Author Affiliations
Abstract
School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
For better night-vision applications using the low-light-level visible and infrared imaging, a fusion framework for night-vision context enhancement (FNCE) method is proposed. An adaptive brightness stretching method is first proposed for enhancing the visible image. Then, a hybrid multi-scale decomposition with edge-preserving filtering is proposed to decompose the source images. Finally, the fused result is obtained via a combination of the decomposed images in three different rules. Experimental results demonstrate that the FNCE method has better performance on the details (edges), the contrast, the sharpness, and the human visual perception. Therefore, better results for the night-vision context enhancement can be achieved.
350.2660 Fusion 040.3780 Low light level 100.2980 Image enhancement Chinese Optics Letters
2018, 16(1): 013501
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 微光夜视技术重点实验室, 西安 710059
低照度成像系统输出一般都是黑白视频, 为了获得更好的夜视实际应用效果, 提出了一种基于YUV空间色彩传递的低照度视频图像彩色化及增强的亮度拉伸色彩传递方法.该方法借鉴了双波段色彩传递自然感彩色融合方法, 由灰度图像及其负片图像构成初始彩色图像, 并对亮度通道进行自适应亮度拉伸, 在UV通道进行参考图像的色彩传递, 实现灰度图像的自然感彩色化和增强.通过与其他基于色彩传递的彩色化方法比较, 亮度拉伸色彩传递方法对参考图像和源图像的相似程度要求较低; 选取几幅适当的典型场景彩色参考图像, 可对绝大多数场景取得较好的彩色化效果, 具有很好的场景环境普适性.同时可以看出, 该方法高效, 对比度高, 颜色协调性好, 色彩自然, 更有利于人眼的观察感知, 对于低照度夜视成像效果提升效果明显.该方法已在硬件平台上实时应用, 可在无需增加硬件资源的基础上, 有效地应用于低照度夜视成像.
低照度 彩色夜视 色彩传递 图像增强 实时成像 Low-light-level Color night vision Color transfer Image enhancement Real-time imaging
1 安徽建筑大学环境与能源工程学院, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
3 安徽省绿色建筑先进技术研究院, 安徽 合肥 230601
水体高光谱中的混合效应问题是水体定量遥感中的难点。 已有研究表明, 仅依赖标量光谱信息难以解决复杂的水体混合光谱问题。 广域水体污染物除光谱信息之外, 还具有明显的空间分布特性。 充分利用其空间维信息, 可以作为遥感光谱维信息的有益补充, 有利于水体复杂光谱的解混。 以巢湖为例, HJ-1A HSI高光谱数据为数据源, 辅以水面光谱测量数据, 在空间地统计学和遗传算法理论基础上, 利用地统计学中的变异函数模拟相邻空间两像元的分布差异, 将邻域像元空间变异函数作为遗传算法目标函数的约束条件, 建立基于协同克里格遗传算法的湖泊水体高光谱反演混合光谱空间信息分解模型, 并对悬浮物浓度反演结果进行检验。 结果显示, 与常规混合光谱分解模型相比, 混合光谱空间信息分解模型对悬浮物浓度的预测值与实测值相关系数为0.82, 均方根误差9.25 mg·L-1, 相关系数提高了8.9%, 均方根误差下降了2.78 mg·L-1, 表明该模型对悬浮物浓度具有较强的预测能力。 该方法将水体的空间信息与光谱信息有效结合, 可以避免水色参数光谱信号弱导致反演结果失真, 同时由于高光谱波段多、 信息量大, 带来信息提取计算量大而复杂等问题, 也为复杂水体混合光谱模型的求解和模型反演精度的提高提供了有效途径。
高光谱 混合光谱分解模型 空间维 克里格 Hyperspectral Mixed spectral decomposition model Spatial dimension Kriging
1 中国科学技术大学 自动化系, 合肥 230027
2 中国科学技术大学 信息科学技术学院, 合肥 230027
用小波变换方法对星间光通信中的多样化波前畸变进行重构，并分析了小波重构方法的两项参考指标：重构精度和重构算法复杂度。基于对这两项指标的综合考虑，提出一种最优小波基函数的选取方法。仿真数据表明，利用最优小波基函数选取方法对波前畸变进行重构，较之传统的Zernike多项式拟合方法，具有重构精度高且计算量小的特点。
星间光通信 多样化波前畸变 小波方法 泽尼克多项式 inter-satellite laser communication diverse wavefront aberration wavelet methods Zernike polynomials 强激光与粒子束
2014, 26(10): 101018
发光与实时分析化学教育部重点实验室, 西南大学化学化工学院, 重庆400715
在Britton-Robinson(BR)(pH为9.0)缓冲介质中, 微量Hg(Ⅱ)离子能诱使被巯基乙酸钠包被的AuNPs发生聚集, 以此诱发局域表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)散射峰的出现, 随着Hg(Ⅱ)浓度的不断增加, 体系在548 nm的LSPR散射信号显著增强, 其散射强度与Hg(Ⅱ)的浓度具有相关性, 且在0.08～0.8 μmol·L-1范围内呈现一定的线性关系, 由此构建了以Hg(Ⅱ)为目标分析物的LSPR散射分析检测方法, 检测限为8 nmol·L-1。 研究了体系的LSPR散射光谱以及吸收光谱, 利用扫描电镜考察了AuNPs与Hg(Ⅱ)反应前后粒径的变化情况, 发现单独的AuNPs呈现良好的分散状态, 当加入Hg(Ⅱ)后, AuNPs呈现聚集状态。 同时探讨了体系反应机理, 结果表明Hg(Ⅱ)的加入与AuNPs表面的羧基发生螯合作用诱导了AuNPs的聚集。 考察了体系对金属离子Hg(Ⅱ)的选择性, 实验中选择了一系列的金属离子与AuNPs作用, 其结果表明Hg(Ⅱ)与AuNPs作用的LSPR散射信号增强效果最为明显, 而其余离子即使在浓度较高时其LSPR散射强度依然较弱, 说明了实验设计方案对Hg(Ⅱ)具有优异的选择性。 此外, 研究了体系酸度, 离子强度以及稳定剂对体系的影响。 实验所建立起来的方法操作简单, 分析速度快速, 检测灵敏度较高。 该方法已经成功用于环境水样中痕量Hg(Ⅱ)的检测。
金纳米(AuNPs) 局域表面等离子体共振(LSPR) Hg(Ⅱ) Hg(Ⅱ) AuNPs Localized surface plasmon resonance(LSPR) 光谱学与光谱分析
2014, 34(6): 1477
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥230031
2 安徽建筑工业学院环境与能源工程学院, 安徽 合肥230601
3 中国科学院通用光学定标与表征重点实验室, 安徽 合肥230031
光进入水体中, 经反射、 散射和吸收后, 出射的偏振光与水体的物理、 化学特性密切相关, 能够反映水体成分浓度的变化, 可以作为高光谱遥感的有益补充, 有利于动态定量监测湖泊复杂水体成分的变化。 研究工作以巢湖为例, 利用水面高光谱偏振多角度测量数据, 在偏振光学理论和生物光学模型的基础上, 建立了湖泊水体叶绿素三波段偏振高光谱半分析模型, 并对模型进行检验。 结果显示, 偏振高光谱三波段组合与叶绿素浓度拟合的相关系数为0.844, 均方根误差5.14 μg·L-1, 平均相对误差31.44%, 比传统的三波段辐射强度模型分别提高了4.1%, 2.05 μg·L-1和5.46%, 表明三波段偏振半分析模型对叶绿素a浓度具有较强的预测能力, 体现出运用偏振高光谱信息监测湖泊水质的优势。
叶绿素 高光谱 偏振 三波段模型 Chlorophyll Hyperspectral Polarization Three-band model 光谱学与光谱分析
2013, 33(6): 1665
1 中国科学院通用光学辐射定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
3 安徽建筑工业学院环能学院, 安徽 合肥 230601
基于离水辐射的湖泊水体遥感通过反演与光谱关系密切的悬浮泥沙、 浮游植物和黄色物质等要素的浓度来实现对水质状况的评估, 然而由于湖泊水体的复杂性以及不同要素间的相互干扰, 现有的基于反射率光谱的分析方法难以准确反演这些要素。 从悬浮泥沙水体离水辐射的反射率、 偏振光谱特性出发, 给出敏感波段处悬浮泥沙浓度与反射率、 偏振度之间的关系, 比对了基于反射率以及基于偏振度的两种反演方法在实验室水体、 巢湖水体中的应用效果。 研究结果表明, 在湖泊复杂水体条件下, 水体的偏振信息具有比反射率更加良好的抗干扰能力, 显示偏振度信息在湖泊水质遥感上存在着重要的应用潜力。
悬浮泥沙 偏振度 偏振光谱 模型 Suspended sediment Degree of polarization Polarization spectrum Model 光谱学与光谱分析
2012, 32(7): 1913
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
根据光学自由曲面数学描述复杂，但面形较为平滑的特点，提出一种新的基于子曲面分割和迭代的自由曲面光线追迹方法。通过离散点分割形成子曲面阵列，根据三角形内角和定理确定目标子曲面，对目标子曲面进行切平面迭代完成光线追迹。通过数值仿真，采用所提方法分别对偶次非球面、双圆锥曲面、扩展多项式面和单透镜无像散系统进行光线追迹，并与ZEMAX追迹结果进行比对。结果表明：该方法在离散点采样密度很低的情况下(降低了计算机的内存消耗和运算时间)仍然可以保证光线追迹的精确性，与ZEMAX中光线和自由曲面交点的偏差达到10-3(nm)量级，出射光线角度的偏差达到10-3(")量级。
光学自由曲面 子曲面 光线追迹 迭代算法 optical free-form surface sub-surface ray tracing iterative algorithm ZEMAX ZEMAX
