基于差动共焦的并行三维形貌检测系统的研究

为提高并行共焦检测系统的测量精度和分辨率，基于差动共焦原理，提出了一种全场非扫描三维形貌检测系统．该检测系统利用微透镜阵列产生的二维点光源阵列来实现并行全场共焦探测；反射光路采用差动设计，使用两个CCD同步测量离焦光斑强度信号。通过使用光斑光强差动算法，可以有效抑制光源的噪声和漂移对测量结果的影响；利用差动共焦特性曲线中的线性关系，实现在较大采样间距下获得较高的轴向分辨率。实验证明该检测系统是可行的。     

一种改进的简单一步彩虹全息法

本文提出一种改进的简单一步彩虹全息法，根据光的衍射理论，分析采用狭缝光源照明物体记录彩虹全息图的可能性，并讨论了彩虹像的单色性、色模糊、线模糊、分辨率及视角．最后给出实验结果．这种方法具有分辨率高，光能利用率高和操作简单等特点．     

基于进化算法的复振幅超分辨光瞳滤波器的设计

设计了一种复振幅光瞳滤波器,并提出基于进化算法的复振幅光瞳滤波器光瞳函数参数优化的新方法．通过计算机的模拟,结合实际使用场合对光能效率、旁瓣影响效应和超分辨能力的要求,选择合适结构参数实现最佳三维超分辨成像效果,给出超分辨优化设计模型和实例,并作图验证其结果．对超分辨率伴随的旁瓣效应,把滤波器应用于共焦扫描系统,可有效地抑制旁瓣,提高成像信噪比和对比度．利用进化算法设计的光瞳滤波器设计简单,同时有较好的综合效果,具有较大的S,GT,GA值．     

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。     

双光子共焦荧光显微系统成像分析及实验研究

双光子共焦荧光显微系统可以突破传统光学显微镜的成像分辨率极限,提高厚荧光物三维扫描的横向及轴向分辨力.基于共焦荧光显微原理和菲涅耳衍射公式,分析了反射式双光子共焦荧光显微系统的三维光学传递函数.讨论了在实验条件下,共焦模块参数对双光子共焦荧光读取分辨率的影响.双光子共焦荧光系统采用的共焦小孔半径为3.92 μm时,其层析能力比采用78.4 μm共焦小孔的系统提高了1.56倍.通过已知尺寸荧光物的双光子共焦荧光成像实验,验证了共焦小孔直径与系统横向及轴向分辨率的反比关系.     

荧光显微镜双路耦合聚光系统设计

设计了一种用于钙离子光解释放技术的新型荧光显微镜双路耦合聚光系统．采用合适的结构及精确的像差校正以保证光能的良好传输率及样本平面上的均匀性．通过光解释放实验证明了该系统适合于光解释放技术的需要。     

SLM显微立体视觉中的双重折射校正算法

为解决微流控芯片检测中由于盖片的双重折射效应导致的聚焦误差、色差和视场误差等问题,从折射基本定理出发,结合光学体视显微镜(SLM)的双光路结构,建立了SLM显微立体视觉双重折射变折射率校正算法,实现了对透明封闭容腔的非接触无损三维精确测量.在微沟道测量实验中,深度方向的测量误差由7.1 μm减小到1.5μm,相对误差由18.68%减小到3.95%.SLM显微立体视觉三维测量系统与表面轮廓仪、激光共焦扫描显微镜的横向对比测量实验,证明了SLM显微立体视觉双重折射变折射率校正的必要性和有效性.     

基于线性透镜阵列的面结构光三维测量方法

面结构光测量无法处理类镜面物体由反光产生的强光区域,且无法提取物体在阴影区域里的有效信息,造成测量噪声大和测量数据不完整.基于正弦光栅的面结构光测量方法,提出一种基于线性透镜阵列的面结构光三维测量方法,通过在测量设备和被测量物体间加装线性透镜阵列,使得正弦光栅在竖直方向把一维的光线转化为一个二维反射光的光域,有效地解决了结构光在测量过程中存在的反光及阴影问题.经过理论分析与实验验证,该方法切实可行.     

一种提高并行共焦显微测量重复性精度的方法

并行共焦测量是利用微透镜和小孔列阵产生一个二维点光源阵列,实现对物面上一个二维阵列物点的同步共焦测量。传统的共焦显微测量系统对三维形貌进行重构,是通过搜索各个轴向扫描图像中光斑光强极值点的位置来获取三维轮廓,轴向扫描间距的选取对测量精度和重复性的影响很大。文章介绍了一种新的数据处理方法,其先对各物点的轴向光强采样值进行线性拟合,再由拟合得到的直线确定最大光强所对应的轴截面位置,这样可以在较大的轴向采样间距下获得较高精度的三维轮廓信息。实验结果表明,采用这种数据处理方法,测量精度和重复性精度均有所提高。     

利用共焦成像原理实现微米级的三维轮廓测量

以普通光学成像透镜取代显微物镜,以针孔阵列(500×500)取代单针孔,实现了全场并行共焦测量.在数据处理上,采用了内插值三维重构算法,以及二次曲面拟合的系统误差校正算法,可以在较大的采样间距下获取较高的测量精度.实验表明,系统的最大横向测量范围为5mm×5mm,横向测量精度约为13μm,纵向测量精度约为5μm,因此可大大提高测量视场及测量速度.     

改进的SIFT特征人脸识别方法ADSIFT

针对光照、表情、噪声等因素容易造成误识别的问题,提出一种改进的SIFT特征人脸识别方法.对每个训练图像,先提取得到SIFT特征向量集合,利用每个SIFT特征向量,并选择阈值构造一个弱分类器.利用一种基于Adaboost的算法从每个训练图像的弱分类器集合中选出一部分,确定其对应的阈值和权重,然后构造出该训练图像的相似度函数.根据相似度函数可计算出目标图像与每个训练图像的相似度,从而求出目标图像与每个类的训练图像的平均相似度,则目标图像属于平均相似度最高的类.实验表明在ORL人脸数据库上则可达到98%识别率,优于现有的方法.     

运用摄像法实现对刚体六自由度低频运动的观测

提出了一种观测六自由度振动的新方法，其基本原理是利用视觉摄像机监视被测物体，将物体图像实时采入计算机，通过对被测物体上三个特征点的成像位置变化的分析，计算出被测物相对于摄像机的六自由度振动。该测量方法属于绝对测量，尤其适用于任意低频运动的测量，曾成功应用于渤海油田ＳＺ３６－１贮油轮的运动观测。     

图像分割与平稳小波变换法融合红外与可见光图像

为改善红外与可见光图像融合后的视觉效果,提出一种基于图像分割和平稳小波变换的图像融合方法。首先,结合最大类间方差方法与边缘检测方法,将红外图像分割为背景部分和目标部分;然后利用平稳小波变换对红外图像的背景部分与可见光图像分别进行多尺度分解,低频部分采用区域空间频率取大融合准则,高频部分采用绝对值取大融合准则,对多尺度分解后的各层进行融合,再利用平稳小波逆变换得到融合结果;最后,对该融合结果与红外图像的目标部分采用加权求和的融合准则进行融合,得到最终的红外与可见光融合图像。实验结果表明,通过提出的方法进行红外与可见光图像融合,不仅很好地突出红外图像的目标信息,还较好地体现可见光图像的场景细节信息,视觉效果明显改善;其标准差、信息熵、互信息均优于拉普拉斯金字塔变换和小波变换等传统的融合算法。实验结果验证了方法的有效性。     

强光束干扰下低轨高清遥感图像无缝拼接方法改进研究

由于受到强光束的干扰,低轨高清遥感图像拼接处的拼接边界容易出现突变。当前图像拼接方法因不能避免外界因素的干扰,无法实现图像的无缝拼接。为此,提出一种新的强光束干扰下低轨高清遥感图像无缝拼接方法。通过Retinex理论对强光束干扰下低轨高清遥感图像进行预处理,利用原始低轨高清遥感图像的照射光得到物体的反射性质,以获取物体自身的面貌。介绍了尺度不变特征变换(SIFT)算法的基本思想,通过SIFT特征匹配法对遥感图像进行配准处理;针对SIFT法效率低的弊端,利用区域分块法对其进行改进。通过幂比值拉伸方法对拼接缝进行消除。实验结果表明,采用所提方法得到的拼接图像拼接处无重叠,较为平滑,在保证拼接图像信息量、清晰度和整体质量的同时,效率较高。     

基于目标、背景比例的灰度图像自动阈值选取法

最大类间方差法(Otsu法)因其计算简单、自适应性强而成为被广泛使用的图像阈值自动选取方法.在分析Otsu法原理的基础之上,提出了一种改进的最大类间方差法.为了提高分割效果,该方法同时考虑了背景和目标的类间距离和类内距离.与同类方法相比,提出的方法将目标和背景所占的比例作为权值修正了现有的方法,使得衡量类内距离的目标与背景的平均方差按照目标与背景的面积划分.Lena、Cameraman标准测试图像以及杂草图像的仿真结果验证了本方法的有效性.     

用像面全息时间平均法测量膜振动的研究

提出了一种新的测量膜振动的光学方法——像面全息时间平均法．得到了不同谐振频率激励下膜振动的干涉图样和轴对称振动模式，并对300Hz激励下膜面的振幅分布情况进行了分析．结果表明，该方法可以减小检测时反射波的影响，增强物光强度，提高干涉图样的对比度，而且可以在白光下再现振动物体的像。     

二值图像的自动表述

提出了一种通过对图像中物体的边缘进行描述来表征二值图像的方法 .该方法对二值图像进行边缘提取、周线跟踪、特征点提取、边缘分割及曲线匹配 .经处理后的图像由一系列描述物体边缘的数学方程来表征 ,有利于图像数据压缩及重构 .     

基于RGB颜色模型的相位调制数字图像伪彩色编码

以白光密度伪彩色编码物理实验为基础,通过数学模型分析,推出各级图像的强度与原始灰度之间的最佳算子为弦函数,以相位调制数字图像实现了伪彩色增强.基于RGB真彩色显示系统原理和24位真彩色图像数据存储特点,提出了相位调制数字图像伪彩色处理方案,并与现行伪彩色处理软件做比较,得出使用弦函数算子进行相位型伪彩色处理优于其他伪彩色算法的结论.所提方案能处理多种常见格式的灰度图像,使任意位深的灰度图像都能转换为24位真彩色.     

一种高精度CCD测试系统的非均匀性校正方法

针对高精度光电耦合器件(CCD)测试系统中像素的非均匀性给测试结果带来较大误差的问题,根据引起图像像素非均匀性噪声的特性,建立了对应的图像模型.采用自适应阈值分割算法将图像二值化分离出有效使用像素,并提出了一种采用两点线性方法对非均匀性像素进行校正的算法.仿真实验采用高速面阵CCD采集由激光器发射的圆形光斑图像,并通过计算图像光斑的中心坐标进行了验证.结果表明,该算法能够将图像的复杂背景与光斑分离,可校正其像素的非均匀性,稳定光斑的像素灰度值.在相同条件下连续采集图像,图像光斑的中心坐标稳定.     

目标移动情况下SSPA输出信号的分析

自扫描光电二极管阵列图像传感器用于物体测量时，物体的外型尺寸反映在图像传感器的输出信号里，对物体的识别测量以及指标的提高很大程度上取决于对视频输出信号的特征的提取。基于对自扫描光电二极管阵列图像传感器输出信号的分析的要求，文中根据光电二极管光电转换原理，从理论上分析了自扫描光电二极管线阵列图像传感器拍摄运动目标识别视频输出信号的数学模型，分析了用比较法处理视频输出信号时可能出现的误差大小，理论分析结果与传感器输出的实际波形相吻合。