1 南昌职业大学工程技术学院，江西 南昌 330500
2 武汉大学工业科学研究院，湖北 武汉 430072
3 武汉大学深圳研究院，广东 深圳 518057
4 江西制造职业技术学院机械工程学院，江西 南昌 330095
激光选区熔化（SLM）加工过程中的溅射形态随工艺参数变化，难以实现所有工艺参数下的溅射提取。基于传统阈值分割的溅射提取方法仅支持部分工艺参数且没有误差分析工作，处理结果不能反映真实溅射状态。基于高速摄像机采集的SLM过程溅射图像，提出一种强鲁棒性图像处理方法对其进行提取和处理。图像处理方法包含五个步骤，其中阈值分割过程基于最大熵阈值分割算法完成。结果表明，该溅射图像处理方法可准确提取多工艺参数下的溅射信息。当激光功率在100~150 W范围时，溅射面积和数量的变化取决于粉末熔化状态；当激光功率在150~200 W范围时，溅射面积和数量的减少由溅射叠加导致。
材料 溅射提取 最大熵阈值分割 图像处理 激光选区熔化 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1916004
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
光子集成干涉成像方法是近年来发展起来的一种以高质量成像和系统扁平化为目标的远场成像方法,有望在同等分辨率下系统的能耗、体积和质量均减小至1/10~1/100。但是现有系统对于高频信号的采样具有稀疏特性,当使用傅里叶逆变换(IFT)求解物体强度分布时,复原的观测目标在锐边处出现Gibbs振铃伪影,从而影响成像质量。为了抑制伪影,提出熵先验并研究熵惩罚特性,利用熵先验并结合光子集成干涉成像的特点设计最大熵方法。为了验证方法的性能,采用性能较好的多层分级孔径排布结构进行仿真模拟,使用峰值信噪比(PSNR)、结构相似性系数(SSIM)和均方误差(MSE)作为像质评价手段。仿真结果表明,最大熵方法可以消除由高频稀疏采样带来的伪影,对于受振铃影响明显的图像,MSE和SSIM有50%以上的提升,PSNR提升10%以上。
成像系统 干涉成像 光子集成干涉成像 熵先验 光子集成芯片 最大熵方法 光学学报
2021, 41(23): 2311002
1 中国科学院生物物理研究所交叉科学实验室, 北京 100101
2 广东中科奥辉科技有限公司, 广东 中山 528400
3 中国科学院大学, 北京 100049
本文对荧光自相关光谱(FACS)技术作为免疫分析技术的具体实现和潜在应用进行探究。实验分别以Alexa Fluor647荧光分子和绿色荧光蛋白抗原与抗体相互作用为模型,利用一款桌面式荧光相关光谱仪分别采集荧光分子抗原与不同浓度抗体混合液的荧光自相关数据。将传统FACS技术与最大熵值法相结合,我们可以对抗原-抗体结合程度进行定量和定性评估。使用自主开发的数据分析软件对采集的荧光自相关数据进行分析以获取抗原-抗体解离常数。实验结果表明,FACS技术应用于抗原-抗体亲和力检测,具有简便、快速、灵敏的特点;检测限在皮摩尔和纳摩尔之间;模块化的数据分析软件可标准化操作流程、提高数据分析准确性和可重复性。
光谱学 荧光自相关光谱 最大熵值法 荧光免疫分析技术 解离常数 Alexa Fluor647 绿色荧光蛋白 光学学报
2021, 41(17): 1730004
从图像复杂度的角度，提出一种一维对象复杂度的灰度图像分割算法。用阈值将灰度图像分为背景与目标2类，统计其对应直方图与总像素个数，并计算对象复杂度；依据图像复杂度分割准则算法公式，遍历每一灰度级对应的图像复杂度值，选取图像复杂度值最小对应的灰度值为最佳分割阈值。仿真实验结果表明，与经典Otsu算法、信息最大熵算法和最小交叉熵算法相比，本文算法速度快，稳定性和效率最好，是一种通用有效的图像分割算法。
对象复杂度 图像分割 Otsu算法 最大熵 最小交叉熵 object complexity image segmentation Otsu maximum entropy minimum cross entropy 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(6): 1058
上海交通大学 仪器科学与工程系, 上海 200240
为了克服时域信号易受环境干扰影响的缺陷, 提高液体浓度光声测量的稳定性, 在已有的光声信号时域峰峰值特性研究的基础上, 对光声信号的频域特性展开研究。分别讨论了葡萄糖溶液光声信号的功率谱特性和最大熵谱特性, 并分别采用峰值检测、对数拟合等方法对光声信号的频谱特性进行分析。对比了葡萄糖光声信号时域峰峰值与功率谱、最大熵谱的非线性误差和重复性误差。实验结果表明: 对最大熵谱曲线进行对数拟合之后采用截距表征光声信号的方法, 其非线性误差和重复性误差相比于传统的时域峰峰值检测方法分别减小了28%和71%。由此可以得出: 频域分析方法可以显著减小葡萄糖浓度检测的非线性误差和重复性误差, 提高无创血糖浓度检测的精度与稳定性。
光声测量 血糖浓度 光声信号 时域 频域 功率谱 最大熵谱 photoacoustic detection blood glucose measurement photoacoustic signal time domain frequency domain power spectrum maximum entropy spectrum 光学 精密工程
2020, 28(11): 2421
1 福州大学机械工程及自动化学院光学/太赫兹及无损检测实验室，福建福州 350108
2 上海大学机电工程及自动化学院，上海 200444
3 厦门市特种设备检验检测院，福建厦门 361000
根据超声红外热像检测图像的特点，为实现图像中缺陷的识别，提出了一种结合改进的自适应遗传算法和二维最大熵的分割方法，以实现准确、快速地分割出目标缺陷区域。该方法首先对超声红外图像进行预处理，得到了去噪后的图像，然后通过二维最大熵算法选取阈值将图像分为目标区域和背景区域，并结合改进的自适应遗传算法，提高分割速度。实验结果表明，该方法可以有效地滤除图像噪声，相比于穷举法和基于简单遗传算法的二维最大熵分割，本算法具有较好的分割速度和分割精度。
超声红外热像法 自适应 遗传算法 二维最大熵 ultrasound infrared thermography, adaptive, geneti
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
在电连接器插针缺陷检测系统中, 插针图像特征点的获取是检测关键, 为了实现插针位置的高精度检测, 提出了一种基于Zernike矩的插针特征点定位算法。通过增大Zernike矩的算子模板尺寸, 以及优化边缘阶跃模型, 提高了亚像素边缘检测算法的精度。将最大熵阈值法应用于Zernike矩边缘检测算法, 实现了自动选择最佳阈值, 解决了传统算法中手动调节阈值的低效率问题。对提取的亚像素边缘点进行拟合获得椭圆目标中心, 实现了插针的位置特征点提取。仿真实验与实际测试结果表明, 该算法能够实现图像边缘的亚像素检测和插针特征点的准确定位, 算法定位误差小于0.1个像素。
插针图像 边缘检测 Zernike矩 最大熵阈值 亚像素 pin image edge detection Zernike moment maximum entropy sub-pixel
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
针对脉冲热成像法红外检测图像对比度低、缺陷目标边缘模糊、受不均匀照明影响大的问题, 提出一种基于目标轮廓的结合数字细节增强技术与多阈值最大熵的缺陷大小定量估算方法。首先, 脉冲红外检测图像经自动对比度增强算法优化的数字细节增强方法处理后, 缺陷与背景间对比度显著提升, 从而不均匀照明对缺陷识别效果的影响明显减弱; 其次, 再通过遗传算法优化的最大熵多阈值分割方法提取缺陷目标, 对其进行八邻域法轮廓跟踪, 以提取各缺陷区域的轮廓像素点并排序; 最后, 对具有一定方向的缺陷轮廓分别采用欧氏距离法和格林公式对缺陷的周长和面积进行定量估算。实验结果表明: 该方法对缺陷大小进行定量估算的可行性, 且数字细节增强技术可在一定程度上提高脉冲热成像检测系统的缺陷探测水平。
脉冲热成像 数字细节增强 多阈值最大熵 缺陷测量 pulsed thermography digital detail enhancement multi-threshold maximum entropy defect measurement 红外与激光工程
2018, 47(11): 1104005
浙江农林大学信息工程学院, 浙江 临安 311300
表面缺陷检测在木材的选择和利用中具有重要作用。提出了一种基于木材表面图像的灰度和纹理特征的木材节子缺陷检测与定位方法。首先,将图像分成相同大小的子图,计算每个子块图像的灰度直方图,以灰度最大熵作为判断依据对各子块图像进行初步识别;然后利用局部二值模式算法提取初步识别结果中各子块图像的纹理特征,并使用支持向量机分类算法进行节子图像的精确识别;最后将识别为节子图像的各子块图像拼接起来,得到最终识别结果。实验结果表明,所提方法能够得到较好的识别结果。采用混淆矩阵作为评价标准时,识别准确率可达到95%。
机器视觉 图像识别 灰度直方图 最大熵 纹理特征 分块特征提取 支持向量机 激光与光电子学进展
2018, 55(5): 051501
