1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州15163
3 中国科学院大学，北京100049
针对大口径红外光学系统的整机透过率测量难题，提出了基于图像灰度的单通道红外透过率测量方法，搭建了大口径红外光学系统整机透过率测量装置。首先，将黑体和靶标按照指定位置关系放置于待测红外光学系统的焦平面处，将红外热像仪放置于待测红外光学系统的入光口，采集被测系统的辐射图像；接着，将黑体放置于红外热像仪前，采集黑体辐射图像；最后，分别计算被测系统辐射图像均值和黑体辐射图像均值，二者比值即为被测系统的透过率。以某型大口径红外光学系统作为被测系统，开展了红外透过率测量实验。实验结果标明：本文方法测量值与设计值的绝对误差为0.85%，对测量结果不确定度进行分析，测量精度约为1.04%，测量方法可行。此方法测量过程简单，为大口径红外光学系统的整机性能评估提供了有效手段。
透过率 大口径 红外光学系统 整机 图像灰度 transmittance large-aperture infrared optical system complete machine image gray 光学 精密工程
2023, 31(12): 1752
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
齿面物体像灰度法是激光移相干涉测量中提取齿轮干涉图像前景区域的重要方法之一，针对该方法因人工设定阈值且忽略不同图像边缘特征从而导致的测量效率及精度受限问题，提出了一种基于自适应阈值的齿轮干涉图像前景区域提取方法。首先分析齿轮齿面形貌特征与各边缘顶点差异，对图像进行区域划分；然后根据边缘灰度变化规律通过邻域窗口筛选合格像素点并获取掩模结果，实现前景区域提取；最后根据5类图像评价指标分别对4组算法分割结果与传统方法分割结果进行数据对比。结果表明：算法在实现图像自动处理的基础上与参考结果匹配精确度提升约3.5%～4.5%，PRI(probabilistic rand index)提升约3%～4%，VOI(variation of information)提高约15%～25%，GCE(global consistency error)降低约2.5%～3.5%，最终相位信息准确度提升9 μm～15 μm。结果符合精度要求，该方法可广泛应用于齿轮干涉图像前景提取中。
齿轮齿面形貌 图像分割 图像灰度 图像评价 gear tooth flank image segmentation image gray value image evaluation
南方电网深圳数字电网研究院有限公司，广东深圳 518000
电缆终端局部放电缺陷特征短暂，缺陷范围与外部环境纠缠，很难准确定位，需要结合温度特征和模式识别特征共同检测，本文利用超声红外热成像的优势，提出基于超声红外热像的电缆终端局部放电缺陷检测方法，方法利用图像梯度化、灰度化处理采集到的电缆终端局部放电缺陷特征超声红外热成像图，并通过智能模式识别处理方法抑制采集图像的复杂背景，删除包含在电缆终端局部放电缺陷特征红外图像中的大面积地物及地面；根据 K-means聚类算法，圈定疑似局部放电缺陷特征范围，构建局部放电缺陷范围模板，经匹配参考范围后，得出疑似局部放电缺陷范围的温度特性信息，诊断电缆终端是否存在局部放电缺陷。实验结果表明，该方法可有效获取电缆终端局部放电缺陷部位，检测不同类型的电缆终端局部放电缺陷的平均精准率高达 98%，平均漏检率为 1%。
超声红外热像 电缆终端 图像灰度化 局部放电 缺陷检测 背景抑制 ultrasonic infrared thermal imaging, cable termina
1 天津航天中为数据系统科技有限公司, 天津 300301
2 天津市智能遥感信息处理技术企业重点实验室, 天津 300301
3 航天恒星科技有限公司, 北京 100086
图像法是光电吊舱视轴稳定精度检测的常用方法之一, 具有原理简单、成本低、通用性强等优点。通过载体模拟设备对光电吊舱施加外界扰动, 检测载荷相机所捕获固定目标的图像偏移量, 从而得到光电吊舱的稳定精度, 其中目标图像偏移量检测是整个流程的关键。提出一种基于图像灰度的目标图像偏移量检测方法, 可有效提升光电吊舱视轴稳定性的检测精度, 通过理论推导和实验证明, 目标图像偏移量检测精度可达到1/100像素以上, 具有重要的工程应用价值。
光电吊舱 图像灰度 偏移量 稳定精度 electro-optical pod grayscale of image offset stabilization accuracy
东北大学机械工程与自动化学院, 辽宁 沈阳 110819
基于传统粒子追踪测速(PTV)技术的粒径分析方法只能通过几何成像检测粒径,无法对衍射成像尺寸远远大于几何成像尺寸的粒子图像进行分析。根据衍射成像原理,通过对激光-粒子散射光-CCD信号-图像灰度值物理流程的定量分析,提出确定微纳米级示踪粒子图像灰度值与粒径之间量化关系的模型,弥补了PTV技术在粒径检测方面的不足。基于PTV实验系统,应用数字相机和Micro Vec V3软件完成SiO2粒子图像的拍摄,运用所提模型对拍摄的粒子图像进行粒径分析。实验结果表明,所提方法具有较高的准确性。
成像系统 应用光学 示踪粒子 微纳尺度 图像灰度 光能量 电信号
1 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
在皮肤反射式共聚焦显微成像过程中, 为了实现图像亮度的快速调节, 提出了一种图像亮度自适应调节方法。通过实验建立光强控制电压与图像亮度之间的关系模型, 划分图像极端亮度区间与适度亮度区间, 采用分段调节策略, 将初始图像从极端亮度区间快速调整至适度亮度区间, 在适度亮度区间内通过线性补偿调节至目标灰度均值。对不同深度、不同位置的皮肤组织进行实时成像, 图像初始亮度存在着过亮、过暗和适中等各种情况, 上述亮度自适应调节方法均能实现快速亮度调节, 调节迭代次数为2~3, 调节后图像灰度均值达到最优值70左右。实验结果表明, 这种自适应图像亮度调节方法快速、有效, 能够满足皮肤共聚焦成像检测的需要。
显微成像 反射式共聚焦 皮肤 亮度区间 线性补偿 图像灰度均值 microscopy reflectance confocal microscopy skin brightness section linear compensation image pixels mean value
1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 四川物科光学精密机械有限公司, 四川 绵阳 621900
为了研究纹影系统的温度场定量测量技术, 本文详细阐述了纹影技术的定量测量原理, 并通过分析流场纹影图像灰度大小与未被遮挡的光源像面积的关系, 提出了一种新颖的流场温度定量测量的计算方法。首先, 在光学平台上搭建了透射式纹影系统, 将加热平台放置在该系统的测量区域, 利用CCD相机将采集到的纹影图像上传到上位机进行图像处理, 然后采用该算法计算得到温度场的测量值, 并与热电偶的测量值相对比。实验结果表明: 在室温20 ℃时, 将加热平台的温度分别设定为50 ℃和90 ℃, 纹影系统测量得到的温度值相对误差小于10%, 证明了该计算方法的可靠性, 实现了以纹影技术为基础的温度场定量测量。
纹影 定量测量 流场 图像灰度值 schlieren quantitative measurement flow field image gray magnitude
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 宇航学院 飞行器动力学与控制教育部重点实验室，北京 100081
提出一种基于图像的快速、准确测量景物近红外波段反射率的反演方法。采用CMOS 相机对同一光照条件下的待测地物与标准反射率板进行测量，采集近红外波段图像，在校正CMOS 相机入瞳处辐照度与图像灰度关系结果的基础上，建立景物近红外反射率与图像灰度的关系，进而反演出对应景物的近红外波段反射率。结果表明，本文方法与地物光谱仪测量结果的不确定度在10%以内。此外，本文还根据景物近红外图像灰度的分布情况分析了背景、测量方位角等因素对地物反射率测量的影响，为进一步精确测量及相关的近红外场景仿真奠定了基础。
反射率 红外图像 成像系统 图像灰度 reflection infrared image imaging system image gray level
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
线阵CCD配合转台使用, 实现周向图像采集是一种常见方式, 具有扫描范围大、分辨率高的优点, 但也存在刷新率低的短板。采用两个线阵CCD同时扫描方式可有效提高刷新率, 但对图像一致性又带来较高要求。影响双线阵CCD图像一致性的因素主要包括CCD成像非均匀性、图像视场配准程度和图像灰度匹配性, 文中围绕双线阵CCD图像灰度匹配性, 提出了一种图像灰度匹配的在线校正方法, 重点解决转台承载的双线阵CCD光圈实时调整问题, 并通过实验验证了此方法的可行性, 可在工程中普及应用。
双线阵CCD 图像灰度匹配 校正方法 光圈调整 double linear charge-coupled device (CCD) image grey match correctional method aperture adjust
1 福州大学 物理与信息工程学院, 福建 福州 350116
2 福建省医疗器械和医药技术重点实验室, 福建 福州 350116
3 福州大学 电气工程与自动化学院, 福建 福州 350116
鉴于传统生物芯片检测装置结构较复杂,共聚焦逐点扫描速度较慢,设计了一种使用激光光源、二维高速振镜和冷却型CCD相结合的新装置,并且建立相应的检测数学模型。新装置以STM32为控制核心,采用弓字型扫描方式采集载玻片上的荧光信号。实验对同一片载玻片上的Cy5荧光染料进行五个不同位置的扫描,并由冷却型CCD曝光采集图片。经实验得到了五个相应位置的灰度图像,通过公式推导建立了检测数学模型并用其进行图像灰度校正,校正后的图像灰度误差在2%以内,可以满足光强一致性的要求。
生物芯片 二维高速振镜 冷却型CCD相机 图像灰度校正 biological chip two-dimensional high speed vibrating mirrors cooling CCD camera STM32 STM32 gamma correction
