基于可见光和近红外光图像的浊度分析

传统的光电检测系统需要复杂的电路和分光系统,以及需要专业人员进行操作。为了取而代之,结合数码摄像头的成像特点和计算机的高速信息处理能力,提出了一种利用摄像头测量浊度的方法。设计了两种基于可见光和近红外光摄像头的浊度测量装置和一个恒定光强的光源驱动电路。利用自主开发的图像处理软件获取浊度图像中的RGB数据,并将其转换为CIE Lab颜色空间。根据亮度、色差与浊度之间的关系,建立了0-1000 NTU、小于100 NTU、大于100 NTU范围内的可见光和近红外装置的亮度和色差的浊度检测模型。对所提出的模型进行对比分析,选择综合性能最好的两个测量模型进行融合,生成了一个新的测量模型。实验结果表明,三种模型与商用浊度仪的测量结果之间的相关性均大于0.999,融合模型的误差在1.05%以内,均方误差为1.14。可见光装置在低浊度测量时表现出的误差较小,受图像颜色影响较小。近红外装置在全量程和高浊度测量时更稳定、准确,更适合此类测量。     

oRGB颜色空间的夜视图像彩色融合

针对红外与可见光双波段夜视图像增强提出了基于oRGB颜色空间的彩色融合算法。选择亮度与颜色分离的对立色颜色空间,应用多尺度Top-hat变换方法将红外与可见光增强融合图像作为伪彩色图像的亮度分量,根据双波段图像的差异性并结合参考图像色调构造颜色分量;为避免线性变换的颜色传递方法容易造成灰度级压缩或过饱和情况,在分析颜色传递机理的基础上,使用非线性的直方图匹配方法实现颜色传递。实验结果表明,融合图像的颜色分布更自然,纹理细节、整体亮度和对比度等视觉特征表现更优。     

一种基于HSI和小波变换的可见光和红外图像融合新方法

针对传统的HSI(色度—饱和度—亮度)图像融合方法易出现颜色失真和传统的小波融合方法存在分块模糊的现象,文中提出一种基于HSI和小波变换的可见光和红外图像融合新方法。该方法首先通过HSI变换获得红外和可见光图像的亮度成分,采用基于方差匹配度的融合规则对两者进行小波融合,得到新的亮度分量,并选用红外图像的饱和度分量和可见光图像的色度分量,进行HSI逆变换获得最终融合图像。实验结果表明:该方法在提高图像清晰度、突出图像细节和热目标等方面效果显著。     

基于GRIN-Lens散射式红外浊度仪的设计

根据水质浊度测定标准ISO 7027-1:2016,结合散射法浊度测量原理,设计一种用于测量环境水体浊度的小型化便携式浊度仪。测量光源采用波长为880 nm的红外LED,设计了恒流源驱动电路提高光源的稳定性。浊度仪以嵌入式ARM处理器为核心,基于GRIN-Lens自聚焦透镜和TSL2581光强传感器设计检测模块,并通过OLED显示屏实时显示测量数据。设计并通过3D打印技术加工了机械装置,实现了包括光源、比色皿、检测器和GRIN-Lens等结构一体化的测量系统。实验结果表明,浊度仪在0～400 NTU的样品中可精确地对浊度进行测量,线性良好,精密度良好,方法检出限为0.2 NTU。     

基于光强可调的浊度智能检测传感器研究

为了使浊度传感器量程与精度调节智能化,基于光学检测浊度的原理,研究了溶液透射光检测电压和入射光强的非线性变化规律,建立了电压差-浊度间测量模型。设计了通过PWM占空比调节不同溶液间的电压差改变量程与精度的传感器,进行了量程1(1～1 000 NTU)和量程2(0～200 NTU)的实验。实验结果显示,在量程1时,重复性误差为1.7%,示值误差为10%;在量程2时,重复性误差为1.0%,示值误差为4.5%。结果表明,测量低浊度时,量程2精度更高;测量高浊度时,量程1范围更大。实验证明了该模型的可行性。     

基于双路二维式光电检测的水质浊度仪研制

研究了一种双路二维式光电检测的水质浊度传感器的结构并提出了新的LED调制方法,采用两组发射和接收器件,立体式交替接收光电数据,有效地扩大了浊度的测量面。同时提出了一种新的背景光消除电路,通过对LED信号的调制,该电路可以有效消除背景光对光电传感器的影响。实验标定了5组光强与浊度的数据,计算光强与浊度数据的Pearson相关系数后,确定了浊度与光强的关系,建立了数学模型。通过验证模型校正后的决定系数,证实了模型参数的可靠性。实验表明,在0~120 NTU内测得数据准确度高于0.5%,该装置可以准确地检测水质浊度。     

适于图像融合的快速颜色传递方法

为获得具有自然日光色彩效果的融合图像,利用线性YCBCR空间和Reinhard统计颜色传递策略,提出了一种适于图像融合的颜色传递方法：YCBCR颜色传递方法。此方法不仅计算复杂度低,而且非常适合彩色图像融合,使得利用高对比度灰度融合图像替换彩色融合图像亮度分量,从而增强彩色融合图像亮度对比度的操作变得简单易行。本文从数学上证明了YUV等符合通用YCBCR空间模型的颜色空间用于颜色传递所产生的重染色结果,与用YCBCR空间得到的结果相同。实验结果表明,YCBCR颜色传递方法可以赋予彩色融合图像一种自然的日光色彩效果,其重染色彩色融合图像的能力好于Reinhard方法。     

基于2CCD相机的荧光分子成像系统和融合算法（英文）

本文通过建立荧光成像系统,可以同时获得红外和可见光图像。此荧光成像系统包括荧光激发部分、图像获取部分、机械部分、图像传输和处理部分。本系统主要研究了JAI公司的型号为AD-080CL的2CCD相机,在荧光成像系统中设计了可见光和近红外图像融合算法,采用小波变换融合方法。为了增强融合图像中荧光部分的效果,改变彩色图像中的绿色分量的亮度。软件构架采用微软基础类库(MFC),在VS2010下开发。     

基于2CCD相机的荧光分子成像系统和融合算法

本文通过建立荧光成像系统,可以同时获得红外和可见光图像.此荧光成像系统包括荧光激发部分、图像获取部分、机械部分、图像传输和处理部分.本系统主要研究了JAI公司的型号为AD-080CL的2CCD相机,在荧光成像系统中设计了可见光和近红外图像融合算法,采用小波变换融合方法.为了增强融合图像中荧光部分的效果,改变彩色图像中的绿色分量的亮度.软件构架采用微软基础类库(MFC),在VS2010下开发.     

Lab的多投影颜色校正及亮度融合技术

传统的多投影颜色校正和亮度融合在RGB颜色空间下进行,存在校正过程中亮度和色度相互干扰的问题。针对上述问题,提出一种基于Lab颜色空间的颜色校正和亮度融合方法。将亮度与色度单独提取出来,用B样条曲线模型建立起各投影仪原图像与投影显示画面的亮度、色度转换关系,以消除各投影仪投影显示画面之间的颜色差异,并采用融合B样条曲线的伽玛校正对画面重叠区域的亮度进行调节。实验结果表明,相对于RGB颜色空间,在Lab空间进行颜色校正使两个投影显示画面的颜色强度差异在Lab三通道分别减少了4.14,2.41,2.44;相对于RGB颜色空间的伽马校正,在Lab空间将伽马校正与B样条曲线融合进行亮度调节使投影显示画面重叠区域与非重叠区域的颜色强度差异在Lab三通道分别减少了6.12,4.64,3.47。基于Lab的多投影颜色校正及亮度融合技术可对投影显示画面亮度与色度进行更准确的校正,并且给予不同颜色强度对应的伽马系数。     

基于散射法及透射法的浊度检测系统设计

针对浊度测量方式多样且适应范围不同及浊度检测误差补偿准确度问题,对浊度检测系统的测量方式、光源驱动、量程自动切换、软件标定和温度补偿等方面进行了研究。通过对浊度测量原理的分析,设计了基于散射法及透射法的新型探头及浊度检测电路,利用该新型探头对浊度进行了信息采集,采用分段标定的方式对检测系统进行了软件标定,并对检测系统进行了温度补偿。研究结果表明:该浊度检测系统能实时检测浊度信号,具有量程自动切换、数据处理、软件标定、温度补偿等功能,该检测系统能够准确测量0～1 000 NTU范围内待测溶液的浊度,且测量精度在±1%FS以内。     

克服动态问题影响的相机响应函数标定

利用图像之间的亮度映射函数而不是图像本身各像素点信息进行相机响应函数的标定,避免了成像系统的晃动或者拍摄场景的动态问题带来的图像配准之间的误差给后续标定算法带来的影响。采用直方图规则化的方法分析不同曝光量图像之间的各颜色通道不同亮度级的统计特征,获得了不同图像对之间的亮度映射函数。然后,利用图像对之间的亮度映射函数结合各帧图像的直方图建立求解相机响应函数的超定方程模型。最后,利用最小二乘法解算模型获得相机响应函数。验证实验表明,本文相机响应函数标定算法具有克服相机的动态问题的能力;不同输入帧数图像的分组实验显示,最小输入4帧图像能够获得较为理想的响应函数标定结果。     

球形转子不平衡量的一种自动测量方法

利用面阵CCD和PCI图像卡,将转子上一固定标志点转化为图像中局部特征的亮度并用数字图像处理技术提取标志点的位置从而记录转子摆动过程,以转子的运动方程为状态方程,建立最优估计模型对采集得到的摆动轨迹进行辨识,得到了转子的不平衡量。对测量系统进行的误差分析及试验结果证明整个测量装置具有可自动测量、测量时间短和测量精度高的优点。     

基于CCD的多浊度快速检测技术

针对CCD光电灵敏度高和图像响应快的特点,结合颜色识别理论提出一种基于CCD的液体多浊度快速检测方法.通过光透射理论和CCD传感原理分析,自制实验平台对多组标准福尔马肼浊度液进行测量,采用最小二乘法对数据作曲线拟合;同时,对比列出了WGZ-2型浊度仪对标准液测量的数据.通过实验数据分析得出了浊度与RGB值的数学对应关系式,系统采用该方法在测量过程中产生误差小、稳定性好,并取得了良好的效果.在微生物细菌检测行业有较好的应用前景.     

实用新型浊度仪

浊度仪由传感器、放大器和显示器组成.传感器采用散射透射光度之比的测量方法和光电器件互补设计,浊度在0～400NTU的范围内,直接输出线性信号,线性度可调.放大器的输入采用绝对测量电路来提高测量浊度的精确度和稳定度,使仪器受环境温度、测量光束或器件老化的变化影响很小,浊度读数准确、稳定、线性范围宽,适用于污水、饮用水、地表水处理、水的循环利用及化工、石油、选冶、印染、造纸、制药、食品等各种液体的浊度测量.     

基于VCSEL半导体激光器的浊度传感器设计北大核心CSCD

为更准确测量水体的水质浊度,设计一种基于半导体激光器的浊度传感器,该传感器由光学采集模块、信号处理模块、信号输出模块和电源供电模块组成。光学采集模块采用850 nm的VESEL半导体激光器为光源,采用后向散射光检测法,该方式具有宽线性范围,适用于悬浮颗粒物浊度测量。信号处理模块采用I/V转换电路、滤波检波电路、三级运放电路、振荡电路、温度补偿电路和差分放大器对采集的散射光信号进行处理。信号输出模块采用放大电路和4~20 mA转换电路将散射光信号转换成4~20 mA信号。传感器性能测试结果表明:浊度传感器准确度误差在±1.36%以内,稳定性优于0.6%,具有较高的准确性和可靠性。     

自然彩色化双通道实时图像融合系统

考虑硬件资源与运算速度的需求,设计了一种基于数字信号处理(DSP)的具有自然彩色效果的红外与可见光图像融合系统.该系统采用软硬件结合的方法进行双通道图像配准,基于YCbCr空间实现伪彩色融合,然后利用自然真彩色参考图像对融合结果进行颜色传递.系统采用基于统计特性的颜色查找表技术,利用参考图像与伪彩色融合图像的统计特性修正颜色查找表,提高了计算效率.在系统的硬件平台上进行了实验,结果表明,系统融合图像接近自然色彩,在保留可见光图像细节的前提下,有效地突出了红外图像中的热目标.该系统融合速率达到25 frame/s,能够实现红外与可见光图像的实时融合与自然彩色化,有助于观察人员快速地发现目标,弥补了单一图像传感器的不足.     

基于模拟多曝光融合的低照度全景图像增强

针对低照度全景图像存在的对比度低、视觉效果差等问题,提出了一种基于模拟多曝光融合的低照度全景图像增强算法。首先,将原图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间,以图像信息熵作为度量估计最佳曝光率,采用亮度映射函数对V分量进行增强处理,再将其转回RGB颜色空间得到过曝光图像;接着,以低照度图像和过曝光图像为输入,采用曝光插值法合成中等曝光图像;然后,采用多尺度融合策略将低照度图像、中等曝光图像和过曝光图像进行融合,得到融合后的图像;最后,通过多尺度细节增强算法对融合后的图像进行细节增强,得到最终的增强图像。通过与NPE,LIME,SRIE,Li,Ying,RtinexNet算法相比,在不同场景的全景图像上,亮度顺序误差(LOE)最小为322,自然图像质量评估器(NIQE)最小为2.32,无参考空间域图像质量评估器最小为5.71,结构相似度(SSIM)最高达到0.82,综合性能优于其他对比算法。实验结果表明,本文算法能够有效地提升低照度全景图像的质量。     

改进的响尾蛇双模式细胞模型的图像融合

由于基于经典Waxman融合模型得到的伪彩色融合图像目标不够清晰,本文提出了一种改进的感受野融合模型。对红外图像和可见光图像分别进行了ON对抗增强和OFF对抗增强;将红外ON对抗增强图像馈入中心-环绕感受野模型的中心兴奋区域,可见光OFF对抗增强图像馈入环绕抑制区,得到融合图像的B分量;将红外OFF对抗增强图像馈入中心-环绕感受野模型的环绕抑制区域,可见光ON对抗增强图像馈入中心兴奋区,得到融合图像的G分量;将可见光ON对抗增强图像直接作为融合图像的R分量;然后,输出RGB伪彩色融合图像。最后,用Waxman方法和本文提出的方法分别对两组源图像进行融合,并用信息熵和平均梯度对融合结果进行了评价。结果表明,采用提出的模型,第一组融合图像的信息熵和平均梯度比Waxman融合模型分别高出0.314 6和0.004 1,第二组融合图像的信息熵和平均梯度比Waxman融合模型分别高出0.255 1和0.002 7。得到的数据显示本文提出的融合模型的融合效果优于经典Waxman模型。     

随机纹理图像色差检测算法研究

针对随机纹理图像在实际生产环境下的色差检测问题,在研究、分析国内外研究成果的基础上提出了基于CIELAB均匀颜色空间的色差检测算法。文中对算法进行了详细的描述。首先在HSV颜色空间下计算聚类数目,在CIELAB颜色空间下确定初始聚类中心,然后进行模糊C均值聚类,最后进行颜色特征的提取。以雨花石墙地砖为例,分别在光照、粉尘、振动三种典型干扰环境下进行了实验。实验结果表明本文提出的色差检测算法检测结果受粉尘,振动干扰影响较小,色差值小于1.5,认为无色差,而受光照干扰影响较大,色差值大于1.5,认为有色差。这一结果与人眼的视觉判断相一致。建议在实际应用中对光照条件、光源稳定性进行合理的控制。本算法对其它随机纹理产品的颜色检测也有实用价值。