1 天津大学测试计量技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
龋病是发病率最高的口腔疾病，也是全世界最流行的疾病之一。太赫兹光谱成像技术因具有宽频带光谱分析能力强、空间分辨率高、电离辐射低等优势，有望成为龋病诊断的新技术手段。本文以含牙本质龋的牙齿切片为研究对象，进行反射式太赫兹光谱扫描，以频域幅值为参数对样品的光谱数据做二维重构成像，获得多幅不同频率下的龋齿太赫兹光谱图像。为了解决单一参数所得的龋齿太赫兹图像动态范围小、对比度低，边缘和细节位置模糊不清的问题，采用小波梯度域重建的融合方法，将多幅图像中梯度幅值较大的部分集中于一幅图像上，得到了一幅细节特征更加清晰完整的新图像。实验结果表明，融合后的图像相较于融合前的图像在信息熵、平均梯度以及对比度上均有所提高，不同组织之间的区分效果更加显著。
龋齿检测 太赫兹光谱成像 小波梯度域重建 图像融合 caries detection, terahertz image, gradient domain
短波红外(short-wave infrared, SWIR)一般指900~1 700 nm的光波段, 是肉眼不可见的光波段, 这种波段目前主流的探测器以InGaAs为主, 主要用于**、 生物以及材料光谱分析等领域。 短波红外荧光成像以其对生物组织光学损伤小、 成像深度大、 成像信噪比高、 空间和时间成像分辨率高等特点, 使得基于InGaAs探测器的生物光学成像成为生物组织观测领域的研究焦点。 生物光学窗口的多窗口宽谱段的荧光光谱特性, 使得可以对生物组织采集多谱段的光谱图像, 以此来观察生物组织的在不同光谱照明下的结构特性。 针对生物光学窗口的光谱特性, 设计了一种基于InGaAs探测器的多谱段的小鼠静脉成像系统, 可以无接触采集小鼠静脉红外光谱图像, 对测小鼠的静脉红外光谱。 设计的基于InGaAs探测器的短波红外探测器, 可以实现最高5 000 ms的积分时间; 积分时间的延长, 显著地提升了静脉成像的信噪比, 同时其光谱响应特性很好的覆盖了第二生物光学窗口以及第三生物光学窗口。 针对光学显微特性的成像特点以及静脉组织在图像中的特征表达, 设计了一种新型的单光谱多焦距融合算法, 可以很好的实现静脉图像的红外光谱观测。 提出了一种基于多尺度梯度域引导滤波(gradient domain guidedfilter, GDGF)多焦距融合算法, 来补偿显微特性的成像缺陷。 通过多尺度梯度域引导滤波算法, 实现对显微对焦区域的提取, 进而实现对融合决策函数的计算, 最后再通过梯度域引导滤波将得到的融合决策函数精细化处理最终得到我们的融合算法的最终决策融合函数。 实验表明, 设计的InGaAs短波红外探测器很好的满足了对小鼠静脉荧光光谱成像的需求, 分别实现了针对小鼠静脉的1 100, 1 250和1 350 nm等多个波段的光谱成像, 以及在同一激光照明下实现多个焦距下的光谱成像。 同时设计的融合算法很好的提取了小鼠静脉图像的对焦区域, 在将多焦距图像融合的同时又减少了噪声的引入, 实现了高质量全局静脉成像。
光谱成像 梯度域导向滤波 对焦像素检测 静脉荧光光谱 短波红外光谱 光学穿透深度 Spectral imaging GDGF Focus pixel region measure Fluorescent spectroscopy of vein Spectrum of short wave infrared Optical penetration depth 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1109
1 上海工程技术大学电子电气工程学院, 上海 201620
2 上海交通大学上海市信息安全综合管理技术研究重点实验室, 上海 200240
扩散修复是一种常见的小面积图像篡改手段,考虑到扩散修复引入的模糊效应,提出了一种梯度域导向滤波增强的图像扩散修复取证算法。因伪造图像在未修复区域结构纹理清晰,而模糊效应会导致修复区域纹理发生一定的改变,所以梯度域导向滤波能够保留未修复区域的纹理结构,从而突显修复区域的模糊效应。鉴于篡改信息在不同颜色通道里均有不同程度的体现,对输入图像的各个颜色通道分别进行梯度域导向滤波增强,从多角度捕捉图像修复带来的影响。实验结果表明,该方法不仅可以有效检测和定位扩散修复区域,且比现有的方法检测性能更好。
图像取证 篡改检测 基于扩散的修复 模糊效应 梯度域导向滤波 激光与光电子学进展
2020, 57(8): 081003
1 昆明物理研究所, 昆明 650223
2 微光夜视技术重点实验室, 西安 710065
3 中国兵器工业集团第298厂, 昆明 650114
红外成像系统设计中, 一般采用宽动态的采集电路以获得丰富的细节信息, 当前大部分的显示设备都只有8位, 所以将宽动态图像压缩成低动态图像同时保持尽可能多的信息成为重点。研究了当前主流的宽动态红外图像处理算法, 分析了映射、图像分层和梯度域3类算法的优缺点, 实现了3类算法中的经典算法,并用同一张红外图片进行对比分析, 提出了各类算法的改进意见。图像分层算法要在抑制光晕和梯度反转的情况下降低时间复杂度; 梯度域算法需在进一步提高细节信息的情况下抑制背景噪声。
图像处理 红外图像增强 宽动态算法 映射 图像分层 梯度域 image processing infrared image enhancement high dynamic range algorithm mapping image stratification gradient domain
大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
海天类红外图像的增强要求去除风浪等的环境影响,同时增强目标区域的对比度。通过探索几种典型的图像增强算法,结合红外图像梯度幅值直方图特点,提出基于梯度域的海面红外场景增强算法,将低梯度值置零去除海浪干扰,调整梯度范围对结果控制亮度,利用有效梯度范围均衡化增强目标区域的细节。实验结果表明,该算法可以明显降低图像的干扰信息,同时提高目标区域的对比度和信息熵。
图像处理 图像增强 红外图像 梯度域 小目标 复杂场景
湖北大学计算机与信息工程学院, 湖北 武汉 430062
为了提高图像增强效果,有效地保持原始图像细节,提出了一种基于多尺度灰度变换的图像增强方法。 利用梯度域递归双边滤波对原始图像进行多尺度分解。基于小波变换,将分解层的子带分别作灰度变换。根据 变换后的各个子带重构得到分解层的增强结果,并在其基础上实现图像的整体增强。对比直方图均衡化、灰度 变换,提出的方法增强效果更好,并且保图像细节。利用客观性能指标对增强结果进行评价。实验结果表明,提出的方 法有效,并具有结构简单、计算复杂度低的特点。
图像处理 图像增强 多尺度灰度变换 梯度域 递归双边滤波 image processing image enhancement multi-scale gray-level transformation gradient domain recursive bilateral filtering
