基于最小欧氏距离的真彩色夜视光谱划分方法

为了得到忠于人眼视觉特性的真彩色夜视图像，根据典型目标夜间光谱特性以及微光夜视系统的成像模型，基于最小欧氏距离原理，提出了一种三波段真彩色夜视光谱划分方法。设置了实验室场景和室外场景，对本文中提出的光谱划分方法与传统光谱划分方法进行了对比实验，并对得到的真彩色夜视图像细节(空间频率)做了分析。结果表明，相对于原始微光图像，空间频率分别提高了61.2%，52.0%;本文中的方法对于典型目标(绿色草木)具有更好的彩色还原效果; 基于最小欧氏距离的光谱划分方法可将夜间可见光分离为三波段，并可有效利用其光谱信息，得到对于典型目标的具有自然感彩色且较原始微光图像信息量更为丰富的真彩色夜视图像。     

折/衍混合多光谱红外成像光谱仪离轴系统设计

采用二元光学透镜作为分光元件的多光谱成像光谱仪,由于焦距随波长的变化改变了系统的F数,因此改变了系统的放大率,从而引起光谱图像的像元配准误差。为改进基于二元光学透镜的多光谱成像光谱仪的性能,首次提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案。设计了由三片二次非球面生成的无中心遮拦的前置望远镜,该望远镜不仅有利于提高多光谱成像光谱仪的集光能力,且有利于系统的小型轻量化。同时设计了含二元光学透镜的三片型变焦距组件,用来消除多光谱成像光谱仪的像元配准误差。整个多光谱成像光谱仪系统仅有6个单片,非常简单。另外,该系统在空间频率为20 c/mm时MTF超过0.3,充分满足红外焦平面探测器对多光谱成像系统分辨率的要求,像面尺寸为7.2 mm。适用于探测单元尺寸为25μm、规格为128×128元的红外焦平面探测器。     

Color characterization of large area polymer image sensors

Large area image sensors made with semiconducting polymers are demonstrated to have true-color resolution (24-bits). The red, green and blue color primaries are achieved by coupling a set of color filters with the polymer sensor; the color-sensing pixels are fabricated from a single polymer with photoresponse that covers the visible spectral range from 400 to 700 nm. A process for recovering the image from the pixelated photocurrent data is developed; the image recovery process is general and applicable to image arrays with power-law light intensity dependence and with finite pixel dark current. Large size, true-color images were processed by scanning with a linear array of polymer photodiodes.     

一种多谱段红外成像光学系统设计

为提高红外远程目标探测识别能力,除了增加焦距和有效口径等传统措施,还需要进一步获取目标的多谱段信息,从而将具备不同辐射特性的目标和背景区别开。本文提出了一种采用多谱段分区红外探测器和棱镜旋转像移成像光学系统,将同一目标的红外辐射能量会聚到探测器不同谱段区域进行成像,从而获取同一目标的多谱段成像信息。该系统采用同轴反射式光学系统,具备8个不同谱段分区的两支红外探测器,通过棱镜旋转实现同一目标的8个谱段信息获取。系统焦距520 mm,有效口径200 mm, F数为2.6。光学系统结构紧凑,棱镜旋转与探测器成像实时对应,不存在成像延迟和像旋,具有口径大、焦距长、谱段多等特点,满足系统高分辨率、长作用距离、多谱段信息获取等要求。     

一种处理多光谱彩色合成图像的白平衡法

多光谱彩色合成图像是直接提取多光谱图像中的R、G、B波段合成的彩色图像.但由于多光谱成像探测器光谱响应性能的差异,造成合成的彩色图像偏色严重,为了重现真实色彩,需进行颜色校正.针对目前传统白平衡法与色度学合成法的不足,提出了一种基于光谱信息的改进白平衡法,用于多光谱彩色合成图像的颜色校正.经实验验证,该方法不仅实现简单,校正过程中不需要标准真彩色图像,也不需要预测图像中所有地物的光谱反射率,而且改进了传统算法,获得的图像更为真实.     

Color image noise removal algorithm utilizing hybrid vector filtering

This paper proposes a robust approach to color image noise removal that efficiently eliminates noisy pixels by exploiting several vector-class characteristics of multichannel pixels. This algorithm treats multichannel images as a vector class and takes both magnitude and phase angles of the pixel vectors into consideration. It consists of two steps: an efficient noise detector based on pixel vector angle statistics and impulse noise filtering with a hybrid of vector magnitude and vector angle function. Extensive experimental results demonstrate that the proposed approach significantly outperforms several other well-known techniques for color image noise removal.     

区域指导的彩色图像插值

本文提出了一种针对彩色图像的区域指导的插值算法.该方法首先从低分辨率图像中计算象素沿梯度方向的1、2阶方向导数,然后把彩色图像划分为常数、线性和非线性区域,并对不同的区域施用不同复杂度的滤波器.实验结果表明,与传统的双线性插值相比,该方法可以明显改进插值图像的质量;重建所需的时间也比单纯使用复杂滤波器的时间减少很多,并且可以实现彩色图像的任意放大.     

采用双目立体相机的实时集成成像拍摄系统

提出了一种基于双目立体相机的实时集成成像拍摄系统。不同于采用传统的摄像机阵列,该系统采用双目相机对三维场景进行拍摄,有效地简化了集成成像拍摄系统的结构。该系统首先利用双目相机获取三维场景的左右视差图,然后上传到图形处理器生成三维场景的高分辨率深度图,之后利用深度图和彩色纹理图在图形处理器中并行生成新视点视差图像,并利用像素映射算法生成高分辨率微图像阵列,实现实时的集成成像显示。实验中系统获取的深度图像素数目是微软Kinect2获取深度图像素数目的4.25倍,当系统运行在1 920 pixel1 080 pixel、99视点数的环境下,可实现三维场景的实时拍摄与显示,实验结果证明了所提系统的可行性。     

Maximum-likelihood transmission image reconstruction for overlapping transmission beams

In many transmission imaging geometries, the transmitted "beams" of photons overlap on the detector, such that a detector element may record photons that originated in different sources or source locations and thus traversed different paths through the object. Examples include systems based on scanning line sources or on multiple parallel rod sources. The overlap of these beams has been disregarded by both conventional analytical reconstruction methods as well as by previous statistical reconstruction methods. We propose a new algorithm for statistical image reconstruction of attenuation maps that explicitly accounts for overlapping beams in transmission scans. The algorithm is guaranteed to monotonically increase the objective function at each iteration. The availability of this algorithm enables the possibility of deliberately increasing the beam overlap so as to increase count rates. Simulated single photon emission tomography transmission scans based on a multiple line source array demonstrate that the proposed method yields improved resolution/noise tradeoffs relative to "conventional" reconstruction algorithms, both statistical and nonstatistical.     

无扫描宽范围多波长成像测温技术

多波长测温是一种先进的辐射测温技术,其原理是假定发射率光谱模型,利用测得的多波长辐射与波长发射率函数关系,求得目标的真温和发射率。多波长成像测温技术通过探测目标的多波长辐射图像信息,反演计算得到目标的温场分布。针对基于彩色CCD的多波长成像测温不能适应非线性光谱发射率模型、测温动态范围较窄等不足,提出了一种基于光阑处非等比例滤色分光的四波长无扫描成像测温方法,有效压缩了波段成像带宽,形成了四个窄波段的成像探测,适用于非线性光谱发射率模型目标宽动态范围温场测量。根据提出的测温方法研制了四波长成像测温仪。测温仪主要由窗口、中性衰减片、四色滤光片、光学物镜镜头、可见/近红外集成传感器、测量控制单元及软件等部分组成。测温仪软件由目标四个波长的单色成像图像,得到目标的真温温场分布。在激光加热条件下对800~2500 ℃目标高温温场进行了试验测试,测量结果与热电偶数据比对表明误差小于1%,具有较高的准确度和较好的动态范围适应性。     

基于视觉特性和颜色空间的多尺度彩色图像增强算法

本文根据人眼视觉对亮度和颜色不同的敏感特性,按照视觉特性选择了CIE La^*b^*均匀彩色空间,在此空间中提出了一种基于小波变换的彩色图像增强算法.和目前存在的灰度图像增强算法相比,本文不仅给出了一种自适应动态范围调节算法,同时对图像的饱和度分量也进行处理.实验证明,增强后的彩色图像不仅更加清晰,同时更加生动,鲜艳,达到了预期的目的.     

基于混合稀疏基字典学习的微波辐射图像重构方法

目前的微波辐射测量成像系统在一次观测中所采集的数据量大,基于奈奎斯特空间采样及常规微波辐射图像重构方法难以实现高分辨率要求。该文针对微波辐射干涉测量在频域中进行,采用傅里叶最优随机抽取的超稀疏干涉测量(低于奈奎斯特采样)对微波辐射图像进行线性压缩投影,降低数据采样。考虑微波辐射图像在总体差分域和小波中都具有可压缩特性,提出总体差分和小波混合正交基的K-SVD字典学习微波辐射图像重构模型,利用Bregman和交替迭代算法求解该模型,重构线性压缩投影信息从而获得微波辐射图像。仿真实验表明,该文提出的算法在微波辐射图像重构效果、噪声稳定性上优于DLMRI算法和GradDLRec算法。     

Algorithm-enabled low-dose micro-CT imaging

Micro-computed tomography (micro-CT) is an important tool in biomedical research and preclinical applications that can provide visual inspection of and quantitative information about imaged small animals and biological samples such as vasculature specimens. Currently, micro-CT imaging uses projection data acquired at a large number (300-1000) of views, which can limit system throughput and potentially degrade image quality due to radiation-induced deformation or damage to the small animal or specimen. In this work, we have investigated low-dose micro-CT and its application to specimen imaging from substantially reduced projection data by using a recently developed algorithm, referred to as the adaptive-steepest-descent-projection-onto-convex-sets (ASD-POCS) algorithm, which reconstructs an image through minimizing the image total-variation and enforcing data constraints. To validate and evaluate the performance of the ASD-POCS algorithm, we carried out quantitative evaluation studies in a number of tasks of practical interest in imaging of specimens of real animal organs. The results show that the ASD-POCS algorithm can yield images with quality comparable to that obtained with existing algorithms, while using one-sixth to one quarter of the 361-view data currently used in typical micro-CT specimen imaging.     

傅里叶单像素成像技术与应用

非可见光成像是光学成像领域中的难题之一。单像素成像作为一种新型的计算成像技术,利用空间光调制技术,可实现只使用一个无空间分辨能力的单像素探测器获取物体的空间信息。因此单像素成像是解决传统成像在非可见光波段成像难题的潜在解决方案之一。近年,傅里叶单像素成像技术被证明是一种可以兼得高成像质量和高成像效率的单像素成像技术。自2015年被提出至今,傅里叶单像素成像已经从二维成像推广到三维成像、从灰度成像推广到彩色成像、从静态成像推广到动态成像、从单模态成像推广到多模态成像、从宏观成像推广到显微成像,发展出一系列的成像技术。对傅里叶单像素成像技术的基本原理、与之相关的成像技术和应用进行了综述,并讨论了现存的一些关键问题以及今后可能的研究方向。     

Specular highlight region restoration using image clustering and inpainting

A novel specular highlight restoration algorithm has been proposed to remove the specular highlight in a real-time vision system. In this paper, the specular highlight region has been detected and it has been restored by image inpainting method. Most of specular highlight detection algorithms are effective only for a single image. And the auto-threshold algorithm has been implemented in real time, but, it has still low reliability with a heavy computational cost. The proposed system detects pixels corresponding to the specular highlight region in the HSI color space through a newly defined classification table. So, Specular highlight can be detected quickly with these simplified classification table. In addition, it has versatility because it can be combined with various existing high-performance image inpainting method. The superiority of the proposed algorithm is compared with the conventional specular highlight removal algorithm by combining proposed algorithm with two high-performance image inpainting techniques.     

基于压缩感知的正六边形CFA模式彩色图像去马赛克方法

针对基于四边形排列的去马赛克(Demosaicking)的 传统方法存在拉链现象和虚假色等问题,本文尝试将更加符合人眼视觉特性的六边形采 样方式应用于彩色图像成像 系统,并从图像稀疏特性角度出发,提出基于压缩感知(Compressive sensing,CS)框架的 彩色图像去马赛克方法。本文方法 充分挖掘了彩色分量间和分量内的稀疏特性,可使复原图像的纹理细节与色彩更加逼真,有 效地避免了拉链现象和虚假色现象。实验结果验证了本文方法的有效性。     

多光谱成像技术辅助书画配色与修复

利用多光谱成像技术,讨论了一种对书画图像进行扫描和分析的系统修复方法,避免了传统化学、物理分析方法对书画造成不必要的损害.在计算机的辅助下对书画进行多光谱图像的采集、光谱反射率重建、光谱图像降维以及图像颜色重建等,实现了书画颜色的高保真再现,在颜色修复上提出了基于Kubelka-Munk理论的颜料重构方法,为书画的修复提供技术上的支持.采用该方法不仅可降低修复过程中书画损坏的风险,而且可提高修复质量.     

光谱编码计算关联成像技术研究

现有的多光谱成像技术通常采用光学分光的方式，使用多个探测器对成像场景的光谱图像进行采集，导致现有成像系统复杂，数据量大、效率低。针对现有技术的不足，提出基于正交调制模式的光谱编码计算关联成像技术。通过正交光谱编码矩阵融合Hadamard基图案构造投影散斑对宽带光源进行调制，单像素探测器收集成像物体与调制光源相互作用后的反射信号；应用演化压缩技术复原成像物体的混叠光谱图像；利用编码矩阵的正交性质解码出欠采样的光谱分量图像，对分离出的图像应用组稀疏压缩感知算法重构全采样的光谱分量图像，最后融合出成像物体的多光谱图像。通过数值模拟与实验两方面验证了所提方法的高效性。所提的技术简化了多光谱关联成像系统，降低了数据量。光谱编码方法可以扩展到更多的光谱通道，也可以应用在偏振关联成像、信息加密等领域。     

星用短波红外成像仪的设计与实现

针对低轨卫星激光通信和大气层短波红外光谱分析的应用需求,设计并研制了一种星用短波红外成像仪。由于低轨卫星系统的抗总剂量辐射能力要求为20kRad(Si)以上,因此,该成像仪选用抗总剂量辐射能力达到20kRad(Si)的InGaAs焦平面探测器;采用宇航级元器件设计相应的时序驱动、温度控制、模数转换、图像传输、遥控遥测等硬件电路模块,组成成像仪硬件部分;应用PID温控算法实现成像仪精准控温,采用非均匀性校正算法和图像增强算法提升成像仪图像质量。经试验验证,研制的短波红外成像仪抗总剂量辐射能力达到25kRad(Si),动态范围大于等于61dB,非均匀性小于等于1.9%,满足低轨卫星短波红外光谱探测的要求。     

基于视觉特性的多尺度彩色图像增强算法

本文根据人眼对亮度和颜色不同的敏感特性，按照视觉心理特性选择了适当的色度空间，在此空间中提出了一种基于小波变换的彩色图像增强算法。和目前存在的灰度图像增强算法不同，不仅对亮度分量做出了动态范围调节，同时对图像的颜色分量也进行处理。实验证明，增强后的彩色图像不仅更加清晰，更加生动，鲜艳，达到了预期的目标。