基于DM642的激光水下图像处理系统设计与实现

搭建了一种距离选通激光水下成像系统,分析了水下光电图像的特点,采用DM642数字信号处理芯片为核心设计了数字图像处理系统,给出了利用平台直方图均衡化实现水下图像增强算法原理以及该算法在设计的图像处理系统中的实现方法,并给出了利用该方法对水下25 m和40 m处目标所成图像的处理结果。实验结果表明,利用文中搭建的距离选通水下成像系统和设计的图像处理系统可以有效实现对水下目标的成像探测并能提高目标图像的对比度。     

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。     

水下激光距离选通三维成像方法

基于水下距离选通激光成像技术,利用选通成像中回波强度相变化特性中包含的距离信息,提出了一种针对水下目标的三维成像方法。结合实验室现有的水下距离选通激光成像系统,对15 m处的水下目标进行了三维成像。这一方法有效抑制了水下成像系统中存在的目标表面材质、水体衰减以及目标各点法线方向与入射激光脉冲方向夹角不同等因素对于三维成像造成的不良影响,同时仅需要从单一方向对目标进行成像,减少了所需图像采集的次数,简化了三维重构的过程。     

基于高重复频率脉冲激光的水下全选通成像雷达

在水下高重复频率距离选通成像系统的基础上,设计了一种全选通成像系统。在空间域中,可将整个探测区域划分为多个相互叠加的改进选通切片,一帧图像积分时间内的激光脉冲按照一定规律分布到各个改进选通切片中;在时间域中,在一帧图像积分时间内按照一定规律实现宽选通门对不同激光脉冲回波的等时差移动,使得一帧图像中包含所有距离的目标信息,实现了全选通实时成像。实验对比了连续光成像系统、传统距离选通成像系统和全选通成像系统的成像质量。实验结果表明,全选通成像系统同时具有连续光成像系统探测范围广和距离选通成像系统探测距离远的优点,探测距离大于4.5 H(H为衰减长度),输出视频的帧率为20Hz。     

Detection algorithm of underwater linear target based on range-gated imaging

基于水下距离选通激光成像技术,提出了一种可用于长距离下的水下线状目标检测算法。该算法针对水下成像中低对比度、模糊和噪声等特性,首先采用对比度拉升、中值滤波、小波变换等方法对图像进行增强处理;然后利用Canny边缘检测算子提取出目标的边缘特征;最后针对边缘特征中出现的噪声边缘问题,选用了鲁棒性强的随机抽样一致性参数估计算法从边缘特征中检测出线状目标,并计算得到目标的位置和方向等相关参数。实验结果表明,该算法可以有效地检测出水下曲线状目标,弥补现有方法只能检测直线目标的不足,检测率可以达到93%,有效检测距离能达到5倍水下衰减长度。     

互相关算法在运动目标距离选通激光三维成像中的应用

在微光成像中,距离选通成像是一种获取目标三维信息的有效手段。对于静止目标而言,可以通过对目标切片成像,获得不同选通距离的目标图像,进而通过二值化算法或质心算法获得目标的三维图像。而对于运动目标而言,在切片成像的同时,目标的空间位置会发生变化,因此需要对不同选通距离的目标图像进行配准,而后才能获得目标的三维图像。搭建了基于像增强电荷耦合器件(ICCD)的距离选通实验系统,提出了一种基于像质评价的互信息配准算法配准激光图像目标的空间位置,然后对配准后的激光图像通过互相关算法获得三维图像,并在保证一定的三维精度基础上,逐渐减少激光图像的像幅数,最后与二值化算法和质心算法三维重构进行了实验对比,实验结果表明,互信息配准算法能够有效配准激光图像,互相关三维成像算法精度高于二值化法和质心法,最少采用2幅图像即可获得目标的三维点云图像,大大降低了对运动目标三维成像的难度。     

激光水下距离选通成像门控实验研究

激光水下距离选通成像系统要想获得有效的目标图像,必须精确地给出合适的触发信号和控制接收器ICCD的门控延迟时间和选通门宽等门控参数。针对这一关键问题,设计了不存在成像距离盲区的激光器电源提供源触发信号的外触发方式,并应用二分查找的方法确定成像系统的门控参数,利用实验确定的门控参数,获得了5至23m水下不同深度的有效目标激光图像48张。获取的水下激光目标图像的信噪比可达10dB以上,可满足目标探测的实际应用要求。     

水下距离选通成像系统调制传递函数模型分析

随着国家对水下成像探测、水下资源勘查等应用需求增加,建立符合实际情况的水下光电成像模型,成为目前水下成像研究者的目标。为了探究水下距离选通成像系统性能,建立了距离选通成像系统各个模块调制传递函数模型,以及总的系统调制传递函数模型。对目前市场上主流成像系统所采用的超第二代、第三代像增强器的选通成像性能进行理论对比仿真分析,完成了对水下距离选通成像系统性能模型的仿真。结果表明,前向散射光调制传递函数以及后向散射光调制传递函数随着探测距离以及选通时间的增加呈现逐渐下降趋势,并且前向散射光调制传递函数下降的速度更快;系统调制传递函数随着探测距离、选通时间和空间频率的增加而逐渐下降,并且通过理论模型分析得到典型的第三代像管的性能比超第二代像管的性能在水下距离选通成像过程中更具优势。     

基于距离选通的水下偏振光成像系统的研究

光在水下传输受到吸收和散射的影响,限制了水下成像的成像距离和成像清晰度。为能抑制后向散射光的干扰,结合距离选通技术和偏振成像技术的各自的特点,提出了基于距离选通的偏振成像方式。基于距离选通的偏振成像一方面利用同步控制装置,时间上分离目标反射光,另一方面通过水体散射光和物体散射光解偏振度的差异来实现成像。本文分析了基于距离选通的偏振成像原理,具体给出了实验装置和实验过程。通过实验分析,得出基于距离选通的偏振成像技术运用于水下成像的可行性,且能大大提高图像的对比度,使其成像质量优于距离选通方式。     

水下激光距离选通成像系统的模型与极限探测性能研究

为了改善现有水下激光距离选通成像建模方法在收发时序和器件特性方面的不足,提出了一种改进的系统模型。该模型以一维(1D)方波信号为研究对象,通过计算该信号的输出信噪比来评价成像系统的性能。模型考虑了水下激光脉冲的时域展宽和增强型电荷耦合装置(ICCD)的增益噪声特性以对现有模型的不足进行改进。通过模拟计算与实际水下激光距离选通成像系统所采集的图像相对比的方法验证了模型正确性,又通过对系统在不同水质下极限探测距离的仿真计算表明距离选通技术对人形暗目标的探测、识别和认清距离达到了9,7.5和7个衰减长度,从而证明了距离选通技术能够有效探测劣质水况下的中小目标。     

基于视觉与标注相关信息的图像聚类算法

算法首先按视觉相关程度对标注字进行打分,标注字的分值体现了语义一致图像的视觉连贯程度.利用图像语义类别固有的语言描述性,从图像标注中抽取具有明显视觉连贯性的标注字作为图像的语义类别,减少了数据库设计者繁琐的手工编目工作.按标注字信息对图像进行语义分类,提高了图像聚类的语义一致性.对4500幅Corel标注图像的聚类结果证实了算法的有效性.     

一种新的基于图像增强的融合算法

针对一般融合算法在图像预处理上存在的不足,将图像融合引入图像预处理中,使待融合图像不仅得到增强,且不损失其他信息,为下一步图像融合奠定良好的基础,在此基础上对图像进行融合,其标准差、平均梯度、熵等图像评价指标都优于直接对图像进行融合,达到预期效果.     

数字图像拼接方法研究进展

数字图像拼接是指将具有重叠区的多幅数字图像或多帧视频通过配准和融合获得单幅宽视场图像或者动态全景图.数字图像拼接方法主要包括图像配准算法和图像融合算法.根据待拼接图像和拼接图像的特点,介绍图像拼接的4种基本类型,说明图像拼接的研究意义,概述近年来图像拼接方法的研究状况,最后分析图像拼接方法的研究动向.     

基于IMG红外图像的编码破解与格式转换

红外热像仪常见的图像格式为IMG,其编码规则有别于通常意义下的IMG图像,经研究发现:图像文件中保存每个像素点信息的数据(本文中称其为像素值)是随着该点的实际温度值单调递增的:利用神经网络得出像素点的实际温度与像素值间的函数关系,仿真误差低于0. 0001;据此构造温度值与灰度色彩的非线性关系,本文最后根据BMP图的编码规则,将红外热图转换成Windows下通用的图像格式,从而突破了热像仪器配套软件的禁锢,又可以得到图像最原始的温度信息,为进一步的红外图像处理打下了基础。     

一种基于鱼眼图像的全景展开算法

针对在全景图像拼接技术中有着广泛应用的鱼眼图像校正问题,这里选择分辨率为800×800大小的鱼眼图片进行实验,利用鱼眼镜头垂直拍摄生成全景图的方法,运用图像像素点矩阵的变换,像素点数量的不变性,拼接其子图像,进而取得了良好的效果,由此得出了一种简单而有效的全景图展开算法。实验证明,算法简单、计算量小、实时性高、获得了良好的校正效果,达到生成全景图像的目的。     

光机装校阶段红外与可见光图像配准技术研究

针对在光机装校阶段,分析光学件和金工件的设计、加工和装配的累积误差对图像配准精度的影响。首先,分析在光机装校时采取主观评价方法评价图像配准质量的原因;其次,具体分析物镜的焦距和畸变误差、光轴一致性误差和探测器安装面误差对图像配准精度的影响。通过分析误差产生的原因,提出在光机装校时的解决办法。     

基于图像特征的多元平滑算法

基于图像特征的分析,本文提出了一种能够最大限度地保持图像细节、且同时滤除图像随机颗粒噪声与结构性噪声的多元平滑算法。该算法优于图像系统通常采用的均值与中值滤波方法,能够使用于实时热成像系统图像处理场合     

多光学传感器的图像拼接系统的设计

当要求的场景尺寸超出一个光学传感器的范围时,同时取得一个完整的场景就成为难点。针对这一问题,提出一套小型的视场拼接系统。采用多个光学传感器同时对场景进行采集,得到几幅互相有一定重叠的图像。然后进行图像配准和图像融合,实现无缝大视场的拼接。     

一种水下图像增强算法的实现和仿真

〗由于水下环境的特殊性和复杂性,使得水下图像的质量差、图像对比度低。文中给出了一种基于空间域的图像增强方法,该算法利用均值算法估计水下图像背景,从原水下图像衰减背景图像,再对衰减背景之后的图像进行改进的图像锐化处理。通过对算法仿真结果的分析可知,处理后的图像整体对比度明显提升,同时使得目标的边缘更加清晰。     

地基毫米波辐射图像模拟生成方法的研究

分析了照相机和地基毫米波辐射计的成像机理，讨论了光学图像的分割和识别方法，论述了地物表面温度亮温、视温、天线温度和天空温度之间的关系，并在此基础上提出了一种用可见光图像模拟生成毫米波辐射图像的方法，该方法用于制作地图匹配制导中的基准地图，图像模拟的结果表明，该方法完全可行。