尺度自适应暗通道先验去雾方法

在雾、霾等天气条件下,大气粒子的散射作用使环境的能见度偏低,视觉系统采集到的图像严重降质。基于暗通道先验的图像复原方法因其去雾效果自然、约束条件少,且易于实现等优点而受到广泛关注。但是,该方法的去雾效果受尺度（暗通道的求解半径）影响很大,对于不同场景的图像,不存在一个普遍适用的最优尺度。针对该问题,文中提出一种尺度自适应方法,根据图像的颜色和边缘特征自适应地调节暗通道的尺度范围,得到像素级的暗通道求解尺度,兼顾大尺度求解色彩失真小和小尺度求解光晕失真小等优点。此外,针对暗通道去雾方法会使天空光估计点落到前景区域的问题,提出了一种改进的天空光估计方法,可使估计点鲁棒地落到与其物理意义相符的背景区域。对多种雾化场景图像的处理结果表明:文中方法适应性强、去雾效果自然,且对比度提升显著。     

逐次逼近天空光及修正系数估计的暗原色去雾

图像去雾是图像处理及机器视觉中的热点问题。针对He等的暗原色单幅图像去雾时因天空光估计误差导致色调偏移及Halo现象,从视场透射和环境光透射关系入手,提出逐次逼近的天空光估计算法。首先确定天空光所处的大致范围,然后进行暗原色灰度区间搜索,以确定最佳天空光估计;提出基于灰度统计比例区间逼近权重系数估计算法;以熵及对比度作为本文与He方法的对比评价函数。结果表明,算法能有效抑制Halo现象,且还原效果优于He算法。     

一种基于天空光的新型成像式仿生偏振导航传感装置

模仿昆虫偏振导航机理,设计了成像式仿生偏振导航传感装置样机。研究了天空光偏振分布模型,分析了成像式仿生偏振导航传感装置工作原理。解决了一般探测装置解算偏振参数需要上位机辅助的问题,使用CMOS图像传感器和数字信号处理器,实时输出导航角度。进行了室内、室外装置性能测试,获得了3个方向偏振分量标准化强度曲线。实验结果表明:传感装置室内外角度测量误差分别为-0.8°~0.3°,-1.2°~1.4°,能够较高精度地输出导航角度,可以满足实时导航定位的需要。     

天空光偏振模式自动探测装置

为了获得较高的天空偏振光导航精度,研究了天空光偏振模式的模型。设计了天空光偏振模式自动探测装置,用于获取大量的天空光偏振模式信息并构建天空光偏振模式模型。该装置克服了传统天空偏振光分布模式探测仪器操作繁琐,效率低的缺点,利用计算机控制角度旋转和相机拍照协同工作,能够简单快捷地实现一键采集一组天空偏振图像。测试显示,该装置能够准确地在预期位置完成偏振图像的采集工作。获得的图像偏振模式明显,对于光强度的探测精度优于0.237 5(3σ)灰度值(8 bits),平均每个测量点耗时3.02 s,采集效率较传统偏振模式探测仪器大为提高,能够实现天空光偏振模式的有效探测。     

多种天气条件下的天空光偏振模型

天空光偏振模型能够仿真天空光偏振态的分布规律,是研究天空光偏振态分布与大气特性参数之间的定量关系的重要工具.首先,基于倍加累加法的辐射传输模型和T矩阵法计算粒子散射特性,建立了适用于多种天气条件下的天空光偏振模型,可覆盖可见光波段到近红外波段;其次,在比较实验中,所建立模型的仿真结果与Hovenier等人的计算结果有95%的全天空光仿真点的相对误差小于5%;最后,利用基于液晶相位可变延迟器(liquid crystal variable retarders,LCVR)的全偏振成像探测系统进行全天空光探测实验,结果表明,所建模型的仿真精度优于传统模型,并且在80%的区域内与实际观测结果保持一致.由此可以得出结论,所建立的天空光偏振模型能够比较准确模拟多种天气下的全天空范围内天空光偏振态分布规律,为不同天气条件下偏振遥感探测和偏振导航等技术提供有力的理论依据.     

0.4~14 μm中国海域海表反照率时空分布特性

复杂海洋环境是空间光电探测的典型应用场景,可见至长波红外波段海表反照率参数是海洋大气传输与背景辐射特性研究的重要内容。鉴于目前中国海域海表反照率数据缺乏的现状,在多源卫星长时间观测海洋环境特性参数数据的统计分析基础上,通过考虑海水叶绿素含量、气溶胶光学厚度、海表面风速和太阳入射角度等参数的复合影响,建立了海表反照率的快速参数化应用模式,获得了中国南海、东海、黄海和渤海等典型海域0.4~14m海表反照率谱线,掌握了海表反照率的时空分布特征,为海空光电工程应用提供基础数据支撑。     

一种新颖的昼光信息采集系统

本文介绍了一种天空扫描系统，它以步进马达驱动机械部分的方位角传动轴和俯仰角传动轴，通过望远镜对天空半球扫描，所采集的天空辐射用导光纤维传输至三个颜色探测器，微机对三个探测器的光电信号快速采样，获得天空的亮度、色品坐标、色温等光参数。     

天空光混沌分析

通过对天空光混沌分析，计算了不同天空类型的散射光照度的分维值，证实了大气光学现象是一种混沌现象，从而为进一步利用分形理论和分维值研究天空亮度分布开创了一条崭新的途径。     

Rayleigh大气天空光偏振分布仿真与预测

太阳光经过地球大气散射所形成偏振分布的模型与预测在仿生偏振导航传感器系统中起着关键作用。研究了天空中偏振光的产生机理,天空中偏振光的分布模式。根据Rayleigh散射理论和天文学知识,利用C 语言和OpenGL软件开发包在VC环境下进行编程工作,完成了太阳视位置,天空中观测方向光束的偏振方位角和偏振度信息,以及斯托克斯参量的计算。建立了2维、3维球面模型,能够实时动态仿真太阳视位置的运动,全天空偏振光分布模式的变化。与文献中的实际测量比较,表明计算模型准确有效。