基于深度神经网络的太阳能电池组件缺陷检测算法研究

针对太阳能电池组件中电池片出现隐裂导致整片电池破碎,最终影响整个组件发电量的问题，在对电池组件光致发光（PL）图像待检测区域筛选定位的基础上，提出了一种利用卷积神经网络（CNN）进行电池组件隐裂缺陷检测的方法。首先利用PL成像方法获取电池组件图像，然后对图像进行预处理，基于聚类的方法对待检测目标区域进行筛选定位，最后利用3种不同结构的卷积神经网络模型对电池片进行缺陷检测，并进行准确率对比，使最优识别准确率达到99.25%。实验结果验证了该方法能准确地检测出太阳能电池组件的隐裂缺陷。     

一种基于红外成像的强反射金属表面缺陷视觉检测方法

根据红外成像特性及金属表面缺陷区域灰度分布变化缓慢的特点,提出了一种基于小波纹理特性统计分析的铜带表面缺陷视觉检测方法.利用CCD视觉传感器获取受检金属表面的红外影像资料,引入一阶Haar小波分解红外图像,抽取4个小波特性,然后分别使用Hotelling T2和X2多变量统计法融合4个小波特性.最后根据统计值判别图像是...     

基于背景最佳滤波尺度的红外图像复杂度评价准则

提出一种基于背景最佳滤波尺度的红外图像复杂度评价准则来解决传统方法评价背景效果较差的问题. 同时, 这种方法还可以为红外图像滤波提供最佳高通滤波尺度信息, 从而对红外图像进行性能最佳滤波. 首先, 生成高斯仿真目标并与红外图像进行融合, 获得包含仿真目标及真实红外背景的图像. 然后, 在不同高斯滤波尺度下对图像滤波, 并计算滤波后仿真目标的信噪比. 最后, 取滤波后目标信噪比最大时的滤波尺度作为背景最佳滤波尺度, 使用该尺度可评价红外图像的复杂度. 另外, 本文还使用数学模型推导了红外图像最佳滤波尺度, 得出最佳滤波尺度的数学表达式. 大量实验表明: 1) 本文推导的最佳滤波尺度数学表达式与实验曲线吻合. 2) 这种方法在评价红外图像复杂度方面比传统的基于信息熵的方法效果要好很多. 并且这种方法获取的红外背景复杂度为滤波最佳尺度, 可以直接利用这项指标对图像进行最佳滤波从而更好地检测弱小目标. 3) 仿真目标尺度越大, 最佳滤波尺度也会相应增大. 因此, 在评价图像复杂度时, 应使用相同尺度的仿真目标, 不同图像之间才具备可比性. 同时, 最佳滤波尺度与仿真目标的强度无关. 4) 本文算法使用的滤波器宜用高斯及Butterworth高通滤波器实现. 5) 本文提出的方法不仅可以有效分析红外视频的复杂度, 并且可以通过复杂度的变化分析图像内容的突变.     

基于多滤波算法融合的红外小目标检测

针对海天背景下红外视频图像序列中小目标检测的精度问题,提出一种基于多滤波融合的算法。通过分析红外小目标及背景噪声的成像特征与时空特性,将Tophat算法与改进的Robinson guard滤波器相结合,有效抑制背景、突显目标;采用自适应阈值分割提取候选目标,并使用Unger平滑滤波以及多目标关联滤波剔除噪声和伪目标。多组红外小目标图像序列的检测实验结果表明,提出的算法平均检测率高达99%,在不同场景下均有较高的检测精度。     

红外弱小目标检测中的特征选择性滤波方法

针对红外图像弱小目标检测中的预处理问题,提出了一种特征选择性滤波方法(CSF),该方法创造性地将各向异性滤波应用到图像空域,通过分析红外图像中不同特征区域的特性,改进了系数分布函数,使CSF在消除背景、平滑边缘的同时,增强目标信号.最后给出了该方法的滤波特性分析和实验结果,并与其他滤波方法做了比较.实验结果表明该方法具有良好的背景抑制和目标增强性能,且结构简单,有利于实时实现.     

基于Gabor小波变换的ICA火灾图像纹理识别算法

针对火灾图像纹理识别问题,提出了基于Gabor小波变换的ICA火灾图像纹理识别算法,并根据火灾图像纹理识别特点进行了优化。首先用不同尺度和方向的Gabor滤波器对待识别图像滤波,得到其特征图像,然后将特征图像转化成特征向量作为ICA的输入,得到基矢量子空间,再将测试图像经过Gabor滤波器的特征向量投影到ICA子空间中得到系数向量作为目标识别特征,最后用支持向量机进行识别。通过与Gabor滤波器法和ICA方法的对比实验,表明该算法可以在火灾纹理图像的识别率上比传统方法提高5%以上,为火灾图像识别提供了一种新思路。     

基于相关滤波器的红外弱小目标检测算法EI北大核心CSCD

针对复杂背景下红外图像中低信噪比弱小目标实时检测问题,提出一种基于相关滤波器的红外弱小目标检测算法。该算法将红外目标检测转化为模式分类问题,在离线训练阶段,利用二维高斯模型构造红外小目标训练集,在此基础上训练得到对目标背景具有区分能力的相关滤波器,在线检测阶段,利用滤波器对图像分块进行滤波操作,目标和背景的滤波响应有着显著的差异,最后生成整幅图像的滤波响应置信图以此来判断图像中是否包含目标及其具体位置。在单帧单目标图像、序列图像多目标检测实验结果表明,与经典检测算法相比,所提方法不仅具有更高检测性能,有效降低了虚警概率,而且具有较好的实时性,适用于复杂背景条件下弱小目标的实时检测。     

基于复滤波器组的红外弱小目标检测算法

 为了有效抑制复杂背景的干扰,降低复杂背景所带来的虚警,提高目标检测的信噪比,提出了一种基于复滤波器组的红外弱小目标检测算法。分析了复杂背景下带有弱小目标的红外图像中复杂背景和弱小目标图像各自的频谱特性,并引入了分频段处理的思想。比较了各种滤波器的性能,并选用了基于复小波的滤波器组,用该滤波器组将红外弱小目标图像分解到各个子频域;对分解后的各频段图像分别进行基于罗宾逊滤波的目标检测处理,提取各频段图像中的奇异点;根据目标图像和背景图像的频谱特性的定量分析结果,选取合适的权值,将各频段检测的结果进行加权融合,得到最终的处理效果。实验结果表明:弱小目标检测方法较之于传统的不分频段的高通滤波处理方式可以获得更高的信噪比,目标得到明显的增强,背景杂波得到更有效的抑制,各项探测指标均更优。     

基于相关滤波器的红外弱小目标检测算法

针对复杂背景下红外图像中低信噪比弱小目标实时检测问题,提出一种基于相关滤波器的红外弱小目标检测算法。该算法将红外目标检测转化为模式分类问题,在离线训练阶段,利用二维高斯模型构造红外小目标训练集,在此基础上训练得到对目标背景具有区分能力的相关滤波器,在线检测阶段,利用滤波器对图像分块进行滤波操作,目标和背景的滤波响应有着显著的差异,最后生成整幅图像的滤波响应置信图以此来判断图像中是否包含目标及其具体位置。在单帧单目标图像、序列图像多目标检测实验结果表明,与经典检测算法相比,所提方法不仅具有更高检测性能,有效降低了虚警概率,而且具有较好的实时性,适用于复杂背景条件下弱小目标的实时检测。     

红外图像的各向异性分段高斯滤波

提出了一种各向异性分段高斯滤波,这种方法除了考虑图像的尺度和方向特性外,还根据边缘区域可分特性,使用了分段滤波的方法来进一步解决边缘保持的问题.该方法通过本文所提出的一种图像噪音方差估计模型来确定图像的基准尺度,并由Hermite变换得到其方向角,然后再通过确定高斯模型的轴向比和自适应尺度,使对选择区域的滤波转变为对分段高斯模型的滤波,从而使计算的可靠性得到增强.从仿真结果可以看出,各向异性分段高斯滤波器在噪音去除和边缘保持的综合性能上要优于其他常用的滤波算法.     

空间目标抖动状态红外图像仿真建模研究北大核心CSCD

空间目标容易受到太空垃圾碰撞及干扰从而产生抖动。针对空间抖动目标红外图像的模型构建问题,对天基空间红外成像系统的主要噪声进行分析并考虑杂散光影响,基于Creator与Vega软件平台相结合,提出抖动状态下空间目标表面缺陷的红外图像的建模方法。依据空间目标基本特征分析其红外辐射特性,在Creator中对空间目标缺陷进行三维建模;根据目标以及背景红外辐射特性对三维模型进行温度场分析,将分析所得结果与Vega红外模块相结合获得红外图像模型;确定抖动图像数学模型并对仿真图像施加抖动影响,然后施加杂散光影响获得最终模拟图像。实验结果表明:该方法生成的抖动状态下空间目标红外图像与实验图像相似程度高,能为空间目标探测与态势感知提供一种有效的模拟系统。     

基于电致发光成像的太阳能电池缺陷检测

为了检测太阳能电池存在的缺陷,给太阳能电池施加一定的正向偏压,利用CCD相机在暗室中探测电池的发光。 探测分别在3种状态下进行:无滤光探测、过滤800 nm以下波长后探测和过滤800 nm以上波长后探测。研究发现:只有在过滤800 nm以下波长的镜片下探测效果最好,表明电池主要发红外光,其波长范围为850~1 200 nm。控制光探测器的探测时间,发现不同探测时间下电池的发光强度不同,探测时间相同但偏压不同则光强也不同。该方法可以检测出正向偏压下电池存在的各种缺陷类型。在反向电压下,薄膜电池会出现小光点,这表示缺陷区域和密度,研究证明薄膜电池也能发红外光且薄膜中存在区域缺陷。对低功率的电池片进行光探测发现,电池存在严重缺陷。上述结果表明,红外光探测可以直观、快速、方便地检测太阳能电池存在的缺陷。     

基于改进U-net的金属工件表面缺陷图像分割方法

针对金属工件表面小尺寸缺陷及受非均匀光照影响的图像缺陷难以分割的问题,提出了一种改进的U-net语义分割网络,实现金属工件表面缺陷图像的精确分割。首先,在U-net网络中融入CBAM(convolutional block attention module)模块来提升图像中缺陷目标的显著度;其次,采用深度超参数化卷积DO-Conv(depthwise over-parameterized convolutional)代替网络中部分传统卷积,增加网络可学习的参数数量;然后,采用Leaky Relu函数代替网络中部分Relu函数,提高模型对负区间的特征提取能力;最后,采用中值滤波及非均匀光照的补偿方法进行图像预处理,减弱非均匀光照对金属工件图像表面缺陷的影响。结果表明:改进后的网络平均交并比、准确率和Dice系数指标分别达到0.833 5、0.933 2、0.867 4,改进的网络显著提升了对金属工件表面缺陷图像的分割效果。     

表面损伤衍射双向反射分布函数模型建立及分析

建立了包括划痕和坑点在内的表面损伤的衍射双向反射分布函数(BRDF)模型,并分析了模型在各领域中的应用。通过使用非傍轴标量衍射理论,提出了采用相干窗口函数滤波的方法得到非相干光条件下的表面损伤衍射BRDF模型,得到了表面划痕和坑点的散射特性。该方法在表面损伤检测、表面损伤杂光分析以及图像渲染技术等领域都有重要的应用价值。     

基于光参量变频与放大的高灵敏红外成像技术

针对可用于微弱红外图像探测的光学参量变频与增强技术,进行了仿真与实验探索.针对高增益光参量放大器(OPA)过程中的参量荧光背景噪声,提出了基于外接圆模型的空间滤波技术,通过仿真优化设计,利用空域、频域滤波与像传递系统相结合的方法,将参量荧光背景的抑制比例超过70%,其增强后的成像质量较之前有明显改善,峰值信噪比提升22%.基于10 Hz,355 nm的大能量皮秒紫外抽运激光,实现了红外波段到可见光波段的参量频率上转换,得到了超过1.3×108(82 d B)的光学图像增益.实验结果表明,采用高增益OPA作为光学预放大级之后,常规非制冷电荷耦合器件可实现微弱红外成像的有效探测,灵敏度可达每像素7.4个光子.该方案有望用于单光子级高灵敏红外成像场合.     

二维不规则形状发热型缺陷的红外识别算法

对带有自身发热型缺陷的试件建立二维传热模型,利用有限元法进行求解,研究试件表面的温度分布规律,并根据共轭梯度法提出根据试件外表面红外测温,定量识别发热型内部缺陷边界轮廓的方法.数值实验证明了算法的有效性.对所研究缺陷类型,导热系数较小的试件识别精度较高;温度测量误差、测温点数目及缺陷轮廓初值假设对识别结果的影响町以忽略;检测表面最大温差越大,识别精度越高.