渐进式多尺度特征级联融合颜色恒常性算法

颜色恒常性是实现目标检测、三维物体重建、自动驾驶等计算机视觉任务的重要前提。为充分利用图像中不同尺度的特征信息估计光源,提出渐进式多尺度特征级联融合颜色恒常性算法,通过三个卷积网络分支从不同尺度提取图像中的特征信息,通过特征融合得到更加丰富的特征信息,通过级联方式将图像中的浅层边缘信息和深层细粒度特征信息进行融合,提高了颜色恒常性算法的精确性。渐进式网络结构基于加权累计角度误差损失函数提高了算法在面对极端场景光照下光源估计的鲁棒性。在重处理的ColorChecker和NUS-8数据集上的实验结果表明,本文算法在各项评价指标上均优于目前的颜色恒常性算法,可应用于需要进行颜色恒常性预处理的其他计算机视觉任务。     

玻璃质量在线视觉检测系统光源的设计

为了实现生产线上玻璃质量的自动检测,采用机器视觉的方法对生产线上的玻璃进行缺陷检测。采集图像过程中光照方式对图像质量影响很大,为了避免由光照效果不佳对玻璃质量判断造成的干扰,保证视觉检测系统可识别不同种类的裂痕,研究了机器视觉系统中光源系统相对于生产线上玻璃的位置和光强度,解决上述问题造成的影响。分析光源系统对拍摄玻璃图像中缺陷部分和质量合格部分的相关影响,提出了一种可以检测出不同种类裂痕的光源照射方式,使其能够拍摄满足条件的高质量玻璃图像。通过样本批量测试实验证明:该光源照射方式对玻璃质量在线检测的识别准确率均为90%以上,所采集图像质量满足要求,能够准确检测出不合格产品的缺陷位置、面积大小及缺陷深度。     

金属漆闪光效果的评价方法和装置的研究

在多种光源的45°/0°照明观测条件下,提出了一种测量金属涂料闪光效果的评价方法和开发了测量装置。根据不同的色彩分布和闪光等级,选取39张金属漆色卡并构建了测试样本库。对采集样本的多光谱图像进行校正,以符合不同光源下观察者的视觉响应。通过设定与图像相关的阈值分离闪光点和背景,以BYKmac的测试数据为标准进行标定,得到了闪光面积、闪光强度和闪光等级算法。在D65和A光源照明条件下,进一步比较实验装置对样本闪光等级的测量结果与视觉评价数据的相关性。实验结果表明:在D65光源下,实验装置和人眼数据相关系数为0.848;在A光源下,实验装置和视觉数据的相关系数为0.851。实验装置的测量效果优于现有的测量设备。     

基于DIS数字信息化系统对透光物质透光性能的研究

采用DIS数字信息化系统,对不同浓度的蓝墨水溶液在激光光源照射下的透射平均照度及照度分布图像进行实验研究,得到了平均照度值随溶液浓度变化的规律。对不同颜色塑料膜片对白炽灯光源透过照度值及照度分布图像进行实验研究得到及其相关之规律。     

基于点阵标定板的视觉测量系统的标定方法EI北大核心CSCD

在应用机器视觉技术进行测量时,测量系统的像素当量、系统误差和光源强度等因素均会对测量精度造成影响,因此必须对像素当量和系统误差进行标定,并分析光源强度对工件图像边缘位置的影响。提出一种基于点阵标定板的视觉测量系统综合标定方法,在提取标定圆圆心坐标的基础上,计算圆心距物理尺寸和像素尺寸的比值,得到像素当量;建立圆心实际坐标和理论坐标的二元三次误差模型,并利用最小二乘法拟合求解误差模型系数;通过确定光源强度引起的图像边缘位置误差补偿量,实现测量系统的综合标定。实验结果表明,该方法可以有效提高系统的测量精度。     

基于迭代直方图均衡化的常规光源下水下成像增强算法

为了增强常规光源下水下图像的视觉对比度,提高水下图像的图像质量,提出一种基于迭代直方图均衡化水下图像增强算法.首先通过Retinex模型将水下图像分解为细节层和光照层图像.然后推导出一个图像增强模型,该模型能够在保证韦伯对比度的前提下完成图像增强工作.接着提出一种基于迭代直方图的直方图均衡化算法对光照层图像进行对比度增强,并通过S形状函数对细节层图像进行对比度拉伸.最后,合并拉伸后的细节层图像和增强后的光照层图像,进而获得较佳的图像增强效果.实验结果表明,该算法能够有效地提升水下图像的视觉对比度,图像信息熵值及均值结构相似度高于其他算法,图像的视觉效果得到显著提高.     

光源角度配置对水下成像图像质量影响的研究

根据光线传输理论,推导照明光源角度配置对水下成像图像质量的影响。在光源和摄像机与目标距离相同的条件下,通过对图像衬度与信噪比传递函数的推导,得到了在成像距离不变条件下图像的衬度和信噪比随光源角度变大而增大的规律,并绘制出衬度和信噪比随光源角度变化的曲线,还对推导过程中引入的主要假设和近似条件对结果精确的影响进行了分析。最后对光源角度配置对图像质量的影响进行了有关验证实验,实验结果与理论结果一致。     

光照角度对太阳能电池特性影响的实验研究

简要介绍了太阳能电池特性实验的原理及实验内容。为了探究光照角度对太阳能电池特性的影响,对传统的太阳能电池特性测量实验进行了改进,使得照射光源的角度及太阳能电池板的倾角可调,并从二维层面研究了光照角度对太阳能电池输出特性的影响,得出了输出功率与角度的二维关系曲线。     

基于点阵标定板的视觉测量系统的标定方法

在应用机器视觉技术进行测量时,测量系统的像素当量、系统误差和光源强度等因素均会对测量精度造成影响,因此必须对像素当量和系统误差进行标定,并分析光源强度对工件图像边缘位置的影响。提出一种基于点阵标定板的视觉测量系统综合标定方法,在提取标定圆圆心坐标的基础上,计算圆心距物理尺寸和像素尺寸的比值,得到像素当量;建立圆心实际坐标和理论坐标的二元三次误差模型,并利用最小二乘法拟合求解误差模型系数;通过确定光源强度引起的图像边缘位置误差补偿量,实现测量系统的综合标定。实验结果表明,该方法可以有效提高系统的测量精度。     

角度散斑相关方法表面粗糙度测量实验

基于角度散斑相关原理开展了对喷砂表面粗糙度样块的粗糙度测量实验研究.通过对散斑图像数据的处理和分析,提出了求取角度散斑相关系数最大值的滑动相关算法.该算法能有效克服表面小平度、波度等因素序不利影响.从最佳测量条件出发,提出了最佳入射角增量的概念,并在此基础上形成了包括散斑图像采集过程币图像数据处理方法在内的一整套表面粗糙度测量方法.该测量方法的核心是对被测表面的多个激光照明区域币多个激光入射角下的远场散斑图像的采集及数据处理.实验结果表明,应用本测量方法得到的轮廓均方根偏差磊佳估计值d.与表面样品给定的轮廓算术平均偏差Ra成很好的线性关系.     

光电成像检测系统像面照度均匀性分析

非均匀发光光源、大视场角等因素会造成光学成像检测系统像面照度分布不均匀,进而导致检测效率下降。研究非均匀发光光源和大视场角对像面照度均匀性的影响程度,首先建立光源间距与受光面接收照度间的关系模型,仿真分析不同LED间距对像面照度均匀性的影响,然后建立光学耦合系统的物面张角和像面照度间的关系模型,仿真分析物面张角对像面照度均匀性的影响。实验结果表明:在非均匀发光光源和大视场角的作用下,检测系统会造成像面照度严重不均匀现象。研究结果为后续像面照度校正算法设计提供了理论依据。     

钢管直线度的机器视觉测量系统设计

针对钢管在空间方向直线度的测量,采用机器视觉方法,通过获取钢管上下边缘图像,求得钢管中心轴线坐标,评定直线度误差.在整体设计过程中,照明系统采用背光照明方式和平行光管光源,采用双高斯结构设计了光学成像系统基本结构,并用Zemax对成像系统进行了优化设计和像质分析.根据钢管边缘图像的特征,采用了一种新方法——相邻行灰度差...     

不同光照条件下水下成像背景光的建模与研究

由于光在水中传输时的衰减和散射效应, 水下成像系统通常很难达到令人满意的成像效果, 而成像过程中由于光散射产生的背景光则是造成水下图像退化的主要原因. 本文对自然光照和人工光照两种不同光照条件下的水下成像背景光进行了建模和仿真分析. 结果显示: 自然光照下的无穷远处背景光与衰减系数成反比, 与散射系数成正比; 人工光照下的无穷远处背景光则与衰减系数、散射系数和相机-光源距离有关. 两种光照条件下的背景光都可以用无穷远处背景光的指数衰减表达式来表示. 水下图像背景光的强度主要与水体光学参数、相机-景物的距离、相机-光源的距离及相机成像角等因素有关. 本文的研究结论不仅可用于水下成像系统的设计与优化, 也可用来从水下图像背景光中估计水体光学参数、相机-景物距离等图像信息.     

Optical design and analysis of illumination system based on augmented reality北大核心CSCD

照明系统是增强现实光学系统的重要组成部分,其体积、照度均匀性、能量利用率直接影响增强现实照明系统的质量,因此在照明系统中对光源二次配光非常重要。针对增强现实系统的自由曲面透镜形式和照明系统开展研究,重点分析准直系统集光角度与体积的对应关系,在对光源准直系统的面型构建详细分析基础上,对中心透射边缘反射的折反射式准直系统的面型进行求解,结合偏微分方程法和划分网格法,设计了自由曲面透镜,该系统与偏振分光棱镜共同组成硅基液晶（liquid crystal on silicon,LCoS）照明系统。仿真分析结果表明:系统照度均匀性达到91.96%,若不计偏振影响,照明系统光学效率达到66.6%。该系统具有结构简单紧凑、体积小、质量轻、照度均匀性高等特点,满足增强现实眼镜的需求。     

Mixed noise removal algorithm of EBAPS image under low illumination condition based on FPGA北大核心CSCD

In order to solve the problem that single median filtering and gaussian filtering algorithm is not effective in suppressing impulse noise and poisson noise simultaneously in low illumination image, and the edge detail protection is insufficient, an open and close mix-median-gaussian (OCMMG) filtering algorithm based on field programmable gate array (FPGA) was proposed. Firstly, the minimum four-direction difference was used to detect the anomaly degree of each pixel point, the weight was allocated according to the threshold of pulse noise discrimination, and the first step was filtering. Then, the four-direction edge detection algorithm was used to extract image edges, and the second step was filtered according to the set edge confidence characterization value. Finally, the images collected by electron bombarded active pixel sensor (EBAPS) under the condition of 1×10−3 lx illumination were processed by FPGA in real time. The experimental results show that the FPGA processing results are consistent with the software simulation processing results. Compared with the median filtering and gaussian filtering algorithm, the peak signal-to-noise ratio (PSNR) of the algorithm is improved by 3.23% and 16.34%, the structural similarity is improved by 14.66% and 33.86%, and the edge retention index is improved by 0.49% and 4.21%, respectively, which can effectively remove the mixed noise of EBAPS image and meet the real-time requirements. © 2022 Editorial office of Journal of Applied Optics. All rights reserved.     

基于LD激发荧光粉白光光源的窄光束照明光学系统设计

蓝光半导体激光器激发荧光粉产生白光光源技术发展迅速，但由于大功率蓝光半导体激光器在快轴、慢轴方向的光场分布差别较大，使得日前激光照明整体光学性能仍旧较差，难以实现大规模推广应用。针对该问题，设计了一款高质量激光照明光学系统，基于蒙特卡洛光线追踪理论，对激光光束进行准直调控、均匀光斑整形以及对荧光片进行设计，使得整体光源模块各元件得到最佳整合，最终实现了窄光束激光照明。仿真结果表明:激光光源的光收集率达98.3%，激光光斑的不均匀度为1.7%，白光均匀度为98%，光斑是出射准直角为1.6°的方形窄光束白光光斑。     

A novel method for identification of cotton contaminants based on machine vision

Foreign matter is easily mixed into cotton during picking, storing, drying, transporting, purchasing, and processing. These contaminants are difficult to remove in the spinning process and can cause yarn breakage, thus reducing efficiency of working. This paper proposed the new method based on machine vision to measure the contaminants in raw cottons. The color images of cottons with contaminants are acquired and divided three channels images. Intensity of illumination of cottons often is unstable because of the driving voltage of light source unsteady. The intensity of illumination of images should be corrected for measuring correction and precision. The Gamma adjustment function was adopted to correct non-uniform illumination for images. Through the experimental contrast, Gamma correction parameter is set as 0.8. The Otsu method is used to segment the image. After images of three channels’ information fusing, the contaminants of cotton samples can be correctly detected and cotton seeds also can be effectively inspected. The false detection ratio of the measuring system is less than 5%. The experimental results show the measuring system can meet with the requirement of the cotton's industry application.     

低照度条件下超分辨率人脸图像采集系统设计与实现

在计算机技术高速发展的时代,多平台计算机视觉库随之产生。OpenCV作为一种开源代码的计算机视觉库,以可兼容多平台、接口广泛的特点被广泛运用各个领域。在低照度条件下,会出现光照环境差异过大或光线不足等情况,导致传统图像采集系统不能采集高质量的人脸图像,局限性较差。提出基于OpenCV在C 环境配置下运用三维人脸识别技术算法,设计一套低照度条件下超分辨率人脸图像采集系统。实验证明,该设计方案具有实时(对焦速度快)、快速(单张采集0.05秒)、准确(面部识别率99.3%)等特点,能够充分满足低照度条件下超分辨率人脸图像采集的需求。     

照明系统对图像检测精度影响的研究

 光源是影响摄像质量十分关键的因素,采用不同的照明方法和光源分别进行实验。用CCD摄像机拍摄标准块规,然后利用递推平均滤波算法对采集到的图像进行滤波处理,减少噪声对边缘检测的干扰,利用一维灰度矩亚像素算法搜索标准块规上下两边缘,用求平均值法算出每幅图片中标准块规的厚度。实验结果表明,随着光源选择的变化,照明系统对图像检测精度的影响不同,采用背光照明并使用医用观察灯照明误差最小。     

基于白光LED照明光源的室内VLC系统

LED照明与可见光通信技术相结合,构建出基于LED可见光无线通信系统。对室内VLC(Visible Light Communication)系统的白光LED光源特性和系统信道模型分析,提出照明光源布局设计与接收光功率分布的关系;对强度调制直接检测方式的室内VLC系统中信噪比和多径效应引起的码间串扰分析,提出采用光分集接收技术克服码间串扰和提高信噪比,并给出光检测器阵列布局的模型。建立VLC系统仿真模型,给出OOK-NRZ (On-Off Keying & Non-Return Zero)和OOK-RZ(On-Off Keying & Return Zero)调制方式的误码率和均方根时延扩展之间的关系曲线。仿真结果表明,接收光功率相同时,均方根时延扩展时间大于1.0 ns时,OOK-RZ特性优于OOK-NRZ。