光子学报
2023, 52(11): 1112001
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京理工大学集成电路与电子学院，北京 100081
为了解决水下图像在复杂水体中表现的画面模糊和颜色失真的问题，提出了一种基于HSV分类、CIELAB均衡与最小卷积区域暗通道先验（DCP）的水下图像恢复算法。基于H与S阈值将水下图像分为高饱和度失真图像、低饱和度失真图像及浅水图像等3类。分类后的水下图像分别经CIELAB均衡及自适应图像增强恢复，其中水下成像系统参数通过最小卷积区域DCP估计。实验结果表明，所提算法在图像恢复效果、评价质量和实时性指标上均优于对比算法，其中峰值信噪比和结构相似指数值分别平均提升了26.88%和17.3%，水下彩色图像质量评价值提升了4.3%。
海洋光学 图像阈值分类 颜色均衡 光学模型参数估计 峰值信噪比 水下彩色图像质量评价 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0401003
1 哈尔滨理工大学自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150080
2 黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
近几年在图像去雾领域中基于深度学习的方法层出不穷，利用循环生成对抗网络（CycleGAN）设计图像去雾算法。在CycleGAN中，通过对生成器进行改进来达到预期的处理效果。在生成器的编码网络和解码网络中选用Leaky ReLU和tanh两种激活函数，并对转换网络的残差块进行减少数量处理和加权优化处理。本设计能够更好地展示单幅有雾图像的清晰度和细节方面，峰值信噪比、结构相似性及信息熵等客观评价指标都得到了提升。
机器视觉 图像处理 循环生成对抗网络 有雾图像 光学模型 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0415007
1 福州大学卫星空间信息技术综合应用国家地方联合工程研究中心, 福建 福州 350116
2 空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室, 福建 福州 350116
叶绿素a可直观反映水体的营养化程度,三波段生物光学模型能削弱二类水体中悬浮物与黄色物质等因素的影响,准确估算叶绿素a的浓度。选用三波段因子法,分析实测水体光谱特征,确定三波段因子的大致位置,并通过穷举法和相关性分析,确定三个特征波段建立反演模型。结果表明,当λ1=661.63 nm、λ2=693.54 nm、λ3=757.35 nm时,三波段因子[ Rrs-1(λ1)- Rrs-1(λ2)]Rrs(λ3)与叶绿素a浓度具有较高的相关系数(r=0.830)。该模型的决定系数、均方根误差和平均绝对误差百分比分别为0.859、2.446 mg·m -3和32.169%,其反演精度优于波段比值模型和反射峰模型。为闽江下游叶绿素a反演提供一定的理论依据和技术支持,也为以后使用三波段因子法反演二类水体的叶绿素a浓度提供波段选择。
遥感 叶绿素a 二类水体 三波段生物光学模型 波段选择 激光与光电子学进展
2020, 57(7): 071701
1 复旦大学 光科系, 上海 200433
2 南京邮电大学 光电工程学院, 江苏 南京 210023
基于铬钨合金能带结构的研究, 得到了可表述任意铬钨合金组分光学性质的数学模型, 并将其应用于实际光热器件特性分析.根据由模型获得特定组分铬钨合金的光学性质, 设计了一个含有单层铬钨合金吸收层的四层膜结构, 显示出优异的宽光谱(300~1000 nm)光热转换性能.
铬钨合金 合金光学模型 光热转换薄膜 Cr-W alloy optical model of alloy photon-to-heat conversion film structure 红外与毫米波学报
2019, 38(2): 02139
1 西北工业大学计算机学院, 陕西 西安 710072
2 西北工业大学软件与微电子学院, 陕西 西安 710072
3 西安电子科技大学计算机学院, 陕西 西安 710072
4 西北工业大学管理学院, 陕西 西安 710072
采用三维重建方法--面绘制立方体算法(MC)体绘制构建人体腰椎L3~L4腰骶段的有限元模型, 并模拟添加前韧带、后韧带、黄韧带、纤维环等主要脊椎附着软组织, 精确构建了脊柱一体化三维有限元模型, 然后进行有限元模型网格化划分并设置各部分相应的材料属性。定义不同方向的载荷和边界条件以模拟正常模型和椎间盘膨出退化模型在不同工况下所承受的应力和形变情况, 通过分析其生物力学特性, 可以为临床上椎间盘膨出和椎间盘突出等的诊治提供生物力学依据。
医用光学 三维光学模型 生物力学 椎间盘膨出
工业和信息化部软件与集成电路促进中心, 北京 100038
导航系统中广泛采用激光测距确定星地间距离, 双向反射分布函数可精确描述实际物体反射光的情况, 是研究激光测距方程的有效手段。结合目标反射几何模型, 计算得到透镜各点接收目标反射光强的表达式。对目标光斑和接收透镜进行网格划分, 仿真得到透镜面元接收目标反射的光强分布和透镜接收的瞬时光强, 并讨论了平面目标的网格步长选取和计算次数。当光束从不同空间位置入射至平面目标表面时, 根据探测器-反射棱镜之间距离与接收光强的对应关系得到激光测距方程的待定参数。实测数据验证了理论计算的正确性。
北斗导航系统 双向反射分布函数 几何光学模型 网格划分 激光测距方程 beidou navigation system bidirectional reflectance distribution function geometric model of target reflection meshing laser ranging equation
1 中国科学院南京地理与湖泊研究所 湖泊与环境国家重点实验室，江苏 南京 210008
2 中国科学院大学，北京 100039
基于2013年巢湖实测数据，根据颗粒性有机碳（Particulate Organic Carbon，POC）浓度与叶绿素a之间的高度相关性，采用Gons和Simis算法估算浮游植物色素吸收aph(665)，继而实现对POC浓度间接反演。结果表明，Gons和Simis算法可用于蓝藻水华未覆盖内陆水体POC浓度的估算；Gons算法（RMSErel=21.90%）相对于Simis算法（RMSErel=23.81%）可以更好地反演POC的浓度。Gons和Simis算法在巢湖POC反演中取得了较好的结果，可以结合MERIS卫星用于巢湖水体POC估算。也可以为内陆湖泊水体碳循环研究提供技术和数据支撑，具有重要的科学研究意义。
颗粒有机碳 叶绿素a 色素吸收 生物光学模型 particulate organic carbon（POC） chlorophyll aquatic carbon cycle pigments absorption bio-optical algorithm 红外与毫米波学报
2015, 34(6): 0750
1 南京师范大学江苏省碳氮循环过程与污染控制重点实验室, 江苏 南京 210023
2 环保部卫星环境应用中心, 北京 100029
针对内陆湖泊水环境遥感监测缺乏合适数据源这一问题，基于水体生物光学模型与传统图像融合算法，开发了一种适用于复杂内陆二类水体的生物光学融合（BOF）算法，用于融合多光谱数据和高光谱数据。利用Hyperion数据生成模拟数据集进行算法验证，并将实验结果与小波变换算法、Gram-Schmidt变换算法和色彩标准化算法分别进行对比，结果表明：从视觉效果来看，BOF 算法较好地融合了高光谱数据的色彩信息和多光谱数据的空间细节信息；从图像精度指标来看，BOF 算法不仅在多种分辨率差异下都得到最好的精度，且精度对分辨率差异不敏感；在叶绿素a浓度估算实验中，BOF 算法也得到了最优的效果，均方根误差(RMSE)为9.817，其他三种算法的RMSE 分别为18.841、15.913和15.655。新算法有较强的应用潜力，有望为内陆二类水体遥感监测提供更合适的数据源。
遥感 图像融合 生物光学模型 内陆二类水体
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300000
从眩光效应的相关定义和现象出发, 分析了眩光效应形成的基础, 并最终确定了眩光效应形成的作用量时变表达式, 建立了眩光效应作用机制模型, 为眩光效应的应用提供了一个理论分析方法。
眩光效应 作用量 光学模型 区分度 glare effect action optic model discrimination
