基于多尺度特征融合网络的傅里叶叠层成像

傅里叶叠层成像是一种实现光学系统高分辨率、大视场成像的技术。传统FP方法的高分辨率重建过程需要较高的孔径重叠率,导致采集图像数量较多,采样效率低。此外,FP重建算法的复杂度高,重建时间长。针对以上问题,本文结合深度学习,提出一种基于多尺度特征融合网络的傅里叶叠层成像算法,通过改进的特征金字塔卷积神经网络,能够从稀疏采样的低分辨振幅图像中提取特征信息并进行融合,实现超分辨的复图像重建。实验结果表明,在相同采样条件下,与传统方法相比,本文提出的深度学习算法提高了图像重建的质量,减少了90%以上的重建时间,并且对高斯噪声的鲁棒性较高。所提出的方法能够将相邻频域子孔径间的重叠率从50%降低至25%,减少50%的采集图像数量,大幅提高采样效率。     

空间频谱约束傅里叶叠层成像重建方法

傅里叶叠层成像是一种能够同时实现大视场和高分辨的成像方法,公开发表的文献表明其空间分辨率极限由照明数值孔径和物镜数值孔径决定。为了进一步提高其分辨率,提出了频域和空间约束傅里叶叠层重建方法:利用传统重建算法获得的空间频谱进行频域约束,以传统重建算法获得的图像进行空间约束;该方法基于一个假设:图像具有稀疏特性;从传统重建算法获得的图像中提取所需的频域和空间约束条件,不需要额外采集数据和硬件改进。仿真和实验结果表明:与传统无约束重建方法相比,提出的算法能够提高分辨率和改善对比度,空间分辨率提高幅度高达~26%。     

基于离散剪切波变换的傅里叶叠层成像算法研究

本文为了提高傅里叶叠层成像的图像重建质量,提出基于离散剪切波变换的傅里叶叠层成像,将离散剪切波作为稀疏基,利用其多尺度和各向异性的特点对图像进行稀疏重构。实验证明:该算法能够显著提升图像重建质量,并且具有良好的稳定性和鲁棒性。     

傅里叶叠层显微术的照明光强校正研究北大核心CSCD

傅里叶叠层显微术(FPM)是一种新型的计算显微成像技术,FPM与传统显微术照明方式不同,常采用可编程LED阵列进行不同角度照明,而LED灯珠发射光强与角度有关,随角度增大光强迅速减弱,不同角度照明光强不能保证一致,导致重建图像质量下降。因此,在进行相位迭代反演计算过程中,需要对不同角度照明拍摄的图像进行光强校正。介绍了不同角度照明光强不均一的原因,通过数值模拟,探讨了对不同角度照明光强进行校正的必要性,最后给出了物理上光强校正的实验结果。     

傅里叶叠层显微术的照明光强校正研究北大核心CSCD

傅里叶叠层显微术(FPM)是一种新型的计算显微成像技术,FPM与传统显微术照明方式不同,常采用可编程LED阵列进行不同角度照明,而LED灯珠发射光强与角度有关,随角度增大光强迅速减弱,不同角度照明光强不能保证一致,导致重建图像质量下降。因此,在进行相位迭代反演计算过程中,需要对不同角度照明拍摄的图像进行光强校正。介绍了不同角度照明光强不均一的原因,通过数值模拟,探讨了对不同角度照明光强进行校正的必要性,最后给出了物理上光强校正的实验结果。     

一种基于集成成像生成计算全息图的方法

提出了一种基于集成成像生成三维(3D)物体计算全息图的方法。利用微透镜阵列获取微图像阵列,通过像素提取获得正交投影子图像阵列,根据3D中心切片理论,将各正交投影子图像的二维(2D)傅里叶频谱放入相对应的3D傅里叶空间中,提取其相交的部分并叠加,可以获得3D物体在透镜后焦面的频谱信息分布。计算出在一定传播距离处的菲涅耳衍射分布,用全息编码方法生成菲涅耳计算全息图。进行模拟再现,给出在不同再现距离上获得的再现像,验证了该方法的可行性。该方法能够在非相干光照明的情况下采用3D傅里叶频谱制作真实3D物体的全息图,它减小了系统的复杂程度,在算法实现上更加简单。     

光纤耦合的亚像元超分辨率扫描成像图像处理

遥感成像时,采用六角形排列叠层结构的光纤束耦合图像,微扫描工作方式使目标图像依次通过各层光纤。六角形排列的光纤束邻近层光纤之间的错位属亚像元量级,采用亚像元图像处理能获取超分辨率图像。亚像元处理时,首先分离邻近层光纤耦合的图像,以其中一幅图像为基准对另一图像进行配准处理得到中间图像,然后对中间图像和基准图像进行傅里叶变换。考虑仪器及人眼分辨极限,设定图像信号为带限信号,将光纤束邻近层半个像元的错位转化为两幅图像频谱的相位差,从而确定图像融合的插值函数。实验结果表明,针对光纤束六角形排列的亚像元处理获取了超高空间分辨率的图像。     

基于傅里叶变换和倒谱系数的电子音乐标记算法

为解决当前对电子音乐标记准确性差、分辨率低的问题,提出基于傅里叶变换和倒谱系数的电子音乐标记算法。首先结合傅里叶变换算法采集电子音乐的特征频谱,并进行特征信号的分辨,以此计算出电子音乐的倒谱系数,根据匹配后的倒谱系数对电子音乐进行高精度分辨处理,根据分辨结果实现对电子音乐特征数值的准确标记。最后通过实验证实,基于傅里叶变换和倒谱系数的电子音乐标记算法相对于传统方法具有更高的准确性和分辨率,充分满足研究要求。     

基于傅里叶干涉法的微结构离面运动测量

提出一种基于傅里叶变换的频闪显微干涉测试方法,对微谐振器和微悬臂梁的离面运动进行测试研究.微结构受激励产生周期离面运动,单个运动周期分解成若干运动相位,利用频闪照明获得不同运动相位的干涉图像,通过傅里叶变换计算出各自的包裹相位,并利用时间轴相位展开提取出微结构的离面周期运动信息.与时间相移干涉法相比,该方法只需在单个运动相位下采集1幅干涉图像,减少了干涉图像采集的时间.对比实验结果表明,傅里叶干涉法的离面运动测量精度优于20 nm.     

基于压缩感知的三孔径毫米波合成孔径雷达侧视三维成像

基于压缩感知,该文研究了交轨向三孔径毫米波合成孔径雷达侧视3维成像问题。利用交轨方向的三孔径天线形成的稀疏阵列结构,获取高程分辨率并实现3维成像。由于交轨方向的采样数较少及非均匀采样,高程分辨率低,传统的基于傅里叶变换的3维成像技术获得的图像质量较差。针对此不足,在交轨向稀疏采样的条件下,该文采用压缩感知方法来实现超分辨成像。利用仿真和实际数据比较了传统成像方法和基于压缩感知的成像方法的性能,并验证了该文方法的有效性。     

基于改进粒子群算法的室内可见光通信系统灯源布局

针对传统室内可见光通信(VLC)系统中光源分布的不均匀性导致的通信盲区和通信质量不平稳等问题,提出一种位置和灯源参数联合优化的方法.该方法在不改变传统布局的总功率前提下进行发光二极管(LED)阵列的重新分配,其次遍历搜寻各LED阵列的最优位置,最后运用改进的粒子群优化(PS0)算法对各LED阵列中的参数进行优化.仿真结...     

基于深度学习的3D打印球形粉末颗粒自动统计与测量

随着金属粉末3D打印技术的不断发展,如何从显微图像中准确提取粉末颗粒的粒形粒径和球化率信息变得越来越重要。文中基于深度学习算法Mask R-CNN,提出了一种电镜图像球形粉末颗粒自动统计与测量的方法。该方法可对单幅显微图像上超过1 000个颗粒进行自动识别,有效检测电镜图像中的遮挡颗粒,并且生成粒径分布、球形度和球化率统计结果。相比传统图像分割算法,颗粒识别准确度提升了23.6%。相比激光干涉仪的粒径分布测量结果,文中提出的方法可以将位于较大球形粉末上黏附的小颗粒也有效识别出来。     

An Efficient Particle Filter–based Tracking Method Using Graphics Processing Unit (GPU)

Particle filter has been proven very robust in handling non-linear and non-Gaussian problems and has been widely used in the area of object tracking. One of the main problems in particle filter-based object tracking is, however, its high computational cost induced by the most time-consuming stage of measurement model computation. This paper makes progress in resolving the problem by proposing an efficient particle filter-based tracking algorithm using color information. First, a compact color cooccurrence histogram is presented, which considers both spatial and color information and can effectively represent color distribution with a very small number of histogram bins. The paper also introduces integral images by which the cooccurrence histogram can be obtained with simple array reference operations. However, the construction of the integral images on the CPU may be computationally expensive. Hence, this paper develops parallel algorithms on a desktop Graphics Processing Unit (GPU), which accomplishes the integral images construction and cooccurrence histogram computation after bin index determination. The resulting algorithm is quite efficient and has better performance than the traditional histogram-based tracking algorithm. The tracking time of the proposed algorithm increases insignificantly with the growth of particle number, and it remains consistent among varying image sequences and stable throughout all frames in the same image sequence due to its irrelevance to object size. Experiments in diverse image sequences validate our conclusions.     

基于光学相控阵的提高APD阵列三维成像分辨率方法

小面阵APD阵列较低的像元数量限制了其三维成像分辨率。提出了一种基于光学相控阵的提高APD阵列三维成像分辨率方法,用光学相控阵生成与APD阵列像元数量相同且位置匹配的光束阵列并实现扫描。光束阵列中子光束发散角小于APD阵列中单个像元的瞬时视场角,子光束在单个像元视场内扫描实现APD阵列对目标三维信息的多次采集,进而提高APD阵列的分辨率。在Matlab中基于二维标量衍射理论仿真了光束阵列在远场的分布,并分析了子光束发散角与扩展周期数之间的关系。最后采用液晶相位空间光调制器作为光学相控阵器件,结合CCD接收回波信号,进一步验证了提出方法的可行性。     

激光外差干涉仪相位计的设计

外差信号的比相处理是决定外差干涉仪精度、分辨率等性能的重要因素。为了解决比相计的分辨率和检测速度之间的矛盾,采用比相方法进行了测量原理、应用特点及局限性的理论分析,给出了相应的解决方案。结果表明,基于现场可编程门阵列的整周期采样可以提高自相关方法的测量精度,混频过零检测方法可以提高测量速度。     

机载激光云粒子成像仪研制与校准研究

为了实现对25m~1550m范围云粒子的测量和成像,采用了光学成像方法,基于准直光束照射的云粒子在64元探测器上投影切片组合的原理,研制了机载激光云粒子成像仪.介绍了激光云粒子成像仪各组成部分的功能,进行了探测单元量化标准、数据获取与处理方法、以及影响云粒子成像准确性的因素等方面的分析.建立了粒子尺寸校准装置,并采用7种规格的标准圆点进行了校准实验.结果表明,机载激光云粒子成像仪可探测到云粒子并成像,实现了粒子的尺寸测量和2维图像显示.     

高分辨率多视点动态全息3D显示

提出了一种高分辨率多视点动态全息3D显示方法,观看视点位置变化时,观看者能够看到连续变化的3D效果。在进行全息图计算时,首先根据针孔阵列投影模型,渲染3D动画中每一帧3D模型的光场图像序列;然后从已渲染的多组光场图像序列中抽取对应视角信息的光场图像进行融合,得到融合后的动态光场图像序列;在进行全息图编码时,以动态光场图像序列中的一帧图像作为物光振幅,以来自于针孔的发散球面波的相位作为物光相位,引入平面参考光进行编码,得到一个单元全息图。由于每个单元全息图的计算是相互独立的,因此在计算过程中使用并行加速计算,实现了尺寸为32 mm×32 mm、分辨率为100000 pixel×100000 pixel的高分辨率全息图,其光场图像融合和全息编码的时间仅需27 min。光学再现结果证明了该方法的可行性。所提出的高分辨率多视点动态全息3D显示方法在全息包装和3D广告等领域具有广泛的应用前景。     

一种线阵红外焦平面的图像处理方法

根据线阵碲镉汞焦平面中少数载流子的横向收集物理特性,提出了一种改善红外焦平面图像质量的处理方法,并应用于某试验卫星的遥感图像上.这些遥感图像是采用上海技术物理研究所研制的256元线列焦平面组件获得的.结果表明,经处理后图像的分辨率和对比度均有显著提高.     

阵列化互连LED模组寿命分布的蒙特卡洛模拟

利用蒙特卡洛方法对阵列化互连LED模组的可靠寿命进行了模拟,假设分档后的大功率白光LED的正向电压符合正态分布,额定电流下的寿命符合对数正态分布,且寿命和电流、温度的关系符合Eying模型,研究了n×n(6≤n≤12)LED阵列的寿命分布.模拟结果表明,对于n×n LED阵列,寿命随LED数目的增加没有下降反而略有增加...