并把最佳匹配块的位置直接作为R、G、B分量图像对应的最佳匹配块位置,以减少计算量.然后分别对R、G、B 3幅分量图像采用模糊推理对匹配的结果进行模糊分类,并对匹配准确度低的块进行改进的像素逐点修正.实验结果表明,FRBEC方法无论对于彩色和灰度的图像,都可以获得较高的峰值信噪比(PSNR),不过彩色图像的PSNR一般比灰度图像要低一些.     

基于微透镜阵列的光场成像系统

传统成像系统在拍摄过程中需要对目标物体准确对焦,这在拍摄快速变化的物体时显得非常无力.为了克服这一缺陷,本文以Levoy的光场渲染理论为基础,利用光学设计软件ZEMAX在普通成像系统中加入一个微透镜阵列,设计出一个由成像主镜、微透镜阵列和像面CCD探测器三部分组成的光场成像系统,并仿真模拟了光场图像的采集.这样的设计能够同时记录光线的强度和方向信息,对光场图像的后处理以傅里叶切片理论为基础,通过Matlab编程,实现了光场图像的重新聚焦.本文使用普通相机镜头、微透镜阵列和CCD探测器搭建了光场成像实验系统,实验采集光场图像并进行重聚焦处理,实现了三维物体的光场成像,验证了理论及算法的正确性.     

基于Camera Link 协议的CCD图像采集系统

为满足航天相机系统快速、高质量的成像要求,设计了一种基于Camera Link协议的高速CCD (Charge Coupled Device) 图像采集系统。该系统采用CPLD (Complex Programmable Logic Device)、专用视频处理芯片TDA8783、乒乓结构的存储器进行设计,并使用时间延迟积分(TDI:Time Delay Integral)的工作方式,通过设置单级积分时间长度和积分级数改变总积分时间长度。实验结果表明,该系统能同时输出两路CCD电压信号,最高数据输出速率达15帧/s,信噪比大于50 dB,两通道的不均匀性小于2％,满足航天相机系统的高速、高分辨率设计要求。     

简易偏振成像系统及应用

由偏振图像获取的偏振信息可用于图像增强与场景检测,近年来受到科研界与工业界的广泛关注.传统的偏振图像捕捉方法主要是通过旋转彩色相机前摆放的偏振片来采集多个偏振角度的图像或者使用偏振相机捕捉图像.前者只适合采集静态场景且手动换偏振片时容易造成相机镜头的抖动而无法对齐各个偏振角的图像,后者,即特制的偏振相机,由于制作工艺复杂,因此价格高昂.偏振图像采集设备制约了该领域的研究与发展.基于上述原因,搭建了由4个普通彩色相机组成的廉价偏振相机系统,该系统在4个相机前分别前置4个偏振角度的偏振片,即0°、45°、90°、135°,并固定在特制的相机架上,用以保证系统中相机之间的相对位置不变.四相机组成同步电路连接到电脑,利用软件控制同步采集场景偏振图像,减少人工触碰相机引起的误差.为了对齐不同偏振角度的图像获取场景偏振信息,采用多分辨率变分光流方法,利用梯度恒常模型对光照不敏感的特性,计算视图间的密集流场,利用斯托克斯矢量求解场景图像的偏振信息,最后,为了测量提出系统的性能,给出了该偏振系统的一种应用——低曝光图像增强,与传统彩色图像增强相比,在场景极暗处,偏振图像可以区分物体与背景,恢复图像细节,取得了更好的恢复效果.     

航空相机焦距CCD精密测量系统

针对传统焦距测量方法误差较大(0.24%)的问题,提出了一种测量航空大孔径相机焦距系统,论述了系统的测试原理和组成.该系统采用长焦距平行光管和面阵CCD(Charge Coupled Devices)摄像头接收图像,利用动态扫描和灰度质心法,有效地测量最佳图像位置和尺寸,使CCD上的图像分辨率达到光敏元尺寸的1/10,焦距的测量精度达到了0.1%,从根本上克服了传统测量方法的误差.与传统方法相比,实现了航空相机镜头焦距的实时在线精确测量和实际成像面位置是否正确的精确判断.     

激光光束质量测量的快速调光算法研究

在CCD法激光光束质量测量中,为了保证测量精度,需要在每一次采集激光光斑图像前进行调光,使得采集到的图像中光斑亮度处于理想亮度区间。现有的调光方法主要是通过测光、调光补偿方式实现的,调光速度较慢,致使整个测量过程耗费的时间较长。为解决此问题,提出一种快速调光算法:根据已经完成的采样点的光斑大小计算光束的空间方程,结合当前采样点光斑的最高亮度预测该调光参数下下一个采样点的最高亮度,并对调光参数进行调整。实验结果表明:对于每一个采样点,可以将平均调光时间从现有方法的3.64 s降低到1.77 s。能够准确地实现调光,并有效的提升测量速度。     

基于改进多尺度Retinex的单幅彩色图像增强算法

针对传统基于多尺度Retinex的单幅彩色图像增强算法, 进行图像增强时未考虑亮度分量和局部对比度, 导致图像增强未达到最佳尺度值, 获取的增强图像存在失真、 带有雾膜的问题, 提出一种基于改进多尺度Retinex的单幅彩色图像增强算法. 首先采用高斯环境函数 对3种灰度图像实施卷积并进行灰度纠正, 将3种纠正灰度后的图像合并, 获取初步单幅彩色图像增强结果; 然后改进多尺度Retinex的单幅彩色图像增强算法, 增强单幅彩色图像像素的平均亮度; 最后通过非线性函数对亮度增强后的彩色图像实施局部对比度增强处理, 用线性调整方法恢复局部对比度增强后的图像颜色, 以获取最佳单幅彩色图像的图像增强结果. 实验结果表明, 该算法可获得亮度和对比度均较好的单幅彩色图像增强结果.     

基于分割的立体匹配法提取光场视差图

为了解决从光场相机采集的图像中提取物体深度信息的问题,提出一种利用Lytro光场相机设备,基于图像分割的立体匹配方法估计光场图像深度。首先对Lytro相机采集的原始灰度图进行解码和颜色校正,提取相应的子光圈图像;在Matlab环境下,结合图像颜色分割、自适应立体匹配对子图像进行处理,通过平面拟合技术和BP优化得到相应的深度估计图。实验结果表明,该方法提取到深度图在视觉精度上有了明显的提高。     

运动物体变化检测算法研究

运动物体的变化检测,恢复和提取是运动检测中的三个重要环节,本文根据视频监控设备CCD器件成像特征以及帧间差运动变化检测方案,建立了一种利用灰度均值和方差作为判决门限的高斯运动变化检测模型,运动检测实验证明,利用该模型可以相对准确的检测出视频序列图像中的运动变化区域.     

基于光密度的低压喷油器喷雾形态分布特征检测方法

人工称重方法在检测低压喷油器喷雾形态分布时存在的精度低,操作复杂等问题.设计了一种基于光密度法的检测方法.该方法采用高精度的CCD相机与高密度集油盘配合采集油雾分布图像,提取目标区域的灰度值,利用灰度与集油液位高度之间的关系,获取喷油器喷雾分布的三维形态图.试验表明,该方法能够快速准确测量喷油器的喷雾分布特性.     

三维激光彩色扫描仪中物体表面色彩信息获取

研究了三维激光彩色扫描仪中获得物体表面色彩信息的方法.针对装置特点,研究了在彩色扫描图像序列中,物体表面采样点在激光入射面和相机主光轴面的成像对应关系,提出了利用采样点在相机主光轴面的像获得色彩信息的方法,有效地克服了传统结构光测距装置中由于结构光源照射带来的色彩失真和物体表面复杂而造成侧面遮挡的影响.实验结果是令人满意的.     

高速CCD相机图像卡接口电路的设计

针对多通道CCD相机,提出了一种图像数据实时采集和图像显示的方法,CCD的数据采集和图像显示由图像卡完成.CCD相机与图像卡的数据传输的硬件接口按标准RS-422串行接口设计,这种差分方式传递信号方法能有效抑制共模信号,提高数据在传输中抗噪声能力.利用高速硬盘解决了大容量、高速度、多通道的图像数据的实时采集和存储问题,通过多线程处理来从软件上弥补硬盘读写速度不足的缺陷.将采集到的CCD相机数据转换成标准BMP文件来显示图像.     

相位信息和数学形态学的彩色图像边缘检测

针对传统边缘检测算法最初只基于灰度图像,对彩色图像提取的边缘定位不准确、边缘有断点等问题,将在HSV彩色空间中对彩色图像进行了多通道边缘检测.考虑到传统边缘检测算子对图像的噪声和明暗程度比较敏感,采用相位一致和数学形态学相结合的方法对单通道图像进行边缘检测.仿真实验显示,该方法可以有效地提取彩色图像的边缘.     

基于米勒矩阵的水下成像技术

探究在浑浊介质中利用物体的米勒矩阵进行目标识别的技术。米勒矩阵的16个矩阵元可以完整的描述物体的偏振信息,基于各物体不同的偏振特性,不同物体有不同的米勒矩阵。可以以物体退偏特性因子或其中一米勒矩阵元作为灰度值得到一幅图像,利用图像的均值、标准差、信息熵和方差对图像进行评价。实验结果表明这种方法能够较大提高成像质量。     

基于彩色图像偏振度的目标识别技术研究

提出了一种基于 Ｍａｔｌａｂ的彩色图像偏振度计算方法,避免了传统灰度转换法中由于偏振片具有适用波长范 围带来的偏振度损失．通过实验,分别研究了彩色偏振度图像在有遮挡物及相似背景下的目标物识别应用．结果表明,采 用彩色偏振度图像方法,可有效提高目标物体的可视化清晰度,分辨出强度图像中无法显示的细 节 特 征,为 后 续 的 图 像 处理工作奠定良好的基础．