针对安防监控摄像机在夜间拍摄时易产生噪声，以及所使用的图像去噪方法易产生图像边缘特征退化的问题，提出了一种基于图像像素值差的监控摄像机低照度去噪方法。通过计算像素值差，再下采样得到图像金字塔，以获得整体和局部像素值差的索引，由此设计了一种适用于低照度的去噪卷积核，以增加噪声对中间像素值的影响，实现低照度环境下图像噪点的消除并保留其边缘特征。实验表明，该方法在低照度场景实际应用中既去除了图像的噪点，又保留了边缘信息。与基于小波变换的算法相比，该方法明显提升了图像的主观评价质量，并在Imatest信噪比测试中提升了图像的亮度信噪比。
低照度 去噪 边缘特征 low illuminance denoising edge feature 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220763
1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
3 安徽芯瑞达科技股份有限公司，安徽 合肥 230601
提出了一种单个透镜目标面照度分布的设计方法，根据背光中Mini-LED光源数量及阵列排布间距、混光距离、目标面光斑半径等信息，建立了背光目标面上照度值与单颗透镜目标面照度分布之间的映射矩阵，通过LSQLIN迭代优化算法得到单颗透镜目标面照度分布，最后采用光源-目标面能量映射法设计双自由曲面透镜。以Mini-LED阵列排布间距为、混光距离为且目标面光斑半径为为例进行设计。仿真结果表明，所设计的透镜阵列应用于光源数为的Mini-LED背光时，目标面照度均匀性达到，对比常用的均匀分布及高斯分布分别提升和。本方法在确保背光照度均匀性的前提下降低了透镜设计的计算复杂度，无需大量的后续优化工作，为Mini-LED背光中双自由曲面透镜的设计提供了一种实用有效的方法。
光学设计 背光模组 双自由曲面透镜 目标面照度分布 迭代优化算法
1 大连工业大学 光子学研究所, 辽宁 大连 116034
2 贵州致富光谷投资管理有限光创服务中心, 贵州 毕节 551700
随着数字化展示技术的不断发展，展陈方式也发生了改变。佩伯尔幻象的展陈空间的光环境在保证效果的同时，还具有较好的视觉舒适性。为探寻光环境对佩伯尔幻象展示效果的影响，搭建了虚拟成像展示空间，研究了影响成像效果的因素与趋势。研究设定12组不同照度和色温组合的LED光照参数，选取25名观察者进行心理物理学实验，以分析不同光环境对佩伯尔幻象展陈效果的影响。通过实验可知：色温对幻象中的色彩真实度、细节表现力、立体感表现力评价影响较低；照度对色彩真实度评价未产生显著影响，对它的细节表现力、立体感表现力具有显著性影响，在色温为3500 K，照度为10 lx的光环境下，展示效果中的细节表现力、立体感表现力相对较高，在色温为2500 K、照度为10 lx时视觉舒适度较好。
佩伯尔幻象 照度 色温 心理物理实验 Pepper’s ghost images illuminance color temperature psychophysical experiment
传统提升低照度成像质量的方法主要包括外界补光和光圈提升，通过增大物理进光量完成源信息增强，但此类方法会造成光源污染和景深缩短等问题。提出一种端到端的多光谱融合方案，在弥补传统方法缺陷的同时有效恢复低照度场景中物体颜色和细节，实现高质量计算成像。通过定制化设计深度学习网络，融合多通道光谱信息，可有效消除场景噪声。所提方法具有较高的自由度，可以根据具体应用场景需求调节通道数和网络参数，同时也能替代传统的相机模块，优化图像信号处理流程。进行详细的消融实验，结果表明，光谱融合后，相比传统基于RGB数据的方法，所提方法得到的图像质量的均方误差（MSE）和感知损失分别降低了54.43%和35.12%。所提方法将为增强现实/虚拟现实（AR/VR）、医疗成像、自动驾驶等新兴技术领域带来新的高质量成像方案。
计算成像 多光谱融合 深度学习 低照度 激光与光电子学进展
2022, 59(20): 2011010
1 华南理工大学广东省光电工程技术研究开发中心， 物理与光电学院， 广东 广州510640
2 广东省宽禁带半导体芯片及应用工程技术研究中心，中山市华南理工大学现代产业技术研究院， 广东 中山 528437
提出了一体化LED汽车前照灯光学系统设计方法，并设计出同时用于前照车灯远、近光配光的非对称双自由曲面透镜。采用变焦距椭球面反射器、非对称双自由曲面透镜对光源发出的光线进行配光，可使近光的照明宽度达到16 m。仿真结果表明，该前照灯的远光和近光各点所要求的照度值和光型均满足国标，并且光斑的色温稳定。所设计的光学系统体积为传统前照灯光学系统的一半，符合紧凑化车灯设计要求。
一体化汽车前照灯 非成像光学 非对称双自由曲面透镜 照度值 色温 integrated headlamp non-imaging optics asymmetric double freeform surface lens illuminance value colour temperature
西安航空学院 电子工程学院, 陕西 西安 710000
针对非均匀低照度图像增强问题, 提出了一种动态双稳随机共振算法。该算法基于双稳态随机共振模型, 将图像中的噪声能量转移到低照度区域, 能有效对低照度图像进行亮度增强。在研究过程中设定了低照度像素的迭代阈值, 避免了高亮度区域的过度增强, 可保证图像具有较好的视觉感受。研究采用感知质量评估(PQA)和亮度阶误差(LOE)作为图像质量的评价指标, 通过对比实验发现, 所设计算法的PQA值最接近10, 增强图像的质量最好, 同时LOE值在67~204之间, 图像自然性保存最优。
随机共振 图像增强 低照度图像 stochastic resonance image enhancement low illuminance images
