1 南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
2 无锡学院电子信息工程学院，江苏 无锡 214105
3 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所，黑龙江 哈尔滨 150000
4 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150000
针对现有高光谱视频目标跟踪算法在目标尺度发生变化时容易出现跟踪精度下降的问题，提出一种基于光谱匹配降维和特征融合的高光谱目标跟踪算法。首先，利用目标局部光谱和阈值来估计目标光谱，并利用目标光谱与高光谱图像进行朴素相关，实现高光谱图像降维，从而提取目标的深度特征。然后，利用局部方差判断目标区域，提取目标的3D方向梯度直方图（HOG）特征。为保留高光谱图像的光谱信息以及深度特征的语义信息，利用通道卷积融合的方法，得到更具辨别力的融合特征。最后，将融合特征送入相关滤波器，通过尺度池思想提高算法在目标尺度变化挑战下的跟踪鲁棒性。实验结果表明，所提跟踪算法在目标尺度变化挑战下具有更好的性能。
测量 目标跟踪 高光谱视频 光谱匹配降维 通道卷积融合 光学学报
2023, 43(20): 2012002
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Institute of Materials Research and Engineering, Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), Singapore 138634, Singapore
Photon nanosieves, as amplitude-type metasurfaces, have been demonstrated usually in a transmission mode for optical super-focusing, display, and holography, but the sieves with subwavelength size constrain optical transmission, thus leading to low efficiency. Here, we report reflective photon nanosieves that consist of metallic meta-mirrors sitting on a transparent quartz substrate. Upon illumination, these meta-mirrors offer the reflectance of , which is higher than the transmission of visible light through diameter-identical nanoholes. Benefiting from this configuration, a meta-mirror-based reflective hologram has been demonstrated with good consistence between theoretical and experimental results over the broadband spectrum from 500 nm to 650 nm, meanwhile exhibiting total efficiency of . Additionally, if an additional high-reflectance layer is employed below these meta-mirrors, the efficiency can be enhanced further for optical anti-counterfeiting.
metasurfaces nanosieves holograms reflective mirrors Chinese Optics Letters
2022, 20(5): 053602
1 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
2 中国航天科技集团有限公司 红外探测技术研发中心, 上海 201109
3 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
4 中国海洋大学 信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
对红外图像中的目标跟踪时，复杂的背景信息以及目标像素数较少等因素增加了红外目标跟踪难度，目标区域的图像块缺乏特征信息使得普通跟踪算法较易产生跟踪偏移问题。为解决此问题，提出了一种基于粒子滤波框架下的卷积特征选择的红外目标跟踪算法。首先，在初始目标块上提取少量图像块作为滤波器，进而获得表征能力更强的卷积特征。然后，采用在线提升算法对该特征进行选择，增加跟踪算法的精度和执行效率。最后，将贝叶斯分类器的响应作为粒子权值估计出目标状态。实验结果验证了所提算法的跟踪性能优于其他几种传统算法。
红外图像 目标跟踪 弱小目标 卷积特征 提升 粒子滤波 infrared image target tracking dim-small target convolutional feature boosting particle filter 强激光与粒子束
2019, 31(9): 093202
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国电子科技集团公司第五十四研究所, 河北 石家庄 050081
为解决基于传统时域高通滤波红外图像非均匀性校正算法存在“鬼影”现象以及固定图案噪声去除不彻底的问题, 提出了一种加权引导滤波和改进时域高通滤波相结合的非均匀性校正算法。首先, 利用加权引导滤波准确分离红外图像中的空域高频成分; 然后, 计算红外图像中像素点灰度值变化幅度; 最后, 在进行时域高通滤波时对红外图像中的运动区域和静止区域使用不同时间常数进行校正。采用两组真实红外图像序列进行实验, 并与经典的双边滤波时域高通, 均值滤波时域高通非均匀性校正算法进行比较。实验结果表明: 文中所提算法在主观视觉和客观评价指标方面优于其他两种算法, 有效降低了红外图像的非均匀性, 不会产生“鬼影”, 取得了较好的非均匀性校正效果。
红外焦平面阵列 非均匀性校正 加权引导滤波 运动判断 时域高通滤波 infrared focal plane array non-uniformity correction weighted guided filter motion judgement temporal-high pass filter 红外与激光工程
2018, 47(12): 1204001
西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
为了解决传统跟踪算法不能有效区分背景边缘和红外弱小目标的问题,基于图像引导滤波和核相关滤波,提出了一种改进型的红外弱小目标跟踪算法。将采用6组红外弱小目标图像序列得到的实验结果与采用经典跟踪算法得到的实验结果进行了比较。实验结果表明,所提算法在主观视觉和客观评价指标方面均优于传统算法,具有更高的目标跟踪精度与较好的实时性。
探测器 目标跟踪 弱小目标 引导滤波 核相关滤波 傅里叶变换
大口径分块式主镜空间对地遥感系统在轨工作时, 次镜相对于主镜的位置失调会对系统像质产生影响, 需对其进行在轨检测与校正。当分块式主镜无中心基准镜时, 无法用传统的灵敏度矩阵反演法计算出次镜失调量。为此, 提出了一种基于多视场波前传感信息计算次镜位置失调量的方法, 采用 ZEMAX软件建立了无中心基准的36分块式主镜空间对地遥感系统。针对该系统像差特点, 利用不同视场的场依赖波前像差, 建立了次镜失调量检测数学模型, 开展了仿真研究, 结果表明当波前传感误差为1/40λ(λ=632.8 nm)时, 次镜位置失调量的检测精度X、Y方向平移约为30 nm, 倾斜约为15″; 失调量检测动态范围X、Y方向平移为0~1.5 mm, 倾斜为0~0.03°。并通过多组实际仿真, 验证了所提方法的可行性。
大口径分块式主镜 次镜失调 多视场波前传感 场依赖波前像差 检测精度 large segmented-primary mirror secondary mirror misalignment multi-field wavefront sensing field-dependent wavefront aberration detection accuracy 红外与激光工程
2018, 47(8): 0817010
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 中国电子科技集团公司 第五十四研究所, 石家庄 050081
为解决传统跟踪算法不能有效区分复杂天空云层背景边缘和红外弱小目标, 从而在跟踪过程中产生“偏移”的问题。在时空上下文原理基础上分析跟踪“偏移”的原因, 引入高斯曲率滤波, 提出一种改进的时空上下文红外弱小目标跟踪算法。该算法首先采用高斯曲率滤波对上下文区域进行预处理, 在保留上下文区域背景边缘的同时剔除高频的红外弱小目标和噪声, 从而获得准确的红外弱小目标置信图, 利用红外弱小目标置信图估计出红外弱小目标位置。采用四组复杂天空背景下的红外弱小目标图像序列进行实验, 并与经典的模板匹配算法、基于粒子滤波的均值漂移算法和快速压缩跟踪算法三种跟踪算法作比较。实验结果表明, 算法在主观视觉和客观评价指标方面均优于其他三种算法, 具有更高的目标跟踪精度与较好的实时性, 可以实现对复杂天空背景下红外弱小目标的有效跟踪。
目标跟踪 红外弱小目标 高斯曲率滤波 时空上下文 傅里叶变换 target tracking infrared dim small target Gaussian curvature filter spatio-temporal context Fourier transform 强激光与粒子束
2018, 30(6): 061002
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院,西安 710071
2 桂林电子科技大学 生命与环境科学学院, 广西 桂林 541004
针对基于梯度变换的图像增强算法抗噪声干扰能力差的问题, 引入曲率滤波理论, 提出了基于高斯曲率滤波和梯度变换的图像增强算法.该算法通过对图像梯度场进行非线性变换来增强图像对比度, 通过构造能量泛函, 采用梯度下降法从变换后的梯度场重构出增强后的图像, 并利用高斯曲率滤波对梯度下降法迭代过程中的重构图像及其各阶偏微分进行平滑, 有效解决了图像重构过程中的噪声非线性放大和扩散问题, 同时保留了丰富的细节信息.采用多组边缘模糊图像进行仿真实验, 实验结果表明该算法在增强图像边缘对比度的同时, 能够有效抑制噪声.
图像增强 图像重建 变分法 噪声抑制 高斯曲率滤波 图像滤波 非线性变换 Image enhancement Image reconstruction Variational techniques Noise suppression Gaussian curvature filter Image filtering Nonlinear transfer function
1 武汉华工激光工程有限责任公司, 湖北 武汉 436070
2 激光先进制造技术湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430223
3 凌云工业股份有限公司, 河北 涿州 072761
研究了激光焊接工艺对2 mm厚430铁素体不锈钢钢带焊接的影响, 分析了铁素体不锈钢激光焊接的组织转变以及力学性能变化规律。结果表明, 相对于传统MIG焊, 铁素体不锈钢激光焊接所得焊缝热影响区域更窄且晶粒长大程度相对更小, 焊缝抗拉强度优于母材, 显微硬度值相对母材有显著地提升。激光焊接过程中, 在合适的正面和背面保护下, 焊缝折弯性能有明显改善。激光焊接可成功应用于2 mm厚430铁素体不锈钢钢带的焊接。
铁素体不锈钢 钢带 激光焊 焊接工艺 ferritic stainless steel steel band laser welding welding technology
1 激光先进制造技术湖北省重点实验室 武汉华工激光工程有限责任公司, 湖北 武汉430223
2 凌云工业股份有限公司, 河北 涿州 072761
采用Roin 4 kW光纤激光器对镀锌钢和高强钢进行激光叠焊, 通过电子显微镜、光学显微镜和维氏硬度仪等, 研究不同板间间隙对焊接接头表面、截面形貌、宏观和微观缺陷、显微组织、显微硬度的影响。结果表明, 当间隙为0.1～0.2 mm时, 焊缝成形良好, 叠焊结合面宽度稳定, 焊缝质量缺陷少, 剪切强度较镀锌板母材大, 且焊缝具有优良的综合性能。镀锌钢和高强钢侧焊缝、热影响区均未出现气孔、裂纹等缺陷。镀锌钢侧焊缝组织以马氏体为主, 高强钢侧焊缝组织为板条马氏体、针状铁素体和晶界铁素体。由于镀锌钢和高强钢侧热影响区及焊缝区产生了淬火马氏体, 其显微硬度均比母材高。
光纤激光焊接 镀锌钢 高强度钢 间隙 显微组织 fiber laser weld galvanized steel high strength steel gap microstructure
