光子学报
2022, 51(11): 1111002
哈尔滨工业大学(威海) 信息科学与工程学院，山东 威海 264200
针对平行因子算法在分解三维荧光光谱中存在的模型因子数目选择流程不明确的问题，提出了核心对角矩阵-核一致函数-恒波长残差图这一改进因子数目选择流程。自行编写改进平行因子分析算法，以腐植酸作为检测物质验证该因子数目选择流程的准确性。结果表明，结合改进流程，在激发光和发射光分别在350～450 nm/350 ～620 nm、因子数为4时，核心对角矩阵分布满足需求，核一致函数为52%，在标准区间内，拟合图残差最小，分解效果最优。相较于使用单一方法进行判断，上述组合选择流程逻辑性更强，准确性更高，在实际应用中可以快速确定因子数目。4个因子分别是两个位于为360～370 nm/450～500 nm和350～360 nm/450～500 nm的类腐植酸A类因子、一个位于365～375 nm/475～525 nm的类腐植酸C类因子、一个位于380～390 nm/475～525 nm处的土壤富里酸因子，同时通过分析不同浓度腐植酸的溶液，发现当浓度由20 mg/L增至200 mg/L时，因子的组成和贡献率差别不大，即浓度变化并未改变溶液性质。
三维荧光光谱 平行因子分析 腐殖质 three dimensional fluorescence spectroscopy parallel factor analysis humus 红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210362
陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 石家庄 050003
为了解决传统N-FINDR算法降维时破坏像元光谱曲线的物理意义这个问题, 采用波段选择方法中的最佳指数法代替特征提取, 改进N-FINDR算法的降维方式; 利用模拟和真实高光谱数据进行实验, 分别用改进的N-FINDR算法与其它两种算法提取端元, 并用全约束最小二乘法解混。结果表明, 改进的N-FINDR算法的解混精度更高, 用时更少。用波段选择代替特征提取改进降维方式, 保留了光谱曲线的物理意义, 在N-FINDR算法中是可行的。
光谱学 高光谱 端元提取 波段选择 最佳指数法 spectroscopy hyperspectral endmember extraction band selection optimal index factor
陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系, 河北石家庄 050003
传统的伪装目标探测识别大部分是依靠人眼通过光学仪器进行简单的放大观测, 但是通常探测效果不佳。高光谱仪能采集一定波长范围的光谱图像, 从而得到物体连续的光谱曲线, 一般来说, 不同物体间的光谱曲线存在差异。利用在可见光及近红外波段下获取的高光谱图像, 分析伪装目标在不同背景下的伪装效果。通过光谱幅值及光谱形状变化趋势, 评价伪装目标与背景光谱曲线的差异。根据实验结果综合评价, 伪装目标在真实草地中的伪装效果相对塑料假草皮来说更好, 符合实际需要, 能为**行动提供良好的伪装。同时, 实验也表明, 在可见光波段下, 不同物体光谱曲线变化趋势不同, 在近红外波段下, 物体间的光谱反射灰度值差异较大, 但是光谱变化率差异较小。在伪装目标探测时, 若仅从某一方面来评价, 可能得到错误的结果。所以在探测识别时, 需要从各方面综合考虑。
可见光 近红外 高光谱图像 伪装目标 光谱特征 visible light near infrared hyperspectral image camouflage target spectral features
陆军工程大学 石家庄校区电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
高光谱数据具有光谱波段多、维度高、数据量庞大的特点, 为了提高高光谱数据的处理速度, 需要进行降维处理, 而波段选择是高光谱降维的基本方法之一。综合考虑, 提出基于高光谱波段选择相关性、信息量及类间可分性的方法。通过虚拟维度确定高光谱图像的本征维数, 并根据波段间的相关系数进行子空间划分; 提出利用基于信息量的离散波段指数, 在各个子空间中计算出最大的波段指数构成子集; 根据类间可分性准则在子空间中选出可分性因子最大的合适波段。利用光谱角匹配选出最适合分类的波段, 组成最后的波段子集, 从而实现波段选择的降维处理。通过实验验证,所提方法与传统的最佳指数和自适应波段选择方法相比, 在一定程度上提高了高光谱图像的分类精度。
高光谱图像 波段选择 子空间划分 离散波段指数 类间可分性因子 hyperspectral image band selection subspace division discrete band index inter-class separability factor
陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 石家庄 050003
高光谱图像的空间分辨率较低, 导致大量混合像元存在于高光谱图像中。混合像元的存在是使高光谱图像目标分类准确率降低的主要原因之一。高光谱像元解混在高光谱遥感图像处理中具有非常重要的意义。高光谱像元解混主要分为线性和非线性光谱解混两种方法,研究最广泛的是线性光谱解混。归纳了线性光谱解混的两个步骤: (1)提取纯净像元中地物的光谱信号, 即提取端元,这是关键步骤; (2)利用端元的加权线性组合对混合像元进行光谱解混, 即丰度反演。简述了端元提取及丰度反演研究的主要进展,介绍了端元提取的几种典型算法。通过归纳、对比和分析, 总结了不同端元提取方法的特点, 并对高光谱解混的研究前景进行了展望。
光谱学 高光谱图像 线性解混 端元提取 spectroscopy hyperspectral image linear unmixing endmember extraction
陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
为求解高光谱图像中各物质的分布及含量, 将高光谱分类引入端元提取, 提出了一种新的端元提取方法。首先利用虚拟维度评估端元数目; 然后引入高光谱分类的思想, 通过K-means聚类算法对高光谱图像进行非监督分类, 对各类物质进行大致分类; 在每类物质中提取出光谱值最大的像元, 用这些像元构成端元候选集; 最后, 依据单形体理论, 将高光谱图像的像元点在高维空间中构成单形体, 体积最大的单形体的顶点即为端元。模拟和真实高光谱数据证明, 此端元提取方法相对于传统方法具有高效、准确的优点。
光谱学 高光谱 光谱解混 端元提取 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 093004
陆军工程大学 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
激光无线能量传输技术具有广阔的应用前景,而光伏电池的激光辐照特性是设计激光无线能量传输系统的重要依据。针对该问题,研究了激光功率与温度对光伏电池的影响,搭建了光伏电池激光辐照特性的实验测试平台,测量并分析了光伏电池输出特性随激光强度和电池温度的变化规律。结果表明,激光辐照条件下,激光强度一定时,短路电流随温度升高而降低;温度一定时,转换效率与填充因子随激光强度的增大呈现先增大后减小的趋势。该研究可为激光无线能量传输条件下的系统设计仿真以及激光辐照下光电电池的输出特性研究提供参考。
激光辐照 无线能量传输 砷化镓光伏电池 输出特性 laser irradiation wireless power transmission GaAs photovoltaic cell output characteristics
1 哈尔滨工业大学信息光电子研究所, 山东 威海 264209
2 山东船舶技术研究院, 山东 威海 264209
线结构光扫描是一种非接触式三维探测技术, 在成像、测距等诸多领域具有广泛应用。针对旋转扫描系统引起的三维成像弯曲现象, 基于三角法成像原理, 提出了一种激光线扫描图像矫正算法。设计了旋转线扫描三维成像系统, 对距离2.7 m的目标进行了矫正实验, 矫正前图像直线度误差是0.36 m, 矫正后该误差低于0.02 m。实验结果验证了该算法对图像弯曲矫正的有效性。
线结构光扫描 图像矫正 激光三角法 linear structured light scanning image correction laser triangulation
军械工程学院电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
为充分利用高光谱成像技术提供的丰富的光谱信息和纹理信息，对光学伪装效果进行综合评价，提出了一种结合光谱曲线形状相似度、光谱欧氏距离以及纹理欧氏距离的伪装效果综合评价方法。利用绝对关联度、欧氏距离和灰度共生矩阵分别对三类特征进行量化，从形状测度和距离测度两方面综合考量光谱信息和空间纹理信息，求得综合测度。该方法在理论上更加缜密，实验表明综合测度有较好的稳健性，避免了单一测度的不确定性，对伪装器材的设计和使用具有指导作用。
图像处理 高光谱 相似性测度 伪装评价 绝对关联度 灰度共生矩阵 欧氏距离 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 101002
