杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江省器官发育与再生技术研究重点实验室，杭州 311121
激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)是一种高分辨率的光学成像仪器，它利用“共轭成像”原理，获得的图片质量远超于普通荧光显微镜。LSCM有两组功能不同的针孔，即照明针孔和探测针孔，这是实现“共轭成像”的关键。由于照明针孔的大小和位置一般是固定的，LSCM主要通过调节探测针孔的大小来获得高质量的成像图片。然而，很多使用者对于LSCM中针孔大小与荧光成像质量的关联缺乏了解。因此，本文阐述了针孔在LSCM中的作用原理及其与显微镜分辨率的关系，并通过小鼠脊髓腹侧白质中的免疫荧光成像分析，发现针孔参数优化对提高LSCM荧光成像质量具有显著影响。这一发现将为LSCM成像分析提供重要参考。
激光扫描共聚焦显微镜 针孔 分辨率 荧光成像 成像分析 laser scanning confocal microscopy pinhole resolution fluorescence imaging imaging analysis
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210290
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室, 西安 710000
对于单幅红外图像中目标隐身伪装效果的评价, 在经典的结构相似度(SSIM)算法的基础上, 用改进四方向梯度算子提取梯度信息, 建立梯度差异函数, 替代SSIM算法中的结构相似性函数, 提出了一种基于改进梯度相似度(IGSIM)的图像相似度评价算法。根据该算法设计了红外图像均等分块数量确定实验和目标红外隐身伪装效果评价实验。结果表明: 得出的评价指标与人眼视觉特性更具一致性, 能较好地处理单幅红外图像中目标隐身伪装效果评价的问题。
图像处理 红外隐身伪装效果评价 结构相似度 改进梯度算子 image processing infrared stealth camouflage evaluation structural similarity improved gradient operator
火箭军工程大学 兵器发射理论与技术国家重点学科实验室, 陕西 西安 710025
对于单张红外图像进行隐身效果评估, 需要考虑像素点间反映的图像相似特征信息, 而单一的相似性度量方法不能够全面准确地反映红外图像间相似性。在对单张红外图像均等分块的基础上, 综合考虑了基于图像灰度直方图法、方向梯度直方图特征法、结构相似度法和目标分类4种相似性度量方法的优点, 利用主成分分析法确定不同相似性度量方法的权重值, 提出了基于综合相似性度量的评估方法。通过各相似性度量方法间横向与纵向的对比, 分析不同遮挡情况下目标与背景图像间每种相似性度量方法的平均值和标准差。结果表明: 综合相似性度量能够更准确地反映图像间相似性信息, 更有效地处理单张红外图像隐身效果评估问题。
相似性 隐身效果评估 图像分类 主成分分析 similarity stealth effect evaluation image classification principal component analysis 红外与激光工程
2020, 49(1): 0104004
火箭军工程大学 兵器发射理论与技术国家重点学科实验室, 陕西 西安 710025
在目标检测领域, 基于深度学习的SSD目标检测网络同时具有实时性好和准确性高两大优点。由于特种车辆红外图像难以获取, 以小轿车和公交车红外图像为研究对象, 构建了红外图像Pascal VOC数据集, 训练了SSD网络, 并利用训练好的网络检测了红外目标图像。结果表明, 红外目标的特征信息越多, 检测精度越高, 但红外图像中信息残缺的车辆存在“漏检”的问题。针对该问题, 通过添加“残缺窗口模块”优化数据集结构, 有效解决了车辆“漏检”问题, 同时目标整体的检测准确率也明显提升。将改进数据集后的红外目标检测结果作为评价指标, 能够较准确评估复杂背景下特种车辆红外隐身伪装效果。
深度学习 目标检测 红外数据集 效果评估 deep learning target detection infrared data set effect evaluation 红外与激光工程
2019, 48(11): 1104003
1 火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室,西安 710025
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南 洛阳 471000
在基于温差特性的红外目标探测方法中,红外图像分割效果极大影响着最终目标探测结果。对于一定探测距离下的红外图像,传统阈值分割法对目标边缘分割效果并不理想。针对该问题,利用卷积神经网络对图像特征进行提取,提出了基于卷积神经网络的谱聚类红外图像分割方法。实验结果表明该方法能够很好地提高红外图像分割准确性,与传统基于稀疏矩阵的谱聚类图像分割方法相比,基于卷积神经网络的谱聚类红外图像分割方法的聚类速度提高了约16倍。在一定探测距离下,新的改进谱聚类红外图像分割方法能更好地实现目标和背景的温差计算。
温差特性 图像分割 卷积神经网络 谱聚类 temperature difference characteristics image segmentation convolutional neural network spectral clustering
1 火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室, 陕西 西安 710025
2 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471009
3 西安电子科技大学, 陕西 西安 710071
研究了在夜间暗环境下驾驶员读取夜视车载平显(HUD)信息的亮度感知特点, 建立了不同照度环境下驾驶员使用夜视车载HUD的亮度调节模型。在环境光仿真系统中, 实验设备采用显示亮度可手动调节的夜视车载HUD, 实验对象为100名驾驶员, 设置多档实验照度, 在各档照度条件下研究驾驶员认读夜视车载HUD信息的最低亮度、适宜亮度和最高亮度。对实验数据进行统计分析, 建立了亮度调节曲线和驾驶员亮度感知模型, 同时总结了夜间暗环境下驾驶员认读夜视车载HUD的亮度规律。该模型能够为夜视车载HUD自动亮度调节的工程设计优化提供定量参考, 并提高其人机交互的效能和用户体验。
机器视觉 车载平显 亮度曲线 感知模型 人机工效 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 121501
针对传统液压系统检测中存在的传感器功能单一、体积较大、测量精度不高等问题, 提出一种光纤光栅复合传感器.该传感器以一体化的靶片式流量传感结构为基础, 融合光纤光栅压力和温度传感器, 可以实现对液压系统流量、压力和温度的同时测量.在对各参数传感模型理论分析的基础上, 对传感器的结构进行设计, 并制作了传感器实物.利用液压综合试验系统等设备对传感器进行了性能测试和参数标定, 得到其流量灵敏度为0.049 L/s, 压力灵敏度为28.4 pm/Mpa, 温度灵敏度为14.9 pm/℃, 验证了传感器设计的合理性.同时, 传感器的温度测量功能可在流量和压力测量中作为参考, 克服温度的交叉敏感效应, 提高传感器的环境适应能力.
光纤布喇格光栅 液压系统 多功能传感 流量 压力 温度 Fiber Bragg grating Hydraulic system Multifunction sensing Flow Pressure Temperature 光子学报
2016, 45(11): 1106001
针对传统流量测量中存在的测量灵敏度不高、测量参数单一，传感器体积较大等不足，提出一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的多功能复合流量传感器。传感器以FBG差压式流量测量为结构主体，同时有机集成了FBG温度和压力传感器，从而实现对被测流体的流量、压力和温度的同时测量。在介绍FBG传感原理的基础上，分析了毛细钢管封装FBG温度传感器和盲管式FBG压力传感器的工作机理。同时，在分析差压式FBG流量传感器工作原理的基础上，介绍了FBG多功能复合流量传感器的结构和实现原理。分别采用水浴装置、压力表校验仪和综合流量测试台对多功能复合传感器中的FBG温度、压力和流量传感器进行了传感特性实验。测试结果表明，FBG温度传感器的灵敏度为0.015 nm/℃，FBG压力传感器的灵敏度为0.028 nm/MPa，FBG流量传感器的分辨率为0.068 L/s。同时，传感器的温度测量功能可作为参考，从而克服FBG压力及流量测量中的温度交叉敏感效应。
光纤光学 光纤布拉格光栅 多功能 流量传感 压力 温度 光学学报
2015, 35(s1): s106004
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 高密度光存储实验室, 上海 201800
2 武汉大学物理科学与技术学院, 武汉 430072
综述了超分辨技术的类别原理及光学超分辨的发展状况,并给出了超分辨光学头的结构和存储机理, 重点论述了光学超分辨技术在光学头中的应用。
光存储 光学头 光学超分辨
