基于傅里叶频谱分析的相位测量轮廓术系统Gamma非线性校正方法

数字投影和成像系统的Gamma非线性效应是导致相位测量轮廓术（PMP）测量误差的重要原因。目前大多采用多帧条纹图进行Gamma校正,使测量的实时性受到限制。提出了一种Gamma校正方法,利用正交光栅像的傅里叶频谱分布计算Gamma值,再根据此Gamma值对投影相移条纹进行Gamma逆变换,实现投影条纹输入值的提前校正,以获取具有良好正弦性的结构条纹,从而降低PMP相位测量误差。校正过程中只需一帧条纹图,而且考虑了测量系统的离焦效应。实验证实了该方法的有效性和正确性。     

Research on cotton fiber qualities evaluation based on optoelectronic techniques

The fine and mature cotton fibers can make it possible to spin a finer yarn, and fineness and maturity of cotton fibers were essential qualitative characteristic, however, there was no direct or indirect measurement method that was both fast and reliable to estimate them. In this paper, a novel method was put forward to assess cotton fiber fineness and maturity based on optoelectronic measuring techniques. The experimental results were compared between the microscope measurement and system measurement and the linear fit results of two measuring methods of that linear fit were 0.98788, and standard deviation was 0.19081. Average cross-sectional widths of cotton samples measured by the microscope and the system had a fairly low correlation with the micronaire data. The linear fit results of the fiber maturity ratio of two measuring methods were 0.95587, and standard deviation was 0.33203. This method can be done in the lab and be used in the industry adherent to the present measurement instruments, for example AFIS, after improved.     

消除数字光刻像素栅格衍射影响的研究

提出用优化成像系统设计参量的方法有效消除基于数字微镜阵列的栅格结构及其衍射对微结构成像质量的影响.模拟结果表明,当照明光源的波长为0.365 μm,系统的数值孔径为0.3左右,缩小倍率为10～20×时,栅格像的可见度在0.1以下,DMD的栅格结构对成像质量的影响大幅降低;对微透镜的成像分析发现,合理的成像系统结构参量能有效地减少栅格的影响.如果结合DMD显示图形的可编程特点,优化图形的结构或灰度,则能在像面获得较理想的曝光量分布,达到快速加工二维和三维微结构的目的.实验结果证实了优化系统参量可有效消除DMD栅格的影响.     

Three-step nonuniformity correction for a highly dynamic intensified charge-coupled device star sensor

A three-step nonuniformity correction algorithm based on the photoelectrical response models of intensified charge-coupled device (ICCD) for a highly dynamic ICCD star sensor is proposed in the current paper. The influence factors of nonuniformity correction precision are analyzed based on the photoelectrical imaging theory. The photoelectrical response models of ICCD are obtained using the experimental method, and the nonuniformity correction is implemented in three steps based on the photoelectrical response models. The nonuniformity correction results in constant-radiance images and sky images of the highly dynamic star sensor show that the proposed algorithm has satisfactory correction precision, and the accuracy of the highly dynamic star sensor can be enhanced effectively when sky images are processed using the three-step nonuniformity correction algorithm.     

基于变换域PCNN的近红外与彩色可见光融合

针对近红外与彩色可见光图像融合后对比度低、细节丢失和颜色失真等问题,提出一种基于多尺度变换和自适应脉冲耦合神经网络(PCNN-pulse coupled neural network,PCNN)的红外与彩色可见光图像融合的新算法。首先将彩色可见光图像转换到HSI（hue saturation intensity)空间,HSI色彩空间包含亮度、色度和饱和度三个分量,并且这三个分量互不相关,因此利用这个特点可对三个分量分别进行处理。将其亮度分量与近红外图像分别进行多尺度变换,变换方法选择Tetrolet变换。变换后分别得到低频和高频分量,针对图像低频分量,提出一种期望最大的低频分量融合规则;针对图像高频分量,采用高斯差分算子调节PCNN模型的阈值,提出一种自适应的PCNN模型作为融合规则。处理后的高低频分量经过Tetrolet逆变换得到的融合图像作为新的亮度图像。然后将新的亮度图像和原始的色度和饱和度分量反向映射到RGB空间,得到融合后的彩色图像。为了解决融合带来的图像平滑化和原始图像光照不均的问题,引入颜色与锐度校正机制(colour and sharpness correction, CSC)来提高融合图像的质量。为了验证方法的有效性,选取了5组分辨率为1 024×680近红外与彩色可见光图像进行试验,并与当前高效的四种融合方法以及未进行颜色校正的本方法进行了对比。实验结果表明,同其他图像融合算法进行对比分析,该方法在有无CSC颜色的情况下均能保留最多的细节和纹理,可见度均大大提高,同时本方法的结果在光照条件较弱的情况下具有更多的细节和纹理,均具有更好的对比度和良好的色彩再现性。在信息保留度、颜色恢复、图像对比度和结构相似性等客观指标上均具有较大优势。     

傅里叶变换轮廓术中相位失真的预矫正方法

介绍了一种基于傅里叶变换轮廓术的三维面形测量系统中相位失真的预矫正方法。由于投影系统和成像系统的空间三角位置关系、投影仪的发散照明和两套系统蕴含的光学畸变,投影一幅相位与空间坐标成理想线性关系的标准正弦光场,拍摄到的条纹相位和空间坐标不再呈线性分布,引起相位失真,甚至会影响系统测量精度。该方法借鉴反向条纹投影的思想,计算拍摄光场的非线性相位分布与理想的线性相位分布之间的关系,预先矫正,反算出一个新的待投影光场。实验结果表明这种方法能有效地减小该类相位失真所导致的测量误差,获得了更好的测量结果．     

一种多视点视频自动颜色校正系统

针对多视点视频系统中视点间图像颜色不一致的问题,提出了一种多视点视频自动颜色校正系统。通过求取目标图像和源图像间的颜色校正矩阵,判断其是否满足全局校正的要求;对不满足要求的图像,通过图像分割和K-L变换(Karhunen-Loeve transform),建立起目标图像和源图像中各分割区域间的局部映射关系,并通过感兴趣区域匹配,来实现对源图像的校正,最后通过视频跟踪技术实现对视频图像的校正。以标准的多视点测试图像集为例,通过将新方法与直方图匹配、全局一维线性校正算法等进行比较,表明新方法能消除匹配失真的影响,且具有较好的颜色校正效果。研究结果表明该系统可以很好地揭示图像间的颜色变化关系,并且具有很好的内容自适应性,是一种有效的多视点视频图像系统颜色校正方法。     

60keV质子辐照对TiNi记忆合金薄膜马氏体相变的影响

利用磁控溅射的方法在氧化后的单晶Si基片上制备了TiNi形状记忆合金薄膜，利用示差扫描量热法和原位X射线衍射研究了薄膜的马氏体相变特征。通过60keV质子注入（辐照）薄膜样品研究了H+离子对合金薄膜马氏体相变特征的影响，结果表明氢离子注入后引起了马氏体相变开始Ms和结束点Mf以及逆马氏体相变开始As和结束温度Af的下降，而对R相变开始Rs和结束温度Rf影响不大。掠入射X射线衍射表明H+离子注入后有氢化物形成。H+离子注入形成的氢化物是引起相变点的变化的主要因素。     

双探头三维表面轮廓测量系统

提出了一种将原子力显微(AFM)探头与位置敏感探测器测距探头相结合的双探头三维表面轮廓测量新方法, 可在获取样品表面轮廓的同时, 测定样品局部形貌。搭建了双探头三维表面轮廓测量系统, 阐述了系统的工作原理, 并对其结构组成包括双探头、步进扫描台和计算机控制平台进行了说明。用2000 line/mm的光栅进行了扫描实验, 对系统的测量范围进行了标定。以外径8 mm、内径4 mm的金属垫圈为样品, 进行了整体三维表面轮廓与局部表面形貌测量实验, 给出了垫圈表面图和局部三维形貌图。结果表明, 该系统能满足不同尺寸和材质的样品的测量要求, 即可实现对样品轮廓的大范围扫描测量, 又可对样品局部进行高精度形貌测量。     

彩色视觉装置的颜色校正对比实验研究

鉴于利用彩色视觉装置进行在线测量是颜色测量在工业应用发展的趋势,而光源的光谱分布和相机响应函数与人眼的光谱响应曲线的不一致会严重影响测量的精确性,在人工D65光源和LED阵列光源照明下,利用相同的工业相机获取校正图片,采用多项式回归方法在与设备无关空间sRGB和CIEL*a*b*空间进行校正。实验结果显示在校正前平均色差分别为27.68E和16.09E,人工D65光源照明下获取的图片色差较小,校正后不同光源下获取图片的色度趋于一致,分别为2.56E和2.39E。采用sRGB颜色空间,在校正精度、校正步骤、图片显示等方面都要优于CIEL*a*b*空间。以一幅拍摄的实际图片校正为例,显示了色度校正对彩色装置的重要性。     

数字相机传感器光谱灵敏度的测量

为了测量数字相机传感器的光谱灵敏度,提出了一种数字图像测量方法。在自然日光下,用被测相机采集一副标准色卡的图像,在对图像进行均匀性和线性校正后,从标准色卡图像各色块的相机响应中计算出光谱灵敏度,并在不同的照明光源下,用成像方法验证数字图像测量方法与传统的单色仪测量方法的结果,比较了两种测量方法的优缺点和精确度。实验结果表明,两种测量方法均能获得较高精度的光谱灵敏度。     

基于多频外差原理的相位解包裹方法

根据多频外差原理推导了三频光栅条纹解包裹的过程,获取了光栅条纹的绝对相位值。同时,为了减小误差,提高测量精度,提出了一种相位修正的方法,比较了相位修正前后的相位图,表明该方法能够非常有效地去除相位误差。通过将修正后的绝对相位值作为匹配的一个特征量,利用机器视觉中双目立体视觉的方法求取物体的三维特征。实验证实了该方法的可行性,并得到良好的测量结果。     

Imaging of space with using optoelectronic observation system with active illumination

Imaging of space with using optoelectronic observation system with active illumination is the innovatory detection method and identification of subtle spatial imaging structure. The paper presents comparisons of passive and active images methods of registration. Individual images (photo frame fragment of scene) were registered for different distances and deepness field of observation. The possibility of control spatiotemporal frame and results of laboratory investigation and ground tests were graphically presented. Received results shows on potentially large measuring and application possibilities methods of observation with active illumination.     

利用倾斜镜对太阳像作平场处理

提出一种利用高速倾斜反射镜对太阳像进行平场处理的新方法。介绍了此方法的原理和实际工作过程，并给出了实验结果。结果表明，应用高速倾斜反射镜可以非常有效地对太阳像进行平场处理，提高太阳像成像质量。     

Application of the structured illumination method to study the topography of the sole of the foot during a walk

The structured illumination technique consists of projecting a fringe system onto a 3D object from a well defined space point, which results in a pattern that depends on the characteristic of the projected fringes, the viewpoint and the illuminated object morphology. Therefore, the structured illumination method enables to determine the topography of 3D objects. To implement this technique we set up an optoelectronic array that allows studying the sole of the foot during a walk. The method consists of projecting a Ronchi grid and capturing the images generated on the foot by a CCD camera. These obtained images are graphically processed and fringes converted into vectors. A depending algorithm on the experimental setup allows obtaining, from those vectors data, cotes for a discrete profile plotting of the studied object. The method enables the quantitative determination of the sole topography during the walk. Qualitatively, it can be used for diagnosis and control of deformation and injuries caused by accidents or illnesses. It can be introduced in the primary attention health system to study a great number of patients, due to its simplicity and low cost installation, and for being a non-invasive technique.     

Correction of aeroheating-induced intensity nonuniformity in infrared images

Aeroheating-induced intensity nonuniformity effects severely influence the effective performance of an infrared (IR) imaging system in high-speed flight. In this paper, we propose a new approach to the correction of intensity nonuniformity in IR images. The basic assumption is that the low-frequency intensity bias is additive and smoothly varying so that it can be modeled as a bivariate polynomial and estimated by using an isotropic total variation (TV) model. A half quadratic penalty method is applied to the isotropic form of TV discretization. And an alternating minimization algorithm is adopted for solving the optimization model. The experimental results of simulated and real aerothermal images show that the proposed correction method can effectively improve IR image quality.     

基于非球形雨衰模型的微波链路雨强反演方法

以T矩阵理论、Gamma谱分布为理论基础,基于Pruppacher-Beard降雨粒子模型,对OTT雨滴谱仪的Gamma谱参数历史资料与降雨强度值进行非线性拟合得到具有实地谱分布的幂律系数,建立适合于本地区的雨衰模型,提出了基于非球形雨衰模型的微波链路雨强反演方法,分析了温度对模型幂律系数的影响,并开展了15—20 GHz频段的视距微波链路与地面雨滴谱仪的同步观测降雨实验.实验结果表明:反演雨强的相关系数全部高于0.6,最高达到了0.96,RMSE最小值为0.79,累积降雨量的绝对偏差在2.47 mm以内,最小偏差仅为0.28 mm,相对误差低于1.84%.实验结果验证了基于非球形雨衰模型的微波链路雨强反演方法的有效性、准确性和适用性,对于进一步提高微波链路反演降雨精度、改善降水监测效果具有重要意义.     

利用无人机搭载的多光谱相机直接测定地表反射率的新方法

目前,无人机获取的多光谱遥感数据已被广泛应用于农业、林业、环境等领域的定量监测中.然而,现有的将多光谱遥感数据转换为地表反射率的方法,仍然存在一定的缺陷,如需要依赖地面参考板、无法适应光照条件变化、得到的结果不准确等,从而影响了多光谱遥感数据定量化应用的效果.为了解决该问题,提出了一种可以利用无人机搭载的多光谱相机,直...     

对称照明在傅里叶叠层成像中的应用

傅里叶叠层成像技术是一种全新的能够恢复出大视场下高分辨率图像的技术,而较长的采样时间限制了傅里叶叠层成像的实际应用.本文阐述了一种利用对称照明提高傅里叶叠层成像速度的方法,研究了傅里叶叠层成像在空域和频域上的对称性,指出在不考虑相位的情况下,利用对称照明可提高照明强度,减少傅里叶叠层成像所需要的图像数,同时可以提高傅里叶叠层成像图像重建的速度.实验表明使用对称照明可以在不改变算法复杂性的前提下,得到与传统傅里叶叠层成像同样的高分辨率,且所需的图像数减少约50%,采样时间减少约70%,图像重建时间减少约50%.基于对称照明的方法将促进傅里叶叠层成像技术在实时成像中的应用.     

不均匀光照和重影的仪表图像二值化方法

高压计量仪表识别过程中需要对图像进行二值化操作,然而拍摄的仪表图像多出现光照不均和数字重影现象,导致传统方法对仪表图像的二值化困难。为此,提出一种基于卷积神经网络的二值化方法,用于对复杂光照下含数字重影的仪表图像二值化。该网络使用的数据集为真实环境下的仪表图像,首先对输入的图像进行降维提取特征,然后反卷积重建图像前景,最后输出二值图。将设计的网络与传统的二值化方法进行对比,实验结果表明,经该网络训练得到的二值图数字清晰且无重影,且测得的交并比（IoU）平均值为95.12,与样本标签图像的相似度最高,能够有效解决复杂环境下有重影的仪表图像二值化问题。