穆靖 1,2,3李伟华 1,2,3饶俊民 1,2,3李范鸣 1,2,*卫红 1,2,*
1 中国科学院 红外探测与成像技术重点实验室，上海200083
2 中国科学院 上海技术物理研究所，上海00083
3 中国科学院大学，北京100049
针对现有算法在复杂背景下虚警率高、实时性差的缺陷，提出了一种基于三层模板局部差异度量的单帧红外弱小目标检测算法。提出三层模板的构造方式，充分利用模板不同层之间灰度分布的差异，提出灰度差异度量和方差差异度量相结合的三层模板局部差异度量算法，同时实现了目标增强与背景抑制，最后采用自适应阈值分割算法从显著性图中提取待检测目标。实验结果表明，所提算法只需使用固定尺寸的三层模板遍历一次图像即可实现对不同尺寸目标的检测，不仅避免了由多尺度运算导致的算法复杂度的提升，而且防止了由区域交叠造成的目标漏检。使用公开数据集SIRST进行测试，与现有8种算法对比，本文算法的信杂比增益平均提高了7.7倍，背景抑制因子平均提高了3.9倍，且具有更好的实时性。
目标检测 红外小目标 区域交叠 三层模板 局部差异度量 target detection infrared small target regional overlap tri-layer template local difference measure
1 中北大学信息与通信工程学院，山西 太原 030051
2 雷丁大学系统工程学院，英国 雷丁RG6 6AU
基于多源遥感数据的城市树木提取方法对城市资源调查、健康状况评价及科学化管理具有重要意义。为了进一步提升树木提取精度，结合了激光雷达数据和正射影像数据的优势，提出了一种基于特征自动分割的树木提取算法。该算法对阴影区域进行识别提取，结合直方图减法思想，利用归一化差异植被指数（NDVI）和数字表面模型（DSM）局部熵特征之间的相互关系降低背景提取阈值。最后应用ISPRS Vaihingen数据集对所提算法进行验证，实验结果表明，所提算法在多组数据上具有较高的树木提取精度，具有一定的鲁棒性，适用于复杂环境场合。
遥感 树木提取 激光雷达点云 正射影像 自适应阈值 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0428005
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
提出了一种用于空中红外目标检测的增强单发多框检测器(SSD)方法。分析了感受野与特征图层数的关系,同时采用池化和转置卷积操作的特征图双向融合机制,从整体上增强了特征的表达能力。通过引入浅层特征图的语义增强分支,并在高分辨率特征图上增加预测框,可提升小尺寸目标的定位精度。在VOC2007小目标和空中红外目标数据集上进行了对比测试,平均精度分别提高了7.1%和8.7%,此时检测速度略有下降。结果表明,增强SSD可在空中红外目标检测中获得较好的性能。
机器视觉 单发多框检测器 空中红外目标 目标检测 特征融合 语义分割
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
提出了一种应用于红外目标仿真的模型。利用训练后的条件深度卷积生成对抗网络,只需输入随机噪声和类别标签,便能够自动产生预期类别的红外目标仿真图像。在手写数字数据集(MNIST)和红外数据集上分别训练模型参数,再进行自动生成实验,均可以产生高真实度的样本图像;将判别网络提取的特征用于分类实验,并将所提方法合成的图像用于数据增强,以提升分类器性能。研究结果表明,所提方法能够有效模仿红外辐射特征。
成像系统 红外图像 目标仿真 深度学习 条件深度卷积 生成对抗网络
中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
针对现有激光雷达(LiDAR)点云滤波方法无法有效排除数字表面模型(DSM)中数据空洞干扰的问题,提出了基于多光谱数据指导的偏度平衡点云滤波方法。该方法将多光谱数据引入点云滤波并将其作为引导图像,实现了与噪声点光谱相似点的快速去噪。实验结果表明,该方法有效排除了数据空洞对点云滤波造成的干扰,所得到的滤波误差与原有偏度平衡点云滤波方法相比减少了0.4%~0.8%;与目前流行的基于支持向量机(SVM)的滤波算法相比,该方法的误差减少了0.1%~0.4%。
遥感 点云滤波 偏度平衡 激光雷达 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 042801
1 中北大学 信息与通信工程学院, 太原 030051
2 雷丁大学系统工程学院 计算机视觉组, Reading RG6 6AU
激光扫描与测距(LIDAR)数据地物分类是近年来测绘及相关领域内的研究热点。由于数据获取、传输以及激光本身特性的影响, 使得LIDAR数据与地物信息的对应关系存在不确定性, 而不确定性理论在处理数据不确定方面扮演着十分重要的角色。综合论述了近年来常用的LIDAR数据地物分类的特征及其特性、地物分类的应用领域以及国内外利用不确定性理论进行LIDAR数据地物分类的方法, 并分析其优缺点, 最后给出了总结与展望。
图像处理 地物分类 激光雷达 不确定性理论 image processing feature classification light detection and ranging (LIDAR) uncertain theory
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西太原 030051
2 英国雷丁大学系统工程学院计算机视觉组, Reading RG66AU, UK
红外偏振和光强图像差异特征分类是融合算法随着差异特征类型的变化而自适应变化的前提。构建了差异特征分类树, 以此实现差异特征分类。首先分析红外偏振和光强成像的差异特性, 依据其成像差异特性构建分类树第 1层差异的类别; 然后对多组图像统计并描述第 1层差异类别下的各差异信息, 依据统计结果构建第 2层差异的类别; 最后提取红外偏振和光强图像的差异特征, 将其按照差异特征分类树进行分类。实验表明, 所建立的差异特征分类树可将红外偏振和光强图像的差异特征分类。
差异特征 红外偏振 红外光强 特征分类 difference features infrared polarization infrared intensity feature classification
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 英国雷丁大学系统工程学院计算机视觉组, Reading RG6 6AU, UK
城市可见光图像中高大的建筑和树木造成的阴影及部分树木区域出现的颜色失真问题使得传统的颜色量化方法不能准确描述地物谱差异，最终导致分类精度下降。针对可见光图像中的阴影和颜色失真问题提出了一种改进办法：第一阶段针对阴影导致的被掩盖区域谱信息缺失问题，对阴影区域进行采样、分析，通过双阈值提取阴影区域并以面向对象分类方法获得绿色区域阴影。第二阶段通过融合树木区域在多源信息[激光雷达强度、多次回波的数字表面模型（DSM）]中的差异特征，剔除冗余，获取准确的树木区域，弥补颜色失真使得树木区域提取不完全的缺陷。实验结果与人工获取的真实数据对比显示，该方法与传统的Dempster-Shafer (D-S)证据理论融合方法相比，分类精度有了明显的提高。
图像处理 阴影 颜色失真 谱差异 激光雷达 图像融合 激光与光电子学进展
2014, 51(4): 041006
1 暨南大学物理学系， 广东 广州 510632
2 广州市光机电技术研究院， 广东 广州 510663
光散射材料的透射率和扩散率是一对矛盾的技术指标。建立了体散射型光扩散板的数值模型，采用米氏散射理论和蒙特卡罗数学方法，对多重光散射传导过程进行仿真模拟和统计分析，系统定量研究了影响透射率和扩散率的主要因素，包括掺杂散射粒子种类(相对折射率)、粒径、浓度等材料结构参数以及板厚、光源波长。得到了同时获得高透射率和高扩散率的光散射材料的技术路径，并给出理论解释。研究结果表明，其首要前题是选择合适相对折射率的掺杂粒子，优选范围为0.91~0.97或1.03~1.09，其次是优选掺杂粒子粒径、浓度及板厚，可进一步精确调整透射率和扩散率，抑制和消除波长色散，满足特定应用领域的需要。研究结果对于开发高效光散射材料具有实践指导意义。
散射 体散射 光扩散板 透射率 扩散率 数值模拟 中国激光
2012, 39(s2): s206001
1 广州市光机电技术研究院,广东 广州510663
2 暨南大学 理工学院,广东 广州510632
利用斜角蒸镀工艺镀制SiO2薄膜是获得低折射率薄膜的一个有效方法。通过电子束蒸发镀膜方式,利用自制的斜角蒸镀装置,研究了SiO2材料在斜角蒸镀工艺中薄膜倾斜角度与沉积角度的关系,薄膜沉积厚度与设定厚度的关系,薄膜折射率与沉积角度的关系。实验表明利用斜角蒸镀工艺镀制低折射率薄膜是可行的。实验得到了折射率为1.10的SiO2薄膜,并得到了重要的SiO2的折射率与沉积角度关系曲线。
低折射率 SiO2 薄膜 斜角蒸镀工艺 low refracting index SiO2 film glancing angle deposition process
