布尔混沌调制激光雷达水下目标成像实验研究

在激光雷达的水下目标探测中,浑浊水体中悬浮颗粒对激光的吸收和散射作用,使得激光在水中的传输严重衰减。尤其是后向散射所造成的噪声会降低目标对比度甚至淹没信号回波。载波调制技术可以有效抑制后向散射,提高目标回波信号的信噪比。文章将布尔混沌信号作为载波调制信号,基于其内禀高频强度调制特性,构建了布尔混沌调制激光雷达水下成像系统,并在实验室水箱环境下,对衰减系数不同的浑浊水体中的目标物体进行了三维成像实验研究,对比了不同水质中的目标物体三维成像效果。     

制冷型中波红外偏振成像光学系统设计

除了具备作用距离远、可全天候工作、隐蔽性好等传统红外强度成像的优点外，基于目标与背景偏振特性差异的红外偏振成像技术能够有效减小背景干扰、抑制背景杂波、增强图像对比度、提高信噪比，应用前景广阔。为了有效抑制空中和海面目标探测过程的背景杂波干扰，增强雾、霾和烟尘以及小温差、低照度和复杂背景环境下的目标探测能力，采用分孔径同时偏振成像方式，完成了焦距为240 mm的四通道制冷型分孔径中波红外偏振成像光学系统的设计。利用蒙特卡洛法进行了公差分析，保证了光学系统加工和装调精度的合理性。像质分析结果表明，光学系统的MTF接近衍射极限，各类像差得到了有效校正，成像质量良好。通过冷反射分析验证了冷像对所设计制冷型红外光学系统成像质量的影响程度。此外，最终完成的光学系统结构紧凑，透过率高，避免了非球面的使用，具有良好的加工和装配工艺性。     

距离选通在水下激光成像系统中的应用

介绍了距离选通水下激光成像技术的原理及其技术进展,并具体设计与实现了一种新型的水下激光成像系统。距离选通成像方式是一种减小水介质后向散射的有效方法,利用水介质对可见光光谱的低损耗窗口效应,采用蓝绿波长的脉冲激光器提供主动照明,CCD作为接收器,可在提高目标场景照度的同时,减小后向散射的影响,实现水下距离选通激光成像。实验证明,水下距离选通激光成像技术可以克服传统水下成像的缺点,具有成像清晰,对比度高,不受环境光源的影响等优点,已成为国内外重点研究的关键技术。     

三维激光扫描技术下杂散光大数据预处理系统设计

杂散光的产生会降低图像对比度与信噪比,影响扫描测量结果准确性,基于此,提出三维激光扫描技术下杂散光大数据预处理系统。通过三维激光扫描系统原理与工作流程,分析杂散光点源透射比、双向散射分布函数与基本传输方程,建立6种杂散光传输路径模式;利用小数定标规范方法对三维激光数据做规范化处理,确定神经网络模型,将最速下降BP算法作为学习方式对神经网络训练;将神经网络引入到系统设计中,将系统结构从整体上分为格式转换子系统与预处理算法实现环境子系统,完成杂散光大数据预处理系统设计。仿真结果表明,杂散光大数据经过预处理后可以有效抑制杂散光对激光扫描的影响,成像信噪比一直保持在200左中右,测量精准度达到98%。     

水下二维及三维距离选通成像去噪技术研究

相比传统水下摄像机,水下距离选通成像的作用距离可提高两三倍,同时基于该技术可实现快速高分辨率三维成像,在水底详查、避障导航、海洋科学研究、矿藏开发等方面具有广泛应用前景。虽然距离选通成像可通过空间切片的方式抑制水体的后向散射噪声,实现感兴趣区较高质量的成像,但是,在选通图像中仍不可避免地存在空间切片水体的后向散射噪声,导致图像信噪比和对比度降低,尤其是对于远距离目标或低反射率目标。介绍了针对水下距离选通二维成像及三维成像去噪方面的技术研究。在二维成像方面,一是采用双平台自适应增强算法提高图像对比度,更好地满足人眼视觉要求;二是采用参考水体去噪算法实现含目标图像的水体去噪,提高信噪比。在三维成像方面,针对距离能量相关三维成像,一是利用参考水体去噪算法实现去噪三维重建,二是采用双边滤波法对三维图像中数据空洞进行修复,提高三维图像质量。所述四种方法可独立或联合用于水下距离选通成像的去噪增强,提高水下距离选通成像技术的性能。     

直方图拟合和亮度判决自适应图像增强算法

激光主动成像能够克服被动成像的缺点在低光照的条件下对目标成像,但是其图像通常受到严重干扰,需要采用增强算法增加图像的对比度和信噪比。不同时间段拍摄的激光图像存在很大差异,文中对夜间和晨昏成像的不同特点进行了探讨,分析归纳了其归类特点和方法,提出了一种基于直方图拟合和亮度判决的自适应激光图像同态增强算法,采用二次函数拟合直方图判定图像拍摄时间,通过亮度函数寻找最佳同态增强阈值,对不同时段拍摄的图像分类处理。实验结果表明,二次函数拟合直方图的判决方式准确率高,自适应同态增强算法能有效提高图像的信噪比,提高图像的对比度。     

基于梯度直方图和SUSAN算子的红外目标检测

红外制导技术的核心任务是将视场中的目标提取出来,然而受多种因素的影响,红外成像呈现出信噪比低,对比度不强的特点。为有效检测出红外目标,首先分析红外图像梯度信息并进行直方图统计,发现其值只占据窄小的区间,借鉴直方图均衡化思想,对梯度直方图进行拉伸,并与原图进行加权融合,增强图像对比度的同时增大信噪比,然后采用改进的SUSAN算法对图像进行处理,可较好的提取出红外目标。仿真实验结果表明,与传统算法相比,文中算法计算量小、运行时间短,可有效检测出目标,有利于工程实现。     

一种弱小目标序列图像对比度增强技术

结合某型号实际远距离天空目标,详细研究其低对比度的成像特点,提出一种简单快捷的弱小目标对比度增强方法。应用膨胀/中值滤波器进行噪声滤波,采用多帧能量累积的方法提高信噪比,采用分段线性变换算法进行图像对比度增强,实现对弱小目标的检测。实验结果表明,该方法能够有效提高弱小目标图像的对比度,具有一定实用价值。     

基于压缩感知的偏振鬼成像系统

偏振鬼成像系统结合了强度和偏振探测,扩展了鬼成像系统的信息量,可以进行有效的目标识别和探测。常规相关偏振鬼成像系统需要大量采样数,且复原结果信噪比低。为此提出基于缩感知的偏振鬼成像系统,利用系统获取物体的强度和偏振参数,采用压缩感知算法来反演获取物体的强度和偏振信息。利用仿真实验,采用具有相同反射率但不同偏振特性的物体进行研究,结果表明采用压缩感知算法可以在很少的采样数下获取高质量的物体强度和偏振信息,提高了系统的实时性,并与相关算法进行了对比。最后采用图像融合算法对强度和偏振信息进行了融合,通过融合信息可以有效地进行多种物体的识别。     

强散射背景下的图像感知、融合与可视化技术

视觉信息是人类对周边环境进行感知的重要手段,光学成像和图像处理技术能大大扩展人类“视域”,使得人们获取图像的方式不局限于眼睛能见范围。散射效应导致光学成像装置的作用距离大幅下降,难以对远距离目标进行有效观测。人类对图像信息的感知,通常由对焦、校正和立体视觉形成,三个步骤互相耦合完成。其中,对焦和双目图像信息校正过程可以通过光学系统和数字图像处理的方法进行优化,提高强散射背景下的图像对比度,进而使得散射条件下的图像信息得以被感知和分析。然而,在目前技术条件下,机器立体视觉仍难以达到人类视觉水平,而人类视觉系统仍然是图像感知和分析的重要终端。可以预见,在低能见度条件下实现光学图像信息的精确获取与分析,仍需要实现人类视觉系统和机器的双重结合,发展包含人类视觉在内的立体视觉全局优化技术。主要介绍了在大气和水下浑浊条件下实现光学成像和实现图像融合的物理极限和关键影响因素,并展望人类的立体视觉在提高光学成像能力方面的作用。     

成像器件暗黑术

--动态影像技术的核心是什么？ ——是光学镜头吗？错。对于胶片摄影机，胶片的制造、曝光、冲印、剪接、调色配光是核心；对于电视摄像机，摄像管和CCD是核心，光学图像如何转换为高质量电信号以及如何对电信号进行处理修饰记录都围绕着成像器件这个核心。     

白天天体光谱偏振成像技术及实验研究

为了解决白天天体观测能力受限问题,采用光谱偏振成像技术,并结合天空背景偏振态实时测量方法,显著降低大气散射影响,将提高白天强背景下天体探测信噪比和对比度.讨论了针对天空强背景下天体光谱偏振成像探测原理,介绍了相关实验系统,开展了白天恒星光谱偏振成像实验研究,获得了星等为6.33的恒星目标实验结果,并与光谱强度图像进行了对比.实验结果表明了使用光谱偏振成像能够明显改善天体探测对比度,证明了光谱偏振成像技术能够很好地应用于白天天体天文观测研究.     

一种基于改进压缩感知的低信噪比ISAR高分辨成像方法

针对低信噪比下基于压缩感知(CS)的ISAR成像方法性能下降甚至失效的问题,该文提出了一种改进CS的成像方法,即用能量门限分离含目标的距离单元和噪声单元,同时在方位向上用相干投影来提高观测数据的信噪比,利用迭代加权的1-范数优化以增强真实散射点能量并且压制噪声。 改进CS算法适用于强噪声的环境下的ISAR成像,并可利用很少脉冲数获得高分辨的目标像。实测数据处理验证了该方法可以有效克服强噪声与杂波。同时,仅用16个回波脉冲就可得到高分辨ISAR图像,验证了该方法在非常有限脉冲条件下的稳健性。     

基于暗通道先验和对比度增强的水下图像复原

在水下环境中,光的散射和衰减导致水下图像质量下降,为此提出一种基于暗通道先验和增强图像对比度的方法。根据水下图像成像特点,建立水下光学成像模型,采用改进的暗原色算法进行图像去模糊,由直方图均衡化和双边滤波器对去模糊之后的图像增强对比度。实验表明,该方法能够有效去除光的散射引起的模糊并提高图像对比度。     

基于随机共振理论的双基ISAR弱信号提取及成像分析

 在双基地逆合成孔径雷达成像系统中,针对强背景噪声中的目标弱散射点探测和识别问题,基于能捕获目标强散射点的假设前提,提出了应用随机共振理论的弱散射点检测方法.首先对作解线调后的回波信号进行快时间轴变换处理,并对处理后的信号进行二次采样使其满足绝热近似条件;然后应用随机共振技术检测出代表瞬时距离差的弱周期信号频率,并通过循环检测和正负频率判断等后续处理提高系统的检测信噪比以及确定弱散射点的正确位置.最后对随机共振性能和双基ISAR成像进行了仿真.结果表明:随机共振能大幅提高弱周期信号的输出信噪比,应用在双基ISAR系统中能有效提高系统的信噪比增益和扩大雷达接收机的动态范围.     

基于相关视角多视校正的太赫兹阵列雷达散斑抑制方法

在针对人体安检的站开式太赫兹阵列雷达三维成像中,散斑效应严重影响了对体表隐藏违禁品的检测和识别性能,为此,对全息散斑进行有效抑制有着迫切的需要。利用目标旋转带来的角度自由度,结合目标散射对角度的敏感性,提出了一种基于相关视角多视校正的太赫兹全息雷达散斑抑制方法。在理论上推导了全息雷达散斑强度在相关角度照射下的归一化协方差表达式,给出了相关视角多视处理后的散斑对比度。在实验上利用340 GHz站开式MIMO阵列成像系统的快速成像的优势,对低速旋转目标在相关视角下的单视成像结果进行成像空间旋转校正、目标配准和多视处理。处理后散斑对比度降低至单视散斑的44％,散斑得到了有效抑制,目标轮廓明显,细节更加丰富。该方法能够在不增加系统复杂度的条件下有效抑制散斑噪声,实现图像增强。     

基于压缩感知的非视域物体激光三维成像系统

以提升非视域物体激光三维成像的图像质量为目的,设计基于压缩感知的非视域物体激光三维成像系统.系统整体结构主要包括激光发射模块、探测器模块、AD转换器、数据采集卡以及计算机等.激光发射模块中激光发射器发射激光脉冲,该脉冲通过准直透镜的整形处理后能够抑制光束扩散的影响.激光反射透射至非视域目标物体上形成光束散射;探测器模块...     

基于仿人眼自适应调节的多光谱视觉图像处理方法

针对传统仿生视觉系统中目标图像获取单一性问题,提出一种仿人眼自适应调节的多光谱视觉成像技术。首先,通过改进的自动调焦算法使成像系统同时采集可见光高分辨率图像及近红外低分辨率图像。然后,对于多光谱成像系统中由于分光棱镜折射率不同导致的在固定焦距下,可见光和近红外图像清晰度有所不同的问题,采用改进的二代小波变换进行近红外图像增强,提高图像对比度,改善视觉效果。最后,搭建基于液体变焦透镜的多光谱实验系统验证自动调焦算法及图像增强算法的实际性能。实验结果表明:系统完成有效自动调焦的平均用时为756 ms。同时,近红外图像增强后其灰度方差函数值提高了79.4%,解决了对比度低和细节模糊的问题,最终实现自适应调节。     

基于暗原色先验模型的水下彩色图像增强算法

针对在水下环境中,光的散射和衰减导致水下光学成像质量严重下降,图像对比度低、颜色失真的问题,提出了一种暗原色先验和基于通道直方图量化的颜色校正算法相结合的图像增强新方法。对于待增强的水下彩色图像,首先建立水下光学图像成像模型,并利用优化与改进的暗原色先验算法对图像进行去模糊,然后通过分析R、G、B三通道的累积直方图,对去模糊后的彩色图像各通道灰度值进行量化,实现图像的颜色校正。实验结果表明,提出的方法可以有效地消除了由于光的散射造成图像的模糊,有效提高了水下图像的视觉效果,恢复水下图像的颜色平衡。     

基于高频强调滤波的医学X光图像增强算法

高频强调滤波可以在增强图像高频信息的同时保留图像的低频信息,对图像的整体灰度影响较小,可有效地增强图像的边缘细节;直方图均衡化是利用图像直方图对对比度进行调整的方法,可有效增强暗图像和低对比度图像的对比度,是一种经典有效的图像增强方法。对于亮度偏暗并或成像效果较差的医学X光图像来说,应用高频强调滤波增强其细节,再用直方图均衡化加强其对比度,可以取得较好的处理效果。