双面半色调图像的Clapper-Yule色彩预测分程模型

通过印刷品光谱反射比预测半色调图像色彩是印刷质量控制与设备检测研制领域十分关注的课题。在假定油墨是非散射介质以及油墨的折射率与纸张的折射率近似相等的条件下,利用光在油墨与纸张中散射迁移路径长短不同的分程理论和多重内反射的网状结构分析方法,研究了光照射在双面印刷品上的光谱反射规律,建立了双面印刷品的光谱反射色彩预测模型。并在此基础上通过理论分析,论证了新建双面印刷品的Clapper-Yule色彩分程预测模型的合理性。新模型为双面印刷品的呈色规律分析与印刷品在线检测仪的研制提供了理论依据。     

孔雀羽毛不同色区的色彩分析

孔雀羽毛是生物结构色的典型代表。作者采用扫描电镜和光纤光谱仪观察了羽毛表面结构和反射光谱,低倍SEM表面观察结果表明孔雀尾羽“眼斑”处艳丽的色彩源于光子晶体的微结构特性,不同的色彩部位源于微结构不同的表面形状及不同的结构周期;反射光谱表明,反射光谱的峰位随着入射角度的改变而改变,填充液填充后反射峰位发生移动。该研究为制作类似孔雀羽毛光子晶体结构的功能复合材料提供了依据。     

温带蝴蝶翅膀的结构色机理研究

为了明晰生活在温带地区的蝴蝶翅膀的色彩产生机理,从而将这种生色机理应用在纺织品印染工艺上,解决目前高耗水、重污染的行业问题,文章选取了生活在温带的线蛱蝶和大紫蛱蝶两种蝴蝶,并分别在其翅膀上选定了各两个不同的颜色部位,利用扫描电子显微镜观察鳞片的微观结构,发现每种蝴蝶鳞片表面都具有脊脉、交叉肋等非光滑的周期结构,但其微尺寸有所区别。采用Ocean USB2000微型光谱仪分别对四个部位进行了多角度的光谱测试,发现只有大紫蛱蝶的紫色部位出现了波峰随角度偏移的现象,而这一偏移现象正是结构色的特征之一。随后针对这一紫色部位,采用乙醇替代空气作为鳞片的间质,发现鳞片色彩会改变,确认了大紫蛱蝶的紫色部位显色机理为光子晶体结构色。最后以大紫蛱蝶的紫色部位鳞片的微结构为基础模拟建立光子晶体模型,并利用平面波展开法计算了该结构的带隙,并分析了带隙与其色彩之间的对应关系。     

微波光子晶体的实验研究

制造了工作于微波波段的三角形光子晶体,并测量了光子晶体的透射谱和存在缺陷时的光子晶体的透射谱。在此基础上,研究了它的缺陷模,并讨论了光子晶体的潜在应用     

光子带隙结构调制下发光体中的能量传递过程

光子晶体因其具有光子局域和光子带隙这两大特征,而使得传统物理过程在光子晶体中有新的特点和变化,能量传递就是其中之一。分析了光子晶体中发光体的能量传递现象,并探索了其过程作用机制。采用了偶极-偶极共振相互作用模型,对理想一维光子晶体中带隙调制下的能量传递过程进行了研究,利用微扰法与色散关系的计算引入获得跃迁矩阵,并运用其对影响光子晶体中能量传递的因素和机制进行了相关讨论。     

一维光子晶体的电磁波理论及实现方法

对一维光子晶体的电磁波理论及周期介质中的Bloch波解做了详细的推导,给出了光子晶体中的禁带存在的理论依据,并以此分析了禁带的特征.同时,对一维光子晶体的光学理论做了阐释,并应用于一维光子晶体的设计实践.列举了两个多层周期介质膜的禁带特性.最后对光子晶体的应用和制造前景做了展望.     

适用于毫米波带状束行波放大器的光子晶体栅慢波电路研究

提出了一种适用于毫米波及THz波行波放大器的光子晶体栅慢波电路,即横向分布光子晶体栅慢波电路,并提出了分析和设计此类光子晶体栅慢波电路的方法.通过计算光子晶体TE极化的带隙和在带隙内将光子晶体栅慢波电路等效为矩形栅波导慢波电路,从而,光子晶体栅慢波电路的设计得以分为两步独立进行,从而简化了光子晶体栅慢波电路的设计.对横向分布光子晶体栅慢波电路进行了设计和计算,结果表明,与矩形栅波导慢波电路相比,横向分布光子晶体栅慢波电路可以降低工作电压并增加带宽,从而可以降低成本. 关键词： 行波放大器 光子晶体 毫米波 慢波电路     

基于光子带隙结构材料的分析及应用

光子与电子相比有更高的传输速度,且能量损耗小,以光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个梦想,光子禁带材料的出现,使人们操纵和控制光子的梦想成为可能．本文概述了光子禁带材料——光子晶体的基本概念、理论基础,并阐述了由其特有性质所带来的应用．     

微光图象光子计数器象管光子增益测试研究

本文介绍了微光图象光子计数器象管的主要构成及其与常规二代微光象增强器的区别.在论述单通道光子计数技术原理的基础上,提出了微光图象光子计数器象管的主要参数-光子增益的测试原理和方法,建立了测试系统.对微光图象光子计数器象管的光子增益进行了实测,并将测试结果与常规二代微光象增强器的亮度增益进行了比较,给出了光子增益的估算公式.     

异质镜像光子晶体的光子带隙研究

对异质镜像结构光子晶体(ABCCBA)^N进行了研究。首先,利用一维介电体系中处理光传播的方法--传输矩阵法,详细推导了异质镜像光子晶体透射率的计算公式;然后,采用Matlab软件编程仿真并分析了光子带隙形成与镜像周期数目、光子带隙数目与光子晶体薄层厚度、光子带隙位置与入射角大小等的关系。结果表明:光子带隙的形成及变化主要受光子晶体薄层厚度及入射角大小变化的影响。通过改变影响光子晶体光子带隙的参数,可得到不同频段的光子带隙,用来制作高质量反射镜、滤波器和发光二极管等。     

半色调双面图像的色彩预测Clapper-Yule模型

为了准确地预测印刷图像的光谱反射率,在假定油墨是非散射介质以及油墨的折射率与纸张的折射率近似相等的近似下,利用考虑光在纸基内多次内反射的Clapper-Yule理论和描述多重内反射的网状结构分析模型,建立了同色不同加网周期双面墨像的光谱反射色彩预测模型.同时给出了包含纸基的向下体反射和反面纸基-空气构成界面定向反射作用的单面墨像Clapper-Yule色彩预测修正新模型.     

基于脑模型控制器的红外背景预测算法

在分析云背景红外图像空间分布上存在混沌现象的基础上,提出一种基于脑模型控制器的红外背景预测算法.该方法利用混沌具有短时可预测性的特点,对云背景图像进行预测,并根据云背景杂波和运动目标的混沌特性差异修正预测模型.仿真结果表明,该算法能有效地提高云背景的预测准确度,预测残差符合白噪音特性,对云背景杂波具有良好的抑制效果,能显著提高目标的信杂比,从而改善目标的检测性能.     

双面半色调图像的光谱反射率色彩精确预测模型

为了准确地预测双面半色调图像的光谱反射率,并考虑光在纸张内的散射和油墨在纸基上的扩展渗透,建立了一个统一的双面半色调图像光谱反射率精确色彩预测模型.在油墨是非散射介质,纸张为强散射体以及油墨和纸张具有相同的折射率的条件下,引入Williams-Clapper模型中光在油墨中斜程传播的思想,考虑进入纸基层的光线横向传播和油墨扩展导致的网点扩大效应以及光在纸基和印刷品-空气界面间的多重内反射,利用多重内反射的网状结构分析法和最小二乘曲线拟合方法,确定了各种不同叠印条件下的理论网点面积率和有效网点面积率的函数关系,得出彩色双面图像的光谱反射色彩精确预测模型.新模型的预测值和测量值达到了较好的匹配,同时这也为彩色双面图像的呈色规律分析和印刷品质量检测系统的研制与开发提供了理论依据.     

Improving Clapper–Yule model of the reflectance prediction by the path branching factor depending on the screen frequency of color halftone imaging

The new path branching Clapper–Yule prediction model of spectral reflectance based on the traveling probability and the path branching factor depending on the characteristic parameter of paper and spatial distribution of imaging dots is proposed. Our numerical results show that the new spectral reflectance model is more close to the experimental data than the basic Clapper–Yule model and the reflectance is a nonlinear function of the dot percentage coverage of the halftone imaging.     

印刷品原色油墨光谱预测中减色线性经验空间的建立

在半色调印刷品原色油墨光谱预测技术中,在原光谱反射率空间进行主成分分析得到的代表性基向量数目会大于实际所使用的原色油墨数目,即光谱反射率空间并不适用光谱预测,且主成分分析得到的基向量会出现负值,没有物理意义。针对上述问题,建立了一个减色线性经验空间模型及其空间转换模型,并探究了影响经验空间线性程度n值的因素,通过实验及优化算法创新性找到确定最佳n值的方法,并在该减色线性经验空间进行半色调原稿原色油墨的预测实验。实验结果表明,在不同n值下,选取原始光谱反射率R_m和重构光谱反射率R_recon的f范数平方值的最小值对应的n值做为建立线性经验空间确定最佳n值的方法是有效的;为了将纸张和油墨类型对空间转换因数n的影响程度减到最小,最终确定n值为3.5;在减色线性经验空间进行印刷品原色油墨数目预测,得到的代表性基向量数目恰好等于实际印刷使用的原色油墨数目4,进行原色油墨光谱预测,预测的4色油墨除K色外,其他CMY色与实际原色油墨光谱相比拟合度GFC均大于99.9%。即所提出的优化n值的新方法建立的减色线性经验空间是一个可作为半色调印刷品原色油墨数目预测和光谱预测的有效线性空间。     

Colorimetric Calibration of Video Cameras Using Two Color Constancy Models

Colorimetric calibration of color imaging devices is important to realize device independent color reproductions. However the calibration for digital or video cameras is difficult because a color image is acquired for unknown objects under various unknown illuminants. An experiment was carried out based on two computational color constancy models, the finite-dimensional linear model and the spectral sharpening model, to estimate colorimetric values using image data of a color chart captured by video camera. We estimated the colorimetric values by using a single reference reflectance with known spectral reflectance in a color chart under an unknown illuminant. The accuracy was evaluated by color differences in CIELAB color space and was compared on three different color charts under three different illuminants including a fluorescent lamp. It was confirmed that the two computational models do not require prior knowledge of illuminants and surfaces. The finite-dimensional linear model gave more accurate results than the spectral sharpening model in the simulations and experiments.     

荧光基半色调彩色图像的Clapper-Yule光学反射率

在假定成像基的吸收光谱与其荧光发射光谱不重合的近似下,采用考虑图像基多重内反射效应的半色调图像反射率预测Clapper-Yule方法研究了荧光基半色调图像的光强反射规律,得出彩色半色调图像反射率新模型.同时考虑了构成半色调图像网点的物理扩大对反射率的影响.     

基于压缩感知的反射光谱重构算法研究

光谱反射率描述物体的表面颜色特征,为了能够获取物体自身更加精确的颜色信息,在图像处理领域光谱反射率重构成为了关注的话题。反射光谱重构算法是对实验物体表面在可见光范围内每一波长处的光谱反射率进行重构,以达到提高物体自身颜色准确复制的精度,最后建立相应的反射光谱。尝试将压缩感知(CS)理论应用到光谱实验中,对光谱反射率进行重构。首先是介绍了压缩感知理论知识,然后把压缩感知理论与光谱反射率原理相结合,根据基于压缩感知的光谱反射率重构的理论框架,选取合适的采样值,压缩感知的采样值即压缩值,小波基作为正交矩阵,高斯随机矩阵作为测量矩阵,正交矩阵与测量矩阵需要保证具有不相关性,将原始光谱反射率从高维到低维进行线性投影,得到低维的观测信号,运行简单的正交匹配追踪算法(OMP)对低维的观测信号进行由低维到高维的高精度重构,重构得到的光谱反射率与原始光谱反射率具有相同的维度,最后将压缩感知重构算法与传统的光谱反射率重构算法伪逆法与多项式回归法进行比较。经过压缩感知重构算法得到的色差值与均方根误差值都小于伪逆法和多项式回归法重构的结果,经压缩感知的重构精度明显提高;经压缩感知重构的光谱曲线可以达到或者更接近原始光谱曲线的峰值,整体效果更接近原始光谱曲线;经多项式回归法和伪逆法重构的光谱曲线达不到原始峰值,整体上存在偏差。可以认为压缩感知用低采样的数据达到了全采样的效果,提高了光谱反射率重构的精度。基于压缩感知的光谱反射率重构算法效果明显优于传统的多项式回归法和伪逆法,可以将压缩感知理论应用到实际的多光谱成像系统中。     

高光谱影像的苹果花叶病叶片花青素定量反演

花叶病是苹果叶片常见的病毒性病害,患病叶片的花青素含量出现异常。以叶片花青素含量作为病害严重程度的定量化指标,使用高光谱成像技术获取感染花叶病的苹果叶片的高光谱图像,分析叶片的光谱特征,通过任意两个波段的反射率的不同数学组合,构建并筛选对染病叶片花青素含量高度敏感的最优光谱指数,进而建立苹果叶片花青素含量的高光谱估算模型,最终实现苹果叶片花青素含量分布状况的可视化表达。结果表明,随着病害严重程度的增大,苹果叶片的花青素含量升高;叶片染病区域的光谱反射率在整个可见光区域明显增加,而且出现了红边蓝移现象。通过两两波段组合构建的三种光谱指数(NDSI_(770,722),RSI_(717,770),DSI_(581,520))与苹果叶片花青素含量的相关系数绝对值均达到0.8以上。在构建的四种苹果叶片花青素含量估算模型中,选用三个光谱指数为参数、并使用偏最小二乘回归方法建立的Anth-PLSR模型精度最高(R2=0.823, RMSE=0.056)。采用Anth-PLSR模型对患病叶片的高光谱图像进行逐像元解算,得到苹果花青素含量分布图。进一步通过叶片花青素含量分布图计算苹果叶片整叶的花青素含量平均值,作为苹果叶片健康程度的定量化指标。此外,通过提取整叶光谱均值、使用同样模型可简洁有效地估算苹果整叶花青素含量平均值。为苹果叶片花叶病病害监测提供了一种直观、快速的技术手段。