基于开运算暗通道和优化边界约束的图像去雾算法

将有雾图像分割为非天空区域和天空区域,对于非天空区域,提出一种优化的暗原色先验思想,即开运算暗通道算法;对于天空区域,引入具有保边去噪的双边滤波算法,提出一种改进的边界约束算法.运用两种算法分别估计两个区域的透射率,然后利用大气物理散射模型复原各区域,最后合并两个无雾区域得到去雾图像.实验结果表明,该算法很大程度提高了有雾图像尤其是含天空的有雾图像的图像对比度,改善了颜色失真问题.     

一种自适应的多级透射率估计去雾算法

针对暗通道先验算法在天空区域透射率估计不准确的问题,利用三个不同尺度的高斯函数分别作用于有雾图像的RGB通道来获得"伪"去雾图像;其次,利用有雾图像的混合通道得到自适应参数,将该参数和最小值滤波共同作用于"伪"去雾图像,接着用联合双边滤波消除纹理效应得到透射率的精确估计;最后,采用局部大气光估计方法,结合大气散射模型复原出无雾图像.实验结果表明,该方法不仅降低了时间复杂度,且复原出的图像细节明显,明亮度适宜,对于大面积天空区域有良好的去雾效果,改善了天空区域的颜色失真.     

基于融合与高斯加权暗通道的单幅图像去雾算法

针对图像去雾算法在景深突变处出现光晕现象和远景区域去雾不足的问题,提出了一种基于融合与高斯加权暗通道的单幅图像去雾算法.利用图像形态学梯度的特点,将形态学梯度图像与暗通道图像线性融合获取融合暗通道,构造自适应的高斯权重参数对融合的暗通道图像逐像素处理获取粗透射率,在使用L1正则化优化透射率,通过大气散射模型与修复的大气光值恢复无雾图像.仿真实验表明,本文算法可以较好地恢复出图像的细节并抑制光晕现象,与几种典型的图像去雾算法客观对比,证实了本文算法的可行性.     

结合光场深度估计和大气散射模型的图像去雾方法

目前大部分基于物理模型的图像去雾算法存在复原图像色彩失真和天空边界区域出现光晕效应的问题.为了解决这些问题,本文提出了一种将光场深度计算与大气散射模型相结合的图像去雾方法.该方法通过光场极平面图像计算得到场景深度,将场景深度信息计算所得的透射率与暗通道透射率融合得到最终透射率.同时利用场景深度对天空边界进行判定,单独对天空区域进行处理.在合成雾天图像和真实雾天图像上的实验结果表明,与现有的单幅图像去雾算法相比,本文提出的方法在峰值信噪比以及结构相似性上均有提升.同时对去雾之后的图像的色彩保真度以及光晕效应的抑制方面都取得了较好的结果 .     

通道注意网络和模糊划分熵图割的图像去雾

针对雾图成像时变化的场景光及去雾过程中不同雾相关信息在处理上的差异性,提出了通道注意网络和模糊划分熵图割的单幅图像去雾算法。以考虑变化场景光的大气散射物理成像模型为基础,首先使用通道注意的编码解码网络来估计透射率,并在编码器最后及解码器起始处添加通道注意模块,以便为编码器提取的不同雾相关特征图分配不同的权重,准确地计算透射率;然后利用所提出的模糊划分熵图割算法将透射率划分为不同场景光覆盖下的近景、中景、远景,此分割策略将考虑空间相关性的图割算法与模糊划分熵的阈值分割算法相结合,解决了单一阈值分割算法产生的区域误分问题;最后估计场景光和大气光,得到去雾图像。实验结果表明,算法在合成雾图及真实雾图上均有较好的去雾效果。与已有的去雾算法相比,本文算法在峰值信噪比及结构相似性上均有提升,单张图像的平均处理时间为3.9 s。     

基于线性模型的自适应优化去雾算法

针对线性传输算法中透射率和大气光估计不足问题，提出一种基于线性模型的自适应优化去雾算法。利用边缘信息模型来增强初始透射率图的细节信息，使得复原后图像边缘区域细节更丰富；根据暗通道先验，得到自适应优化透射率，更好地处理包含景深区域图像；采用局部大气光估计方法代替四叉树方法，避免大气光估计不准确问题，并结合物理模型恢复图像。仿真实验在matlab2014中进行，实验结果表明，该算法具有较好的有效性和时效性。     

基于大气多散射模型和超像素分割的图像去雾

通过分析大气粒子对光线的多次散射作用,利用大气点扩散函数作为卷积核,基于暗原色图像复原理论,建立了基于多次散射的雾天成像模型,并以函数形状相似性为依据,利用广义高斯分布定量估计出大气点扩散函数核函数在图像域下的相关参数.针对传统暗原色理论以固定大小图像区域估计透射率的不足,提出了基于超像素分割获得景深一致的图像分块方案,通过区域合并,获得更为精准的天空检测效果;基于暗原色先验理论分别估计天空和非天空区域的透射率,并对天空区域的透射率进行修正,不但减少了天空色彩失真,同时也消除了复原结果的光晕现象.本文从主观和客观两个方面将所提出的去雾方法和其他算法进行了对比,结果表明,本文提出的去雾算法能够在较短的运行时间内获得对比度较高、细节信息丰富的去雾结果,具有较好的鲁棒性.     

一种偏振普适性多尺度实时的图像去雾算法

针对现有偏振算法依赖于"天空区域"估计大气参数,从而受白色目标或高亮区域干扰的不足之处,提出了一种图像普适性多尺度偏振去雾方法.研究偏振差分图像四叉树空间索引和图像暗通道先验方法,突破估计模型参数利用天空的局限性,重建场景深度,结合大气散射模型复原低频无雾图像;同时针对目标复原过程中噪声遗留问题,研究软阈值去噪算法,结合低频信息重构的透射率,以梯度增强方式丰富纹理细节,最后小波重构出清晰图像.实验结果表明,该算法有效消除了估计大气参数受制于天空区域的局限性,抑制噪声的影响,复原的目标更加清晰,细节方面更为丰富,算法运行效率方面有较大提高.     

基于中智学的非局部先验图像去雾算法

图像去雾是计算机视觉的重要研究方向之一。传统图像去雾算法存在去雾不彻底、去雾图像对比度低、halo效应、色彩失真等问题。针对上述问题,提出了一种改进的非局部先验的图像去雾算法。该算法使用基于中智学的模糊C均值聚类算法和一种混合暗通道先验的透射率优化方法,改进了传统非局部先验的图像去雾算法在大气光估计、雾线定位和透射率优化过程中存在的问题。结果表明,与几种常用的图像去雾算法相比,提出的算法在去雾图像的大气光估计、客观分析和主观分析等方面均有一定的优势。     

一种自适应线性透射率估计去雾算法

为了有效复原雾霾天气下退化的图像, 文章提出了一种自适应线性透射率估计去雾算法。建立有雾图像与无雾图像最小值通道之间的线性变换模型; 利用有雾图像的混合通道得到自适应参数, 结合自适应参数和线性变换模型估计出透射率, 通过有雾图像的最小值通道构造高斯函数来补偿估计明亮区域透射率, 提升该区域透射率的准确度, 再使用交叉双边滤波器消除纹理效应得到优化透射率; 最后, 结合大气散射模型复原出无雾图像。实验结果表明, 该方法有效降低了时间复杂度, 且复原的图像细节明显, 明亮度适宜。     

从多波段图像中获取大气透过率的测量方法

提出了一种基于单帧多波段图像测量非气体吸收波段和弱气体吸收波段大气透过率的方法,可应用于相关光电工程中评估和修正大气衰减影响.首先,利用经过绝对辐射定标的图像采集设备获得辐射图像;其次,基于大气中图像退化光学模型与暗通道先验统计理论得到辐射图像暗通道对应的宽波段平均大气透过率;最后,结合特定波段消光系数和宽波段平均消光系数间的关系得到特定波段的大气透过率.实验对比分析表明:本文方法与能见度仪、激光雷达测量结果相关性较高,其中与能见度仪相比,相关系数在0.89和0.95之间,与激光雷达相比,相关系数在0.95和0.97之间;在1km近距离条件下与能见度仪、激光雷达测量结果平均相对偏差最高分别为9%和6%,在远距离条件下,与能见度仪测量结果相比,4km和6km平均相对偏差最高分别为15%和30%,与激光雷达测量结果相比,4km和6km平均相对偏差最高分别为9%和18%.     

基于四波段图像融合的彩色夜视方法研究

为了在低照度条件下获取目标的彩色图像,提高夜间对目标的识别能力,提出了基于四波段图像融合的彩色夜视方法.采用F-P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长及近红外波段的四波段滤光片,在各个透射区域的平均透射率均达90%以上;将四波段滤光片设计成圆形滤色轮结构,用分光计测得了各波段滤光片的光谱透射性;对加入滤光片后的系统信噪比进行了分析和计算,分析结果表明加入滤光片不会引入噪声,计算结果表明加入蓝色、绿色、红色和近红外波段滤光片的成像系统的信噪比分别是原来单色微光夜视系统信噪比的19.59%、38.45%、47.28%和46.70%.借助国产超二代像增强器在微光实验室进行了四波段图像采集及彩色图像融合实验,实验时光照度分别为1×10~(-3)lx和1×10~(-1)lx,对获取的图像质量进行了评价.结果表明:在照度为1×10~(-3)lx时,融合的彩色图像在均值、方差和熵这三项指标上均优于过滤后的蓝色和绿色的单色图像,且由于彩色图像中利用了近红外图像进行增强,使得彩色图像亮度更高,颜色分辨性更好;在照度为1×10~(-1)lx时,融合后的彩色图像的信息熵比红、绿、蓝三种基色图像的大,彩色图像携带的信息量更大.本文的研究对彩色夜视成像系统的设计和研发具有借鉴和指导意义.     

基于边窗盒子滤波和透射率修正的图像去雾

针对雾线先验去雾算法存在的颜色过饱和现象、图像初始透射率估算不准确等问题，提出了一种基于边窗盒子滤波和透射率修正的图像去雾算法。为了解决初始透射率估算不准确带来的边缘细节信息丢失的问题，首先利用非局部总广义变分（TGV）正则化的方法估算初始透射率，并将二阶的非局部总广义变分（TGV）正则器来作为正则项，以确保对由图像颜色和深度之间的噪声和歧义引起的异常值具有鲁棒性。随后利用边窗滤波算法对初始透射率进行优化，从而实现对图像中纹理信息和边缘信息的保留。最后利用大气散射模型和多角度优化后的透射率复原出无雾的原始图像。实现结果表明，本文算法能够解决图像颜色过饱和与边缘处的细节纹理信息丢失的问题，且无色调偏移和光晕效应。在定性评估上，复原后的图像视觉效果好；在定量评估上，本文算法的去雾后图像的评价指标皆高于基于雾线先验算法。     

结合Lab空间和单尺度Retinex的自适应图像去雾算法

针对暗通道先验算法在大片天空区域透射率估计过小及景深突变处出现Halo效应的问题，提出一种结合Lab空间和单尺度Retinex的图像去雾算法。将RGB图像转换至Lab空间提取出亮度分量，利用Canny算子对亮度分量提取边缘信息，丰富恢复图像细节；利用单尺度Retinex对非边缘区域进行高斯自适应滤波估计出优化后的亮度分量，获得“伪”去雾图像，得到粗略的透射率；利用交叉双边滤波优化透射率消除Halo效应；最后根据大气散射模型恢复出无雾图像。实验结果表明，该方法恢复出的图像细节明显，整体平滑，且对含大片天空区域的图像也有较好的恢复效果。     

Dispersion compensation for an ultrathin metal film using LCD—CCD system

A dispersion compensation method is introduced to correct the distorted image passing through an ultrathin metal film.An LCD-CCD system is modeled by the back propagation network and used to evaluate the transmittance of the ultrathin metal film.Training samples for the network come from 729 images captured by shooting test patches,in which the RGB values are uniformity distributed between 0 and 255.The RGB value of the original image that will be distorted by the dispersion is first transformed by mapping from the LCD to the CCD,multiplied by the inverse matrix of the transmittance matrix,and finally transformed by mapping from the CCD to the LCD,then the corrected image is obtained.In order to verify the effectiveness of the proposed method,ultrathin aluminum films with different thicknesses are evaporated on glass substrates and laid between the CCD and LCD.Experimental results show that the proposed method compensates for the dispersion successfully.     

仪器分辨率对氧气A带被动测距的影响分析

透过率的计算是红外目标被动测距技术的核心,其精度直接影响到被测距离的精度,而仪器分辨率又直接影响到光谱信号的精度。为了研究光谱仪器分辨率对带平均透过率的影响,选用氧气A带为研究对象,采用基线拟合方式计算被测目标的带平均透过率,利用随机Malkmus模型计算被测目标距离,从而获得仪器分辨率对被动测距的影响。为此,搭建了被动测距实验系统,通过对卤素灯光源在不同距离的光谱测量,验证仪器分辨率对带平均模式被动测距的影响。首先,介绍氧气A带透过率的计算方法,计算理论值;以卤素灯为光源,利用光谱仪分别测量相同距离不同分辨率的光谱曲线,计算实测大气透过率,分析光谱分辨率对单谱线的影响;然后,在分析比较透过率模型和实测透过率谱线的基础上,对透过率计算模型进行拟合、校正,验证光谱分辨率对带模型的影响。对于单条谱线,仪器的不同分辨率可测得的谱线区别较大,而对带平均谱线,相同波数点的光谱信号取平均,获得平均效应,使得被测谱线几乎没有变化;分辨率的模型选择需根据不同的应用场合、不同的精度要求选择合适的分辨率。实验结果表明：分辨率对单谱线的透过率影响较大,随着分辨率的降低,被捕获的光谱信息点取值越少,被测目标距离相关系数越小;分辨率对带平均透过率的计算影响较小,不同分辨率下测得的目标距离,几乎重合;而仪器分辨率越高则测量时间越长,当使用带平均透过率计算被测目标距离,在精度要求范围内,可以适当降低仪器分辨率,从而极大地提高测量速度,并达到测量实时性,同时降低系统搭建的成本。该结论可为透过率测量的应用提供依据。     

基于图像透光率的粉尘浓度测量算法研究

为了实时在线监测颗粒物料在装卸和运输过程中所产生粉尘的浓度,提高粉尘浓度测量结果的精确性与可靠性,提出了一种基于图像透光率特征值计算的粉尘浓度测量算法。通过搭建粉尘浓度视觉测量实验平台,采集粉尘图像,再提取粉尘图像的透光率特征,以暗通道理论为基础,结合图像饱和度与亮度信息对粉尘图像透光率值进行计算,并采用多项式拟合的方式建立了粉尘浓度与图像透光率之间的映射关系,实现了粉尘浓度的高效率、高精度测量。研究结果表明:该算法不仅能有效地测量出粉尘浓度,且平均相对误差仅为7.77%,精确度得到有效提高,测量范围更大。     

A simple method to simulate diffraction and speckle patterns with a PC

A simple, intuitive and pedagogical method is proposed in order to simulate the phenomenon of light diffraction in simple cases. A diffracting plane obstacle is simulated by means of a model with a variable transmittance from one point to another. A numerical matrix is built with transmittance values at those points taken as samples. The matrix is handled with the Matlab program, and the Fraunhofer approximation is used. The method is applied to variable module and constant phase transmittance obstacles in single slit, double slit, square window and round window cases. The method is also applied to an obstacle with a constant reflectance module and random variable phase with Gaussian statistics, which gives rise to speckle phenomenon.     

1 550 nm陷波滤光片制备工艺技术研究

陷波滤光片在抗激光损伤、激光防护和光电对抗领域应用广泛,如何提高其通带透过率,降低陷波点透过率是研究热点之一。基于Rugate理论设计了400 nm~2 500 nm波段1 550 nm陷波滤光片,分析了Rugate折射率函数各参数对光谱性能的影响。采用PECVD技术在K9玻璃基底上镀制了单面的1 550 nm陷波滤光片,通带的平均透过率达到88.54%,在1 550 nm处的透过率为3.62%。