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
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610054
3 中国科学院大学，北京 100049
为了研究水下热扰动环境对光学成像的畸变、模糊等失真问题的影响，利用水下图像的灰度分布、结构相似性图像度量(SSIM)和归一化最大灰度梯度清晰度评价函数来评价目标图像在径向和轴向上的畸变和模糊等失真程度，得到水下热扰动对光学成像变化的规律。实验数据表明，随着成像系统与目标的轴向距离增加，图像的畸变和模糊程度越来越大。轴向距离L1=500 mm 时，对应图像的SSIM 值优于0.7，归一化清晰度值优于0.8；轴向距离L3=1500 mm时，对应图像的SSIM 值低于0.2，归一化清晰度值不足0.6；此外，轴向距离L1 时，成像在径向上，距离发热源越近，边缘漂移越大，即成像图像畸变越严重；最后，相同轴向和径向条件下，目标在不同时刻的图像SSIM 和归一化清晰度值有优劣，该结论可为后续的水下图像复原提供参考。
水下成像 热扰动 图像畸变 图像模糊 图像评价 underwater imaging thermal disturbance image distortion image blurring image evaluation
1 集美大学 诚毅学院, 福建 厦门 361021
2 福建江夏学院 电子信息科学学院, 福建 福州 350108
本文根据大气场景成像过程中的偏振效应原理, 建立偏振成像方程, 提出一种基于两幅偏振化方向互相垂直的图像复原新方法。该方法从多幅偏振图像复原原理出发, 结合大气散射物理模型推导出新的偏振图像复原方程; 采用双边滤波原理估算偏振图像大气耗散函数; 结合图像评价指标自适应调整大气耗散函数, 寻找最佳雾浓度分布; 选取合适参数调整方法解决含有大面积天空区域雾霾图像复原所产生的晕轮效应。对采用传感器和KENKO CPL67MM偏振滤镜所获取的偏振图像进行大量实验测试, 并和当前较具代表性的单幅图像复原方法进行比较分析。结果表明, 本文的多幅偏振图像复原方法取得了更好的图像复原效果。
偏振光 双边滤波 大气耗散函数 图像评价指标 晕轮效应 polarized light bilateral filtering atmospheric veil image evaluation index halo effect
1 中国科学院上海技术物理研究所 中科院空间主动光电技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对国产化大面阵红外器件技术缺乏, 用红外焦平面探测器获取图像时难以消除自身的非均匀性以及信噪比低, 航空航天成像应用中的图像采集、传输、存储成本越来越高等问题.论文引入了像面编码计算成像, 首先分析了这种成像系统的原理模型, 然后将压缩感知理论应用于计算成像中, 搭建成像原理样机, 进行非压缩和压缩的计算成像实验.最后在重构的图像质量评价中引入了信号子空间分析方法, 进行重构图像的信噪比估计, 实验结果表明, 这种信噪比估计方法更加准确有效, 并且可以以此作为实验结论给出实际压缩成像时需要的合理采样次数.
计算成像 压缩感知 图像评价 信噪比估计 子空间分析 computational imaging compressed sensing image quality evaluation signal-to-noise (SNR) estimation subspace analysis
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州310027
提出一种基于简化对焦模型的自动对焦窗口调整方法用于数码相机自动对焦过程.根据初始对焦窗口和初始像距计算初始对焦窗口边界的视场角, 镜头位置改变后, 再根据此视场角和新的像距计算新的对焦窗口边界, 进而调整对焦窗口, 实现景物跟随.实验结果表明, 该方法能够在物距未知的情况下近似地计算出目标的像高, 与固定对焦窗口相比, 能够避免背景信息的干扰, 使评价函数具有单峰性.且该方法计算过程与图像内容无关, 不受图像模糊程度的影响.
自动对焦 调整 基于窗口的图像处理 成像系统 图像评价 Autofocus Adjustment Window-based image processing Imaging systems Image evaluation 光子学报
2016, 45(7): 070710002
1 武汉理工大学光纤传感与信号处理教育部重点实验室, 湖北 武汉 430070
2 湖南工学院电气与信息工程学院, 湖南 衡阳 421002
3 湖南工学院信号与信息处理重点实验室, 湖南 衡阳 421002
针对目前去雾图像质量客观评价方法少和已有评价方法存在局限性等问题,提出一种去雾图像的 客观质量评价新方法。针对去雾图像中存在的Halo效应,采用边缘加权结构相似性测度的方法,将雾 化图像和去雾图像的整体轮廓信息与局部纹理细节信息加权来描述图像的结构相似度。从人类视觉感 知的角度出发,定义了图像归一化灰度差,用来描述图像的亮度。将彩色图像转换到HSV颜色空间, 利用S分量的信息熵和直方图相似度来描述图像的色彩还原能力。最后综合边缘加权结构相似性测度、 图像归一化灰度差和色彩加权还原度建立去雾图像质量评价模型,并进行客观评价和比较。实验结果表明, 与已有评价方法相比,所提出的评价方法能够获得与主观感受一致的结果,并具有较好的有效性和可靠性。
图像处理 图像评价 边缘加权结构相似性测度 归一化灰度差 色彩加权还原度 image processing image assessment edge-weighted structural similarity index normalized gray difference color-weighted reproduction index
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 吉林大学 通信工程学院，吉林 长春130012
传统的图像质量评价方法很多，但是并非针对超分辨率复原算法的特定评价指标。一种超分辨率复原算法复原性能的好坏，至今没有一个统一的评价标准，这使得超分辨率复原算法的发展受到很大限制。针对传统的超分辨率复原评价体系只关注图像某一方面统计特性的问题，提出一种基于SSIM_NCCDFT的超分辨率复原评价方法。该评价方法结合了空间域的灰度均值、对比度以及频域自相关，能够同时评价超分辨率复原结果在空间域的复原效果和对频率域信息的复原精度。实验结果表明: SSIM_NCCDFT可以准确反映图像退化的程度。相对于PSNR，SSIM_NCCDFT的优势是其同时反映了频域和空域复原的精度，评价更加全面。本文提出的基于SSIM_NCCDFT的超分辨率复原评价方法同时考虑了超分辨率复原中频率域和空间域的复原性能，评价结果较为全面，能够有效地评价复原图像中的噪声和模糊等现象，对超分辨率复原方法的评价具有一定的指导意义。
结构相似度 归一化傅立叶互相关系数 峰值信噪比 超分辨率复原 图像评价 SSIM NCCDFT PSNR super-resolution restoration image evaluation
1 中南大学 地球科学与信息物理学院， 长沙 410083
2 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室,长沙 410083
3 中国科学院 光电技术研究所,成都 610209
针对经纬仪、量子通信望远镜等光电跟踪控制系统光学平台调焦的需要，在保证跟踪控制性能和可靠性的基础上，设计了一种低成本、小体积的高精度光学调焦控制系统，以先进精简指令集计算机处理器和现场可编程门阵列为核心组成比例-积分-微分光学控制平台来实现调焦控制。分析如何提升光学平台调焦精度，利用基于缓冲运放进行信号扩展的方法提升光学平台调焦控制反馈偏差信号精度，提出3种反馈信号补偿方法并进行对比和分析，选择等分中值补偿方法对电位器反馈信号进行补偿，在不影响调焦时间的基础上简化了软硬件设计，提升了调焦精度和效率，具有低功耗、实现简单、成本低、体积小等优点。在实验中，对获取的调焦图像采用主观分析和客观评价标准相结合的方法进行调焦效果验证，证明了该设计的优势。该设计已用于某光电跟踪探测项目，在1 μm级调焦精度时全程调焦时间约为3 s，反应快速，性能稳定可靠。
光电跟踪 PID控制 光学调焦 数据采集 图像评价 photoelectric tracking system PID control algorithm optical focusing data acquisition image evaluation 强激光与粒子束
2015, 27(9): 091009
海军航空工程学院控制工程系, 山东 烟台 264001
红外成像传感器系统典型效应建模与仿真的真实性和逼真度决 定着红外成像制导仿真的有效性, 因此研究红外成像传感器系统的典型效应仿真评价方法具 有十分重要的意义。针对目前红外成像传感器仿真评价方法不足的问题, 基于结构 相似度(Structural Similarity, SSIM)和保真度提出了一种红外成像传感器仿真图像验证评价方法。采用SSIM评价 了仿真图像的亮度、对比度和结构相似度, 并采用保真度评价了仿真图像的空间几何特征和灰度 特征。实验结果表明, 该方法可有效评价红外成像传感器的模糊、噪声等退化效应, 适于对红 外传感器建模与仿真图像进行客观质量验证与评价。
红外成像传感器 建模与仿真 图像评价 infrared imaging sensor modeling and simulation image assessment
