1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
3 宇航智能控制技术国防科技重点实验室,北京 100089
4 自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室,浙江 杭州 310012
5 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
针对水下鬼成像重构质量下降、分辨率退化的问题,分析水体对散斑场传播的作用,提出在重构计算前将参考臂散斑进行校正的方法,以实现对物臂散斑场的退化补偿,进而提高水下鬼成像的成像质量。首先根据近似的S-S(Sahu-Shanmugam)散射相函数和Wells模型推导得到调制传递函数,用来描述水体对散斑的退化作用;然后对参考臂散斑场进行校正补偿,使参考臂散斑与物臂散斑具有相同的退化程度以恢复关联性;最后采用校正后的参考臂散斑进行图像重构。从理论上证明了所提方法在二阶关联计算中会使得图像退化加剧,而在基于伪逆的重构计算中则可以有效提高图像分辨率、改善图像质量。通过仿真和实验验证了理论模型的正确性,该研究为远距离水下目标鬼成像图像恢复提供了新的思路。
海洋光学 水下鬼成像 散斑场退化补偿 水体调制传递函数 二阶关联 伪逆
雷腾 1,2,3张义民 1,2,3马一哲 1,2,3丁学专 1,2,3[ ... ]王世勇 1,2,3,*
1 中国科学院 上海技术物理研究所,上海200083
2 中国科学院大学,北京100049
3 中国科学院 红外探测与成像技术实验室,上海20008
低采样率下的高质量鬼成像(GI)对于科学研究和实际应用具有重要意义,为了在低采样率条件下重建高质量图像,提出了一种高质量的被动式压缩鬼成像重构算法(PCGI-LRC)。基于图像的非局域相似块堆叠而成的矩阵具有低秩和稀疏奇异值的假设,从理论和实验上证明了一种对最小二乘问题与非局域相似块低秩近似问题进行联合迭代求解的方法,能够在低采样率(6.25%~50%)条件下实现高质量鬼成像。实验结果表明:与基于稀疏基约束的GI(GI-SBC)和基于全变分约束的GI(GI-TVC)相比,PCGI-LRC在峰值信噪比、结构相似性系数和视觉观测等方面均更优,在抑制重构噪声的同时保持了目标的细节信息,其中PSNR提升效果优于1.1 dB,SSIM提升效果优于0.04。
鬼成像 图像重构 图像压缩 单像素成像 ghost imaging image reconstruction image suppression single pixel imaging
Author Affiliations
Abstract
1 Beijing Key Laboratory for Precision Optoelectronic Measurement Instrument and Technology, Beijing 100081, China
2 School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
3 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
5 National Laboratory of Aerospace Intelligent Control Technology, Beijing 100089, China
6 Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
High resolution imaging is achieved using increasingly larger apertures and successively shorter wavelengths. Optical aperture synthesis is an important high-resolution imaging technology used in astronomy. Conventional long baseline amplitude interferometry is susceptible to uncontrollable phase fluctuations, and the technical difficulty increases rapidly as the wavelength decreases. The intensity interferometry inspired by HBT experiment is essentially insensitive to phase fluctuations, but suffers from a narrow spectral bandwidth which results in a lack of effective photons. In this study, we propose optical synthetic aperture imaging based on spatial intensity interferometry. This not only realizes diffraction-limited optical aperture synthesis in a single shot, but also enables imaging with a wide spectral bandwidth, which greatly improves the optical energy efficiency of intensity interferometry. And this method is insensitive to the optical path difference between the sub-apertures. Simulations and experiments present optical aperture synthesis diffraction-limited imaging through spatial intensity interferometry in a 100 nm spectral width of visible light, whose maximum optical path difference between the sub-apertures reaches 69λ. This technique is expected to provide a solution for optical aperture synthesis over kilometer-long baselines at optical wavelengths.
optical synthetic aperture imaging ghost imaging intensity interferometry Opto-Electronic Advances
2023, 6(12): 230017
1 海军航空大学信息融合研究所, 山东烟台 264001
2 中国人民解放军 31401部队, 山东烟台 264001
3 北京理工大学前沿技术研究院, 北京 100000
4 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院, 黑龙江哈尔滨 150000
5 南京邮电大学信息与通信工程学院, 江苏南京 210000
6 天津市测绘院有限公司, 天津 300000
针对辐射源个体识别高精确度、轻量化、实时性的现实应用需求, 提出了面向广播式自动相关监测(ADS-B)信号辐射源个体识别的轻量化模型设计方法。根据信号数据特点进行解码处理, 并对不均衡样本进行权重调节, 改善样本质量; 通过分组卷积获取不同维度的细微特征, 与初始特征拼接, 实现多维互补特征融合, 并联同步进行提高识别效率。利用 Ghost bottleneck结构实现网络模型压缩与跨层连接, 在融合多维特征的同时节省计算资源。实验结果表明, 本文算法结构精简, 计算量低, 识别率达到 95.2%, 并在不同容量的样本识别中效果稳定。本文算法较好地平衡了辐射源个体识别精确度、轻量化与高时效的需求。
辐射源个体识别 Conv2D层 Ghost bottleneck结构 轻量化设计 Specific Emitter Identification Conv2D Ghost bottleneck design of lightweight model 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1100
光子学报
2023, 52(11): 1122003
1 四川大学 电气工程学院
2 四川大学 水利水电学院, 成都 610065
针对探地雷达回波图像特征不突出,工作人员现场解译时间长,准确率不高的问题,提出一种基于YOLOv7改进的回波图像识别方法GSR-YOLOv7。首先使用GhostConv替换YOLOv7卷积层的卷积核以减小参数量; 引入SimAM注意力机制提高特征学习能力; 通过对感受野模块RFB卷积核的复用,增大感受野; 同时引入改进EIoU损失函数提高模型分类能力和回归精度。基于道路回波图像数据集的实验结果表明,改进后的模型MAP50达到了97.57%,MAP50∶95达到了73.13%,较YOLOv7分别提高2.13%和8.46%,模型大小减小了35%。所提出的GSR-YOLOv7模型对于回波目标的检测效果较好,适用于移动端系统,对于体积小、算力低的平台具有较大应用价值。
探地雷达 目标检测 YOLOv7 YOLOv7 GPR SimAM SimAM Ghost Ghost EIoU EIoU object detection
1 湖北经济学院信息工程学院,湖北 武汉 430205
2 五邑大学智能制造学部,广东 江门 529020
提出一种基于离散W变换的差分调制计算鬼成像方法。使用正负两组离散W变换基图案对光源进行差分调制,根据桶探测器测量的光强值获取目标对象的频谱,通过矩阵形式的逆离散W变换重构目标图像。仿真和实验结果表明,该方法可以从压缩测量中获得图像,通过差分测量可以消除背景噪声,获得良好的图像质量,并且可以通过逆变换实现快速重建。与其他方法相比,该方法在成像质量上更具优势。
成像系统 计算成像 鬼成像 图像重构 单像素成像 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2211003
针对计算鬼成像采样过程中由于外界影响而出现的物体信息缺失问题,将小波分析应用于计算鬼成像系统中,同时在此系统中引入图像融合方法,构建一种基于图像融合的计算鬼成像系统,对此问题进行了仿真模拟与实验研究。并对结果进行了分析,结果显示此系统可以有效恢复待测物体信息、提高成像质量,相较于传统的计算鬼成像系统更加适用于实际应用环境。
鬼成像 小波分析 信息恢复 图像融合 成像系统 激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2011001
1 西安工业大学 兵器科学与技术学院,陕西 西安 710021
2 西安工业大学 发展规划处,陕西 西安 710021
3 西安工业大学 电子信息工程学院,陕西 西安 710021
4 西安工业大学 光电工程学院,陕西 西安 710021
针对现有人体姿态估计网络在追求高精度检测时,网络结构设计复杂、模型参数量较大、检测效率较低的问题,本文提出了一种基于自适应特征感知的轻量级人体姿态估计算法。首先利用轻量化Ghost模块重构人体姿态估计的特征提取网络,减少网络参数量;其次设计了一种轻量级自适应特征感知的注意力机制,在降低网络模型复杂度的同时加强通道间信息有效交流,有效改善关键点定位效果;最后采用Huber Loss损失函数优化模型训练,实现异常点的更优预测,增强模型鲁棒性。在COCO数据集上进行验证,实验结果表明,与基准RMPE算法相比,改进后模型的检测精度提升了约0.5%,参数量减少了56.0%,网络运算量降低了32.6%,模型体积压缩了约57.0%,模型检测速率提升约2.1倍。本文改进后的人体姿态估计模型在压缩模型体积的同时提高了检测效率,增强了模型鲁棒性。
人体姿态估计 轻量化 自适应特征感知 Ghost模块 Huber Loss human pose estimation lightweight adaptive feature perception ghost module Huber Loss