三通道偏振成像导航传感器的设计与应用

为了获得较高的偏振光航向精度,设计实现了一种三通道成像偏振导航传感器装置样机。研究了基于Stokes矢量的偏振光测量原理;并基于此原理搭建了传感器。编写了程序控制软件,可以实时输出航向角,解决了一般实验装置无法实时测量航向角的缺点。进行了室外装置测试实验,实验结果表明:传感器室外航向角测量平均误差为0.83°,能够稳定输出导航角度,可以满足实时测试的需要,为下一步组合导航提供稳定的信息源。     

基于幂律变换的MSRCR矿井图像增强算法

针对复杂矿井图像亮度不均的问题,提出基于幂律变换的MSRCR图像增强方法(Plt-MSRCR)。首先,对图像进行自适应直方图均衡化处理,将RGB空间转换为HSV空间,利用自适应最大类间方差(OTSU)将V分量分割为高低灰度等级分量V_H和V_L;其次,对V_L进行自适应CLAHE处理来拉伸灰度等级,对V_H进行阈值分割,得到高低亮度分量V_HH和V_HL;再次利用Plt-MSRCR算法完成V_HL分量的灰度拉伸和亮度抑制,得到调整后的V_HLnew;最后,将所有V分量进行融合,对S分量进行伽马校正,融合重组成RGB图像。实验结果表明,该算法能够有效解决矿井下光照过低、光照较低和光照不均对图像的影响,对暗区域亮度增强的同时保证了增强亮度的均匀性和图像的清晰度。相较于其他同类算法,该算法在信息熵、平均梯度和标准差方面效果和性能更好。     

双扫描镜空间成像系统偏振特性分析

光线非垂直入射到光学界面时会产生偏振效应,且偏振效应随着入射角度的增加显著增强。双扫描镜空间成像系统具有宽光谱、大入射角、大孔径的特点,因此具有较大的偏振灵敏度。由于光电探测器的转化效率对偏振光而言不是各向同性的,而且有时差别很大,为保障光学系统探测灵敏度必须限定光学系统偏振灵敏度。采用斯托克斯矢量和穆勒矩阵的偏振表示方法,推导得出入射角度与双扫描空间成像系统偏振灵敏度之间的数学关系。通过对薄膜设计参数进行一定的工艺修正得出各个光学元件偏振数据,进而得出整个双扫描成像系统的偏振灵敏度。分析结果表明,在可见光波段双扫描成像系统的偏振灵敏度在0.5%左右;在红外波段双扫描空间成像系统偏振影响很小。     

基于暗原色先验的低照度图像增强

低照度图像亮度低、对比度低、细节信息缺失,对后续处理造成不便。针对这种情况,提出一种基于改进的暗原色先验低照度图像增强算法。采用输入图像暗通道的最大值估计大气光值,并用输入图像暗通道替代用大气光值来归一化输入图像,以其暗通道估计透射率,提高了算法效率。对输入图像取反,得到一副类似雾化的图像,用暗原色先验去雾,将结果再次取反,得到增强图像。暗原色先验会放大图像噪声,引入导向滤波实现保边去噪。实验结果表明,算法能有效增强低照度图像,提高图像亮度、对比度和突出图像细节信息。     

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%。     

基于偏振方向统计特性的目标背景差异特征分析

针对目前使用偏振参量图像分析目标背景差异的传统方法未充分考虑光作用物体后产生独特的偏振属性问题,提出一种基于偏振方向特征统计特性的目标背景差异特征分析方法,从一种新的偏振方向信息分析目标背景差异.首先,通过提取偏振角图像中的偏振方向信息构建偏振方向矢量图像,解决了由于噪声较多导致的偏振角图像无法有效直接利用的问题;其次,分别对4种偏振方向强度图像进行正交差分计算,得到偏振正交差分分量图像,并补充偏振方向周围±α偏振角度强度图像信息,得到偏振方向统计图像,通过提取出4种偏振方向的3种偏振特征图像,解决了传统偏振参量图像复杂背景下目标不突出的问题.实验结果表明,不同材质的物体具有不同的偏振方向,而通过提取偏振方向信息获取的偏振方向特征图像能更清晰地辨别复杂背景中的目标.客观评价指标表明,在偏振方向矢量图像中,目标区域的偏振方向朝向所对应的偏振方向特征图像,表达目标的信息更丰富,与其他偏振方向所对应的偏振方向特征图像相比,更能突出目标的特征.因此,通过偏振矢量图像可以快速提取出目标特征突出的偏振特征图像.     

基于小波的偏振图像融合算法及性能评价

文章介绍几种基于小波变换的偏振图像的融合算法,利用多分辨小波变换的系数,采用低频图像的小波系数最大值作为融合后的低频系数,高频图像根据确定的融合规则,调整高频小波系数大小;并对融合图像质量进行了对比评价,得出了这几种融合方法的各自特点.实验结果表明,这几种方法能够在保留图像微小细节方面获得满意的结果.     

偏振干涉成像光谱仪中CCD的成像分析

光谱仪采集目标像的干涉图最终需要通过CCD系统来成像,为了能得到更高的图像分辨率和成像质量,需要不断优化CCD成像系统。偏振干涉成像光谱仪CCD成像系统一般包含两个部分：一是通常所说的光学成像系统,另一部分是CCD图像传感器采样记录系统。本文通过分析和描述CCD的采样过程。来讨论光谱在CCD成像过程中的频谱传输特性,并论述由于离散采样过程带来的频谱混迭对CCD成像系统中成像质量的影响。     

10G系统中偏振模色散的模拟及补偿

近年来，为满足日益增长的带宽要求，光纤通信得到了长足发展。为了研究色散（PMD）对光纤传输的影响，从而最大限度的提高系统可用带宽。首先提出了运用统计的方法来计算这种随机的色散值，在此基础上，用MATLAB中的模拟块依据统计的结论作了信道仿真，得到了用图形说明的PMD导致的波形失真，计算出工程用G．652光纤最大的无中继传输距离。依据色散散特给出了一阶偏振模色散的一种补偿方法，为今后的偏振模色散补偿提供了一种思路。     

Retinex理论下基于融合思想的低照度彩色图像增强算法

针对Retinex算法处理后的图像边缘保持性差,易产生光晕和过增强的缺点,以及双边滤波易造成图像细节丢失的现象,提出了一种Retinex理论下基于融合思想的图像增强算法。该算法首先在YCb Cr颜色空间提取亮度Y分量,对亮度分量进行大、中、小不同尺度的MSR增强,获得细节信息保留较好的亮度图像,同时在RGB颜色空间对图像进行基于双边滤波的单尺度Retinex增强,获得边缘信息较好的增强图像;然后对增强后的两幅图像加权融合;最后对融合的图像进行颜色恢复处理得到最终的增强图像。通过本文算法与经典SSR、MSR和MSRCR算法处理后的图像进行比较,实验结果表明,本文算法处理后的图像在细节、颜色和边缘保持方面都优于其他算法,并且避免了光晕和过增强现象的发生。     

静态光谱偏振差分成像技术研究

提出了一种基于液晶可调谐滤光片(liquid crystal tunable filter,LCTF)和液晶可调谐相位延迟器(liquid crystal variable retardation,LCVR)的静态光谱偏振差分成像技术。采用液晶可调谐相位延迟器实现不同波长成像光束的偏振方向旋转,采用液晶可调谐滤光片实现波长选择和检偏,通过程序控制实现透过波长及其两个正交线偏振态的设定,面阵光电探测器完成两个正交线偏振态图像采集,再经过图像处理获取光谱偏振差分图像。完成了原理样机的研制,取得了初步试验结果。该技术没有任何机械运动部件,具有稳定性好、操作灵活、数据处理简单直观等优点。     

从局部到全局的零参考低照度图像增强方法

为解决现有的低照度图像增强方法存在的色彩失真、细节损失以及暗区增强不足和亮区增强过度导致低照度图像增强效果不理想的问题,提出了一种从局部到全局的零参考低照度图像增强方法。采用局部照度增强对低照度图像进行像素级增强,改进了自适应光照映射估计函数,提升了照度调整能力,避免了生成大量的迭代参数,提高了模型的推理速度;采用基于Transformer结构的全局图像调整对局部增强后的图像进行全局调整,解决了亮区照度增强过度的曝光问题和暗区照度增强不足的问题,提升了图像的整体对比度;优化损失函数,对低照度图像特征和增强图像特征进行相似性约束,提升了目标检测精度。实验结果表明,LOL数据集上的客观指标峰值信噪比和结构相似性达到了20.18 dB和0.80,MIT-Adobe FiveK数据集上达到了23.31 dB和0.87,ExDark数据集上增强后图像的目标检测精度提高了7.6%,有效提升了低照度图像可视化质量和目标检测效果。     

结合MCA与Retinex算法的低照度图像增强方法

针对低照度条件下获取的图像存在可见光照度低、噪声大等问题,提出了一种基于形态成分分析(MCA)和Retinex算法结合的低照度图像增强方法.首先,将低照度图像转换到HSV色彩空间,接着采用MCA将V分量分解为纹理和平滑部分;其次对平滑部分采用基于改进的多尺度Retinex算法和自适应全局色调映射进行增强,对纹理部分进行...     

偏振成像系统的颜色校正及应用

为了利用偏振片消除由光照不当等产生的镜面反射,将线性偏振片与彩色工业相机等构成偏振成像系统,提高一些表面光滑物体的成像效果．对构建的偏振成像系统进行了原理分析,并基于系统的稳定性与重复性,证实偏振片的透振方向不会影响系统采集的颜色数值,之后分别采用多项式回归和BP神经网络对其进行了颜色校正,并对比所得结果从中选择出最优的校正算法,以达到在消除镜面反射的同时,较好地保留物体颜色特性的效果．应用该系统及颜色校正结果对电路板成像,既消除了镜面反射光,又使色差从55．5523降低到了4．0439．     

基于流模型的低照度超分辨率重建

将低照度低分辨率图像增强到正常曝光高分辨率图像具有高度的不确定性,即它们之间的映射关系是一对多的.以往基于像素重建图像和确定图像的过程未能捕捉正常曝光图像的复杂条件分布,导致不适当的亮度、残余噪声和伪影.在本文中,通过一个已经提出的标准化流模型来构建这种一对多的关系.一种以低照度图像的特征为条件,学习将正常曝光图像的分布映射为高斯分布的可逆网络模型,这样可以很好地模拟正常曝光图像的条件分布.可逆网络模型的另一个优点是在训练过程中被一个描述正常图像流形结构的损失函数约束.在LOL(Low-light)数据集上的实验结果表明,该方法相比较其他方法,获得了更高峰值信噪比(PSNR),更高结构相似度(SSIM),更少学习感知图像块相似度(LPIPS).     

基于偏振成像的目标识别技术研究

提出了一种基于偏振特征的目标识别技术.实验采用He-Ne激光作为照明光源,根据目标散射光偏振度的差异,利用DSP图像采集系统获取了目标的偏振图像,并编写程序计算了图像的灰度值.结果显示:偏振成像技术可以提高目标成像的对比度和分辨率;相对于退偏振强的目标,退偏振弱的目标图像亮度变化明显.所以偏振成像技术可以有效地提高目标探测和识别效率.     

双偏振多普勒天气雷达的偏振参量及其应用

介绍了双偏振多普勒天气雷达的基本作用机理和双偏振参量,阐述了目前常用的测量降水率的公式,提出了一种进行降水粒子类型识别的算法,并对双偏振天气雷达的主要功能作了说明。     

无人机图像增强方法的研究与实现

以无人机采集的低照度图像为研究对象,提出了一种改进的低照度图像增强算法.获取无人机采集图像的灰度直方图,计算灰度像素的均值和方差,通过计算亮度系数划分亮暗区域;根据滑动窗口的像素均值与设定的阈值进行计算得到修正系数,完成图像亮度的修正;为减小时间复杂度使用三次快速均值算法替代高斯滤波进行去噪.结果表明,本文的算法能够有效地改善图像局部亮度、提高图像对比度和保留轮廓边缘纹理信息.     

利用偏振分析的雾天图像复原

文章提出了新的雾天偏振成像模型,在模型中同时考虑目标反射光和大气散射光的偏振效应。首先合成偏振差分图,然后利用去相关的算法估计目标反射光的偏振度图,最后利用去雾模型得到清晰的雾天图像。与相关算法的实验结果进行定性和定量的比较,证明了该算法的有效性。此外,该算法求取的反映场景目标偏振信息的偏振度图可被用于场景分割、目标识别等领域。     

稳态大视场偏振干涉成像光谱仪原理及调制度分析

对自行研制中的稳态大视场偏振干涉成像光谱仪（ＳＬＰＩＩＳ）的成像原理、分光机理及大视场补偿方法作了论述,分析了起偏器、分析器的偏振化方向以及λ／２板的光轴取向对干涉图调制度的影响,给出了调制度随偏振化方向、光轴取向偏角变化的函数关系,讨论了最大市制度时的偏振化方向及λ／２板光轴的空间取向,这种成像光谱仪体积小,没有运动部件,且具有广角裣功能,从而显示以型、稳态、大视场的优点。