1 北京理工大学物理学院,北京 100081
2 北京理工大学先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室,北京 100081
单像素成像使用一系列空间光调制掩模对目标场景进行单像素亚采样,再根据掩模与测量值之间的关联重构出物体图像。这种间接获取图像的方式之所以能保证重建质量,除了有重构算法的功劳,更关键的是测量掩模的构造。随着压缩感知理论的引入,随机掩模进入人们视野,但它让测量变得盲目,缺乏针对性,而且这种掩模不便于存储和计算,极大限制了空间像素分辨率。哈达玛基掩模因其结构化特征使快速计算成为可能,且方便存储和提取,近年来得到广泛关注,已发展出诸多哈达玛基掩模优化排序方法,这些方法已被证明能大幅降低采样率。本综述系统地梳理了这类方法的设计框架和前沿进展,展望了确定性掩模构造的未来发展趋势,可为后续的研究工作提供有益的借鉴和指导。
计算成像 图像检测系统 成像理论 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0400006
1 中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018 中国计量科学研究院热工计量科学研究所, 北京 100029
2 中国计量科学研究院热工计量科学研究所, 北京 100029
3 中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
生物气溶胶是指含有细菌、 真菌、 花粉等生物性粒子的气溶胶。 生物气溶胶的传播会造成严重的危害, 对人体健康、 大气环境等有着潜在的影响。 此外, 在**活动中, 生物气溶胶还可作为生物战剂的释放方式。 因此, 对空气中生物气溶胶进行实时检测, 快速识别气溶胶种类, 判断生物气溶胶浓度、 危险程度等, 是降低致病性生物气溶胶暴露, 保护人员及环境安全, 以及防范生物恐怖袭击的重要手段。 基于荧光法的生物气溶胶实时检测系统利用生物粒子含有色氨酸、 酪氨酸、 核黄素等典型荧光基团, 通过激光诱导生物荧光基团产生特定的荧光光谱, 从而完成对生物气溶胶的检测和识别, 具有甄别气溶胶颗粒生物特性的同时, 获取其粒径尺寸及形态等物理特征的技术优势。 简要介绍了生物气溶胶及其实时检测的基本原理, 概述了生物气溶胶实时检测系统在三个方面的研究, 包括荧光激发光源的触发方式、 荧光激发光源类型以及信号采集系统。 最后, 对生物气溶胶实时检测系统的发展方向进行了探讨, 为后续生物气溶胶实时检测系统的研究开发提供了参考。
生物气溶胶 实时检测系统 荧光法 光散射法 Bioaerosols Real-time detection system Fluorescence Light scattering 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2339
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230041
红外与激光工程
2023, 52(7): 20230338
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 吉林省计量科学研究院 吉林省计量测试仪器与技术重点实验室,吉林 长春 130103
医用硬性内窥镜作为诊治医疗器械,其畸变直接影响医生对手术位置判断的准确性,因此内窥镜相对百分畸变的测量是一个亟需解决的问题。设计了一种基于图像处理的相对百分畸变检测系统,通过CCD相机采集校准靶板图像,对内窥镜视轴和目标靶板的板面进行垂直校准后,更换畸变靶板采集图像,计算机将得到的图像进行滤波、感兴趣区域提取和尺寸统计,最终获得相对百分畸变。以30°腹腔内窥镜为测量模型,实验得到设计的校准系统在待测内窥镜全视场70%位置所测量的相对百分畸变值优于未垂直校准系统2.2%。结果表明,系统的检测结果一致性较高,且准确度高于未垂直校准系统。
计量学 检测系统 图像处理 相对百分畸变 metrology detection system image processing relative percent distortion
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220417
1 中国科学院半导体研究所 超晶格实验室,北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院,北京 100049
非制冷红外成像技术具有非常广泛的应用前景。但是,目前非制冷红外成像芯片存在非均匀校正、图像细节增强和条纹噪声等亟待解决的问题。论文提出并设计一种面向非制冷红外成像的图像处理专用SoC芯片,芯片集成了一个CPU、两个DSP处理器和一个红外图像处理专用加速器,单芯片可实现非制冷低功耗红外图像的非均匀校正、图像滤波、直方图均衡、数字图像细节增强、条纹消除和目标检测跟踪等实时图像处理。同时,研究开发了面向芯片应用的非制冷低功耗红外图像处理算法。采用65-nm CMOS工艺实现了非制冷红外图像专用处理SoC芯片,实现了基于非制冷红外成像芯片和图像处理SoC芯片的小型低功耗非制冷红外成像系统。测试结果表明成像系统可以实现清晰的非制冷红外成像、目标检测及目标跟踪等功能,系统功耗小于2 W,体积相比传统的系统减小了50%,满足对体积、功耗、性能要求比较高的系统的应用需求,具有较高的工程应用价值和前景。
红外图像处理 SoC芯片 非制冷红外探测系统 低功耗 infrared image processing SoC chip uncooled infrared detection system low-power
山西工程科技职业大学 现代物流学院, 山西 晋中 030600
机载红外探测系统在近地背景下检测目标时, 地面将对弱小目标产生严重的干扰, 导致传统检测方法对弱小目标的检测性能下降。针对该问题, 利用生成对抗网络提出一种近地背景下的机载红外探测系统弱小目标检测方法。将深度自编码器作为生成对抗网络的网络框架, 引入inception机制对视觉信息进行多尺度特征提取, 并引入残差块来缓解梯度消失问题。在神经网络的对抗训练中, 生成器考虑了移动损失与对抗损失两个损失函数, 提高了生成器的训练效果。最终, 在公开的无人机机载红外探测数据集上完成了实验, 结果表明所提方法能在近地背景下成功检测出红外弱小目标, 且检测的平均精度与速率均优于其它对比方法。
机载红外探测系统 户外探测 弱小目标检测 深度自编码器 生成对抗网络 airborne infrared detection system outdoors detection weak and small target detection deep auto-encoder generative adversarial network