1 昆明理工大学理学院，云南 昆明 650500
2 昆明理工大学云南省现代信息光学重点实验室，云南 昆明 650500
红外数字全息具有强穿透性，可以透过烟雾成像，但研究发现在烟雾环境下，红外数字全息重建像存在部分阴影区域，不能满足对成像质量的要求。为此提出了一种透烟雾红外数字全息像的亮度增强算法。该算法首先使用双边滤波器去除图像的散斑噪声，然后利用二值化、边缘提取、形态学算法分割阴影区域，最后使用基于Tent优化的麻雀搜索算法寻找阴影区域与明亮区域的类间方差最小值，实现增强阴影区域亮度的目的。在烟雾环境下进行实验，拍摄一系列红外全息图后，选取一个完整烟雾周期内的六张样本图像进行处理。实验结果表明，经提出的算法处理后，图像的峰值信噪比（PSNR）、均方误差（MSE）和特征相似度（FSIM）值都优于其他图像增强算法，验证了此算法对透烟雾红外数字全息图像阴影区域亮度增强的有效性与优越性。
全息 数字全息 图像增强 红外成像 亮度增强 麻雀搜索算法 中国激光
2023, 50(18): 1809001
1 昆明理工大学理学院, 云 南昆明 650504
2 北方夜视技术股份有限公司, 云南 昆明 650214
红外数字全息具有实时性强、可在复杂环境检测等优点; 爆破环境的粉尘类气溶胶对可见光有较强的吸收、散射效应, 红外波段处于“大气窗口”波长的红外光受气溶胶影响较小, 该优势与数字全息相结合, 本文提出一种可在高浓度粉尘环境下测量应力场的研究方法。将大小适中的光滑水泥板固定于三维施力架上作为研究对象, 采用红外数字全息方法, 改变环境粉尘浓度, 分别测量光滑水泥板在不同压力作用下的应力场变化, 对比全息图、相位差, 验证了该方法的可行性, 并设置可见光数字全息为对照实验。结果表明, 红外数字全息可在高浓度粉尘环境下测量出应力场的施力点、压力相对大小及应力影响区域, 实现实时、无损、全场检测, 而可见光数字全息在此环境下检测效果不佳甚至无法完成检测, 本文所提方法极大拓展了基于数字全息干涉计量应力检测手段的实用性。
红外数字全息 爆破环境 应力场 实时检测 infrared digital holography blasting environment stress field real-time detection
1 云南师范大学信息学院，云南 昆明 650500
2 南通理工学院，江苏 南通 226000
在进行三维重建、场景理解等计算机视觉任务时，从二维图像中恢复三维空间中的深度信息是一项基本的任务。当前使用深度学习完成该任务时，精确度较高的方法往往需要巨大的数据量，而这些数据的获取通常复杂且开销大。针对这个问题，提出了一种基于迁移学习的全局自注意力编解码网络。所提网络以单张图像作为输入，在编码时的每一个阶段都具有全局性的感受域，解码后把深度回归任务转化为一种分类任务，在保证模型精确度的前提下大大降低所需的训练数据量。实验结果表明，与当前先进的深度估计网络AdaBins和DPT-Hybrid相比，所提网络在均方根误差上降低了约2.2%和0.3%，在训练数据量上降低了约80%和99.6%。
成像系统 迁移学习 单目视觉 深度估计 自注意力机制 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1611002
1 云南师范大学信息学院，云南 昆明 650500
2 南通理工学院计算机与信息工程学院，江苏 南通 226004
受限于管道内环形焊缝缺少点和直线特征，单目视觉无损检测机器人自动定位管道中的焊缝仍然是一项充满挑战性的研究。研究机器人有左右摆动干扰运动下正环形焊缝定位问题，根据管道内壁圆形焊缝在检测机器人相机中的几何成像模型和机器人运动速度，建立定位正圆形焊缝至检测机器人距离的特殊同步定位与地图构建（SLAM）问题控制方程，并将求解该控制方程的问题转换成使损失函数达到最小的优化问题。针对该优化问题的高度非线性，采用遗传算法求解，实现了机器人有左右摆动干扰运动下的正环形焊缝定位。利用机器人在圆柱形管道内探测的正圆形焊缝的合成视频以及实际工作时所抓拍的视频，对所提定位方法进行实验，实验结果表明，所提定位方法可以获得良好的结果。
机器视觉 单目视觉 管道圆环焊缝定位 环形焊缝轮廓形状建模 管道焊缝SLAM 遗传算法 激光与光电子学进展
2022, 59(12): 1215007
Author Affiliations
Abstract
1 Yunnan Provincial Key Laboratory of Modern Information Optics, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China
2 The Bradley Department of Electrical and Computer Engineering, Virginia Tech, Blacksburg, Virginia 24061, USA
Bragg processing using a volume hologram offers an alternative in optical image processing in contrast to Fourier-plane processing. By placing a volume hologram near the object in an optical imaging setup, we achieve Bragg processing. In this review, we discuss various image processing methods achievable with acousto-optic modulators as dynamic and programmable volume holograms. In particular, we concentrate on the discussion of various differentiation operations leading to edge extraction capabilities.
optical image processing edge extraction acousto-optics volume gratings Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021101
从单个图像中同时恢复3D形状及其表面颜色的任务极具挑战性,为此提出一个端到端的网络模型来解决这一难题,该模型采用编码器与解码器结构。以单张图像作为输入,首先通过编码器提取特征,再将其同时送入形状生成器和颜色生成器中,得到形状估计以及与其对应的表面颜色,最后通过可微渲染框架渲染生成最终的彩色三维模型。为了保证重构三维模型的细节,在网络的编码器中引入注意力机制以进一步提高重建效果。实验结果表明,与三维重建网络模型相比,所设计的模型在真实三维模型交并比上分别提高10%和3%;与开源项目相比,所设计的模型在结构相似性上提高了3%,在均方误差上降低了1.2%。
深度学习 彩色三维重建 单视图 可微渲染器 注意力机制 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1410010
泰州职业技术学院 机电技术学院, 江苏 泰州 225300
为提高传统跌倒检测系统的识别准确率, 降低识别时间, 提出了一种新型跌倒检测模型。以Kinect V2深度视觉传感器获取的骨骼节点为样本数据源, 由改进型K-means算法计算聚类中心点, 并在此基础上提取跌倒检测特征数据。将特征数据重构成5×5训练样本数据后, 输入所设计的卷积神经网络模型进行训练学习, 得到优化的跌倒检测模型参数。实验表明, 所设计的新型检测模型相对于传统检测跌倒算法具有更高的识别准确率和更快的运算速度, 保证了系统的实时性和鲁棒性要求。
深度视觉传感器 跌倒检测 卷积神经网络 depth vision sensor fall detection K-means K-means CNN
1 中国石油大学(华东)1. 理学院
2 材料科学与工程学院, 青岛 266580
通过模板法制备钒酸铋(BiVO4)薄膜, 用溶胶-凝胶法制备铁电材料铁酸铋(BiFeO3)并对BiVO4进行修饰, 以半导体复合的方式提高BiVO4的光电化学性能。电化学测试结果表明, 经BiFeO3修饰后, BiVO4薄膜的光电化学性能有所提高, 其中经BiFeO3旋涂5次后的BiVO4薄膜具有最优的光电化学性能, 光电流密度达到0.72 mA·cm-2, 较未修饰样品提高了67.4%。利用外场极化调节能带弯曲可以显著地提高BiVO4/nBiFeO3铁电复合物的光电化学性能, 复合物经正极化20 V电压处理后的光电流密度最高为0.91 mA·cm-2, 比BiVO4薄膜提升了1倍以上, 具有良好的光电化学性能。BiFeO3与BiVO4复合后有利于形成异质结, 促进光生电子、光生空穴的产生与分离, 并且外场极化调节能带弯曲使光生电荷加速转移, 是铁电复合物光电化学性能提高的主要原因。
BiVO4 BiFeO3 铁电复合材料 光电化学性能 BiVO4 BiFeO3 ferroelectric composite material photoelectrochemical property
1 中国石油大学(华东) 理学院, 青岛 266580
2 青岛洛克环保科技有限公司, 青岛 266071
3 淄博盛金稀土新材料科技股份有限公司, 淄博 255039
通过阳极氧化法在乙二醇电解液中制备TiO2纳米管阵列, 以钼酸钠和亚硒酸为原料, 改变原料的浓度配比以及沉积电压, 电化学还原沉积MoSe2对TiO2纳米管阵列进行修饰, 以半导体复合的方式提高TiO2的光电化学性能。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对复合物进行物相、形貌分析, 通过电化学工作站测试复合材料的线性伏安曲线、交流阻抗。结果表明, MoSe2与TiO2形成了p-n异质结, 降低了光生电子和空穴的复合以及电荷转移电阻显著降低, 使载流子浓度、光电流密度明显增大。沉积电压为-0.5 V, 2 mmol/L H2SeO3沉积30 s, 经过300 ℃热处理的MoSe2/TiO2复合材料具有优异的光电化学性能, 在0 V偏压条件下光响应电流密度为1.17 mA/cm 2, 是空白样品的3倍, 电荷转移电阻从331.6 Ω/cm 2下降到283.9 Ω/cm 2。当热处理温度为330 ℃时, MoSe2会发生团聚, 堵塞TiO2基底, 使得MoSe2/TiO2吸光能力减弱, 综合性能变差。
TiO2 纳米管阵列 MoSe2 电化学沉积 光电化学性能 TiO2 nanotube arrays MoSe2 electrochemical deposition photoelectrochemical property
