人眼波前像差主客观测量的信息融合方法

人眼是一个不完善的屈光系统,存在着各种像差,而且视觉不仅与人眼的屈光系统有关,还与主观的判断和神经系统的处理有密切关系.只有主观测量与客观测量相结合,才能得到最佳的视力矫正数据.本文提出了通过信息融合技术把像差的主观测量和客观测量的结果进行融合处理,给出矫正时所需的唯一数据,并通过实验得到了信息融合后的人眼波前像差.     

在测量人眼像差中信息融合方法的应用

建立了基于Hartmann-Shack传感器的主客观人眼波前像差测量系统,该系统使用Hartmann-Shack传感器客观测量人眼像差,分别对模拟眼和活体人眼进行了像差测量.同时系统中加入了主观测量人眼像差的部分,该系统能够同时进行客观和主观的像差测量,实现了使用信息融合的方法对测量结果进行数据处理.并结合了客观测量和主观测量的优点,使用信息融合的方法使测量结果更加合理.     

主客观结合人眼波前像差测量系统的设计与实验

设计了主客观方法相结合的人眼波前像差测量系统。该系统的控制部分以工控机为中心,实现了对离焦补偿装置、LCD视标显示装置和可变形镜驱动器的控制。使用Hartmann-Shack传感器对人眼出瞳的波前像差进行测量,光路中加入了能够显示各种视标和测试图案的LCD,从而考虑到了主观调节对人眼像差的影响,能够对人眼的视觉质量进行全面衡量,实现了客观测量和主观测量在光路中的结合。使用该系统分别测量得到了模拟眼和活体人眼的波前像差,并对主客观测量结果进行了信息融合,能够为个性化的人眼屈光矫正提供有用的依据。     

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。     

基于时间融合的波形方式高精度超声测厚

在超声测厚过程中使用波形方式利用闸门进行测量,可以方便自由地选取测量对象,有利于 避开盲区测量;同时还可以设置闸门和峰值或边沿的测量方式,有利于减小测量误差。在测量中,特 征计算采用基于采样序列较基于显示序列精度要高,采样率越高,精度越好;在此基础上,加入多时 间序列的融合算法可以将有效采样率成倍提高,精度也得到相应的改善。     

基于电光补偿测量的光相位延迟拓展测量法

在激光电光调制补偿测量光相位延迟量过程中,加入交流调制电压形成倍频接收信号,获得消光的精确定位,能提高测量精确度。通过调制信号形状变化与相关参量之依赖关系,可拓展测量范围,解决在某些点附近无法测量波片相位的"盲区"问题。根据接收到的调制光信号形状变化趋势与待测波片样品方位、延迟量、旋转方向等条件的联系,在待测波片快轴选定后,通过波片旋转影响信号形状变化规律的观测,可敏锐地甄别在半波点或全波长点附近波片的正负偏差特性,从而解决了一般偏振干涉补偿测量相位无法解决的测量盲区问题。不改变测量系统结构也不需添加任何器件,适应于最小延迟偏差≥λ/360的情况。     

基于Land实验的可见红外伪彩色图像融合方法

由Land在研究人类视觉颜色恒定性现象时从所做的某个实验出发,通过对该实验中所用红、绿色滤波片的理想化假设以及光源的等能分布假设,并建立红外图像与红色透明片、可见光图像与绿色透明片的对应关系,得到Land实验启发下的新的伪彩色融合算法。通过与Toet伪彩色融合算法的结果比较,说明了该方法的有效性。进而借鉴Toet算法中强调图像特有成分的思想,使本算法输出更丰富、更逼近真实景物的色彩。     

基于像差校正的望远系统装调方法研究

为了保证望远镜装配完成后的成像质量和其他关键指标,提出基于像差校正的望远镜装调方法。首先利用Zemax建立光学系统模型,模拟光学零件失调状态,分析各零件的每种失调状态对各类像差的影响情况,进而定量计算光学零件对系统像差的敏感矩阵,得出系统失调特性,拟定最佳装调方案。在此理论分析的指导下,进行基于星点检验法的装调实验,装调后仪器各项指标达到要求,分辨率优于技术指标要求7.5,验证了基于像差校正的光学系统装调方案的可行性。     

Phase aberration compensation of digital holographic microscopy based on least squares surface fitting

Digital holographic microscopy allows the numerical reconstruction of the complex wavefront of samples, especially biological samples such as living cells. In digital holographic microscopy, a microscope objective is introduced to improve the transverse resolution of the sample; however a phase aberration in the object wavefront is also brought along, which will affect the phase distribution of the reconstructed image. We propose here a numerical method to compensate for the phase aberration of thin transparent objects with a single hologram. The least squares surface fitting with points number less than the matrix of the original hologram is performed on the unwrapped phase distribution to remove the unwanted wavefront curvature. The proposed method is demonstrated with the samples of the cicada wings and epidermal cells of garlic, and the experimental results are consistent with that of the double exposure method.     

基于H-S波前传感器的正支共焦腔调腔方法的研究

采用H-S波前传感器对于非稳腔进行了实验调腔技术研究,指出了正支共焦腔调腔的原则,以输出光束近场强度和相位分布这一双重依据作为谐振腔是否调好的标准。进行非稳腔调腔时,首先应当保证整个光路共光轴使输出强度分布均匀,但此时光束中可能还包含离焦等高阶像差,因此在腔外用Hartmann-Shack波前传感器进行光束相位测量,得到了35阶像差Zernike系数、波面PV和RMS值,进一步计算得到远场分布和环围能量曲线等。从而可以全面了解输出光束质量,并能有针对性地对光腔进行调整,从而达到较理想的光腔调整共轴状态。     

一种基于人眼视觉系统特性的粒子滤波跟踪方法

通过模仿人眼跟踪运动目标的特点,对粒子滤波框架进行改造,提出了一种基于人眼视觉系统特性的粒子滤波跟踪算法。该算法采用多特征融合,将颜色特征与运动面积特征相结合,对运动区域比较敏感;在状态更新阶段,对跟踪粒子进行进一步筛选,自适应地选择性能良好的粒子进行结果判决,保障了跟踪结果的准确性。实验表明,该方法不仅可行,而且具有良好的跟踪效果。     

基于哈特曼法球差自动测量系统的图像处理

从基于哈特曼法自动测量球差所需解决的CCD图像传感和数字图像处理技术出发，提出将哈特曼光阑图像用于存储器中的目标识别与测量时，图像映像区搜索算法和哈特曼光阑图像中测量光斑距离的中心重叠算法，解决了在一维图像存储器中准确寻找二维图像目标，随后进行相关目标计算的技术。其中利用所有光斑的质心求解哈特曼光阑图像的中心,再由光斑质心关于光阑图像中心的对称性确定光斑质心距离的中心重叠算法可减少计算次数，大大降低了算法的时间复杂度和计算复杂度。     

能动反射镜低频像差补偿能力分析

采用Algor软件包并利用有限元法对37单元能动反射镜低频误差补偿能力进行了分析计算,确定了镜面厚度8mm,驱动器间距46mm,极头直径12mm等能动反射镜制造的关键参数。通过计算机仿真分析证明,基于这些参数所设计的能动反射镜可以对低频误差进行有效校正,校正精度的均方根值小于等于λ／８,从而可以为能动反射镜的制造提供理论依据。     

基于维纳滤波的同轴电缆脉冲信号传输畸变补偿研究

由于同轴电缆的低通传输特性,脉冲信号在同轴电缆中传输时不可避免地会出现畸变,并且畸变程度会随着脉冲信号频率、带宽以及传输距离的增加而增大。创新性地将图像处理领域中的一种图像复原方法——维纳滤波法应用于脉冲信号同轴电缆传输畸变补偿,仅利用同轴电缆的S参数和输出信号即可完成输入信号的重构。并以10 m同轴电缆为对象,采用该方法分别对双指数脉冲信号、高斯调制脉冲信号、调制方波信号进行传输畸变补偿。结果表明：对于不同样式的信号,该方法均具有优异的补偿性能;并且,与工程上常用的衰减补偿法相比,该方法不仅补偿精度高,还具有高的计算效率,在同轴电缆脉冲信号传输畸变补偿中具有很好的实用价值。     

基于改进哈特曼法的眼镜片全孔径屈光度测量

自由曲面镜片的发展和普及,对现有的屈光度测量方法提出了挑战,也要求新的测量方法具有更高的精度以及更好的可靠性。因此,介绍了传统哈特曼检测法测量眼镜片屈光度的测量原理并提出了一种改进方法,对球面单焦点镜片和散光镜片进行仿真测量的屈光度误差均在1%以内。对改进方法与传统方法测量所得到的渐进多焦点自由曲面镜片屈光度分布图的分析结果表明,改进哈特曼检测法相比于传统哈特曼检测法具有测量范围大,精度高的特点,能够准确反映眼镜片的屈光度分布特征。     

Multiscale top-hat selection transform based infrared and visual image fusion with emphasis on extracting regions of interest

To effectively combine regions of interest in original infrared and visual images, an adaptively weighted infrared and visual image fusion algorithm is developed based on the multiscale top-hat selection transform. First, the multiscale top-hat selection transform using multiscale structuring elements with increasing sizes is discussed. Second, the image regions of the original infrared and visual images at each scale are extracted by using the multiscale top-hat selection transform. Third, the final fusion regions are constructed from the extracted multiscale image regions. Finally, the final fusion regions are combined into a base image calculated from the original images to form the final fusion result. The combination of the final fusion regions uses the adaptive weight strategy, and the weights are adaptively obtained based on the importance of the extracted features. In the paper, we compare seven image fusion methods: wavelet pyramid algorithm (WP), shift invariant discrete wavelet transform algorithm (SIDWT), Laplacian pyramid algorithm (LP), morphological pyramid algorithm (MP), multiscale morphology based algorithm (MSM), center-surround top-hat transform based algorithm (CSTHT), and the proposed multiscale top-hat selection transform based algorithm. These seven methods are compared over five different publicly available image sets using three metrics of spatial frequency, mean gradient, and Q. The results show that the proposed algorithm is effective and may be useful for the applications related to the infrared and visual image fusion.     

Temperature compensation techniques for resonantly enhanced sensors and devices based on optical microcoil resonators

It is well known that environmental effects have a major influence on the optical stability of resonantly enhanced sensors and devices based on optical microfiber, namely in the configuration of a microcoil resonator. We propose a geometric design to reduce such effects by chirping the refractive index of successive paired turns in the microcoil resonator. The resistance to external effects such as temperature drifts can be considerably improved by optimizing the coupling coefficients and chirping profile, such that the wavelength span of the resonant condition is maximized without compensating its sensitivity to the desired measurand. We also demonstrate another technique based on resonant wavelength tuning using a compact piezoelectric ceramic disk measuring 3 mm in diameter and 1 mm in thickness, attaining tunability as high as 6.5 pm/100 V.     

基于优化探测窗口的光斑质心探测方法

 哈特曼-夏克波前传感器进行波前探测时，用子孔径光斑强度的一阶矩来计算光斑质心位置，子孔径窗口作为探测窗口，但探测时子孔径窗口内噪声对一阶矩有很大的影响，会使质心探测精度产生很大的误差。因此在计算质心位置时探测窗口的选取对探测精度有重要影响，必须选取合适的探测窗口来提高光斑质心探测精度。为此，在传统算法的基础上提出优化探测窗口的方法来提高质心探测精度,仿真和实验结果表明新方法提高了质心探测的精度，未经处理的高噪声恢复波前的波前残差峰谷值是2.851 4λ，均方根值是0.606 3λ，优化探测窗口后波前残差的峰谷值是1.636 2 λ，均方根值是0.367 1 λ，重构误差减小了40％。证明了算法的可行性和稳定性。     

基于信息融合的模拟电路故障的特征提取与融合方法

在模拟电路故障诊断中,故障特征的提取是一个非常重要的环节,其提取结果的好坏将直接影响最终的诊断正确率。对现有文献研究发现,每种特征提取方法单独使用时都有一定的局限性,为了能够更加充分的提取模拟电路故障特征,提出了小波包分析与主元分析并行应用的方法,并将两种方法提取的特征向量依据不同规则进行了三种类型的融合,方便对比实验。为获取最优小波特征,提出了特征偏离度,并以此为标准选择最优小波基。最后,通过设计一种改进的神经网络分类器模型,将融合后的三种特征向量送入其中进行仿真验证,得出最终诊断结果。结果表明,该方法能够有效克服单一特征提取方法提取不充分的缺点,提高故障诊断的正确率,并且融合因子 适中时诊断正确率最高。     

Image fusion based on nonsubsampled contourlet transform for infrared and visible light image

In this paper, a new method based on nonsubsampled contourlet transform (NSCT) is proposed to fuse the infrared image and the visible light image, which will produce a new fused image by which the target can be identified more easily. Firstly, two original images were decomposed into low frequency subband coefficients and the bandpass direction subband coefficients by using NSCT. Secondly, the selection of the low frequency subband coefficient and the bandpass direction subband coefficient is discussed in detail. The low frequency subband coefficients are selected based on the regional visual characteristics. For the selection of bandpass direction subband coefficients, this paper proposes a minimum regional cross-gradient method, and the cross-gradient is gained by calculating the gradient between the pixel of bandpass subbands and the adjacent pixel in the fused image of the low-frequency components. Comparison experiments have been performed on different image sets, and experimental results demonstrate that the proposed method performs better in both subjective and objective qualities.