针对光场显微成像中空间分辨率较低的问题,提出了一种基于图正则化的方法,并进行了光场超分辨率重建,得到了光场的高分辨率视图。首先,通过非周期性提取的方法,获得了光场的视角图;然后,将光场的超分辨率问题,转化为一个全局优化问题,利用光场视图之间的互补信息,进行正则化平滑处理;最后,用最速下降迭代算法,对目标函数最小化求解,重构出高分辨率视图。实验中,采用显微物镜、微透镜阵列以及CCD相机,搭建光场显微镜采集数据,使用图正则化的方法进行光场高分辨率重建;相较于传统方法,所提方法视差估计计算量较小,成像质量较高,并有效保留了原始光场结构。

针对相关滤波器跟踪算法在目标快速运动、遮挡和表观变化时易发生跟踪漂移或者丢失的问题, 提出一种基于时间一致性和核互相关器的目标跟踪算法。该算法通过引入对图像噪声和杂波更具鲁棒性的核互相关向量, 能够更精确地预测目标的仿射变化。同时, 在学习过程中引入时间一致性约束, 以解决因核相关器时间退化导致的跟踪漂移问题。最后, 采用主灰度分量逆映射来提升跟踪器应对目标部分遮挡的能力。在公开的OTB100标准目标跟踪数据集中与提供的基准算法和其他性能更加先进的相关滤波算法进行对比, 该算法平均跟踪速度为41f/s, 相对fDSST和SAMF算法, 其跟踪精度分别提升15.6%和6.4%, 跟踪成功率分别提升33.3%和6.1%。实验结果表明, 该算法在目标快速运动、遮挡或表观变化时仍能精确地跟踪目标。

针对光场成像中视角图提取的分辨率与数据准确性无法兼顾的问题,提出一种非周期性视角图提取算法。首先分析微透镜阵列采样原理,计算出各微透镜中心的偏移量;然后分析视角范围,通过合成多个视点的方式,计算合成视点对应各微透镜的投影区域;最后非周期性地提取像素块构成视角图。实验中采用Lytro相机采集光场数据,采用非周期性算法提取大小为2×2和3×3的像素块构成视角图,相较于传统方法视角图的分辨率分别提升了2×2倍和3×3倍,图像质量也得到较大幅度提升。

红外双波段成像探测器能接收目标和干扰源在两个波段上的辐射能量。从普朗克黑体辐射定律出发，根据MATLAB软件模拟出的目标和干扰源的辐射特性来选择SW/MW两个红外波段。首先利用仿真程序计算InSb面阵探测器对于点黑体和面黑体的响应结果，由计算结果和测试结果较好的一致性，说明设计的MATLAB仿真程序具有实用性。再从实际研制的HgCdTe128×128叠层式双波段器件结构考虑，通过一定的变换，利用仿真程序对HgCdTeSW/MW双波段成像探测器进行参数性能仿真，达到利用成像及双色比来区分目标和干扰的目的。