1 中山大学 航空航天学院, 广东 深圳 518107
2 福建师范大学 光电与信息工程学院, 福建 福州 350117
针对天基序列星图配准存在的效率和精度问题, 提出了一种天基序列星图高精度在轨实时配准方法。对基准图和待配准图进行分块, 通过预设搜索框的方式, 采用归一化相关系数匹配法, 获得整像素精度的子图匹配结果; 对该结果的小邻域进行二次曲面拟合, 获得亚像素精度的匹配对点; 使用单应变换模型求解星图的变换关系, 完成单帧星图的配准; 使用基于末帧的窗口滑动方式, 实现序列星图的连续实时配准。实验结果表明, 所提方法可以避免恒星质心提取误差和天基平台长时间运动对配准精度造成的影响, 相比标准的块匹配, 对于16位4096×4096的真实天基星图, 所提方法的子图匹配计算效率提升98.7%, 配准时间缩短了89.0%, 单帧配准的峰值信噪比平均提升了将近0.20; 所提序列星图的连续配准方式, 速度达到了0.040秒/帧, 配准结果的峰值信噪比为6.765, 能满足高精度和高实时性要求, 通过适当移植优化有望应用于后续的天基平台的弱小目标检测。
星图配准 序列星图 图像匹配 相关系数 star image registration star image sequences image matching correlation coefficient
计算机视觉方法越来越多地应用于斑马鱼的群体行为研究；但是，由于斑马鱼游动过程形体变化大，遮挡多，准确与鲁棒地检测出斑马鱼仍然是一件非常具有挑战性的问题。为了解决该问题，提出一种基于斑马鱼图像特征的鱼群检测算法。首先通过分析目标特性，提出使用鱼头和鱼尾替代全鱼的检测方法，解决了传统整鱼检测在鱼群交叉遮挡时失效的难题；然后基于斑马鱼图像特征自动构建训练集，避免了深度学习手动标注的费时费力问题。通过对实际斑马鱼视频进行处理验证，与现有的算法相比，本文提出的方法在标注率、召回率(recall, R)与遮挡检测率(occlusion detection rate, ODR)等性能指标上有更好的实验效果。其中，在标注性能方面，本文提出的自动标注方法在总标注率上达到87.40%；在训练集效果方面，本文自动标注算法结合人工校正在标注时间上相比于人工标注方法减少93.11%，均值平均精度(mean average precision, mAP)达到79.80% ；在目标检测方面，在目标遮挡率为42.72%的情况下，本文检测算法能够获得82.0%的召回率及58.02%的遮挡检测率。
自动标注 YOLOv4检测器 鱼群检测 斑马鱼图像特征 automatic annotation YOLO v4 detector fish stock detection zebrafish image features
1 集美大学 a. 海洋食品与生物工程学院
2 集美大学 b. 港口与环境工程学院, 厦门 361021
利用驯化获得的拟康宁木霉菌(Trichoderma koningii)处理甲基橙废水, 以脱色率为指标探讨了反应时间、初始甲基橙浓度、pH、葡萄糖用量、不同培养时间等培养因素对拟康宁木霉生长前期降解甲基橙废水效果的影响; 在较优条件下以脱色率为指标, 探讨了酶在pH、温度、酶液投加量、初始甲基橙浓度、反应时间等条件下的酶促降解反应; 并通过正交试验验证其脱色降解甲基橙染料的最佳反应条件, 为染料废水的处理提供试验基础。试验表明, 培养过程中拟康宁木霉菌降解甲基橙废水的最适条件为初始甲基橙浓度30 mg/L, 培养时间72 h, 葡萄糖浓度25 g/L, pH 6.5。在较优培养条件下提取的酶, 在酶液投加量为0.6 mL, 温度为25℃, pH为7.0, 处理时间为6 h的处理条件下, 其降解率可达85.48%, 脱色效果较明显。本研究为拟康宁木霉对甲基橙染料废水的酶促降解条件提供了参考。
拟康宁木霉 甲基橙废水 培养条件 酶促降解 脱色率 Trichoderma koningii methyl orange wastewater condition of culture enzaymayic degradation decolorization rate
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室 国家光学仪器工程技术研究中心，浙江 杭州 310027
离焦抖动技术有效避免了商用投影仪引入的非线性效应，能够实现高速动态测量，但是离焦后的二值抖动条纹和标准正弦条纹并不完全贴近，测量过程中会有一定的偏差。针对这个测量误差问题，本文提出一种基于改进二进制蚁群算法的优化方法，从相位域对二值离焦抖动技术进行优化改进，较好地提高测量精度。通过对小尺寸二值块的优化替代整个优化过程，提高优化效率。仿真和实验结果证明：本方法在不同离焦情况下都能实现有效的三维测量。
二值图像 改进二进制蚁群算法 抖动 三维形貌获取 binary image Improved binary ant colony algorithm dithering three-dimensional topography acquisition
为提高SAMF算法在复杂场景下的跟踪性能，提出了一种结合SAMF和视觉显著性的目标跟踪算法。在SAMF相关滤波跟踪框架的基础上，通过设计置信度判别策略评价SAMF跟踪结果的可靠性，当认定跟踪结果为低置信度时启用显著性检测算法对其进行修正，从而实现目标的重定位以解决遮挡等因素导致的跟踪漂移问题。实验表明，所提出的改进算法极大地提升了SAMF算法的总体性能和应对多种不同干扰因素时的跟踪鲁棒性，同时保持了良好的跟踪实时性。
目标跟踪 相关滤波 跟踪置信度 显著性检测 object tracking correlation filter tracking confidence saliency detection
时空上下文 (STC)跟踪算法在特征表达、尺度自适应策略等方面存在缺陷，当出现目标突然形变、局部遮挡或尺度变化等情况时，跟踪器的性能会严重退化。通过对 STC算法进行改进，提出了一种融合颜色直方图响应的时空上下文跟踪算法。基于颜色统计的模型对运动模糊和目标形变等影响因素不敏感，和时空上下文模型具有良好的互补性质，在响应层融合后能够提升算法的鲁棒性。此外，采用基于多尺度金字塔模型的尺度搜索策略替换 STC算法中原有的尺度估计策略，进行更精准的自适应尺度估计。在大规模公开数据集上的测试结果表明，本文算法在不同影响因素的复杂环境下展现了更为良好的跟踪性能和适应性，并且平均跟踪速度达到 134.2帧/秒。
机器视觉 视觉跟踪 时空上下文 颜色直方图响应 尺度自适应 machine vision visual tracking Spatio-Temporal Context(STC) color histogram response scale adaptation 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 509
大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
针对室内可见光通信链路性能提高问题,提出了一种适用于室内可见光通信的高效混合调制方案。该混合调制方案通过将频谱高效的多维无载波幅度相位(CAP)调制与功率高效的多脉冲位置调制(MPPM)相结合,利用MPPM的不同脉冲时隙信息控制CAP信号的传输。基于Lambertian光照模型,推导了高斯信道下N维DCO(DC offset)-CAP-MPPM方案的误码率(SER)解析表达式,仿真验证了其准确性。此外,对比分析了该混合调制方案与传统MPPM及多维DCO-CAP方案的性能优劣。通过数值仿真,分析了脉冲占比、调制阶数以及CAP维度等参数对混合调制方案误码性能的影响,仿真结果表明,混合多维DCO-CAP-MPPM方案在可以提供灵活的多址接入功能基础上,通过选择合适参数,可以得到优于传统MPPM或CAP调制的误码性能。
光通信 可见光通信 无载波幅度相位调制 多脉冲位置调制 误码率
1 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室 国家光学仪器工程技术研究中心, 杭州 310027
2 浙江大学台州研究院, 浙江 台州 318000
提出一种通过相机和投影仪的空间几何约束来展开相位包裹的方法, 只需要对结构光投影测量系统进行标定, 不需要进行传统的时间或空间相位展开.通过投影单周期条纹得到物体的大致高度信息以确定虚拟深度平面, 在虚拟平面z0min处, 根据结构光系统的标定参数创建最小绝对相位图, 物体的包裹相位逐像素与进行比较, 即确定条纹级数, 实现相位解包裹.该方法具有良好的鲁棒性, 对硬件要求低, 采集图像少并且不需要额外的物体来获得z0min, 能够实现自适应动态测量.实验结果表明, 在同等条件下, 与传统时间相位展开方法相比, 该方法的相对误差降低了14.33%, 同时简化了测量方法, 能够有效实现物体的三维形貌测量.
相位解包裹 自适应测量 相移法 三维图像重构 结构光 标定 几何约束 Phase unwrapping Adaptive imaging Fringe analysis Three-dimensional image reconstruction Structured light Calibration Geometric constraint
1 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室 国家光学仪器工程技术研究中心, 杭州 310027
2 浙江大学台州研究院, 浙江 台州 318000
采用遗传算法在相位域对抖动算法产生的二值条纹图案进行优化, 同时, 为了解决遗传算法的耗时问题, 用对二值块的优化来代替整个条纹图案的优化.实验结果表明: 本文方法对不同离焦量具有鲁棒性, 能极大改善抖动算法的测量质量; 在轻度离焦、中度离焦和重度离焦的情况下, 相位均方根误差分别由1.493, 1.209, 0.989 rad, 减小到0.972, 0.749, 0.603 rad.
三维 二值图像 测量 遗传算法 优化 Three dimensional Binary images Measurement Genetic algorithms Optimization
