论高速运动物体的视觉像

本文给出了用计算机模拟高速运动物体的理论计算方法和连续视觉像，并对光行差和多普勒效应对视觉像的影响加以讨论。     

水下物体激光圆偏振成象实验及与线偏振成象的比较

采用波长532nm激光作光源,面阵CCD作探测器,利用圆偏振技术进行水下物体成象实验研究,对实验结果进行了分析并与线偏振成象技术进行了比较。结果表明无论是采用圆偏振技术还是线偏振技术都可提高水下物体成象的衬比（度）和成象距离;水体较清时圆偏振成象清晰度远远大于线偏振成象清晰度;当水体较混时,圆偏振成象清晰度大大下降和线偏振成象效果相接近。     

非平行双目视觉系统水下标定与测量

针对用非平行双目视觉系统进行水下拍摄测量时,由于折射所导致的测量误差较大、精度不高的问题,建立了基于折射光路的水下双目视觉系统测量模型,并以Agrawal方法为基础,在已知两摄像机相对位置关系的前提下,对该测量模型参数标定的方法进行了改进。为验证改进的Agrawal方法的可靠性,与Agrawal方法进行水下标定对比实验。结果表明,相较于Agrawal标定算法得到的防水罩法向量这一模型参数,提出的改进算法的结果与真实值更为接近。在此基础上,应用标定后的水下双目视觉系统测量模型对水下靶标标定点间的标准距离进行测量,测量误差平均值为-0.0134 mm,最大误差为0.2073 mm,与空气中双目视觉系统测量精度相当。     

水下双目立体测量系统的建模与误差分析

提出了一种新的基于双目视觉的水下成像模型。在摄像机理想针孔成像模型的基础上,考虑平面防水罩厚度对光线经水、防水罩、空气发生两次折射的影响,建立了摄像机在水下环境中物体的三维重建模型。针对此模型,分析了双目测量系统结构参数以及被测物点位置对测量精度的影响,对进一步优化系统结构设计和提升系统测量精度具有一定的实际指导意义。     

水下变焦镜头的设计

通过对光在水中传播特性的分析，讨论水下摄影中需要特殊考虑的关键因素，如光能衰减、镜头视场损失和内腔防水等，分析普通相机加隔水窗后在水中拍摄时像质变差的规律。为了适应深水探测，获得清晰成像质量，基于光焦度分配公式，提出了水下变焦镜头设计思想。用实例说明水下镜头的设计方法，设计的镜头相对孔径为F/1.6。设计结果表明：该镜头克服了普通镜头水下使用像质变差和最大视场渐晕等缺点。     

高速运动物体视觉形象的计算机模拟

运用MATLAB的模拟功能,对接近光速运动物体的视觉形象进行模拟,直观形象地表现了Terrell转动的效果;帮助读者更加清晰地认识高速运动物体的相对论效应,进而对狭义相对论有更加深刻的理解.     

水下射流流场分析与试验

光学窗口长期处于水下环境中容易滋生水生物,水生物的附着影响光学窗口的观察与使用。为抑制或去除附着水生物,采用水下高速射流的方法。水下射流不同于空气中射流,由于环境水的作用会有很大的能量消耗,而目标前射流的流场对清洗效果具有十分重要的影响,故而进行水下射流流场分析和试验研究。通过水下射流流场分析,获得目标前的流场参数。根据流场分析结果,设计了水下射流装置。水下射流装置由潜水电机、泵、喷管和控制箱组成。运用试验装置进行了水下射流试验,取得了喷口前300 mm处2.2 m/s的流速。运用水下射流装置定期对处于水下环境的光学窗口进行水下射流可以去除初期附着的水生物和污垢,也可以抑制水生物生长,保持光学窗口的洁净。     

基于物体像的干涉条纹图像中散斑噪声的识别方法

散斑噪声是激光干涉时的普遍现象,其覆盖被测表面对应区域的形状信息,造成测量误差。针对斜入式激光干涉测量中散斑噪声的特点,提出一种基于物体像的散斑噪声的识别方法。该方法通过统计物体像中有效测量区域和背景区域内灰度分布的特点,自动计算出判定散斑噪声的上下阈值。基于物体像与干涉条纹图像间微米级的映射关系,得到干涉条纹图像中散斑噪声的位置。设计了相关实验,对干涉条纹图像中识别出的散斑噪声区域进行修补,消除了包裹相位图中一个条纹周期内相邻像素点间大于π的相位突变。     

水下微光高速光电成象系统作用距离的研究

本文首先对水的光学特性及其对水下成象的影响进行了分析,指出了水下光学成象的特殊性对光电成象器件的要求,并对微光条件下光电成象器件的性能进行了理论分析;详细介绍了水下微光高速光电成象系统作用距离公式的推导过程;最后针对实际系统进行了计算和分析.     

基于双目立体视觉的水下RGB-D相机

为满足水下机器人水下目标识别、精细作业的需要,研制了一种融合3D点云和二维RGB图像为一体的RGB-D水下相机工程样机.针对水下环境的特殊性,考虑水下多层折射效应,建立水下相机成像及双目立体成像模型.将水下图像转换为空气中的图像来消除折射对重建精度的影响,进行对应点像素匹配,重建3D点云.采用基于颜色校正和暗原色先验的...     

Resolution of holographic images of underwater objects

Interest is growing in the use of holographic visual inspection using real-image reconstruction as a means of making high resolution dimensional measurements on subsea components and structures. In this paper we report on the resolution obtained from holographic real images of targets in water filled observation tanks. These results indicate that measurements achieved in such circumstances can be superior to those obtained by stereo photogrammetry. A figure as high as 18 lp mm^-1 (line pairs per millimetre) has been obtained for a resolution target imaged through 300 mm of turbid water underlining the potential of the technique.     

水下高分辨率声图中小目标的深度网络分类方法

针对声成像数据缺少条件下的水下沉底小目标分类问题,提出一种深度网络分类算法。首先,采用高斯混合模型对声影区统计特性进行建模并提取声图阴影,在此基础上构建仿真数据集和真实数据集。将仿真数据集输入卷积神经网络进行训练,保留其特征提取部分,用于对真实数据集进行特征提取.重建网络分类部分并采用真实数据集的特征向量进行训练。结果表明,所提出的方法分类正确率可达88.24%,与6种对照方法相比平均分类正确率分别提升8.67%,20.47%,19.78%,11.59%,9.01%,11.58%。验证了所提出方法在小样本条件下具有较好对水下沉底小目标的分类能力。其学习曲线收敛到96.25%,仅比验证曲线高5.14%,说明在一定程度上缓解了过拟合问题。将改进的卷积神经网络应用于融合分类器,通过与逻辑回归分类器、支持向量机对目标进行分类并融合决策,正确率为93.33%,可进一步提高算法的正确率和稳定性.     

中国近海典型海区表观光学特性分析与研究

受陆源物质的输入、海底地形、季节性海流等多因素影响,中国近海水体的光学特性复杂,且部分要素有着明显的区域性和季节性的变化特点.利用“我国近海海洋综合调查与评价专项”中的光学调查资料,给出了以表观光学特性为主的中国近海水体分类的结果,分析了中国近海典型海区表观光学特性的主要要素的季节性和区域性的变化特点及其成因.     

A comparative study of side-band Fresnel holograms recorded with self-imaging and general objects

This paper deals with new results obtained in regard to the reconstruction properties of side-band Fresnel holograms (SBFH) of self-imaging type objects (for example, gratings) as compared with those of general objects. The major finding is that a distribution I₂, which appears on the real-image plane along with the conventional real-image I₁, remains a 2Z distribution (where 2Z is the axial distance between the object and its self-imaging plane) under a variety of situations, while its nature and focusing properties differ from one situation to another. It is demonstrated that the two distributions I₁ and I₂ can be used in the development of a novel technique for image subtraction.     

A fast estimation of sonar cross section of acoustically large and complex underwater targets using a deterministic scattering center model

In this paper, a fast method is proposed to estimate the sonar cross section of acoustically large and complex underwater targets such as submarines and torpedoes. The proposed method is based on a deterministic scattering center model which constructs scattering center database by using a combining method of physical optics and geometric optics and then reconstructs sonar cross section patterns from that database with a polynomial interpolation with respect to the incident angle. The parametric studies to find appropriate intervals of the reference incident angle are systematically carried out for simple targets such as a flat square plate and an orthogonal dihedral. Moreover, to validate the proposed method, sonar cross sections of real-like targets such as a pressure hull and an idealized submarine are calculated. The comparisons show that the results by the proposed method are in good agreement with those by the direct calculation.     

在轨卫星星等建模与计算

星等的大小代表了星体对于人眼的可观测程度。卫星星等的理论计算对于观测跟踪卫星光学系统设计等具有重要的指导意义。结合天文学、轨道动力学、辐射度学、光度学和计算数学理论,建立了计算人造卫星星等的物理数学模型。计算了卫星的可见光反射能量随轨道运行的瞬时特征,结合人眼的视觉特性,推导出了轨道卫星星等的计算方法,并进一步针对卫星表面为灰体的情况给出了一种计算卫星星等的方法及星下点卫星星等的周期性计算曲线,结果表明:星下点观测的卫星星等随卫星在轨道上位置的变化非常显著,对同一卫星,不同星下点观测到的星等差异仅在日照区就可达5个等级之多。     

水下光束漂移激光图像抗畸变识别

针对水下激光传输存在光束漂移现象,分析了光束漂移图像对光学相关识别的影响和帧间光束漂移图像噪声的不相关性。研究了抗畸变匹配滤波器设计,提出了基于相位匹配的畸变图像共同特征提取,并作为综合鉴别函数子特征的训练样本,设计了抗畸变综合鉴别匹配滤波器,并进行了仿真验证。Matlab仿真结果证明:抗畸变综合鉴别匹配滤波器设计,结合待识别图像随机散射噪声预滤波,可有效提高光学相关识别输出相关峰的峰值-相关能量比值和相关峰鉴别率值。     

Scanning heterodyne reconstruction of coded aperture images

The reconstruction of coded aperture images using an optical scanning heterodyne processor is described for a class of apertures which can be synthesized by two beam interference. The analysis of Fresnel zone apertures indicates that a lateral and longitudinal (tomographic) resolution close to the theoretical limit is achievable. Experimental results of optical simulations confirm this assertion. Advantages of such technique include real-time operation and large multiplexing capability.     

水下光场的迭代求解

水体对光线的散射是水下图像质量劣化的重要因素,为了定量分析在特定光源照射下水体散射的影响,建立了光线水下传输的散射模型,以此为基础推导出求解水下光场分布的Fredholm积分方程.在水中光线能量随距离的增大呈指数规律衰减,基于此,在水体体散射函数为常数的情况下,给出了有边界条件时该积分方程的数值迭代求解方法,得到高精度...