可见光与红外彩色融合图像感知清晰度评价模型

提出了感知清晰度评价模型,来评价人眼对红外与可见光彩色融合图像细节和边缘的可辨识度。首先,利用人眼对比度敏感函数模型,抑制在特定观察条件下图像中人眼不敏感的频率成分。之后,在局部频带对比度模型基础上,结合人眼亮度掩模特性构造了感知对比度模型。最后,计算融合图像人眼兴趣区域(细节和边缘区域)的感知对比度,进而评价融合图像的感知清晰度。实验结果表明,与现有的五种彩色图像清晰(模糊)度的客观评价模型相比,考虑人眼视觉特性感知清晰度模型的计算结果与人眼主观感受具有较好的一致性,可以有效地对彩色融合图像清晰度进行客观评价。     

基于感知对比度的图像清晰度客观评价模型

图像清晰度是评价图像质量时常用的指标之一。现有的清晰度评价模型未能充分考虑人眼视觉的亮度掩盖特性。为此,在均方根对比度基础上,考虑人眼亮度掩盖特性,通过计算图像中人眼感兴趣区域(包含细节、边缘和纹理)的感知对比度构造一种无参考的图像清晰度客观评价模型。并利用IVC数据库来验证模型,结果表明,与已有的4种清晰(模糊)度评价模型相比,该模型的评价结果更接近人眼主观感受,且计算量小,运算耗时短,是一种简单有效的图像清晰度评价模型。     

基于人眼视觉敏感特性的图像清晰度评价

提出一种结合人眼视觉敏感特性的无参考图像清晰度客观评价方法,利用高通滤波划分出人眼视觉敏感(图像细节)和非敏感区域,分别计算对应区域的清晰度,最后加权求和得出整幅图像的清晰度。利用公开的4个图像库与现有的6个无参考清晰度评价模型进行测试和比较,所研究的评价模型计算结果与主观评价分数有较好的一致性,且运算速度较快。     

基于倾斜刃边的印刷清晰度感知质量测评研究

对印刷清晰度视觉感知质量的检测算法及其评价模型进行了研究。通过对印刷清晰度影响因素的分析,设计了一个含倾斜刃边的印刷清晰度测试靶标,提出了一种优化的基于截断频带的印刷清晰度质量指标检测算法;对26个具有不同清晰度效果的数字印刷品开展了清晰度的客观测量和主观评价,基于主客观数据耦合构建了一种新的印刷清晰度感知质量评价模型。另抽取20个数字印刷品进行验证,对印刷清晰度感知质量的预测得分与主观评价得分的相关性进行了分析,结果显示两者间具有很好的一致性,相关系数达到0.9916,说明印刷清晰度感知质量的定量测评方法可行、有效,可解决印刷业长期以来只能依靠人眼进行主观目测评价印刷清晰度的问题。     

基于人眼视觉的电润湿电子纸显示器 亮度非线性校正方法

针对反射式电润湿显示器在不同环境光下,对显示器上内容的清晰度、对比度的影响,提出一种保留相邻灰度人眼视觉响应差的亮度校正方法.该方法保证其它环境光下的人眼对相邻灰度的响应差与参考环境光下的响应差一致.同时为实现电润湿显示器的精准调制,将校正后的亮度进行二次校正,非线性校正.采用本文方法校正后的电压与亮度曲线的关系更接近线性,提高了电润湿显示器对比度,增加图像细节,优化了显示效果.     

彩色数字相机快速自动曝光方法EI北大核心CSCD

彩色数字相机的曝光准确度直接影响了图像的色彩表现及人眼视觉的感受效果。提出了一种基于人眼视觉感观特性的相机自动曝光方法。通过对图像清晰度、色彩饱和度以及亮度等因素的客观评价,建立了曝光估计函数。根据统计原理并结合经验公式,对曝光估计值与曝光步长增量之间的函数关系进行标定,确立了曝光增量函数。根据当前帧图像的不同亮度属性,结合曝光增量函数,实时计算下一帧所需要的理想曝光值。大量实验表明,该方法对于不同场景、不同光照条件下图像的曝光量都有良好的调节效果,稳健性较强并具有较高的调节效率。     

人眼自动对焦及瞳孔中心自动对准系统

针对现今非接触眼科测量仪器对焦对准速度慢、通用性差和操作复杂的问题,搭建了应用于眼科测量仪器的人眼自动对焦及瞳孔中心自动对准系统,并提出了基于四邻域-多方向两级梯度函数的自动对焦算法以及融合卷积神经网络智能感兴趣区域（ROI）窗口的瞳孔中心定位算法。通过实验实拍人眼离焦图像序列及人眼图像测试集,分别对提出的两个算法进行验证。结果显示：所提出的自动对焦算法的平均计算时间约为13 ms,清晰度比率为93.531,优于6种传统的评价算法;所提出的瞳孔中心定位算法的平均计算时间为10.2 ms,准确度为97.14%,相比Hough法、改进Hough法有较大的性能提升。实验结果证明所搭建的系统能够满足眼生物参数测量的准确性、实时性和鲁棒性要求,提升了仪器的自动化水平,有助于眼科测量仪器的智能化发展。     

光电测量设备图像高频频谱对主观评价的影响

分析了光电测量设备图像质量评价研究过程中,图像频谱高频分量对图像质量人眼主观评价影响的途径和解决措施。对清晰图像通过Butterworth低通滤波器在频域进行了低通滤波,然后利用滤波图像分析了图像高频频谱对人眼主观感受的影响。用斜狭缝法对离焦成像系统的调制传递函数(MTF)进行了测试,并对相应离焦状态的模糊图像进行了主观评价。对不同像元尺寸相机获取的图像进行了频谱分析和图像评价,实验结果表明,图像频谱高频分量比例增多,图像具有更丰富的细节和更高的清晰度,准确调焦及采用小像元尺寸相机是提高光电测量设备图像质量的重要因素。给出了影响光电测量设备图像质量的其他因素,并提出了改进措施。     

红外线CCD摄像机及其应用

<正> 面阵CCD是一种超大规模集成电路的自扫描固体成像器件。它具有体积小、重量轻、功耗低、长寿命、抗震好和可靠性高等优点,已成为需求量大、应用面广的新兴产品。利用CCD成像面材料硅的红外线响应特性,我们开发研制了红外线CCD摄像机,它对人眼看不见的红外线具有很高的灵敏度,图象清晰度(分辨率)可与普通黑白摄像机比美,是国内外同类产品中性能价格比最高的新产品。     

基于分段直方图变换的图像非线性增强

针对可见光图像的特性,依据图像的灰度性质与概率密度,提出一种分段直方图灰度图像非线性增强法.根据图像灰度的性质,将图像灰度级分成背景段、过渡段和目标段,由灰度级的累计概率密度,分别构造三部分灰度级的变换函数,压缩背景段灰度差,保持过渡段灰度差,提高目标段灰度,避免图像过度增强,提高了图像的清晰度.以低对比度的可见光图像进行验证,实验结果和理论分析证实了此方法的合理性和有效性,表明此方法不仅实现了图像增强,保留了图像零灰度级附近的灰度,而且减少了细节信息的损失,避免了直方图均衡化和直方图双向均衡化方法中图像过度增强的现象,提高了图像清晰度,获得更加符合人眼视觉的增强效果.     

便携式免散瞳带信标眼底相机光学系统

设计了一款便携式39°视场免散瞳眼底相机光学系统,可以对-10～+15m~(-1)屈光度变化范围内的人眼视网膜清晰成像。采用环形光源照明,使眼底视网膜照明均匀度达到95%,也很好地消除了角膜反射。加入的信标系统使得便携式眼底相机光学系统在拍摄时有助于保持人眼与成像系统的同轴度,进一步提高拍摄视网膜图像的清晰度。通过对成像系统的优化设计及仿真分析,得到均方根直径小于6.4μm、场曲小于60μm、像散小于50μm、畸变小于3.6%,在67lp/mm处各视场传递函数值大于0.5和成像系统加工良率高的眼底相机光学系统方案。方案可以应用于眼科检查,改善全国偏远地区眼科医疗器械缺少的情况。     

基于非线性加权最优模糊聚类的彩色图像增强

根据人眼对色彩的感知特性,提出HSV色彩空间上的一种非线性加权最优模糊聚类的彩色图像增强算法.将原始图像从RGB空间转换到HSV色彩空间,提取H、S、V三分量,对其中的亮度分量V进行非线性最优模糊聚类增强处理,将合成后的HSV图像转回到RGB空间,完成彩色图像的增强处理.实验结果表明,该算法能避免色彩失真,改善图像的色彩辨识性,提高了景物信息的清晰度.     

液晶自适应光学视网膜校正成像技术研究

为了实现对人眼视网膜的高分辨率成像,解决偏振能量损失、成像视场小和普适性差等问题,对液晶自适应光学技术及其在人眼视网膜成像中的应用进行了研究。通过开环光路的设计方案,避免了闭环液晶自适应系统的偏振光能量损失;在光路中加入可变视场光阑,利用小视场照明进行波前探测、大视场照明进行像差校正和成像的方法扩大了成像视场;使用脉冲光照明的方案减小曝光量;通过偏振光照明提高能量利用率、等效无穷远视标配合补偿镜以及改进后的视标提高盯视稳定性等一系列方法,提高系统普适性。校正后成像的清晰度和对比度获得了明显提高;高分辨率眼底成像视场直径从200μm扩大到500μm;曝光量减小到原来的1/2~1/3;对前期难以获得清晰成像的样本,取得了效果良好的视网膜视觉细胞自适应图像。     

液晶自适应光学视网膜校正成像技术研究

为了实现对人眼视网膜的高分辨率成像,解决偏振能量损失、成像视场小和普适性差等问题,对液晶自适应光学技术及其在人眼视网膜成像中的应用进行了研究。通过开环光路的设计方案,避免了闭环液晶自适应系统的偏振光能量损失;在光路中加入可变视场光阑,利用小视场照明进行波前探测、大视场照明进行像差校正和成像的方法扩大了成像视场;使用脉冲光照明的方案减小曝光量;通过偏振光照明提高能量利用率、等效无穷远视标配合补偿镜以及改进后的视标提高盯视稳定性等一系列方法,提高系统普适性。校正后成像的清晰度和对比度获得了明显提高;高分辨率眼底成像视场直径从200 μm扩大到500 μm;曝光量减小到原来的1/2~1/3;对前期难以获得清晰成像的样本,取得了效果良好的视网膜视觉细胞自适应图像。     

远距离成像汽车平视显示光路结构设计

针对汽车AR-HUD显示虚像视距更远、虚像视场角更大的需求,采用自由曲面离轴反射光路结构,设计了一种焦距为-309 mm,虚像视距为7.5 m,虚像视场角为9.8°×5.5°的虚像显示光路。为保证驾驶员观察到的虚像的清晰度,结合人眼典型分辨角为1′,源图像显示模块采用分辨率为854×480 pixel的背投式DLP微投影系统。将人眼与虚像显示光路作为整体进行设计,使用Eyebox(孔径光阑偏移范围)模拟驾驶员眼睛活动范围,对于不同的孔径光阑位置,该光学系统的虚像面在奈奎斯特空间频率0.33 lp/mm处,中心视场MTF值大于0.6,全视场MTF值大于0.3。此外,使用蒙特卡罗方法对该系统取不同入瞳位置时进行了初步公差分析,系统90%的MTF值大于0.49,表明该系统容差能力较强。     

导出清晰度指数的新方法

采用一种新的方法导出了汉语普通话的清晰度指数.给出了音节清晰度与理想高、低通滤波系统截止频率的关系、清晰度指数与音节清晰度的关系. 对所得清晰度指数进行了试验检查.     

超分辨率活体人眼视网膜共焦扫描成像系统

活体人眼共焦扫描成像系统的分辨率受到人眼像差、数值孔径和探测针孔尺度的限制,本文设计了一套超分辨活体人眼视网膜共焦扫描系统,采用自适应光学技术探测并校正人眼像差,结合光学超分辨技术提高系统分辨率,补偿有限尺度针孔对分辨率的影响,并获得活体人眼的实时、高分辨图像. 关键词： 超分辨 共焦扫描光学显微术 眼科光学 自适应光学     

45°视场角投影式头盔在视空间的性能评价

提出理想透镜像距不变,通过改变其焦距来模拟人眼调节完成视空间性能评价的一种新方法.对45°投影式头盔物镜系统进行了精确的视空间评价.其MTF评价结果显示,系统在眼睛注视0°视场时可达到1 arc minute的分辨率;注视＋13.1°视场时可达到1.4 arc minute的分辨率.眼睛无论是注视0°视场还是＋13.1°视场,只有在一定的视场范围内,调节模糊和像散模糊才不会影响图像的清晰程度,且系统的横向色差和二级光谱均小于人眼的最小分辨角,不会对成像清晰度造成影响.眼睛注视＋13.1°视场时,系统的调节和调节模糊、像散和像散模糊、横向色差和二级光谱均具有明显的非对称性.此外,与改变理想透镜像距进行视空间评价的结果相比较,只有注视13.1°视场时的MTF差别较大.     

超视力人眼模型的研究

超视力人眼模型对充分发掘人眼视力达到“鹰视”具有重要意义。用Zernike多项式描述角膜前表面，用渐变折射率描述晶状体的折射率分布，同时考虑人眼视轴和光轴的夹角对成像的影响，利用光学设计软件Zemax建立了人眼超视力模型。将Zernike条纹矢高面应用到人眼模型中，能有效改变视轴方向(即5°视场)的成像质量，提高点扩散函数（PSF）值。采用晶状体渐变折射率符合人眼的实际解剖结构，可有效减小人眼像差。通过分析人眼极限分辨能力和人眼模型波像差，得出当空间频率为60周期/度时，该模型对目标高频细节感知的调制度可达到0.55。     

基于闪烁光度法测量人眼视见函数的研究

基于闪烁光度法,设计并搭建了一种新的测量人眼视见函数的实验系统,得到了人眼视见函数曲线。利用人眼对间断光的响应特性,有效地避开了白光和单色光的颜色差异对亮度的干扰,通过对比两束光视亮度的方式,使系统达到光度平衡,进而度量辐亮度得到人眼视见函数曲线,并与CIE推荐的标准视见函数进行差异比较,分析了差异原因和改进方法,从而深入了解光电探测器的光响应与人眼的差异,为今后的新型光电探测器的研究与应用打下基础。结果表明,实验系统可用于测量人眼视见函数,与CIE推荐的标准视见函数曲线吻合程度较高。