计算光谱成像技术的成像质量评价

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作者 钱路路 相里斌 +2 位作者 吕群波 周志良 付强 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1987-1991,共5页

计算光谱成像是一种新型的光谱成像技术,具有高通量、快照式成像等优点,但关于其成像质量评价的研究还很少。工作中探索了一种计算光谱成像系统成像质量的定量评价方法。该方法利用ISO 12233靶标作为目标源,进行成像、图谱信息重构,并... 计算光谱成像是一种新型的光谱成像技术,具有高通量、快照式成像等优点,但关于其成像质量评价的研究还很少。工作中探索了一种计算光谱成像系统成像质量的定量评价方法。该方法利用ISO 12233靶标作为目标源,进行成像、图谱信息重构,并通过测量重构图的调制传递函数(MTF)作为计算光谱成像系统的成像质量评价标准。结果表明,对于单帧采样,随着混叠谱段数的增加,重构图MTF迅速下降,当混叠波段的数目达到9个时,重构图MTF与目标场景图像相比已下降50%。该研究有助于理解计算光谱成像技术的优缺点,合理安排混叠谱段的数量,以精确地复原目标信息。 展开更多

关键词 计算成像 光谱成像 成像质量 ISO12233 调制传递函数

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谱线弯曲对计算光谱成像影响的分析与仿真 被引量：3

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作者 钱路路 相里斌 +1 位作者 吕群波 黄旻 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期897-901,共5页

计算光谱成像技术相比较传统光谱成像技术具有高通量、快照成像等优点,但由于色散元件的存在,同样受到谱线弯曲的影响.为了研究谱线弯曲对计算光谱成像系统信号采集、图谱混叠与重构结果的影响,结合系统原理及重构算法,分析计算了不同... 计算光谱成像技术相比较传统光谱成像技术具有高通量、快照成像等优点,但由于色散元件的存在,同样受到谱线弯曲的影响.为了研究谱线弯曲对计算光谱成像系统信号采集、图谱混叠与重构结果的影响,结合系统原理及重构算法,分析计算了不同谱线偏移量下系统重构图像的相对峰值信噪比及复原光谱曲线的最大偏差.实验结果表明,谱线弯曲引起的探测器采样信号的光谱偏离会导致图谱混叠程度的变化,与没有谱线弯曲的情况相比,重构结果出现明显的偏差,复原光谱曲线两侧趋于平滑.对于光谱分辨率为10nm的计算光谱成像系统,为了高准确度的复原目标场景,谱线弯曲引起的光谱偏移量应控制在半个像元以内. 展开更多

关键词 计算成像 光谱成像 色散元件 谱线弯曲 峰值信噪比

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高光谱RX异常检测的多DS P并行化处理技术 被引量：14

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作者 郭文记 曾晓茹 +3 位作者 赵宝玮 明星 张桂峰 吕群波 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1383-1387,共5页

为达到高光谱图像数据RX异常检测处理的高速、实时、海量存储等要求,本文提出了一种基于CPCI Express标准总线架构的多DSP高光谱图像并行处理系统的解决方案。系统采用4片DSP共享数据总线和存储器的紧耦合与Link口互联相结合的硬件拓扑... 为达到高光谱图像数据RX异常检测处理的高速、实时、海量存储等要求,本文提出了一种基于CPCI Express标准总线架构的多DSP高光谱图像并行处理系统的解决方案。系统采用4片DSP共享数据总线和存储器的紧耦合与Link口互联相结合的硬件拓扑架构。在该硬件平台上,针对光谱RX异常检测算法以及光谱图像三维数据的特点,分配各DSP并行处理任务,提出了一种利用图像空间分块计算并求整个图像的均值矩阵与协方差矩阵的4DSP并行处理技术。结果表明,在保证同等探测效果的条件下,采用本文的RX异常检测算法4DSP并行处理技术,可以达到单DSP处理4倍的时间效率,解决了DSP内存容量对大数据量图像处理的限制,并较好的完成了光谱数据的实时处理要求。 展开更多

关键词 高光谱图像 并行处理 RX异常检测 多DSP FPGA

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全视场外差短相干形貌测量技术 被引量：7

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作者 吕彤 张文喜 +3 位作者 吕笑宇 李杨 伍洲 孔新新 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期800-807,共8页

针对工业检测中对微米量级测量精度、秒级测量时间的检测需求,提出了全视场外差短相干形貌测量方案。本方案采用短相干光源,实现大步长测量,节约扫描时间;采用全视场外差技术,实现干涉轮廓的快速反演,在抑制振动、直流噪声对测量精度影... 针对工业检测中对微米量级测量精度、秒级测量时间的检测需求,提出了全视场外差短相干形貌测量方案。本方案采用短相干光源,实现大步长测量,节约扫描时间;采用全视场外差技术,实现干涉轮廓的快速反演,在抑制振动、直流噪声对测量精度影响的同时,提高数据反演的效率。搭建了实验验证系统,对测量时间和测量精度进行了实验验证,结果表明,系统的探测时长小于10 s,测量精度优于2μm。后续经进一步优化设计,探测时间可小于5 s,探测精度优于微米量级。该方案具有测量速度较快和测量精度较高等优势,在对效率要求较高的工业检测领域具有一定的应用前景。 展开更多

关键词 光学测量 三维形貌 短相干测量 全视场外差

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改进的傅里叶域小波域联合去模糊算法 被引量：3

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作者 潘泽 谭政 吕群波 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期165-172,共8页

傅里叶域与小波域的联合去模糊算法在低噪声时具有优越的恢复效果,但是这种联合去模糊算法并不适用于含噪声的模糊图像.为了解决这一问题,本文将先验约束分别引入傅里叶域的去模糊步骤和小波域的去噪步骤.在傅里叶域,用矩阵形式表示目... 傅里叶域与小波域的联合去模糊算法在低噪声时具有优越的恢复效果,但是这种联合去模糊算法并不适用于含噪声的模糊图像.为了解决这一问题,本文将先验约束分别引入傅里叶域的去模糊步骤和小波域的去噪步骤.在傅里叶域,用矩阵形式表示目标函数.对目标函数添加平滑约束并且通过噪声水平和模糊图像高频信息计算得到平滑约束项的滤波系数.同样方式,在小波域对小波域目标函数添加能量约束,实现小波域目标函数的正则化过程.分析傅里叶域的噪声放大程度,通过傅里叶域的滤波系数计算得到小波域能量约束的滤波系数.傅里叶域的平滑约束可以抑制滤波过程中噪声的产生,小波域的能量约束可以提高小波域滤波的鲁棒性.仿真实验表明,改进的算法相比于原始算法具有更好的鲁棒性,可以有效提高图像的恢复质量.对于噪声标准差为0.010.1的模糊图像,改进算法恢复图像峰值信噪比比原始算法恢复图像的峰值信噪比高1左右.并且改进算法对于高斯型点扩散函数误差具有鲁棒性,当点扩散函数估计方差与实际方差相差0.4时,改进算法的恢复效果仍优于原始算法. 展开更多

关键词 图像复原 正则化 傅里叶域 小波域 逆问题

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基于改进SIFT的多光谱图像匹配算法 被引量：13

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作者 孙雪强 黄旻 +2 位作者 张桂峰 赵宝玮 丛麟骁 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2019年第4期280-284,共5页

针对多光谱图像在各谱段匹配时需要兼顾速度与精度的问题,文中从以下几个方面对SIFT算法进行了改进。针对SIFT算法中特征描述子的维数过高而导致的匹配速度过慢、匹配率低等问题,通过改进特征描述子的结构来实现对描述子的降维。在SIFT... 针对多光谱图像在各谱段匹配时需要兼顾速度与精度的问题,文中从以下几个方面对SIFT算法进行了改进。针对SIFT算法中特征描述子的维数过高而导致的匹配速度过慢、匹配率低等问题,通过改进特征描述子的结构来实现对描述子的降维。在SIFT特征匹配方面,根据Hessian矩阵的迹的正负确定特征点是极大值点还是极小值点,为后续特征向量匹配缩小搜索范围;然后根据特征点的位置信息剔除部分匹配点对。实验结果表明,改进算法不仅保留了SIFT算法对旋转和亮度等不变性的优势,而且能够有效减少运行时间,并在一定程度上提高了匹配率。 展开更多

关键词 多光谱图像 SIFT 特征描述子 特征向量匹配

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一种偏振普适性多尺度实时的图像去雾算法 被引量：6

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作者 吕晓宁 刘扬阳 +1 位作者 谭政 吕群波 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期111-121,共11页

针对现有偏振算法依赖于“天空区域”估计大气参数,从而受白色目标或高亮区域干扰的不足之处,提出了一种图像普适性多尺度偏振去雾方法.研究偏振差分图像四叉树空间索引和图像暗通道先验方法,突破估计模型参数利用天空的局限性,重建场... 针对现有偏振算法依赖于“天空区域”估计大气参数,从而受白色目标或高亮区域干扰的不足之处,提出了一种图像普适性多尺度偏振去雾方法.研究偏振差分图像四叉树空间索引和图像暗通道先验方法,突破估计模型参数利用天空的局限性,重建场景深度,结合大气散射模型复原低频无雾图像;同时针对目标复原过程中噪声遗留问题,研究软阈值去噪算法,结合低频信息重构的透射率,以梯度增强方式丰富纹理细节,最后小波重构出清晰图像.实验结果表明,该算法有效消除了估计大气参数受制于天空区域的局限性,抑制噪声的影响,复原的目标更加清晰,细节方面更为丰富,算法运行效率方面有较大提高. 展开更多

关键词 偏振 去雾 小波变换 四叉树 暗通道 软阈值 透射率

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基于自适应暗原色的单幅图像去雾算法 被引量：28

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作者 刘国 吕群波 刘扬阳 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期173-180,共8页

为了复原雾天退化图像,提出了一种自适应暗原色的单幅图像去雾算法.针对暗原色先验理论在估计图像透射率时不够准确、容易引起Halo效应的问题,采用自适应暗原色概念,即在暗原色的获取过程中引入自适应阈值,减小景深变化对暗原色获取的影... 为了复原雾天退化图像,提出了一种自适应暗原色的单幅图像去雾算法.针对暗原色先验理论在估计图像透射率时不够准确、容易引起Halo效应的问题,采用自适应暗原色概念,即在暗原色的获取过程中引入自适应阈值,减小景深变化对暗原色获取的影响,进而正确求取透射率.此过程不需导向滤波的细化,也就避免了导向滤波引起的效率低和去雾不彻底的问题.主观及客观两方面将本文去雾算法与现有算法进行对比,结果表明,本文算法能够有效消除Halo效应,获得高对比度、高色彩饱和度以及丰富细节信息的去雾结果,同时也提高了图像去雾效率. 展开更多

关键词 图像去雾 大气散射模型 暗原色 自适应暗原色

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拉普拉斯分布下的MMSE谱减语音增强算法 被引量：10

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作者 王永彪 张文喜 +2 位作者 王亚慧 孔新新 吕彤 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第3期878-882,共5页

针对基于高斯分布的谱减语音增强算法,增强语音出现噪声残留和语音失真的问题,提出了基于拉普拉斯分布的最小均方误差(MMSE)谱减算法。首先,对原始带噪语音信号进行分帧、加窗处理,并对处理后每帧的信号进行傅里叶变换,得到短时语音的... 针对基于高斯分布的谱减语音增强算法,增强语音出现噪声残留和语音失真的问题,提出了基于拉普拉斯分布的最小均方误差(MMSE)谱减算法。首先,对原始带噪语音信号进行分帧、加窗处理,并对处理后每帧的信号进行傅里叶变换,得到短时语音的离散傅里叶变换(DFT)系数;然后,通过计算每一帧的对数谱能量及谱平坦度,进行噪声帧检测,更新噪声估计;其次,基于语音DFT系数服从拉普拉斯分布的假设,在最小均方误差准则下,求解最佳谱减系数,使用该系数进行谱减,得到增强信号谱;最后,对增强信号谱进行傅里叶逆变换、组帧,得到增强语音。实验结果表明,使用所提算法增强的语音信噪比(SNR)平均提高了4.3 dB,与过减法相比,有2 dB的提升;在语音质量感知评估(PESQ)得分方面,与过减法相比,所提算法平均得分有10%的提高。该算法有更好的噪声抑制能力和较小的语音失真,在SNR和PESQ评价标准上有较大提升。 展开更多

关键词 语音增强 谱减 最小均方误差 短时对数谱 谱平坦度

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一种空间相机热控调焦机构的设计与分析 被引量：4

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作者 李泽坤 吕群波 李伟艳 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期22-29,共8页

为满足空间相机成像质量的要求,设计了一种热控调焦机构来修正离焦量.首先,根据光学系统确定调焦方式,并通过驱动次镜沿光轴方向移动的方式设计了调焦机构,该结构占用空间小且质量较轻.然后,根据调焦需求,选取热膨胀系数较高的铝作为主... 为满足空间相机成像质量的要求,设计了一种热控调焦机构来修正离焦量.首先,根据光学系统确定调焦方式,并通过驱动次镜沿光轴方向移动的方式设计了调焦机构,该结构占用空间小且质量较轻.然后,根据调焦需求,选取热膨胀系数较高的铝作为主要材料,采用在镜座背面贴加热片等措施保证次镜在恒温下工作,并通过有限元方法对调焦机构性能进行了建模分析.最后,对调焦机构工作状态进行分析验证,利用Zernike多项式对其工作时所产生温度变化引起的镜面变形进行拟合,把变形后的面形输入到Zemax软件中,以调制传递函数作为光学系统成像质量评价指标,分析了调焦机构在正常工作时次镜面形变化对相机成像质量的影响.结果表明,调焦机构符合设计指标,且工作时次镜面形的变化对光学系统成像质量的影响可以忽略,与传统调焦机构相比,具有质量轻、结构简单等优点. 展开更多

关键词 空间相机 调焦结构 有限元 力-热耦合分析 ZERNIKE多项式

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平行转镜式光谱仪原理与误差容限分析（英文） 被引量：1

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作者 才啟胜 相里斌 +1 位作者 方煜 谭政 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期75-80,共6页

采用光路展开法,利用调制度与相位误差两种判据,分析平行转镜在转动过程中的晃动、平行转镜的平行度、定镜的倾斜误差以及视场角等因素对平行转镜式光谱仪误差容限的影响.分析表明:平行转镜的晃动是平行转镜式光谱仪最重要的影响因素,... 采用光路展开法,利用调制度与相位误差两种判据,分析平行转镜在转动过程中的晃动、平行转镜的平行度、定镜的倾斜误差以及视场角等因素对平行转镜式光谱仪误差容限的影响.分析表明:平行转镜的晃动是平行转镜式光谱仪最重要的影响因素,但由于平行转镜的连续快速转动,惯性的作用会显著降低转动过程中的晃动影响;系统对平行转镜的平行度不敏感,对定镜的倾斜与视场角的误差容限与传统迈克尔逊式光谱仪相同.相对于传统直线往复运动式的光谱仪,平行转镜式光谱仪具有更高的探测速度与稳定性.同时,误差容限分析也为该光谱仪的系统设计与装调提供了理论指导. 展开更多

关键词 傅里叶变换光谱仪 误差分析 干涉图 平行转镜

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