1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
3 中国人民解放军63768部队，西安 710000
特征点提取与匹配是遥感图像处理中关键的一环，目前成熟的算法大多面向对地成像类型的遥感图像，对于空间目标的遥感图像，没有考虑成像条件与探测平台的影响因素，特征点匹配质量较差。针对空间目标的匹配精度不高这一问题，文章提出了一种基于聚类的特征点匹配算法。首先，根据空间目标的重复弱纹理进行特征点提取与描述，再利用特征点的空间位置进行聚类，并对特征点簇进行匹配；之后将特征点的主方向减去目标整体方向，利用特征点主方向对每一个点簇进行再分组，并完成特征点匹配；最后利用最近邻次近邻比率方法和随机样本一致算法（RANSAC）剔除外点。采用该特征点匹配方法进行的模拟成像数据实验结果表明，对于空间目标图像，基于聚类的特征点匹配较直接匹配，匹配数量的提升最高可达50%，重投影误差优于1/4个像元。文章提出的这一方法使用目前通用的各种特征描述子，能够大幅度提高空间目标图像特征点匹配的数量与精度。
特征点匹配 聚类 结构张量 重复纹理 空间目标 feature point matching clustering structural tensors repeated texture spatial object
在梳理电磁物理空间认知概念模型基础上，针对电磁空间物理域和信息域不能有效融合以及电磁信息应用智能化不足两大问题，提出了智能电磁空间的概念。智能电磁空间必须具有表征、理解、预测和决策4 种能力，其特征是以模型为核心，以软件为载体，高度依赖数据驱动，达到对物理世界的精准映射，为作战指挥和部队行动提供智能决策服务。从电磁空间信息组织机理着手，进一步解决多源异构物理—信息数据融合问题的研究思路，构建了智能电磁空间的技术架构，提出了结合GeoSOT 的高维电磁网格数据(GeoSOT-ND)模型高维张量建模与计算、多域电磁空间感知与高效存储、全维电磁态势重构与智能推演、基于网格数据驱动的应用方法等亟待突破的关键技术及实现思路。
智能电磁空间 GeoSOT-ND 模型 张量 电磁态势 人工智能 intelligent electromagnetic space GeoSOT-ND tensor electromagnetic situation artificial intelligence 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 713
南昌航空大学信息工程学院, 江西南昌 330063
针对复杂云层背景下红外小目标检测的虚警现象和实时性要求, 提出一种基于结构张量筛选和局部对比度分析的新算法。结合目标区域结构张量最大特征值大于其他背景区域结构张量最大特征值的特点, 滤除大部分非目标区域, 保留少量可疑区域, 再对可疑区域进行局部对比度计算, 能够增强目标、抑制残留背景, 并有效减少计算量。算法步骤如下: 首先, 在滑动窗口捕获的局部图像区域内构建结构张量矩阵, 将最大特征值大于特定阈值的区域标记为可疑区域; 然后, 对可疑区域进行比差联合型局部对比度计算, 生成显著度图; 最后, 利用自适应阈值分割实现小目标的分离。实验结果表明: 该算法在复杂云层背景下具有更高的检测率、更低的虚警率以及更少的运行时间。
红外小目标检测 可疑区域筛选 结构张量 局部对比度 infrared small target detection, suspicious area s
华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心, 湖北武汉 430223
冷原子重力梯度仪利用原子的量子态叠加特性和物质波干涉特性测量绝对重力梯度信息, 具有高精度、低漂移、自校准等特性, 在深地/深海资源开发、地质灾害预警预防、战场环境建设与作战保障、地球科学研究等领域均具有重大潜在应用价值。简要描述了冷原子重力梯度仪的工作原理及实现方案; 综述了冷原子重力梯度仪的技术优势及国内外研究现状; 分析了冷原子重力梯度仪当前面临的痛点、难点问题, 并对部分问题提出了解决方案, 总结了冷原子重力梯度仪的发展趋势。
重力梯度 冷原子 冷原子重力梯度仪 全张量重力梯度仪 资源勘探 gravity gradient cold atom cold-atom gravity gradiometer full tensor gravity gradiometer resource exploration
昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650031
为解决现有多尺度变换方法在融合红外与可见光图像时出现对比度低和边缘轮廓不清晰问题，提出一种基于对比度和结构提取的方法。首先对可见光图像进行自适应增强，对红外图像进行线性归一化处理；然后分别利用稠密SIFT描述符和局部梯度能量算子提取图像的局部对比度和显著结构，结合局部对比度和显著结构的权重得到权重图，通过快速引导滤波器消除权重图的不连续性和噪声；最后利用金字塔分解方法对细化后的权重图和经过增强和线性归一化的源图像进行融合。在公共数据集上进行大量实验，使用6种评价指标对实验结果进行定量分析，并对所提方法与10种主流的图像融合算法进行定性对比。实验结果表明，所提方法可以有效保留源图像的对比度、边缘轮廓和细节信息，并在视觉感知和定量指标上取得更优的融合效果。
图像融合 稠密SIFT 结构张量 红外图像 可见光图像 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1410005
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
3 白俄罗斯共和国开放式股份公司“精密电子机械制造设计局-光学机械设备”，白俄罗斯明斯克 220033
石英晶体是一种重要的双折射材料，广泛应用于光学相关领域。石英晶体在宽光谱下的参数测量通常使用椭圆偏振法，但现有的椭偏测量仪器往往假定晶体的光轴与测量光路对准，从而引入测量误差，这一问题在紫外波段尤为显著。为此提出了一种采用椭圆偏振法精确测量石英晶体参数的穆勒矩阵模型，运用坐标变换和Berreman 4×4矩阵理论建立石英晶体参数与穆勒矩阵的关联，通过拟合计算可以得到晶体的厚度、光轴欧拉角和相位延迟量。实验结果显示，拟合得到的穆勒矩阵与测量结果高度一致，模型拟合的均方根误差<5，拟合厚度的相对误差<1%，拟合的欧拉角与测量结果吻合。该模型包含的信息丰富，拟合准确，对椭圆偏振法测量各向异性材料的精确参数具有重要参考价值。
测量 椭偏技术 石英晶体 介电张量 相位延迟量 欧拉角 中国激光
2023, 50(14): 1404006
东南大学 仪器科学与工程学院, 江苏 南京 210096
为了给国内重力梯度仪的实物制造夯实理论基础, 该文主要研究了伞型全张量旋转加速度计重力梯度仪信号模拟的产生。通过半物理仿真实验模拟了伞型重力梯度仪的测量过程, 并对全张量重力梯度仿真系统进行性能测试。测试数据为MATLAB生成的理想状态下的伞型重力梯度仪三圆盘加速度计数据, 将该数据载入全张量重力梯度仿真系统中, 解调得到交叉和内联重力梯度分量, 经过线性运算得到测量坐标系下的全张量重力梯度值, 再进行坐标系转换, 得到平台坐标系下的重力梯度值。结果表明, 该仿真系统测量精度达到1E(1E=1×10-9 s-2)。
仪器仪表技术 半物理仿真 旋转加速度计 重力梯度 梯度解调 全张量 instrumentation technology semi-physical simulation rotational accelerometer gravity gradient gradient demodulation full tensor
1 常州工学院计算机信息工程学院, 江苏 常州 213000
2 大庆师范学院机电工程学院, 黑龙江 大庆 163000
3 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院, 哈尔滨 150000
异常目标检测是当前高光谱图像处理中的一个研究热点。针对当前异常目标检测算法存在的问题, 从解决高光谱图像中含有的背景、异常目标和噪声等相关量出发, 利用高光谱图像的空间谱和光谱特性, 提出了联合低秩张量分解和稀疏表示的新的高光谱图像异常目标检测算法。该算法首先利用低秩张量分解模型对高光谱进行图像恢复, 使图像质量得到提升, 从而使得异常目标变得突出, 易于进行目标检测; 然后, 再利用稀疏差异指数进行异常目标检测, 得到需要的异常检测结果; 最后, 利用真实的高光谱图像进行仿真实验, 结果表明, 新的异常目标检测算法具有检测精度高、虚警率低和鲁棒性好的特点。
高光谱图像 异常目标检测 张量分解 稀疏表示 hyperspectral imagery anomaly target detection tensor decomposition sparse representation
