偏振共焦扫描显微镜的研制及其成像研究

根据偏振共焦扫描显微镜的原理,成功研制了一台偏振共焦扫描显微镜,用该偏振共焦扫描显微镜对各种集成电路芯片、生物组织等物体进行透射式成像或反射式成像研究,并分析成像结果,实验表明,该偏振共焦扫描显微镜能够对各种物体进行成像,具有成像方式多样,可逐层扫描,非线性成像等特点。     

基于偏振态颜色编码的晶体应力双折射成像

提出了一种基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像新方法. 通过分焦面Stokes参量测量与RGB颜色编码相结合,设计并研制了基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像系统. 利用该系统,获得了晶体模型应力双折射分布的偏振态色度图像,并与传统的光弹性应力测量法进行了比较,偏振态色度成像法不仅可以较高精度地测量应力双折射率,还可以测量其方向分布. 基于偏振态色度成像法的独特优势,结合共焦显微成像技术,对具有双折射效应的单层Sr₂TiSi₂O₈微晶进行了偏振态色度成像的研究. 结果表明:所提方法能够在一幅图中直观地反映物体的全部特征信息,有效地辨别由于晶体内部结构排列不同而导致的双折射特性差异,还可以通过观察微晶生长过程中双折射特性的变化,获取微晶的生长取向等相关信息. 研究结果为功能型微晶材料生长过程的动力学行为研究提供一种简单、有效的可视化方法.     

基于迈克尔逊干涉仪的双线偏振光干涉实验设计

给出了双线偏振光干涉的理论分析,获得了双线偏振光干涉图样上可见度与其偏振平面夹角的函数关系.在迈克尔逊干涉仪光路的基础上加上了偏振片,实现了双线偏振光的干涉.通过调整偏振片的透振方向,从而获得了偏振平面不同夹角下的干涉图样,并使用CCD成像技术记录了干涉图样,将理论与实验结果进行了对比分析,分析结果表明：理论预言在定性上获得了实验支持.     

基于HSV颜色空间的水下物体识别技术研究

为了辨识水下物体,需要把物体和水下环境进行分离,在此基础上才有可能对物体进一步分析.因此为克服水下电视监视系统中仅适用物体反射光光强信息的不足,本文提出了一种水下物体的光学识别技术,该方法将斯托克斯成像技术和HSV颜色空间相结合,将同种颜色但材料不同的物体的偏振信息在HSV空间中展现出来.由于HSV色彩空间的色度、饱和度和亮度三者相互独立,我们用饱和度代表反射光的偏振方位角信息,色度代表其偏振度信息,两者随物体种类不同而有一定差异,反射光的偏振信息为不同物体的识别奠定了基础.实验测量了在线偏振光照射下不同材料的水下斯托克斯图像,实验时光同时照在介质和金属反射面上.用软件实现了偏振信息在HSV空间的转换,实验表明,可以根据HSV空间中呈现的不同的偏振信息有效地区分物体的材质和种类.基于斯托克斯成像和HSV颜色空间结合形成的水下不同物体的识别技术,由于大大提高了水下物体成像的识别度和对比度,有望在套管井检测、海洋探测等领域中发挥重要作用.     

基于颜色图直方图的监督颜色恒常性算法

在颜色物体识别等应用中，获取不随光照变化的颜色恒常性特征是问题的关键。监督颜色恒常性方法，即通过在环境中放置校正用的颜色片来计算并消除光照的影响，由于其简单方便而得到了广泛的应用。在本文中，基于对直方图光照不变量的分析，提出了一种新的监督颜色恒常性算法。该算法与传统算法相比较，不需要知道颜色片的反射率和成象系统的通道响应，从而大大简化了实现的要求。文中给出了算法的基本思想，并对实验结果进行了分析。     

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.     

一种广角镜头成像几何畸变校正算法实现

由于成像光学系统固有的特性,以及镜头成像平面与物体平面存在的倾斜角和转角,使得获取的图像存在着非线形几何畸变,在对图像进行定量分析和检测之前,必须消除这些畸变。为此,本文提出了一种以校正径向几何畸变为主的非线性校正方法,讨论了控制点的选取原则,建立了三次多项式的畸变校正模型;分析了不同灰度重建方法的特点,进行了仿真实验,校正结果良好,在成像测量应用中有很好的实用价值。     

三通道偏振成像系统的标定研究

针对现有偏振成像系统无法对天空进行实时性检测的问题,提出一种实时三通道偏振成像系统。对系统存在的误差来源进行详细分析并针对相应误差提出标定方法。利用积分球对CCD线性度进行标定,通过对采集灰度信息的处理,得出光源亮度与图像灰度呈线性关系;同时针对三路独立通道之间灰度响应不一致问题,利用积分球产生完全非偏振光对灰度响应非一致性误差进行了多次重复标定与校正。标定实验结果表明,通过对CCD线性度标定和灰度响应不一致性的标定,灰度响应不一致性得到了明显改善,提高了偏振信息的解析精度,系统偏振角测量误差小于0.6%。     

基于最优解的数字成像系统色彩校正方法

由于受图像传感器光谱响应灵敏度、镜头光谱透过率等因素影响,数字成像系统的成像过程可能会带来图像颜色的失真.而图像的颜色信息往往是进行图像分析的重要依据,对数码成像系统的彩色还原性评价、检测以及校正方法进行研究具有重要的意义.在CIELAB色度空间采用数学方法,求出校正矩阵最优解,进而对图像的色彩进行校正.通过对标准色块标板图像进行实验,发现最优解法校正后的图像各个色块色差值均有减小,实现了对标准色板全部色块颜色的综合校正.     

被动式谐振腔光纤陀螺的偏振分析

分析了光纤谐振环中光的偏振波动对整个系统输出信号精度的影响,指出这种误差能够降低系统的分辨率和线性度．从原理上对谐振环中光的偏振模式进行推导,引出偏振特征状态概念,并建立耦合器和光纤本身性能与整个谐振环偏振特征状态之间的联系．提出了三种可行的方法,包括采用单偏光纤、光纤环中点极化方向９０°旋转焊点和耦合器极化方向９０°旋转,以消除光纤中第二类无用谐振波谷的影响．对三种方法的效果和难易度进行了分析,并作出评价．     

平面型混浊介质光反射四能流Kubelka-Munk模型

通过分析光在介质-空气和介质-表面粗糙基构成界面上和平面分层混浊介质中的反射、散射和吸收规律,提出了混浊介质中传输的光能流将由界面或混浊介质的定向反射和漫反射作用而产生的定向光能流和漫射光能流构成.考虑到这两种光流能量比率的动态转化规律,运用辐射传递理论和四能流光子流传输模式修正了经典二能流Kubelka-Munk模型,建立了四能流Kubelka-Munk模型.研究表明,由经典二能流Kubelka-Munk模型计算得出的色彩要比实际的色彩偏红.     

静物的物理光学光色变化分析

采用光学中对光线的分析方法来研究绘画中静物光色的吸收与反射，分别从光源色、环境色两个方面研究对物体固有色的影响，把物体光色变化的原因、状态做定性、定量的分析，找出静物的光色变化规律．在绘画中，为静物的色彩表现做理论指导．     

深圳市10种彩叶植物高光谱特征分析

地物光谱特征是遥感应用研究的基本依据。彩叶植物对于建设色彩丰富、植物季相鲜明的园林城市有重要作用。以深圳的金叶榕(Ficus microcaba cv. Golden Leave)、朱焦(Cordyline terminalis)、红苋草(Alternanthera bettzickiana)等10种彩叶植物为研究对象,应用Fieldspec3便携式地物波谱仪进行了光谱数据的采集和处理。结果表明:红叶系和紫叶系植物反射光谱在波长600～650 nm 间有一个“红峰”,而在500～550 nm范围内紫色系植物光谱反射区面积大于红色系植物; 黄色系植物叶片反射光谱的表现明显特征的波长区为490～650 nm,其光谱反射率在490 nm处急剧上升,并在550～650 nm区间保持0.6以上。3种色系彩叶植物叶片500～550 nm光谱的反射面积值(S_λ500～550)差异极显著,聚类分析结果与实际色系分类一致,故S_λ500～550可以作为指示叶片色彩色系的特征值。     

亚波长金属/电介质双层光栅偏振片

用严格耦合波分析亚波长金属光栅和高频电介质光栅的衍射性质,给出了亚波长金属/电介质双层光栅偏振片的设计,同时通过严格耦合波分析给出了这种偏振片的TM波的反射特性和反射偏振比.     

自主机器人指定颜色形状属性物体的识别方法

机器人在自主行进的过程中,依靠视觉系统自动捕捉目标,并将目标物识别出,是智能机器人的关键技术之一。为解决机器人移动过程中对已知颜色形状属性的目标物的识别问题,对基于YUV颜色空间的种子填充彩色图像分割方法进行改进,在各种背景下有效地实现机器人视觉系统对已知颜色形状的目标物的识别,对变化光照具有较强的适应性。     

自主足球机器人视觉系统结构及关键技术

提出了自主足球机器人嵌入式多处理器体系结构以及视觉系统的构成框架.对单目视觉系统所涉及的关键技术进行了详细的分析和研究,其中包括图像分割、目标搜索算法、目标定位和机器人自定位技术.基于YUV颜色空间,对目标进行分割,并通过连通区合并来快速搜索目标,同时根据摄像机模型来确定目标的空间位置.实验表明分布式视觉体现结构能够实时准确地完成视觉处理任务.以上新算法可以快速鲁棒地搜索图像目标,并能较精确地确定目标的位置信息和机器人的自定位信息.     

Implementation of spatial touch system using time-of-flight camera

Recently developed time-of-flight principle based depth-sensing video camera technologies provide precise per-pixel range data in addition to color video. Such cameras will find application in robotics and vision-based human computer interaction scenarios such as games and gesture input systems. Time-of-flight principle range cameras are becoming more and more available. They promise to make the 3D reconstruction of scenes easier, avoiding the practical issues resulting from 3D imaging techniques based on triangulation or disparity estimation. A spatial touch system was presented which uses a depth-sensing camera to touch spatial objects and details on its implementation, and how this technology will enable new spatial interactions was speculated.     

Implementation of spatial touch system using time-of-flight camera

Recently developed timeofflight principle based depthsensing video camera technologies provide precise perpixel range data in addition to color video. Such cameras will find application in robotics and visionbased human computer interaction scenarios such as games and gesture input systems. Timeofflight principle range cameras are becoming more and more available. They promise to make the 3D reconstruction of scenes easier, avoiding the practical issues resulting from 3D imaging techniques based on triangulation or disparity estimation. A spatial touch system was presented which uses a depthsensing camera to touch spatial objects and details on its implementation, and how this technology will enable new spatial interactions was speculated.     

彩色瓷砖的自动分类系统

将彩色图像处理技术应用于机器视觉。为了检测瓷砖表面的细微色差,使用低端采像设备实现精确色彩测量。研究了彩色成像系统在不同光照及及噪声条件下的色彩校正原理,提出了一种矩形物体图像分割的简易得法和对训练样本进行修正的方法。探讨了特征参数与分类器的关系,提出分层分类并采用不同特下参数的方法来加速计算。     

一种新型国极化器的FDTD 分析

采用时域有限差分法 ( FDTD方法 )对自行研制的吊舱式机载干扰机收发天线系统中的隔板式圆极化器进行了深入分析研究 ,得出了这种新型极化器的性能参数和清晰的物理图象 ,给出了圆极化器的一种更易于理解的新诠释。