海洋水色及水温扫描仪精确瑞利散射计算

瑞利散射计算精度对海洋水色遥感大气校正的精度起着关键作用,为了提高瑞利散射的计算精度,需要求解平行分层大气矢量辐射传输方程。详细地推导了加倍法解大气矢量辐射传输方程的基本关系式,并阐述了利用加倍法解矢量辐射传输方程的原理。通过与海视宽视场遥感器(SeaWiFS)精确瑞利散射查找表计算结果的比较,证明利用加倍法计算瑞利散射的精度优于0．5％,完全能够满足海洋水色遥感大气校正对瑞利散射计算精度的要求,并可以用来生成海洋水色及水温扫描仪精确瑞利散射查找表。最后,利用开发的加倍法解矢量辐射传输方程软件包,生成了海洋水色及水温扫描仪的精确瑞利散射查找表。开发的加倍法解矢量辐射传输方程软件包可直接用于我国第二代高性能海洋水色遥感器精确瑞利散射查找表的生成。     

CRT颜色再现中的“黑点”对CRT色度特性的影响

计算机控制的ＣＲＴ彩色监视器能产生丰富多彩的灵活可控的颜色，在众多领域中得到了广泛应用。标定一台彩色监视器，利用ＣＲＴ进行颜色再现，首要任务就是评价ＣＲＴ的色度特性。一般认为，ＣＲＴ色度特性中的色品坐标恒定性、枪的独立性性能在低亮度时均较差。由于测量过程中测量仪器信噪比的限制，上述结论并不具有权威性。我们利用高精度的ＰＲＩＴＣＨＡＲＴＭＯＤＥＬ１９８０Ｂ光谱辐射计，对ＳＯＮＹ公司的ＰＶＭ－１４４２ＱＭ彩色监视器进行了大量色度测试，并在测量过程中对ＰＲ－１９８０Ｂ光谱辐射计的测量条件进行了选择，以提高信噪比。在此基础上，我们引入了“黑点”的概念，依靠大量的实验数据，提出了低信号电平时，色品坐标恒定性、枪的独立性仍成立的观点。     

立体视觉测量系统标定误差补偿

双目视觉测量系统利用三角测量法原理进行三维测量,其结构特性决定了测量误差随测量距离的增加而增大。针对测量误差的分布规律,该文提出基于局部视场的双目视觉测量系统优化方法。利用外在结构建立测量坐标系,减小标定和测量过程信息非一致性引入的系统误差;利用相机参数之间的耦合作用补偿系统固有参数标定误差并建立查找表,建立关于标定参数的虚拟映射。模拟实验最大误差小于0.03 mm,系统实验误差小于0.3%,实验表明优化后系统主要测量误差来源于探测器离散化引入的随机误差,双目视觉测量系统达到理论测量精度。     

阴极射线管显示器特性化精度及黑点的影响

对SONY G520彩色阴极射线管显示器,实验研究了查找表(LUT)方法的特性化精度以及特性化方程是否考虑黑点对精度的影响,给出了CIELAB,CIE94和CIEDE2000三种色差精度:在黑点强度较大时(CIEXYZ=1.31/1.19/0.97),特性化方程中考虑黑点时分别是0.84,0.40和0.42,不考虑黑点时分别是1.87,0.74和0.76;在黑点强度较小时(CIEXYZ=0.08/0.10/0.12),特性化方程中考虑黑点时分别是0.87,0.41和0.38,不考虑黑点时分别是1.06,0.47和0.44。实验结果说明,显示器设置在黑点强度较大的情况下,特性化方程是否考虑黑点对特性化精度的影响较大;而在黑点强度较小时,特性化方程是否考虑黑点对精度的影响较小。     

激光功率对光镊光阱刚度标定的影响

光阱刚度是描述光镊对粒子进行操控的重要力学指标,实际使用过程中会受到激光功率的影响。采用均方位移法及玻尔兹曼统计法对搭建的光镊系统进行光阱刚度的标定,利用图像采集方法进行微粒位移的测量,并对两种方法的测量结果进行了比较。为了提高光阱刚度的标定结果的准确性,分析了光路放大倍数、温度变化对最后标定结果的精度影响。结果表明,两种方法进行标定的结果基本相同;光阱刚度在低激光功率（1 mW ~20 mW）范围时随功率近似线性增加,在高功率情况下（25 mW~60 mW）随功率增加不再线性增加,而是趋于一个饱和值。此外,光路放大倍数标定的精确性对标定的精度影响较大,10%的相对误差时,标定结果产生23%的变化,温度对标定的精度影响较小,0.1 ℃的温度变化导致标定结果0.034%的变化。     

调制度测量轮廓术的系统标定

调制度测量轮廓术是一种采用垂直测量方式的三维面形测量方法,可以测量表面有剧烈变化区域的复杂物体。提出了一种基于调制度测量轮廓术测量系统的标定方法,其纵向标定是利用几个相互平行的标定平面建立与CCD像面各像素点对应的测量高度与实际高度之间的映射关系,并利用映射关系确定每一像素点对应的映射关系系数,然后建立映射关系系数查找表,存人测量系统中,完成纵向标定。首先分析了测量系统的误差来源,然后给出了标定方法和标定过程,最后给出了实测结果。结果表明,利用提出的系统标定方法可以有效消除调制度测量轮廓术测量系统误差,显著地提高了系统测量精度。     

两种多光谱高温计无源温区标定方法抗随机误差能力研究

两种多光谱高温计无源温区标定方法,即依据图形相似性原理的标定方法和依据高温计传递函数的标定方法。为验证两种方法的实用性,通过对黑体辐射出度加入不同大小的随机误差模拟不同测量精度的多光谱高温测量系统,对这两种方法的抗干扰能力进行了研究。实验结果证明,依据图形相似原理的标定方法具有强抗随机误差能力,适用于随机误差较大的测量系统。当随机误差很小时,其精度低于依据传递函数的标定方法,但当随机误差增加到一定范围,其精度远高于后者。基于高温计传递函数的标定方法虽在一定的随机误差范围内具有高的外推标定精度,但抗随机误差能力较弱,适用于随机误差小的测量系统。     

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。     

基于FPGA的浮点指数函数算法研究与实现

基于FPGA的核电站仪控设备中涉及大量浮点指数运算,而常用的CORDIC算法和线性逼近法等存在计算范围小、计算精度不高等问题,对FPGA硬件实现指数函数的方法进行研究,并提出一种改进的级数近似法。该方法对输入进行预处理,将输入分解后采用查找表和泰勒级数展开结合的方法,在展开很少项数的情况下快速收敛,发挥查找表法和级数近似法的优势,提高算法的运算精度和效率。在Matlab环境下对改进算法的有效性进行仿真验证,且采用Verilog语言进行编程实现,在Microsemi公司的IGLOO2系列FPGA上进行具体算法性能验证。Matlab仿真和FPGA验证结果均表明,改进的级数近似法能够大幅增大指数函数的自变量输入范围,并提高计算精度。     

相对误差最小二乘法的TDLAS气体浓度标定曲线拟合

可调谐半导体激光光谱技术（TDLAS）是光谱检测技术的一个分支,具有高灵敏度、高分辨率、实时监测、便携性好、小型化等优点,在工业环保、医疗检测、气象监测等领域得到了广泛应用。TDLAS气体传感器的测量精度与标定曲线密切相关,标定时,常用最小二乘法对标定曲线进行多项式拟合,但最小二乘法是以绝对误差的最小平方和作为评价标准,无法对相对误差进行约束,在低浓度量程下TDLAS气体传感器的标定曲线相对误差偏大,限制了标定量程。推导了光强透射率对数与气体浓度关系式作为目标函数,提出了基于相对误差意义下的最小二乘法,迭代方法采用高斯-牛顿迭代法（Gauss-Newton iteration method）,实验以雅士林DHS-100恒温恒湿箱来产生大量程范围的水汽标定浓度,Vaisala HMT337在线湿度检测仪的测量值作为标定浓度,自主研发的TDLAS湿度传感器选择波数为7 306.752 1 cm-1的水汽吸收峰,气室的光路长为50 mm,对1%~50%VOL的水汽浓度进行了拟合标定,对比了最小二乘法与相对误差最小二乘法的标定拟合结果。实验结果表明：采用最小二乘法拟合时,在低浓度量程下会出现较大的相对误差,高浓度量程下相对误差逐渐减小,无法保证整个大量程下测量精度要求;采用相对误差最小二乘法拟合时,在整个大量程范围下的相对误差波动比较小,相对误差分布曲线比较平稳,最大相对误差和相对误差标准差都远小于最小二乘法的拟合结果;以Ratio-C关系式作为目标函数,采用相对误差最小二乘法进行拟合标定时,最大相对误差为0.049 4,相对误差标准差为0.023 7,远优于最小二乘法的拟合结果,符合TDLAS传感器测量精度要求,验证了相对误差最小二乘法的标定算法可靠性,提高了TDLAS气体传感器的测量精度。     

基于孟塞尔系统的阴极射线管特性化新方法

提出了一种新的阴极射线管特性化的方法。该方法的特点是采用“视觉匹配”方法,在反射体表面色和白发光体之间映射一些色貌因素,但没有使用任何复杂的色貌模型。是一种考虑了一些色貌因素的阴极射线管特性化方法。由于该问题的个性因素较多,采用BP神经网络实现色空间的非线性映射。实验结果表明,只要阴极射线管被标定,在办公室环境下,该方法可以改进在不同的阴极射线管上重现的颜色。采用3-7-7-3简单的网络结构;分色相样本训练。训练样本平均色差可以达到3．07L^*u^*v^*色差单位,测试样本平均色差可以达到4．55L^*u^*v^*色差单位,小于阴极射线管的最大可接受色差,结果是令人满意的。这在电子商务和办公自动化方面有广泛的用途。     

基于CRT的非对称视觉匹配实验中对立色的显示方法研究

对立色是颜色科学研究中的一类特殊颜色现象,通过对其特殊匹配现象的研究,可以揭示人眼彩色视觉信息传递的规律。针对基于CRT的非对称视觉匹配实验的要求,提出了一种色调均匀分布、强度成线性变化的对立色的定义和显示方法,实现了人眼锥体细胞响应LMS与计算机彩色量化值RGB之间的高精度转换和真彩色再现。     

采用三色传感器校正多台计算机显示器色彩效果一致性

介绍了一种采用三色传感器测量计算机阴极射线管(CRT)显示器色度信息的方法,并以此对显示器进行校准,从而实现多台显示器上同一图像显示色度一致。三色传感器得到的信号,经过A/D板采样进入计算机以实现图像信息的数字化,并用软件的方法对数据修正,简化了卢瑟条件对硬件系统的要求。实验证明,这样的系统满足多台显示器颜色一致性的校准要求。     

CRT与LCD显示器色域特性研究

 显示器的色域（Color Gamut）决定了显示器能够显示的颜色范围。由于CRT和LCD的显色原理不同,同样的RGB值在不同的显示器上将表现出不同的颜色。通过实验的方法,对不同显示器进行大量不同颜色样块的测量,研究比较LCD和CRT的显色特性和色域。结果表明：LCD的显示色域比CRT要小,并且基本上被完全包围,也就是在CRT上能表现出的图像颜色无法在LCD上表现出来;另外从颜色视觉的感知属性来看,它们所表现出来的颜色明度、彩度和色调范围也有很大的差别。     

颜色视觉匹配中显示器颜色色差阈值的评价

为了对阴极射线管(Cathode ray tube,CRT)显示器颜色恰可辨别的小色差阈值进行评价,在中性灰背景下,用编制的颜色匹配程序,在CRT显示器上随机产生颜色,分别调节程序中R、G、B通道的值,使匹配色与随机色达到视觉上的一致,进行颜色视觉匹配实验,测量CRT显示器上随机色和匹配色的L*a*b*值.用不同的色差公式对实验数据分别从明度、色调、饱和度进行比较分析,色差公式评价小色差的性能是CIEDE2000优于CMC(2∶1)和CIEL*a*b*.在a*b*图上绘制实验颜色恰可辨别图.不同色差公式计算的CRT显示器恰可辨别小色差阈值不同.     

近景测量系统全景彩色图像光谱法色度校正

在三维多模式扫描近景测量系统中,使用彩色线阵CCD(电荷藕合器件)可得到景物的一维线状彩色信息,将连续获得的不同角度上的一维彩色图像拼接起来即可形成全景彩色图像。直接在电脑彩色CRT(cathode ray tube, 阴极射线管)显示器上输出该图像,将发生色度失真,需要进行色度校正。通过光谱法色度校正,使得在电脑彩色CRT显示器上输出的图像和原始景物尽可能地保持色度不失真。     

基于色貌的跨媒体颜色复制

介绍了一种基于视觉匹配的跨媒体颜色复制方法。通过视觉匹配将一个环境下的一些色貌因素"映射"到另一个环境,是一种基于色貌的CRT特性化方法。该方法复制的22个Munsell色卡的平均视觉评价为6分制的5.17分。其中,红色调的复制色块视觉评价较好,蓝色调或蓝色占有较大比例的复制色块误差较大。sRGB作为目前流行的用于颜色通讯的标准色空间,在实验中也进行了比较。实验证明这种基于视觉匹配的特性化方法,已经包含了一些色貌因素,可以满足一般的应用要求,有着广泛的应用前景。     

小范围内精确控制CRT显示颜色和色差的研究

目前CRT显示器颜色特性化的最高精度大约是0.5ΔEab。一些在CRT上进行颜色和图像视觉评价的实验要求在颜色中心小范围内能更精确地控制显示颜色和色差。实验中采用了线性插值特性化方法,并提出了一种小范围三通道相互影响的颜色控制方法。实验结果表明:该方法对L,a,b控制的精度分别是0.14,0.082,0.103;对三种色差CIELAB,CIE94和CIEDE2000的控制精度分别是0.18,0.18,0.22。     

全彩色LED显示屏的色度计算

全彩色ＬＥＤ显示屏可以用来显示电视画面。目前没有专门用于ＬＥＤ彩色大屏幕的图像源及其标准,所以都是将送给ＣＲＴ显像管的图形信号源送到ＬＥＤ彩色大屏幕进行显示。针对把送给ＣＲＴ的信号送到ＬＥＤ屏进行显示会引起彩色失真这种情况,本文给出ＬＥＤ大屏幕系统的色度公式,为准确控制ＬＥＤ管的发光亮度提供理论依据,并给出产例。     

LCD液晶显示器的颜色特性研究

定量描述了液晶显示器的颜色特性以及对显示彩色图像的影响。在实验测量的基础上,得到了LCD液晶显示器的颜色特性数据。以3D LUT方法建立了设备颜色空间RGB与标准颜色空间L a b 之间的近似转换模型。通过分析比较它们的色域边界特性,了解了与CRT显示器颜色色域的差异以及影响显示彩色图像时颜色失真的特点。