1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学珠海学院，广东 珠海 519085
3 天临空地海”复杂环境智能探测重点实验室，广东 珠海 519085
非视域成像是指被测目标在相机探测视场外部，被测目标的光信号需要通过中介面反射后被相机采集，进而实施计算成像的一种技术。针对退化的非视域图像，去除中介面影响而获得清晰目标的过程属于一种光学逆问题。因此，中介面的光学散射特性在逆问题中的模型是一个关键。本文采用光子飞行时间测距（TOF）相机，提出一种非朗伯散射特性中介面的近似数值模型，并通过遗传算法求取，基于所求近似数值解，通过Lucy-Richardson（LR）反卷积实现非视域目标的三维重建。实验中，采用了打磨过的聚丙烯塑料（PP）板和亚克力（PMMA）板作为反射中介面，被测目标为表面形状复杂的石膏雕像、抛光塑料面板和多个目标的自然场景等常见实物，应用所提遗传-反卷积算法对非视域目标进行重构，通过重构前后的主观对比以及均方差的客观数据对比，得出重构后深度图像的均方误差是原始图像均方误差的1/7~1/2，表明了该算法的有效性。
光学数据处理 图像重构 散射后测量 相位测量 光学学报
2023, 43(21): 2111002
1 中国人民公安大学侦查学院, 北京 100038
2 上海市公安局物证鉴定中心上海市现场物证重点实验室, 上海 200000
三聚氰胺是豆、 乳类制品中的非法食品添加剂, 曾作为蛋白质的廉价代替物被非法添加进奶粉等食品中, 造成了严重的社会危害, 极大地威胁人民生命财产安全。 目前光谱技术已成为识别和定量检测非法食品添加剂的有效手段, 为质量监管部门提供了可靠的研究方法和鉴定依据。 光谱检测技术的时效性、 无损性和准确性提高了食品中三聚氰胺的检测效率, 促进了精准化、 自动化食品质量检测的发展。 近年来有大量研究围绕着三聚氰胺的光谱检测新技术, 如开发新型增强底物或传感器, 降低三聚氰胺的检测限, 提高检测精度; 开发更加便携的自动化光谱快检设备, 降低检测成本, 提高检测效率。 这些光谱技术各具优势, 但很难形成标准化、 统一化的检测规范, 使得各种光谱检测技术仅仅停留在试验阶段, 无法应用于实战。 另一方面, 随着人工智能与模式识别技术的发展, 光谱数据分析方法在近年来也有着长足的进步, 各种光谱预处理和数据建模方法被不断提出, 大大提高了光谱检测技术的灵敏性和稳定性。 综述了近十年光谱技术(拉曼光谱、 近红外光谱、 荧光光谱、 光谱成像等)在三聚氰胺检测中的应用现状, 总结了不同仪器检测限、 定量范围和样品前处理方法; 分析了各种光谱预处理和光谱数据建模方法在不同光谱数据中的适用性, 归纳出这些方法的优劣与适配的仪器, 并对其应用前景和研究趋势进行了展望。
光谱 检测器 化学计量学 光学数据处理 三聚氰胺检测 Spectrum Detector Chemometrics Optical data processing Melamine detection 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 1999
西南交通大学信息科学与技术学院, 四川 成都 611756
提出一种全局光照的计算方法,使用体素结构存储简化场景的光照信息,并通过体素锥追踪方法来收集光照信息,计算间接光照。在计算过程中,每帧只更新动态场景的体素结构,既可以支持动态光源,又避免了更新静态场景的时间消耗。通过各向异性过滤生成的方向性层级结构,将简化的体素场景及光照信息压缩存储在三维纹理的渐近贴图中,从而减少存储开销。利用体素锥追踪收集体素结构中存储的出射辐射度及遮蔽值来计算环境遮蔽、软阴影等全局光照效果。实验结果表明,所提方法可计算多种全局光照效果,并具有较好的绘制效率,在复杂的场景下单帧时间少于33.3 ms。
光计算 光学数据处理 全局光照 体素结构 体素锥追踪 间接光照
1 海军航空工程学院电子信息工程系, 山东 烟台 264001
2 空军航空大学航空航天情报系, 吉林 长春 130022
提出了一种基于稀疏体素有向无环图(SVDAG)的光照计算加速结构。通过自下而上地合并相同节点,将稀疏体素八叉树转化为SVDAG;同时,利用给定节点的遍历路径和子掩码,消除了空间位置的多义性。针对闭合几何体,基于双层深度图算法可自适应合并位于闭合区域的节点,在保证光照计算性能的前提下,进一步减小了存储开销。提出了一种基于时域相关性的SVDAG帧间复用方法,利用动态场景的全部帧构成SVDAG加速结构整体,提高了更新速度。实验结果表明,新算法提高了三维场景的绘制效率,在面对高分辨率的动态场景时,仍能获得较高的帧速率。
光计算 光学数据处理 加速结构 有向无环图 双层深度图 帧间复用
1 海军航空工程学院电子信息工程系, 山东 烟台 264001
2 空军航空大学航空航天情报系, 吉林 长春 130022
针对光线跟踪算法计算量大和运行效率低的问题, 提出了一种采用八叉树自适应体归并(OAVM)的光线跟踪加速结构。该结构将八叉树模型的空节点自适应地聚集为包围体, 尽可能地减小了光线与空白节点的求交次数。基于OAVM的一种多级八叉树结构的特点, 提出了采用Morton码对各层级的所有节点分别进行编码的算法, 该结构所采用的存储方式和邻域查询算法有效减小了指针数量, 避免了递归搜索。同时, 该算法可以有效处理大规模动态场景的局部更新问题。基于Liang-Barsky算法, 光线相交测试的计算速度得到提升。实验结果表明, 和传统结构算法相比, 所提出算法的指针总数平均减少了54.45%, 光线相交测试时间平均缩短了52.37%, 大幅加快了相交测试速度, 提升了场景的渲染效率。
光计算 光学数据处理 光线跟踪 八叉树 自适应体归并 相交测试 邻域查询
1 军械工程学院电子与光学工程系，河北 石家庄 050003
2 中国国防科技信息中心，北京 100138
3 总装备部重庆军代局驻北碚军代室，重庆 400700
为提高光学认证技术的安全性及实用性，提出了基于三维空间正交偏振态复用的光学多级安全认证方法。用所设计的多衍射平面多信号窗口相位恢复算法，生成两个相位模板，使由认证图像分割得到的子块图像分布于其三维菲涅耳衍射场的特定位置。一个相位模板作为系统锁，另一个作为认证密钥。用正交偏振光分别照明两相位模板，实现了三维空间衍射场内不同位置强度分布和偏振态分布的控制。只有同时具备认证密钥和三维空间正交偏振态映射密钥，才能恢复认证图像，模拟及实验结果与认证图像的相关系数分别为0.93 和0.79，表明该系统结构紧凑、安全等级高,可以实现分级认证。
傅里叶光学 光学数据处理 光学安全认证 相位恢复算法 正交偏振态复用
