南京大学现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210093
多模光纤内部的模式特性使其包含丰富的时空域信息。基于时空域信息提取的多模光纤成像作为一种新兴的光纤成像方法，具有器件尺寸小、分辨率高、信息容量大、侵入损伤小等优势，具备成为新一代高分辨率、低损伤内窥镜的潜力。本文总结了多模光纤成像的基本方法和相关进展，并介绍了机器学习与多模光纤成像结合的相关工作。此外，面向多模光纤成像的实际应用，讨论了动态干扰下多模光纤成像的方法和相关进展以及多模光纤成像在成像性能和质量上的不足。最后对多模光纤成像进行总结并加以展望。
光纤成像 多模光纤 时空域信息 散斑成像 内窥成像 机器学习 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106011
1 中国科学院 光电信息处理重点实验室，辽宁沈阳006
2 中国科学院 沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016
3 中国科学院 机器人与智能制造创新研究院，辽宁沈阳110169
4 中国科学院大学，北京10009
为了解决点云处理过程中空间信息损失的问题，同时在融合过程中最大程度地提取可见光图像的纹理信息，本文提出了一种基于特征切片的激光点云与可见光图像融合车辆检测方法（FVOIRGAN-Detection）。在CrossGAN-Detection方法中加入了FVOI（Front View Based on Original Information）的点云处理思路，将点云投影到前视角度并把原始点云信息的各个维度切片为特征通道，在不降低网络性能的情况下显著提高点云信息利用效率。并且引入了相对概率的思想，采用鉴别器鉴别图像的相对真实概率替代绝对真实概率，使得融合图像提取的纹理信息更加接近真实的纹理信息。在KITTI数据集上进行检测性能实验验证结果表明，本文方法在容易、中等和困难三个类别中的AP指标分别达到97.67%、87.86%和79.03%。在光线受限的场景下，AP指标达到了88.49%，与CrossGAN-Detection方法相比提高了2.37%，提高了目标检测的性能。
点云处理 空间信息 相对概率 GAN 特征切片 车辆检测 point cloud processing spatial information relative probability GAN feature slice vehicle detection 光学 精密工程
2022, 30(12): 1478
针对单一成像系统获取RGB-D数据时视场过小难以满足大视场成像需求的问题，提出了基于空间信息聚类的RGB-D数据拼接融合方法。根据RGB-D数据中蕴含的空间信息定义物点距离，利用simple linear iterative clustering （SLIC）方法实现空间信息聚类。将场景分割成若干平面子块，每个子块具有单应性，可以进行准确的单应性矩阵计算，进而实现将小视场RGB-D数据准确拼接融合生成大视场RGB-D数据。实验结果表明，所提方法能够改善图像变换过程中产生的扭曲变形及拼接过程中在重叠区域产生的错位。峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）两个定量评价指标说明基于空间信息聚类的RGB-D数据拼接相较于全局拼接，结果质量得到了提升。
成像系统 计算成像 大视场 RGB-D数据 空间信息聚类 单应性 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1011004
南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室, 江西 南昌 330063
随着现代工业的发展, 由于传统的二维超声成像检测反映的缺陷空间信息过于片面, 已经不满足实际的检测需求。因此, 超声三维成像检测技术应运而生。超声三维成像技术包括丰富的缺陷空间信息, 对工件的无损评价有实质性的帮助。该研究借助可视化工具包(VTK)绘制平台, 采用编码器触发的一维线阵换能器对工件进行全覆盖式扫查, 将每个截面的相控阵线阵换能器扫查所得的A扫波形信号进行横向排列处理, 绘制出各个截面的B扫图像。提出了最临近插值绘制法, 将各个截面的B扫图像进行堆叠, 重构工件的三维图像。通过对试块的三维成像结果表明, 该成像方法能准确地反映缺陷的空间信息。
超声相控阵 线阵换能器 最临近插值法 空间信息 三维重构 ultrasonic phased array linear array transducer nearest neighbor interpolation spatial information 3D reconstruction
西安邮电大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710121
核可能性C-均值(KPCM)聚类算法将核方法引入可能性聚类中,使其对超球体、含噪声和奇异点的数据能进行有效聚类,但存在可能性聚类的中心重合问题。因此,将β-截集引入KPCM聚类算法中,通过产生聚类核修改部分样本数据的典型值,以改善类间关系。同时,提出了一种基于截集门限的核可能性C-均值(C-KPCM)聚类算法,克服了KPCM聚类算法一致性聚类的缺陷。结合图像的非局部空间信息,利用自适应中值滤波算法可自适应调节滤波半径的特性,产生新的模糊因子,并将其加入C-KPCM聚类算法的目标函数中,提出了基于非局部空间信息的核可能性C-均值聚类算法,增加了强噪声干扰下聚类算法的鲁棒性,仿真结果验证了本算法有效性。
核可能性C-均值聚类算法 截集门限 核空间 非局部均值滤波 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 181010
1 沈阳理工大学 信息科学与工程学院, 沈阳 110159
2 沈阳建筑大学BIM计算研究中心, 沈阳 110168
3 沈阳理工大学 机械工程学院, 沈阳 110159
针对传统单端元提取方法不能描述端元变异、限制混合像元分解精度的缺点, 提出一种基于像元纯净指数的多端元提取算法（Multiple Endmember Extraction Algorithm Based on Pixel Purity Index, PPI-MEE）。首先将图像划分为不重叠的图像块, 并分别利用改进的PPI算法提取候选端元集, 然后利用候选端元的邻域像元光谱信息对候选端元进行优化和精选。最后, 对优化精选后的端元集分类得到每类地物的多端元光谱集。仿真数据和真实高光谱数据的实验结果表明, 提出的多端元提取策略具有表征遥感图像中端元光谱变异的能力, 能够提高端元提取精度和混合像元分解精度。
高光谱图像 多端元提取 端元光谱变异 空间信息 像元纯净指数 hyperspectral imagery multiple endmember extraction endmember spectral variability spatial information pixel purity index
华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
针对基于光谱信息的分类算法分类精度不佳的问题,提出了高斯线性过程和多邻域优化的高光谱图像分类算法。首先,对原始样本数据进行高斯滤波和线性判别降维处理,然后通过多元逻辑回归模型对数据进行分类,得到数据初始预测标签,再联合局部像元空间位置信息确定预测标签的置信度,通过三层串联的邻域优化层对初预测标签进行校正处理,得到最终的分类结果。将所提算法与其他算法在Indian Pines、Pavia University、Salinas高光谱遥感数据库上进行对比实验,实验结果表明:所提算法在分类精度和时间效率上有更好的性能。
图像处理 高斯线性 邻域优化 空间信息 局部像元 激光与光电子学进展
2020, 57(2): 021013
1 河北地质大学信息工程学院, 河北 石家庄 050031
2 河北地质大学河北省光电信息与地球探测技术重点实验室, 河北 石家庄 050031
常见的模糊聚类算法不能有效分割具有类大小不均衡特性的图像,为此,提出对类大小不敏感的模糊C均值聚类图像分割算法。首先将类大小引入至含邻域信息模糊聚类算法(FCM_S)的目标函数中,使得类大小在目标函数中发挥作用,从而能均衡较大类和较小类对目标函数的贡献,弱化算法对类大小不均衡的敏感度并推导出新的隶属度函数和聚类中心;然后提出用紧密度来表征每一类中像素的分布状态,并将其引入至聚类的迭代进程;最后利用符合类大小不均衡特征的无损检测图像进行算法验证。结果表明:本文算法能够展示出更好的视觉分割效果,而且从分割准确率(SA)和调整兰德指数(ARI)上看也更优异,由此显示本文算法具有抗噪性及对类大小不敏感的特性。
图像处理 图像分割 模糊C均值聚类 类大小不敏感 空间信息 激光与光电子学进展
2020, 57(2): 021001
湖南工业大学交通工程学院, 湖南 株洲 412007
传统的高光谱混合像元分解方法仅考虑高光谱图像的几何特性或者丰度的稀疏性,而忽略高光谱数据的光谱空间特性。当原图像中不存在纯净像元时,分解精度将严重下降。为了解决这些问题,提出一种改进的空间信息约束非负矩阵分解的解混算法,该方法充分利用高光谱图像的空间信息和稀疏性,提高了传统非负矩阵分解算法的性能。合成的模拟图像和真实的高光谱图像实验表明,该方法克服了传统方法对噪声的敏感性及对纯像元的依赖性。
图像处理 高光谱混合像元分解方法 非负矩阵分解 光谱空间信息 稀疏性 激光与光电子学进展
2019, 56(11): 111006
1 国防科技大学 电子科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
2 中国运载火箭技术研究院研发中心, 北京 100076
3 武警云南总队迪庆州支队, 云南 迪庆 674400
针对常规恒虚警率(CFAR)方法对低信杂比合成孔径雷达(SAR)图像舰船目标检测效果不佳的问题, 提出一种结合空间信息的星载SAR图像舰船目标检测方法。该方法通过将像素的空间信息与灰度信息相结合构造联合图像, 以提高目标与背景的对比度, 然后对联合图像进行CFAR检测。基于不同分辨力实测星载SAR图像舰船目标检测的实验结果表明, 与直接基于CFAR的方法相比, 该方法对低信杂比SAR图像具有更好的检测性能。
合成孔径雷达 舰船检测 空间信息 恒虚警率 Synthetic Aperture Radar ship detection spatial information Constant False Alarm Rate 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(6): 972
