多通道置信度加权颜色恒常性算法

颜色恒常性是实现识别、分割和三维物体重建等视觉任务的重要前提.为使计算机视觉系统具有颜色恒常性感知功能,提出多通道特征置信度加权网络,在减少网络层数和模型参数的同时充分提取图像中的特征;通过多通道置信度加权方法利用每个通道中可以为光源估计提供更多信息的特征准确估计出全局场景光源.在基于重处理的ColorChecker和...     

应用环境光传感器的颜色恒常性算法

现有的颜色恒常性算法在常规场景中通常能获得准确、稳定的光源颜色估计结果,但在内容单一、具有大面积单一颜色表面的低颜色复杂度场景中仍有较大概率出现超容限的估测误差。利用设置于摄影镜头旁的环境光传感器,提出一种应用环境光传感器的颜色恒常性算法。首先建立传感器置信度评估模型,然后针对不同置信度设计基于颜色空间转换与基于传感器辅助中性色像素提取的两种光源颜色估计方法。此外,还建立包含传感器测量结果的数据集。测试结果表明,相比现有具有最高精度的同类算法,所提算法的角度误差均值、中位数、最差25%均值分别下降32%、21%、41%。所提算法应用于常规场景和低颜色复杂度场景时均具有优势。     

渐进式多尺度特征级联融合颜色恒常性算法

为测试CIE推荐各颜色匹配函数（CMFs）CIE1931、CIE1964和CIE2006的计算性能,首先使用前期研究中两组基于配对比较法实验采集到的年轻和老年观察者异谱反射色色差比较数据,检验了CIE现有各CMFs的表现。研究发现CIE2006（22,4°）和CIE1931 2°的计算色差ΔE₀₀分别与56名年轻和40名老年观察者的目视色差ΔV间的STRESS值最小,一致性最好。在RAL K5色卡中选择了明度值L^*₁₀在34.4～71.6范围内的5个不同非彩色作为目标色,使用Epson喷墨打印机围绕每个目标色分别制作了16个异谱样本。组织了26名年轻观察者基于灰梯尺法进行80对样本的色差比较,结果表明目视色差ΔV与CIE2006（22,2°）CMFs的计算色差ΔE₀₀间STRESS值最小。本次实验的观察视场为8.17°×16.26°,现有CIE2006 CMFs在大视场下对异谱反射色间色差的计算性能还需要进一步改进。     

渐进式多尺度特征级联融合颜色恒常性算法

颜色恒常性是实现目标检测、三维物体重建、自动驾驶等计算机视觉任务的重要前提。为充分利用图像中不同尺度的特征信息估计光源,提出渐进式多尺度特征级联融合颜色恒常性算法,通过三个卷积网络分支从不同尺度提取图像中的特征信息,通过特征融合得到更加丰富的特征信息,通过级联方式将图像中的浅层边缘信息和深层细粒度特征信息进行融合,提高了颜色恒常性算法的精确性。渐进式网络结构基于加权累计角度误差损失函数提高了算法在面对极端场景光照下光源估计的鲁棒性。在重处理的ColorChecker和NUS-8数据集上的实验结果表明,本文算法在各项评价指标上均优于目前的颜色恒常性算法,可应用于需要进行颜色恒常性预处理的其他计算机视觉任务。     

光谱成像的图像颜色恒常性计算方法

光谱成像可以记录拍摄场景的光谱信息,从而实现颜色的高保真复现,图像的光谱信息通常同时混合了物体的光谱信息和光源信息,所以现有的光谱成像颜色还原需要通过提前放置的标定板或已知光谱特性的物体获取拍摄环境的光源信息,再进行图像的颜色恒常性校正。但光谱相机在实际使用过程中,通常难以满足上述条件,从而对图像高保真颜色还原提出挑战。针对此问题,提出一种光谱成像的图像颜色恒常性计算方法,将光谱成像系统获得光谱数据转换到XYZ颜色空间,并将图像分区域进行统计得到图像的统计点,通过大量常见光源的分布规律,给统计点施加位置权重和色温权重,同时设置亮度权重去除图像中过暗和过饱和的统计点,利用加权平均获得环境光的色度参数,根据需求将图像的XYZ颜色空间数据转换到RGB颜色空间,根据环境光的色度参数计算图像不同通道的增益,从而完成光谱图像的颜色恒常性计算。为了验证所提出算法的有效性,对140张光谱图像进行处理,计算算法得到的环境光色度参数和真实光源色度之间的再现角误差,对校正结果进行评价,结果表明提出的算法明显优于光谱图像不做处理和灰度世界法。为进一步分析算法校正结果与人眼感知之间的联系,设计颜色心理物理学实验...     

具有颜色恒常性的光谱反射率重建

给定物体三刺激值,重建物体反射率在跨媒体颜色复制领域有着重要应用.常见的重建反射率算法包括基向量法、维纳估计法、加权伪逆方法等,这些方法大多都是为了建立由低维度三刺激值或者RGB向高维度光谱反射率的映射关系,以重建的反射率与原始反射率的接近程度为评价指标,并且需要光谱反射率数据进行训练.但是很多工业领域在产品设计时都需...     

基于色差分析的不同光源下颜色稳定性研究

产品颜色是衡量产品质量的重要指标,由于产品流通环境中光源的变化无法避免,产品颜色必然受到光源变化的影响,因此研究不同光源下颜色的稳定性具有现实意义。以D65光源为标准光源,以A光源、F2光源为试验光源,选择大量色块作为样品,用不同光源下样品色差大小来衡量不同光源下样品颜色稳定性。通过对不同兴奋纯度的样品的分析,发现样品色差与其兴奋纯度是正相关的;通过对不同主波长/补色波长的样品进行分析,发现样品色差与其主波长/补色波长密切相关。样品主波长在479 nm时,色差较大,ΔE_ab*（D65/A）、ΔE_ab*（D65/F2）分别为14.50、13.81;样品主波长在561 nm时,色差较小,ΔE_ab*（D65/A）、ΔE_ab*（D65/F2）分别为5.17、2.78。将主波长/补色波长与色相对应后,发现紫、黄、黄绿等色相的样品在不同光源下色差较小,而红、青、浅蓝等色相的样品在不同光源下色差较大。结果表明,不同光源下颜色稳定性与其兴奋纯度以及主波长/补色波长有关。在实际生产与应用中,可以通过以下2种方式提高不同光源下产品颜色的稳定性:一是选择兴奋纯度较低的颜色;二是选择特定色相如紫、黄、黄绿等色相的颜色。     

基于LED阵列的彩色视觉检测光源色度特性研究

彩色视觉成像是基于色度学理论的三刺激值法, 而光源的色度学特性是彩色成像的关键因素, 因此本文以色度学理论为基础, 计算并分析了用于彩色视觉检测的LED阵列光源的色度学特性, 并通过于标准D65光源进行对比, 研究了LED阵列光源的相关色温调节原理、范围, 以及白场平衡时的色度坐标、相关色温等. LED阵列光源具有相当宽泛的相关色温调节范围, 可调制出的颜色丰富, 色彩的表现能力更强, 色彩饱和度更高, 白场平衡R:G:B=254:237:90时的色度坐标、相关色温甚至比人工D65光源更加接近于白场的标准色度, 其颜色复现能力达到视觉允许的较优颜色复现效果. 因此LED阵列光源的色度学特性更加适用于彩色视觉检测.     

基于光源近场模型的LED光学扩展量测量方法

基于精确的LED光源近场模型,提出了一种LED光学扩展量测量方法.通过追迹LED近场光源模型中的光线数据,可获得LED光功率关于光学扩展量的关系曲线,直观反映出LED光源的光学扩展量特性和光能利用率等信息.以紫外曝光系统中的UV-LED阵列面光源为例,对三款不同型号的UV-LED进行了实际测量.通过测量得到的光学扩展量和光能利用率曲线,可以对UV-LED的光束质量作出判断,并为阵列面光源的优化设计提供帮助.     

光源对相干层析系统特性的影响

在分析相干层析系统成像机理的基础上，从理论上研究了光源对系统成像特性的影响，在考虑干涉条纹的强度用概率函数处理的条件下，由分析得出相干层析成像系统相当于一个复振幅的线性空间不变系统，从而给出相干函数和光源的功率谱密度之间的关系。通过对使用不同光源的系统相干传递函数比较，得出了采用具有较大线宽的低相干光源，系统的空间分辨率更好，可使测量更精确的结论。本文的工作为光学相干层析成像系统的优化设计提供了理论依据。     

IPT色空间及其均匀性研究

IPT色空间在色域映射和图像色貌模型研究中得到应用。介绍了IPT色空间,采用D65光源下的孟塞尔系统和Ebner和Fairchild提出恒常色相数据研究了IPT色空间的均匀性。孟塞尔系统的三刺激值XYZ作为IPT色空间输入值,计算明度、彩度和色相,并与CIELAB色空间计算结果进行均匀性比较。结果表明,在明度均匀性方面,两个色空间结果基本相似,CIELAB色空间比IPT色空间稍好;在彩度均匀性上,CIELAB色空间较好于IPT色空间;在色相均匀上,采用孟塞尔系统数据的计算结果中IPT色空间在对蓝色色相预测和各个色相角的线性关系要比CIELAB色空间好,而对于Ebner和Fairchild恒常感知色相数据,IPT色空间的色相均匀性明显优于CIELAB色空间。     

LED用于彩色全息图照明的色度研究

基于制作全息灯箱背光源的需要,从色度上分析研究了发光二极管用于彩色全息图照明的可行性,对使用发光二极管和定向照明卤钨灯照明再现的彩色全息图进行了色度测量与评价.实验测量并计算了发光二极管与卤钨灯光谱功率分布RGB成分比,给出了在CIE1976均匀颜色空间中两种光源再现图像与原图像之间的色差.结果表明, 发光二极管用作彩色全息图照明光源是可行的,可以作为全息灯箱背光源.     

仪用LED光源均匀性及稳定性研究

研究了采用发光二极管（LED）作为光谱仪器光源所涉及的相关技术。LED的发光光谱具有一定的带宽,用滤光片滤波得到带宽少于10nm的窄带光源,并根据LED在不同波段的的光强设定相应的脉冲驱动电流,在一定波长范围内实现平坦的光强输出;除了通过精密恒流源提供电流驱动LED稳定发光外,采用双光路的方法可以进一步减少光源稳定性对检测系统的影响。     

新生儿黄疸治疗仪用LED光源的研究

为提高胆红素的光降解效应和新生儿黄疸病光疗的效果,设计研制了一种新生儿黄疸治疗仪用发光二极管(LED)光源。以实验测试的体外游离的标准胆红素溶液最有效的吸收光谱作为黄疸治疗仪光源的目标光谱,采用市面上现有的峰值波长和半峰全宽的不同单色LED作为匹配光源,将简单遗传算法作为光谱匹配算法,进行了光源光谱的匹配设计、样灯制作和光谱测试与分析。结果表明:拟合的光谱与目标光谱匹配度达到了97.62%,实际的黄疸治疗仪光源样品的光谱与目标光谱的匹配度达到了93.08%,窄带宽的单色LED能够匹配出所需要的目标光谱,光谱匹配度高,为新生儿黄疸光疗仪用光源的选择提供了研究的基础。     

基于色彩恒常性的敦煌典型色彩光谱样本集构建方法

该研究目的为提出一种面向我国各类文物体系的典型色彩光谱样本集构建方法。以具有1700多年历史的世界级佛教艺术文化遗产敦煌莫高窟壁画彩绘为典型研究对象,以保证文物色彩传递过程中的色彩恒常性为主要创新,最终从视觉感知角度提出基于色彩恒常性的敦煌典型色彩光谱样本集构建方法。在具体实施过程中,在敦煌研究院美术所及保护所工作人员的配合与指导下,结合现有敦煌学研究成果,研究选取了48类敦煌典型颜料并设计制备了240个代表性色彩样本。利用分光光度计获取其在360～750 nm范围内反射光谱信息,通过聚类分析法对原始色彩光谱样本集进行分类,以6类典型光源场景条件下色彩易变性指数(color inconstancy index)的综合量值为依据,结合Wilcoxon符号秩检验,确定分类数量及各子类的代表性样本,初步构建光谱样本集。随后,从色域完整性角度对初步建立的样本集进行补充,最终构建由100个样本组成的全色域光谱数据集。分析结果显示,该样本集在99%置信条件下的色彩易变性指数可低至3.28,且均匀分布于敦煌色彩体系的整个色域,因而可以为敦煌色彩再现过程中合理的选用具有高恒常性水平的色彩提供数据参考及方法依据。     

光源角度对金属表面图像边缘的影响分析

在机器视觉的图像处理中影响图像优劣的因素有很多,其中光源照射角度是主要因素之一.为了得到更好的图像数据,对视觉系统中光源照射最佳角度进行了仿真分析与实验研究,实验中采用单一变量法,只改变光源照射角度,通过理论计算、模拟仿真和实验验证相结合,得到了最佳的光源照射角度.结合Sobel算法检验在最佳角度下和其他角度下的图像边...     

光源会聚角对生物组织光传输问题的影响

基于漫射理论, 建立了可处理任意空间光源照射下生物组织内光传输问题的计算模型, 并编制了相应的计算程序. 在此基础上, 通过大量的数值计算讨论了光源会聚角对组织内光场空间强度分布和组织漫反射场的影响. 结果表明：随着光源会聚角的增大, 组织内光场分布和组织漫反射的分布趋于集中, 当大于一特定角度之后, 光场强度的分布区域迅速扩大, 强度迅速下降, 同时强度出现极大值的位置开始偏离中心位置.     

立体化高空间照明均匀度LED植物光源的设计

传统植物照明设计只优化某一参考面的均匀度,导致植物生长空间内的光环境不均一。为了解决该问题,对空间照明均匀度评价体系进行了研究。首先,提出了三种潜在的立体化高空间照明均匀度植物光源设计方案,并借助TracePro光学仿真软件研究了结构参数对照明效果的影响。进一步利用Taguchi方法优化实验过程,并结合ANOVA分析,获得了最佳方案的最优结构参数。然后,基于所得最优解,对植物生长过程中的照明效果进行了测试。最后,介绍了立体化光源系统相对传统阵列式LED光源的技术优势。实验结果表明:最优结构可提供一个均匀照明空间,该空间内的水平面照明均匀度和垂直面照明均匀度分别为92.00%和83.12%,并且两个空间参考平面上的红蓝光混色均匀度分别达到94.19%和90.70%。该植物光源系统可为植物提供其生长过程中所需的均匀空间照明环境。     

光学元件表面粗糙度对第三代同步辐射光源空间相干性的影响

以单丝的同轴全息干涉花样为判别标准,通过计算机数值模拟,研究了Ｂｅ窗的表面粗糙度对硬Ｘ射线相干特性的影响。提出了Ｘ射线在粗糙表面反射的一个简单模型,以此为基础模拟研究了反射镜表面粗糙度的对硬Ｘ射线及软Ｘ射线空间相干特性的影响,模拟结果与实验结果相符。