基于单幅多光谱图像的照明光谱估计方法

由于场景的光谱信息受到不同照明条件的影响,故在照明不可控场景下拍摄的多光谱图像的光谱反射比重构需要进行照明光谱估计。因此,提出了一种基于单幅多光谱图像的通用方法来准确预测场景的照明光谱。首先,通过分析每个像素的响应特性设计并计算色度权重图,以寻找包含更多照明信息的像素。然后,对加权后的图像进行成分分析,以在通道域中提取光源响应特征。最后,得益于创新性引入的基于照明光谱库训练的字典学习方法,可估计出场景光源的相对光谱功率分布。所提方法在模拟数据和真实数据上的照明光谱估计平均角度误差分别为0.29和3.42,与现有的同类方法相比,表现出更优的准确性和鲁棒性。     

兼顾色度和光谱精度的多光谱图像LabW2P编解码

针对可见光多光谱图像在通用领域的应用,为提高压缩效率,有效提升重建光谱曲线的色度及光谱精度,进一步存储传输,提出了一种非线性光谱反射率模型,并基于此设计了复杂度适中、光照稳定性好且支持光谱跨设备再现的LabW2P编解码算法。首先根据多光谱图像物理特性,提出非线性光谱反射率模型,将光谱数据表示为线性成分和差别光谱,线性成分由六维变换空间及光谱投影系数组成,差别成分为非线性表示成分,该模型用于光谱数据至不同基变换空间的分解及表示,为算法的构建,光谱及色度重建性能的提升,提供了理论基础;然后,根据人眼视觉系统特征、光照条件,借助CIE标准色度空间转换函数,提取光谱反射率中的三维色度信息Lab,保证重建图像的色度精确性;基于光谱非线性表示模型,采用类视觉曲线的三角函数基,提取线性成分前两维投影系数作为光谱编码的后两维W₁和W₂,用于近似描述CIERGB色度空间中R和G通道,同时有效提高光谱数据的色度和光谱还原度;利用误差补偿机制生成预测差别光谱,采用主成分分析（PCA）法提取其第一维主成分作为编码值P,补偿了线性光谱重建误差,并进一步提升了光谱精确性;最后,组合提取的三部分数据,形成LabW2P编码。LabW2P解码即编码的逆过程。首先,根据Lab及W₁和W₂,结合CIELAB至CIEXYZ色度空间转换函数、光照条件、CIE标准观察者色匹配函数、及三角函数基,采用最小二乘回归,获得变换空间上的重建投影系数,进而重建线性光谱数据;然后,根据P值,采用PCA逆变换,获取重建预测差别数据,最后,结合两部分重建数据,获得光谱重建图像。实验分析显示,LabW2P算法的平均色度精度为0.207 6,较经典的PCA,LabPQR和LabRGB法分别提升了81.54%,55.48%,32.29%,最大平均色差为0.507 0,此外均处于0～0.5之间,达到了视觉难以辨认的可忽略色差的色彩重建水平;平均光谱精度为0.012 7,较PCA性能稍弱,较LabPQR和LabRGB法分别提升了13.01%,6.62%,表明LabW2P编码法的色度和光谱重建性能优势明显。此外该算法可直接用于物体色估计,较PCA和LabPQR法,传输附加信息少,可达压缩比更高。     

传感器光谱指标对植被光谱模拟精度的影响

高光谱卫星数据模拟是卫星遥感数据模拟的重点研究方向,基于星载多光谱数据和地物光谱先验知识是一种快速模拟高光谱数据的方法,但数据模拟精度受传感器光谱指标的限制。文章针对EO-1/ALI的可见光/近红外波长范围进行实验,研究了波段数量、半波宽度和波长位置等光谱指标与植被光谱模拟精度的关系,分析了两者之间的变化规律。研究表明,光谱指标决定了植被光谱特征提取,是影响光谱模拟精度的直接原因。文章总结了适于光谱重构模型的光谱参数范围,实验结果有利于提高植被光谱模拟精度。该结论可用于多光谱传感器的性能评价及其分光滤色结构的改进。     

LED原色光谱对颜色匹配精度的影响分析

为研究基于不同原色光谱的显示设备对观察者颜色匹配精度和观察者间差异的影响,实验选取了6通道(R1R2G1G2B1B2) LED发光面板,并组合为4种RGB匹配原色光谱.组织了24名年龄分布在21～25岁的色觉正常观察者,以NEC-PA242W专业显示设备上呈现的6个颜色(包括白色和CIE推荐的5个颜色)为目标色开展颜色...     

基于变精度粗糙集的贪婪无监督高光谱图像波段选择方法

由于高光谱图像分类中现有的无监督波段选择方法无法计算出波段之间的相似性,以及在选择过程中存在的高维度特性,本文提出了一种基于变精度粗糙集的贪婪无监督高光谱波段选择方法.首先利用变精度粗糙集定义了一种新的依赖度量,使得它对变精度粗糙集中误分类参数变得不敏感,从而充分利用波段之间的相似性.其次,提出了一种新的判别准则,找出...     

光谱重构油菜叶绿素含量快速检测方法及设备研制

为了实现油菜叶片中叶绿素含量的快速无损检测,开发了手持式多光谱成像系统用于采集油菜叶片在460,520,660,740,840和940 nm 六个波段的光谱图像。将一台能够采集可见光/近红外（380～1 023 nm）512个波段光谱图像但是价格高昂且体积大的室内高光谱成像系统作为参考仪器,将手持式多光谱成像系统作为目标仪器后,采用伪逆法（pseudo-inverse method）求得高光谱成像系统和多光谱成像系统两台仪器之间的转换矩阵F,从而实现6个波段的多光谱图像向512个波段的高光谱图像的重构,提高了手持式设备的光谱分辨率。运用偏最小二乘回归算法（PLSR）建立了重构的光谱与油菜叶片的叶绿素含量之间的关系模型。结果表明,重构的可见光范围内的光谱反射率与叶绿素浓度之间具有很强的相关性,PLSR回归模型建模集的决定系数R2_c为0.82,建模集均方根误差RMESC为1.98,预测集的决定系数R2_p为0.78,预测集均方根误差RMESP为1.50,RPD为2.14。虽然应用本文开发的手持式成像系统结合PLSR模型实现油菜叶绿素含量快速无损预测的精度低于基于室内高光谱成像系统获得的高光谱图像建立的PLSR模型（R2_c,RMESC,R2_p,RMESP和RPD分别为0.90,1.41,0.82,1.36和2.37）,但是明显优于基于原始多光谱成像系统4个波段（460,520,660和740 nm）反射率建立的PLSR模型得到的结果（R2_c,RMESC,R2_p,RMESP和RPD分别为0.78,2.06,0.72,1.85和1.88）。表明光谱重构技术可提高多光谱成像预测油菜叶绿素含量的精度,并且与室内高光谱成像系统相比,开发的手持式设备具有体积小、成本低廉和操作简便等优点,可为田间油菜叶片的生理状态和养分检测及可视化表达提供技术支持。     

不等精度测量直线拟合的误差估计

随着计算机的普遍应用，在近代物理实验教学中，对不等精度测量的数据处理已成为可能，但是，学生往往对处理问题的思路和方法不甚了解．本文对不等精度测量直线拟合的误差估计进行了讨论，在Ｘ２拟合的基础上，给出ａ、ｂ的误差表达式，并试图通过实例直观地说明ｘ２拟合的意义和作用．     

光谱分辨率和信噪比对光谱线指数测量精度的影响

分析光谱分辨率和信噪比对19个Lick原子吸收线指数测量精度的影响。采用高斯卷积方法,将光谱变换到不同分辨率下,通过测量并比较光谱在不同分辨率下的线指数值探究分辨率改变对线指数测量精度的影响;通过向光谱叠加符合不同高斯分布的随机噪声方法,将无噪理论光谱改变到不同信噪下,通过测量并比较光谱在不同信噪比时的线指数值分析信噪比对线指数测量精度的影响。结果表明：改变光谱分辨率能够引起线指数测量值的变化,此变化程度依赖于分辨率的改变程度,且此依赖关系对不同指数呈不同变化趋势;信噪比对线指数测量精度的影响随信噪比的降低而增大,当信噪比高于25时,此影响可忽略。     

光谱滤波技术对星等测量精度的影响

 白天对空间目标进行观测时,采用光谱滤波技术可以提高光电系统的极限星等探测能力。针对光谱滤波探测特点,基于现有测量方法,结合光谱反射特性,分析了光谱滤波技术对测量精度的影响,给出了修正方法;利用光电系统对某空间目标进行了实际测量,根据事后修正方法进行了仿真研究,对实际测量值与事后修正值进行了比对分析。分析表明：光谱滤波技术虽然提高了光电系统的探测能力,但对测量精度带来了较大的影响,最大精度可为0.5等星。     

紫外吸收温差光谱特性与化合物的电子跃迁类型

用紫外吸收变温光谱差减法获得化合物的紫外吸收温差光谱（UVSDT）。测量了系列化合物的温差光谱。结果表明,UVSDT具有很强的特征性：n→σ^*电子跃迁的UVSDT单边红移,温差增大峰强度增加、红移增大;n-π^*电子跃迁的UVSDT为正、负两峰、温差增大,正负两峰各自向正、负方向增强;π-π^*电子跃迁的UVSDT为负峰,温差增大,峰强负向增大,峰位不移动。     

非晶态高聚物的椭圆偏振光谱和光学折射率的测定

应用紫外－可见光区的椭圆偏振光谱（ＳＥ）方法测定了非晶态高聚物ＰＭＭＡ和ＰＣ的固体光学性质,并由无体系理论模型计算救是薄膜材料的折射率谱,确定在所用波长范围内ＰＭＭＡ和ＰＣ的ｎ值分别为１．３２－１．５３和１．４１－１．９４,研究表明非晶态高聚物的大分子链（段）化学组成和结构不同,使人有不同的折射率变化,产生不同的光学色散现象。     

Fragment fusion degree based dynamic defragmentation in flexible grid optical networks

Flexible grid optical networks have been attracting much attention for their high spectrum efficiency (SE) and flexibility compared to the rigid grid WDM networks. As well known, the networks suffer from the problem of spectrum fragmentation under dynamic traffic. In this paper, we propose a new concept called ‘fragment fusion degree (FFD)’ to assess the level of spectrum fragmentation in flexible grid optical networks, which is calculated based on the availability of the spectrum fragments among neighboring links. Two FFD based dynamic defragmentation algorithms are presented to fuse the spectrum fragments among neighboring links. Simulation results show that the proposed defragmentation algorithms reduce blocking probability significantly and achieve high profitability.     

基于多光谱数据的湿地景观格局变化对越冬候鸟生境影响

安徽升金湖是典型的长江中下游自然通江湖泊湿地,是越冬候鸟尤其是珍稀鹤类的理想越冬地,水利设施的修建改变了升金湖的自然连通状况,使湖泊水位变化受人为控制,继而引起景观格局变化,从而影响越冬候鸟生境.为探究水位波动对越冬候鸟生境影响规律,基于Landsat-8(OLI)多光谱遥感影像对升金湖土地利用类型进行分类,结合水位数...     

Energy Spectrum of a Positronium Negative Ion in a Parabolic Quantum Well

The method of few-body physics is applied to calculating the energy levels of low-lying states ofa positro-nium negative ion in a parabolic quantum well. The results show that the energy levels of a positronium negativeion intwo-dimensional case are lower than those in three-dimensional case.     

神经节苷脂的红外、紫外光谱分析及其多聚体结构的原子力显微镜观测

神经节苷脂(gangliosides, Gls)是一类含有唾液酸的酸性鞘糖脂,是神经细胞膜的重要组成成分,在生物膜中起着非常重要的生理作用。文章用红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、原子力显微镜(AFM)分别对以牛脑为原料,采用Folch萃取法、硅胶吸附柱层析和DEAE-SephadexA-25离子交换柱层析得到的神经节苷脂的分子官能团和多聚体结构进行了研究。实验结果表明,从100 g湿组织中获得产品为55.2 mg,纯度达62.84%,其紫外光谱吸收在195 nm处。通过红外光谱研究证明在提纯的产品结构中含有唾液酸分子的结构片段。利用原子力显微镜对其在水中的聚集体微观形貌进行了观察研究,发现神经节苷脂在水中呈清晰的纳米级球状或椭球状结构,经测定：神经节苷脂多聚体的大小在55～380 nm之间,平均大小为(148.9±66.7) nm;高度在1.0～5.0 nm之间,平均高度为(3.25±1.01) nm。该实验结果为神经节苷脂的生物活性研究以及作为神经类药物的开发利用提供了理论和实验依据。     

Multispectral MR images segmentation based on fuzzy knowledge and modified seeded region growing

Magnetic resonance imaging (MRI) is a valuable diagnostic tool in medical science due to its capability for soft-tissue characterization and three-dimensional visualization. One potential application of MRI in clinical practice is brain parenchyma classification and segmentation. Based on fuzzy knowledge and modified seeded region growing, this work proposes a novel image segmentation method, called Fuzzy Knowledge-Based Seeded Region Growing (FKSRG), for multispectral MR images. In this work, fuzzy knowledge includes the fuzzy edge, fuzzy similarity and fuzzy distance, which are obtained from relationships between pixels in multispectral MR images and are applied to the modified seeded regions growing process. In conventional regions merging, the final number of regions is unknown. Therefore, a Target Generation Process is proposed and applied to support conventional regions merging, such that the FKSRG method does not over- or undersegment images. Finally, two image sets, namely, computer-generated phantom images and real MR images, are used in experiments to assess the effectiveness of the proposed FKSRG method. Experimental results demonstrate that the FKSRG method segments multispectral MR images much more effectively than the Functional MRI of the Brain Automated Segmentation Tool, K-means and Support Vector Machine methods.     

基于统计方法的动态光谱差值提取

为实现血液成分无创检测,针对动态光谱(dynamic spectrum,DS)时域单拍提取法存在的不足,提出时域差值提取法,即顺序提取各波长对数光电脉搏波上相距理想差值间隔的两对应采样点的绝对差值构成差值DS,利用统计方法优选若干有效差值DS进行叠加平均获取最终DS输出.对48例志愿者的实验数据分别利用差值提取法和单拍提取法进行DS提取,结果表明:差值提取法提取DS的去噪效果略优于单拍提取法;对单一个体可获取有效DS的平均个数由48个改善为130个,有效DS间均方误差的平均值由0.39改善为0.006,运算速度提升了近20倍.新方法显著提高了DS提取的质量.     

大功率、高效率、高消光比铒光纤多波长超荧光光源

采用改进的反射式Mach-Zehnder干涉滤波器,对双程后向结构掺铒光纤超荧光光源(DPBSFS)分别进行光谱分割和光谱预分割,构建了两种结构的多波长超荧光光纤光源（MWSFS）,波长间隔为～0.8nm时,在1550nm附近（1542～1559nm）20个波长的功率波动小于0.5dB其中前者消光比高达27dB;后者消光比～18dB,在泵浦光功率为72.8mW时,最大输出功率25.3mW,光光转换效率高达34.8%改变Mach-Zehnder干涉仪的臂长差,采用光谱预分割技术,得到1550nm附近波长间隔～0.4nm、消光比～16dB的50个波长输出