二值时空编码照明三维测量中的冗余编码方法

在采用二值时空编码结构照明的三维测量中,由于遮挡、阴影及光学系统的低通滤波特性等原因导致被测物体部分区域解码错误或无法解码.为减轻这些因素对测量结果的影响,提出了一种采用冗余编码的二值时空编码照明三维测量方法.该方法在空间相邻区域设置相同编码,以时间坐标进行区别.解码时,根据编码的冗余性对结果进行校验、残缺编码恢复.与原有编码相比,在不增加投影模式数量的情况下,获得了更多的有效点数,提高了解码的可靠性,并为进一步的纠错提供了更多信息.     

三维成像中的二值时空编码照明方法

提出了一种用于三维成像的二值时空编码照明方法.将投影平面的每一行分成由若干个像素组成的区间.利用区间内像素的空间坐标和时间坐标对区间进行编码.在测量时,通过对拍摄的图像序列分析,恢复区间的编码.在得到所有区域编码后,将相邻的给定个数的区域编码组成代码子序列.然后在设计的代码序列中进行代码子序列匹配,得到场景表面、摄像机像面及投影平面三者之间的对应点.最后,采用三角测量原理得到被测物体的面形.实验结果表明,这种方法在得到高密度距离像的同时可以得到物体的纹理,而不需要额外拍摄图像.测量结果有较高的精度和稳健性.     

编码孔径成像:一种全息逆转滤波处理

本文利用动态范围宽的全息逆转滤波器(HIF)对几种编码图像进行了解码.讨论了HIF的性能,给出光学模拟下非冗余列阵(NRA)对二维物体成像和对三维物体层析的一些结果.     

一种基于编码孔径成像原理的三维成像方法

三维成像技术因其应用广泛而备受关注。根据编码孔径成像的基本原理,提出了一种非相干可见光三维成像方法。这种两步成像方法的第一步采用空间位置编码的照相机阵列对物体拍照,在第二步中,首先将照相机阵列拍照得到的物体照片根据拍照时的位置关系合成为一幅图像,然后采用计算机程序模拟光学反投影解码方法解码再现出物体不同深度的表面分层图像。设计了初步的实验,该实验采用1部照相机依次在各编码位置对物体模型拍照,编码形式是包含9个点的无冗余阵列形式,物体模型只包含2个深度层次,布置在距离照相机阵列1.5m的地方。实验得到了信噪比较高的物体模型的分层解码图像,验证了这种三维成像方法的可行性。     

产生正弦光栅的二值化面积编码新方法

基于面积编码的二值化算法,提出了一定改进,即在对二值化模板进行填充时,用分散的、尽可能等间距的填充方法代替分块的、非等间隔的填充方法,并将此光栅制作出来用于三维形貌测量.利用二元编码光栅的频谱分布特征和光学系统固有的低通滤波特征,可以将二元分布的模板转化为测量区域的正弦分布,同时又滤去了量化噪声,得到质量较好的正弦光场...     

基于错位格雷码的动态三维形貌测量方法

格雷码辅助相移技术可以实现具有较强鲁棒性与抗噪能力的三维（3D）形貌测量。为解决由待测物体不均匀的表面反射率、噪声和物体运动等因素造成的级次边沿误码问题，提出了一种基于错位格雷码的动态3D形貌测量方法。将传统格雷码图案在投影前预先移动半个条纹周期得到错位格雷码图案，再采用传统格雷码解码方法对二值化后的错位格雷码图案解码，可得到与截断相位完全错开的解码结果。对该解码结果进行修正后即可利用得到的正确的相位级次辅助截断相位成功展开。同时，为了提高测量精度，引入了一个虚拟相位平面以进一步拓展投影条纹周期数。实验结果表明，所提方法在使用N帧格雷码图案的情况下，可以编码周期数为2^N+1的投影条纹进行3D测量，其无需任何附加图案即可避免级次边沿误码问题，并有效提升了测量精度。复杂动态场景的3D重建结果证明，所提方法能够以2381 frame/s的速率实现高精度、高效率和高速的3D形貌测量。     

格雷码与六步相移编码融合的三维结构光学测量方法

编码结构光技术是一种获取复杂目标三维结构的典型测量技术,其将编码后的结构光图案投射到待测物体表面进行调制、采集,并通过解码计算三维面形数据,可见编码方法是结构光三维测量技术的核心问题。然而,通用的格雷码编码方法和六步相移编码方法都存在一定缺陷,为此,以获取物体的高精度三维点云数据为目标,提出了一种融合格雷码与六步相移的结构光技术。首先,将格雷码结构光设计为7幅黑白相间的条纹周期图像,并通过投射角度解码操作将图像划分为多个区域;然后,设计六步相移结构光为6幅具有相位差的余弦周期图像,通过相位解包裹操作将每个子区域细分到单个像素单元;最后,融合以上两种编码结构光解码值,计算图像内每个空间点的绝对相位信息。仿真实验与实际测试实验显示,与传统六幅莫尔条纹结构光技术相比,融合结构光技术计算量较小,同时也克服了单独使用格雷码或相移技术所存在的问题,能够以较高精度获取物体目标的三维结构细节,为基于结构光的双目三维扫描系统提供一定理论依据。     

面向物体表面测量的四步相移光解码技术研究

精确高效的相位解码在非接触光学测量中有着重要的作用, 在总结传统算法的基础上,提出一种新的相移光解码算法.该算法是以四步相移为基础,对初始的包裹相位图使用残差检测理论,检测、提取、标志出残差点,然后使用一种新的相位质量图指导剩余残差点的检测,为了使质量图中残差点的检测达到最优,对质量图进行低通滤波、锐化残差编码点,尽量使残差点能完全检测出来,并进行残差平衡处理,最终选取一个种子点使用洪水算法实现整张编码图的解码.实验结果显示该相移光解码算法能自动避开不连续区域,得到较高质量的编码结果.     

离焦条纹投影三维测量中正弦光栅的二值化方法研究

采用离焦二值条纹投影技术进行三维面形测量可以克服数字投影仪的非线性响应,同时有利于提高投影速度,实现高速测量.通过理论分析和实验研究了采用数字投影仪时二值条纹的基频、高次谐波能量分布与条纹周期的关系.结合相移算法,以相位测量误差为指标,衡量各种二值条纹的性能.研究结果表明:在周期小时,罗奇光栅和二维误差扩散算法生成的二值条纹离焦后能产生正弦性较好的条纹;在采用满周期等间隔奇数次相移时,罗奇光栅离焦能获得更高的测量准确度;在周期大时,采用优化脉宽调制方法得到的二值光栅离焦测量准确度最高.研究结果为离焦条纹投影三维测量中二值光栅的选择提供了依据.     

基于直方图变换的多光谱图像3D SPIHT压缩编码算法

提出了新的多光谱图像压缩方案,直方图变换的三维分层树的集划分(3D SPIHT)压缩编码算法。基于多光谱图像的成像特点,在去相关之前,提出一种可逆的直方图变换方法对多光谱各波段图像灰度值进行调整,来提高各波段间的相关性,然后再对变换后的图像利用K_L和二维小波变换去除谱间冗余和空间冗余。小波编码采用两种编码方案:3D_SPIHT以及对它进行改进后的三维位平面的SPIHT算法,并对两者进行了比较。实验表明,采用直方图变换的这两种方法都获得了良好的效果,比没变换前有更好的图像质量和压缩性能。     

基于DMD的哈达玛变换成像光谱仪中交错编码像素点的研究

近年来在哈达玛变换成像光谱仪研究领域中最重要的技术革新在于数字微镜器件在这种光谱仪中的应用,但同时也带来了一些相应的技术问题需要克服。详细的描述和分析了由于数字微镜器件在哈达玛变换光谱仪中的应用导致的编码图像上的部分像素点出现的一种交错编码现象;这种特殊的像素点,编码过程不符合哈达玛变换,在光谱复原过程中需要特殊处理。针对这种交错编码像素点,提出了一种标识方法和解码方法。实验中,向光谱仪中导入一束激光并充满整个视场,在编码的激光图像中确定交错编码像素点的位置。然后变换编码模板上哈达玛编码码道的空间位置,采集两组针对目标的编码图像,通过观察编码图像上一个像素点的灰度值组成的列向量中非零常量与零元素的个数,可以分辨它是否是一个交错编码像素点。其中一组编码图像上交错编码像素点光谱曲线可以通过对另一组编码图像上相应位置的像素点进行哈达玛反变换得到。实线结果证明了这一方法的可行性。     

Hybrid encoding method by assembling the magic-matrix scrambling method and the binary encoding method in image hiding

The magic-matrix scrambling method and the binary encoding method are combined to form a hybrid encoding method for hiding digital covert images. For this hybrid encoding method, a covert image is encoded into a host image to form an overt image. First, the magic-matrix scrambling method is used to rearrange all the pixels of the covert image by using a specified magic matrix modified from a magic square to form a scrambled matrix. Then, all the pixels of the scrambled matrix are denoted by binary data. Finally, the binary data are encoded into the host image to form the overt image. The pixels of the overt image contain nine groups of codes used for decoding the covert image, i.e. identification codes, covert-image dimension codes, scrambling-time codes, magic-square dimension codes, corner codes, shifting codes, arrangement codes, graylevel codes, and information codes. The overt image and the host image look almost the same for eyes. Furthermore, the covert image can be decoded directly from the overt image without using the host image. The most important feature is that the decoded covert image is identical to the original covert image, i.e. there is no distortion in the decoding work.     

一维亚波长周期结构物成像的光子学研究

当用波长为λ的单色平行光垂直照射到光栅常数d<λ的亚波长周期结构衍射物时,会产生隐失波。由于快速衰减,这种亚波长周期物是不能成像的。但是,通过对亚波长周期结构物进行适当的编码后可得到均匀波,使这种携带了隐失波信息的均匀波通过经特别设计的光学系统并被放大到CCD所能识别的像素大小后,再进行必要的解码以滤掉编码波,即可得到原亚波长周期结构衍射物的像,最终达到超分辨的目的。基于这种新颖的成像技术,用常规仪器就实现了对亚波长周期结构物的成像。在运用光子学方法对实验和成像过程进行较为详尽的理论分析的同时,对编码器、解码器的位置以及它们相对物光栅的取向给出了设计性研究,对滤波器的选择给予了必要的说明。实验结果验证了该设计理论的正确性。     

Efficient One-Sender Versus N-Receiver Quantum Secure Direct Communication

An efficient quantum secure direct communication protocol with one-sender versus N-receiver is proposed. The secret bits can be encoded in the N ＋ 1-particle GHZ states and can be decoded by the N receivers with a classical information of the sender plus their own measurement outcomes. Any attacks can be detected by comparing measurement results on the detecting states.     

Analysis and study of the interlaced encoding pixels in Hadamard transform spectral imager based on DMD

The key innovation in Hadamard transform spectral imager (HTSI) introduced recently is the use of digital micro-mirror device (DMD) to encode spectral information. However, because the size of individual micro-mirrors does not match the detector pixel size or for other unavoidable errors in the optical design and the system assembling, an interlaced encoding phenomenon appears on some pixels of the encoded images obtained from the detector. These interlaced encoding pixels are not encoded based on Hadamard transform, so they should be processed specially in spectrum recovery. This paper analyzes the interlaced encoding phenomenon and proposes a positioning method and a decoding method for the interlaced encoding pixels on the encoded images. In our experiment, we direct a beam of laser into our HTSI and fill the entire field of view; by observing the column vector, which is made up of the gray values of a pixel on the encoded images from the detector in sequence, the interlaced encoding pixels can be distinguished easily and a coefficient is obtained simultaneously, which denotes the ratio of the area between the left part and the right part of the interlaced encoding pixel. By substituting the coefficient and the encoded gray values of the interlaced pixel into its encoding equation, we can recover the spectral elements of the interlaced pixel with ease. By comparing the spectral curve of the interlaced encoding pixels recovered by the method mentioned in this paper and the spectral curves of its two adjacent pixels, we find the decoding results are quite effective.     

混沌同步在语音保密通讯中的应用

本文利用APD混沌同步控制技术,实现了对语音信号的双重保密,并通过计算机模拟了信号加密解密的全过程。本文还讨论了加密信号在传输过程中受到干扰时,对解密信号的质量产生的影响,同时提供了相应的抗干扰措施,该语音保密方法简单实用,安全可靠,有较好的应用前景。     

Digital information encrypted in an image using binary encoding

This paper proposes a new type of encoding methods to encrypt hidden (covert) information in host images. The encrypted information can be plot, fax, word, or network data, and it must be encoded with binary codes. All the pixels in an encoded (overt) image modulated from a host image are classified into three groups. The first group of pixels is called identification codes, used to judge whether the overt image is encoded by a method proposed in this paper or not. The second group of pixels is called type codes, used to judge the encoding type. The third group of pixels is called information codes, used to decode the encoded information. Applying the proposed encoding methods is quite convenient, and host images are not needed for decoding. Decoding covert information from overt images is rather difficult for un-authorized persons, whereas it is very easy for designers or authorized persons. Therefore, the proposed methods are very useful.     

基于叠栅技术的二维亚波长周期结构成像设计

用光子学方法研究了叠栅技术中,当试件光栅被拉压和旋转后,叠栅条纹的空间周期和相对于基准光栅的取向,试件光栅被拉压后的节距等相关问题。根据衍射光波的空间周期可能大于试件光栅空间周期的特点,对二维亚波长周期结构衍射成像进行了设计研究。首先,对二维亚波长周期结构衍射物进行编码,以获得包含编码光栅空间信息的均匀波;其次,使编码得到的均匀波通过光学系统,并被放大到CCD相机所能辨识的大小;再次,经解码光栅解码,滤掉编码波,最终获得二维亚波长周期结构物的空间结构信息,达到超分辨的目的。同时,对成像过程进行了较为详尽的分析,对编码器、解码器的位置以及它们相对衍射物的取向进行了设计研究,对滤波器的选择给予了必要的说明,指出了取得超分辨成像的关键。     

空间层叠矩形阵列式角多路解码光路设计

根据角多路技术原理,提出了一种矩形阵列空间层叠形式的解码光路结构和先分组解码再组内解码的两步解码方式,并针对本实验室的高功率准分子激光系统给出了具体的解码光路设计实例。该方法具有解码精度高,设计误差小,与光路准直、激光参数测量系统等兼容性好,便于加工制作和安装调试等优点。