光电混合联合变换相关器目标探测与识别

用电寻址液晶EALCD作为空间光调制器SLM,用计算机控制的EALCD并排显示参考信号和实时扫描的目标信号,并用面阵CCD作为平方律探测器记录其联合变换功率谱,通过光学傅立叶变换,输出相关信号,识别目标并确定目标在空间的方位.其特点是,由于用CCD探测功率谱,可以用各种数字处理技术提高系统的信噪比,并能更精确的探测和识别目标;采用光学傅立叶变换及光学相关探测使所有采样点并行处理,并以光速进行,提高了处理速度.     

一种热轧中厚板表面缺陷图像的特征提取方法

研究了快速傅立叶变换、不变矩的原理及特点,并应用于热轧中厚板表面缺陷图像特征提取。从现场在线采集热轧中厚板的表面缺陷图像,将每幅图像划分成64×64(像素)大小的子图像。对子图像进行快速傅立叶变换,得到子图像的幅值谱,再对幅值谱求七个不变矩,然后把求得的七个不变矩作为特征向量输入BP神经网络分类器进行识别。实验表明该方法具有较好的特征提取能力,能够很好的识别热轧中厚板表面缺陷。     

SLM彩色显微图像的亚像素边缘检测方法

微操作技术的迅速崛起迫切要求显微图像处理技术的发展。在HSI彩色模型的基础上,根据SLM视觉系统的彩色显微图像特点,基于小波变换提出了一种适用于SLM彩色显微图像的边缘检测方法。根据三次样条拟合曲线的一阶导数零点,获取精确的亚像素边缘。试验证明,该方法适用于各放大倍率下的SLM彩色显微图像,能较好地滤除噪声,检测出完整的亚像素边缘。给出了利用该算法处理噪声仿真图像和真实SLM彩色显微图像的试验结果。     

基于马赫—曾德尔干涉仪的单相关峰联合变换相关技术

针对经典联合变换相关器的缺陷,提出了基于马赫—曾德尔干涉仪的单相关峰联合变换相关技术,输入图像通过马赫—曾德尔干涉仪的两臂无相对位移输入,实现互相关峰的重叠位于探测器中心。理论分析和实验表明,该方法不仅能获得高强度的单相关峰,而且能够降低系统成本,提高抗噪声能力,特别适合大尺寸图像的识别。     

复合面阵CCD摄影相机的实验室辐射定标

为消除复合面阵CCD摄影相机全像面辐射定标时存在的严重渐晕现象和解决多片CCD之间相对定标目标值选取困难的问题,提出了一种适用于多片CCD的实验室辐射定标方法。该方法对每个像素进行暗信号标定后,修正渐晕区的像素灰度值,通过选取合适的全像面相对定标目标灰度值,最终实现对复合面阵CCD摄影相机的辐射定标。通过分析渐晕区的灰度分布特征,提出了适用于所有曝光时间和辐亮度下的灰度修正方法。分别计算每片CCD灰度值与输入辐亮度之间的多项式拟合系数,选取全局拟合误差最小的一组系数计算对应辐亮度下相对定标目标的灰度值。通过本方法辐射定标后,复合面阵CCD摄影相机的全像面非均匀性由大于20%降至优于2%,绝对定标精度为4.23%。该结果表明本文提出的辐射定标方法适用于多片面阵CCD的辐射定标,定标精度满足航空相机的辐射定标需求。     

频域OCT图像的深度坐标标定

为了对频域OCT图像深度坐标进行标定,本文提出了一种方法,并进行了实验验证.频域OCT图像深度坐标由宽带光源的特性与样品的不均匀折射率决定,因而坐标间隔不均.最大深度坐标(频域OCT的探测深度)由线阵CCD的像素总数和参考镜的虚像位置决定:线阵CCD的像素总数越多,最大深度坐标越大,但最终被光谱仪的分辨率所限制;参考镜的虚像位置设于样品以内时,最大深度坐标比参考镜的虚像位置设于样品以外时大一倍.该方法可以应用到实际频域OCT系统中.     

面阵CCD彩色视频图像实时采集系统的设计

为了实现用面阵CCD实时采集彩色视频图像,设计了一种彩色视频图像实时采集系统。在分析SONY面阵CCD器件ICX424AQ的结构参数和彩色视频图像采集原理的基础上,实现了CCD控制时序的产生和整个采集系统的时序控制逻辑。分析了CCD器件的主要噪声来源,采用相关双采样技术滤除了视频信号中的复位噪声和1/f等低频噪声,提高了系统的信噪比。由于采用的面阵CCD芯片表面覆盖有Bayer彩色滤波阵列(CFA),因此每个像素点只有一个颜色分量。为了获得全彩图像,采用一种改进的双线性插值算法来获得每个像素点上丢失的色度信息,较好地兼顾了插值效果和硬件实现复杂程度。该设计采用CCD逐行扫描工作方式,曝光时间为0.32ms时,所有像素信号可依次读出。整个系统采用FPGA作为核心控制器件,读取的CCD信号经过插值处理,实时地通过发送芯片SiI1162以DVI格式发送到TFT-LCD屏上显示。     

用群体智能理论处理联合变换相关器输入面图像

为提高联合变换相关器的性能,将群体智能理论应用于联合变换相关器输入面图像的预处理。介绍了群体智能的概念,阐述了其潜在的分布式特征及符合自组织生物学过程的特点,在此基础上提出了一种基于群体智能的联合变换相关器输入面图像特征提取方法。介绍了经典联合变换相关器的工作原理并分析了其优缺点,对群体智能的预处理方法与几种常用的输入面图像预处理方法在联合变换相关器中的应用效果进行了比较研究。结果显示,输入面图像经灰度变换后对相关结果的改善并不明显,而sobel梯度处理、形态学方法和群体智能特征提取方法都有效改善了联合变换相关器的相关结果。针对所处理的联合图像,基于群体智能的联合变换相关器的输出面互相关峰值为4240,比sobel梯度处理联合变换相关器的互相关峰值高2906,比形态学联合变换相关器的输出面互相关峰值高1616,表明用群体智能理论处理联合变换相关器输入面图像,效果优于传统方法。     

基于自组织特征映射神经网络的零件图像的识别

提出了基于小波变换提取零件图像特征和用自组织特征映射神经网络实现识别的方法,首先,对零件图像进行小波多尺度边缘检测,提取零件图像的边缘轮廓;然后将被检测的边缘轮廓图像分成若干个子区域并分别统计各子区域的边缘像素量,各子区域中的相对边缘像素系数作为零件的特征,将这些特征作为神经网络的输入样本,由自组织特征映射神经网络实现识别.实验结果表明该方法是有效的.     

基于RGB法的回收塑料瓶自动颜色分选系统开发

针对回收塑料瓶的颜色分选需要,根据其颜色差异,提出了基于RGB模型的塑料瓶颜色分选技术,并开发出相应的自动颜色分选系统.它采用彩色面阵CCD摄像头完成塑料瓶的图像采集,把图像像素的RGB分量值作为识别依据,通过控制高速电磁阀完成塑料瓶的自动分选.分选系统能够满足高速、实时要求,识别准确率高,具有广泛的应用前景.     

一种精密测量CCD上像点位置的方法

介绍了一种新的 CCD技术。通过研究图像像素和 CCD像敏元之间的对应关系 ,从而可以找到图像上的点在探测器面阵上相应的精确位置。它主要涉及到视频信号同步分离技术、视频信号合成技术、脉冲宽度测量技术、计算机接口技术以及计算机程序设计技术等。首先我们要对视频信号进行分析 ,提取出行同步和场同步信号 ,在此基础上产生测量标志线脉冲 ,通过视频合成输出带有标志线的复合视频信号 ,同时我们要精确测定标志脉冲的位置 ,以数据形式提供给计算机 ,通过计算机对图像和所采集的数据的分析处理 ,最后得到表征图像像素和 CCD像敏元对应关系的水平和垂直常数 Const H、Const V。     

外同步式时间延迟积分CCD传感器模拟装置

由于时间延迟积分(TDI) CCD传感器在调试阶段易损坏,本文提出了一种基于外同步信号驱动原理的TDI CCD传感器模拟装置.该模拟装置实际尺寸可以达到长100 mm,宽45 mm,与实际TDI CCD传感器的物理尺寸相当,可根据实际光照度大小精确地模拟TDI CCD传感器像元感光程度.该装置可以模拟TDI CCD传感器输入引脚的阻容特性并能合成完整的TDI CCD视频输出信号,实现TDI CCD传感器的16、32、48或64级积分级数控制的功能.该装置还可以模拟CCD驱动信号和输出视频信号的温度延时特性,延时时间在0.5～12.5 ns间可调,从而方便了信号采样电路对采样时刻的调试.     

Image distortion correction for micromanipulation system based on SLM microscopic vision

Stereo light microscope (SLM) simulates stereo imaging principle of human eyes. Microscopic vision system based on SLM has become an important visual tool for micro measurement, micromanipulation, and microinjection. We develop a micromanipulation system based on SLM and present an image distortion correction method. We mainly correct two kinds of image distortions: lateral and vertical distortion. Distortion correction consists of two steps. First, a linear fitting algorithm for each row or column of target points is developed, and the fitting errors are calculated. If the fitting errors are smaller than a given threshold, the linear fitting results are kept and used. Otherwise polynomial fitting procedure will be used. Second, the parallelism of straight lines is corrected. The results show that a line in world coordinate frame (WCF) is not necessarily a straight line in image coordinate frame (ICF), or two parallel lines in WCF may be not parallel in ICF. Distortion correction can restore the parallel and linear relationship. For distorted left and right images, the magnitude of distortion exceeds 6 pixels and 4 pixels in the horizontal direction, and 1.2 pixels and 1.7 pixels in the vertical direction, respectively. After corrected, for left and right image, distortion can be reduced to 0.8 pixels and 0.7 pixels in the horizontal direction, and 0.96 pixels and 1.3 pixels in the vertical direction, respectively. The results show that distortion parameters obtained from the proposed method can effectively correct distorted images. Microsc. Res. Tech. 79:162–177, 2016. © 2016 Wiley Periodicals, Inc.     

Mallat算法的光学实现方法

现有的光学小波变换方法均基于连续小波变换,基于离散信号的小波变换算法（Mallat算法）的光学小波变换还没有出现,这阻碍了光学小波变换应用的发展。针对这一问题,分析利用光学4f系统实现Mallat算法的基本原理,提出Mallat算法的光学实现方法。针对空间光调制器只能实现非负的实函数,且CCD只能记录光的强度,给出一种应用于光学4f系统的光学小波滤波器的设计方法。使用该种光学小波滤波器,利用光学4f系统实现Mallat算法的小波分解部分,并通过数值计算实现Mallat算法的小波重构部分。仿真分析和光学实验结果验证了方法的正确性。     

基于三维速度场构建的微流量测量方法研究

采用微流体粒子图像测速仪(microscale particle image velocimetry,micro-PIV)对200μm宽、60μm深的长直通道三维速度场进行了非接触定量可视化测量,并在此基础上计算了通道内的微流量。实验采用二维分层速度场测量方法,将通道沿物镜景深方向划分为11个流体层,通过高精度的位移平台实现流体跨层粒子图像采集。分别针对64×64像素和32×32像素2种判读域,采用micro-PIV系综相关算法对流体层二维速度场进行分析,获得三维全场速度分布,在此基础上利用截面速度离散积分原理计算出截面微流量。实验结果表明,基于微流体粒子图像测速仪的三维速度场分析能够实现对微通道流量的精确测量。对于64×64像素判读域,输入流量在2.481～5.788μL/min范围的测量结果精度较高,最大相对误差为3.87%;对于32×32像素判读域,输入流量在3.307～8.269μL/min范围内均有较高测量精度,最大相对误差为3.69%,表明采用32×32像素判读域的流量测量精度总体上优于64×64像素判读域。     

Distance measurement based on pixel variation of CCD images

This paper presents a distance measurement method based on pixel number variation of CCD images by referencing to two arbitrarily designated points in the image frames. By establishing a relationship between the displacement of the camera movement along the photographing direction and the difference in pixel count between reference points in the images, the distance from an object can be calculated via the proposed method. To integrate the measuring functions into digital cameras, a circuit design implementing the proposed measuring system in selecting reference points, measuring distance, and displaying measurement results on CCD panel of the digital camera is proposed in this paper. In comparison to pattern recognition or image analysis methods, the proposed measuring approach is simple and straightforward for practical implementation into digital cameras. To validate the performance of the proposed method, measurement results using the proposed method and ultrasonic rangefinders are also presented in this paper.     

3D restoration with multiple images acquired by a modified conventional microscope

A problem in high magnification microscopy is the blurring in the imaging of an object. In this article, we demonstrate a restoration technique that simultaneously makes use of the confocal image and the wide-field image. These images can be acquired by a modified conventional microscope. In front of the light-source, there is an array of pinholes. There are no pinholes at the detection plane. Instead, one or more pixels from the CCD camera are used, where the pinholes would have been. Using all pixels gives the wide-field image, but using a selected subset can give a confocal image. The array is used to speed up the process of acquiring the image. Note that the speed of acquisition is proportional to the number of pinholes. We show that the restoration from the two images can lead to a better result than using only one of the images. If this is the case, we show that a distance of 5 times the diameter of the pinholes can give the same results as a distance of 20 times after deconvolution. This offers an increase in acquisition time of a factor 16.     

On-Line Non-Contact System for Grinding Wheel Wear Measurement

An on-line non-contact method for measuring the wear of a form grinding wheel is presented. A CCD (charge coupled device) camera with a selected optical lens and a frame grabber was used to capture the image of a grinding wheel. The analogue signals of the image were transformed into corresponding digital grey level values. Using the binarisation technique, the images of background and the grinding wheel were segmented. Thus the grinding wheel edge was identified. The 'mapping function method' is used to transform an image pixel coordinate to a space coordinate. An auto-focus technology is also developed. The statistics of pixels are used as the focusing index. The signal was sent through an 8255 control card to drive a d.c. motor, and then to control the lens focusing movement to acquire the focal plane. The images before and after the grinding process were captured. The position deviation of the grinding wheel edge was analysed. Then, the grinding wheel wear was evaluated. The wear detection accuracy is about 1 μm.     

基于Bayer滤波的彩色面阵CCD调制传递函数

介绍了基于Bayer滤波获取彩色图像的方法.根据CCD离散采样的工作特点,构建了采用Bayer滤波的彩色面阵CCD的调制传递函数(MTF).通过数值计算和实验对基于Bayer滤波的彩色面阵CCD和单色面阵CCD的MTF值进行了对比分析.结果表明,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD的MTF值显著低于单色面阵CCD的MTF值.当像元边长与对应中心距相等时,基于Bayer滤波的彩色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF为0.067 6,单色面阵CCD在Nyquist频率处的MTF值为0.405 3;分辨率板成像实验表明,相同成像条件下,前者的分辨率比后者的分辨率降低约40％,基本符合MTF对比分析结论.