为解决距离选通式激光成像中由于图像模糊而导致目标识别率偏低的难题,提出一种保留特征的卷积神经网络(KFCNN)模型,用于激光选通图像中的目标识别。与传统的卷积神经网络不同,KFCNN使用一个特征保留层来提高模糊目标的识别率,提高目标识别的稳健性。为实现特征保留,KFCNN通过增加特征保留约束项及正则化来优化特征保留目标函数并进行训练,通过减小特征保留目标函数值来保证训练样本在模糊之前和之后的特征映射相一致。实验结果表明,KFCNN改善了因模糊造成识别率降低的问题,进而提升了距离选通式激光成像中对指定目标的识别率。
图像处理 距离选通 卷积神经网络 模糊图像 目标识别 特征保留 激光与光电子学进展
2019, 56(2): 021001
由于光照度不足, 现有白天彩色成像技术在夜间无法成彩色图像。提出一种适用于低照度条件下的三基色动态采集方法, 采用滤色轮对物体反射光过滤, 利用像增强器对过滤后的单色光放大, 使用图像传感器耦合像增强器上的单色光图像, 实现低照度条件下目标三基色图像的采集。采用直接映射方法将三基色图像融合成彩色图像, 利用无参考图像的评价方法对彩色图像质量进行了评价。实验和评价结果表明, 在低照度条件下, 采用“分离—放大—融合”的方案获取彩色图像在理论和实践上都是可行的, 且在单色采集时可以通过增长曝光时间的手段来提升最终彩色图像的亮度和对比度。对低照度条件下彩色成像系统的设计和研发具有一定的借鉴意义。
三基色 动态采集 低照度 像增强器 滤光片 图像质量评价 tricolor dynamic acquisition Low-Light-Level(LLL) image intensifier filter image quality assessment
为了在低照度条件下获取目标的彩色图像, 提高夜间对目标的识别能力, 提出了基于四波段图像融合的彩色夜视方法.采用F-P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长及近红外波段的四波段滤光片, 在各个透射区域的平均透射率均达90%以上; 将四波段滤光片设计成圆形滤色轮结构, 用分光计测得了各波段滤光片的光谱透射性; 对加入滤光片后的系统信噪比进行了分析和计算, 分析结果表明加入滤光片不会引入噪声, 计算结果表明加入蓝色、绿色、红色和近红外波段滤光片的成像系统的信噪比分别是原来单色微光夜视系统信噪比的19.59%、38.45%、47.28%和46.70%.借助国产超二代像增强器在微光实验室进行了四波段图像采集及彩色图像融合实验, 实验时光照度分别为1×10－3lx和1×10－1lx, 对获取的图像质量进行了评价.结果表明：在照度为1×10－3lx时, 融合的彩色图像在均值、方差和熵这三项指标上均优于过滤后的蓝色和绿色的单色图像, 且由于彩色图像中利用了近红外图像进行增强, 使得彩色图像亮度更高, 颜色分辨性更好; 在照度为1×10－1lx时, 融合后的彩色图像的信息熵比红、绿、蓝三种基色图像的大, 彩色图像携带的信息量更大.本文的研究对彩色夜视成像系统的设计和研发具有借鉴和指导意义.
彩色夜视 图像融合 四波段 滤光片 信噪比 图像质量评价 Color Night Vision(CNV) Image fusion Quadruple-band Filter Signal Noise Ratio(SNR) Image quality assessment(IQA)
1 陆军军官学院, 安徽 合肥, 230031
2 中国科学技术大学 同步辐射实验室, 安徽 合肥, 230029
鉴于低照度条件下彩色成像都是采用微光、红外、紫外等波段图像融合成假彩色, 提出一种利用滤光片过滤和像增强器增强的三基色获取及真彩色融合方法。采用F-P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长的三基色滤光片, 对其光谱透过性进行分析; 通过旋转三基色滤色轮将目标反射光过滤, 使用像增强器对过滤后反射光增强, 借助FPGA编写的控制程序实现滤色轮转速和CCD摄像机成像时间的精确同步, 利用CCD摄像机获取经增强后的三基色图像, 实现目标三基色图像的动态采集。研制的样机在微光实验室进行了三基色采集及融合实验, 实验时光照度分别1×10-1 lx (等效于月光下)和1×10-3 lx(等效于星光下), 采集速度设置为60 f/s, 对获取的图像质量进行了评价。结果表明: 在照度为1×10-1 lx时, 融合后的真彩色图像在灰度均值、灰度方差和信息熵3项指标方面, 比3幅单色图像的平均值分别提高了5.06%、5.97%和1.08%; 在照度为1×10-3 lx时, 融合后的真彩色图像与3幅单色图像的平均值分别提高了13.18%、-9.86和8.65%。
低照度 三基色 真彩色 滤光片 滤色轮 像增强器 图像质量评价 low light level tri-color true color filter color wheel filter image intensifier image quality assessment
解放军炮兵学院 信息化弹药研发中心,合肥 230031
针对现存电子稳像算法估计图像旋转角度矢量的不足,提出了一种基于行灰度投影相关的快速图像旋转角度矢量估计算法。通过在当前帧图像中心位置选取灰度投影区域和参考帧图像相应区域作行灰度投影相关计算,估算出当前帧图像相对于参考帧图像的角度运动矢量。论述了灰度投影区域选取原则;分析了行、列灰度投影相关曲线的差异,得出行灰度投影相关曲线具有单峰性的结论;阐述了快速搜索算法的原理及其在本算法中的应用。实验表明,算法实现了对旋转图像序列角度运动矢量的快速估计(在PⅣ2.67GHZ,内存512M的PC机上,估算速度为37.7ms),可对任意角度的角度矢量进行高精度的估计。
电子稳像 角度矢量估计 行灰度投影相关 快速搜索 算法 electronic image stabilization angle vector computation row gray projection correlation fast search algorithm
解放军炮兵学院,信息化弹药研究所,安徽,合肥,230031
为提高空中红外小目标检测速度,提出了一种基于灰值形态学序列图像膨胀累加、背景估计和自适应阈值分割的并行结构小目标分割算法.该算法对灰值膨胀运算后的相邻三帧图像进行累加以增强小目标能量;将灰值形态学开、闭运算的平均值作为背景估计图像;采用自适应阈值算法从二者相减的差图像中分割出可能目标;其中小目标能量增强和背景估计采用并行处理结构.基于Visual C++6.0编程进行了实验,结果表明,算法对连续三帧768像素×576像素红外视频采集图像的处理时间为3.73s,较常规串行分割算法快一倍以上.
红外小目标 膨胀累加 背景估计 自适应阈值分割 并行结构
