电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
液晶透镜是一种新兴的可以电控调焦的液晶器件，无需机械移动就可以实现对焦、变焦和深度测量，因此被广泛应用于摄影摄像、显微成像、虚拟现实等领域。提出一种优化的液晶透镜无偏振片成像技术。该技术结合非锐化掩蔽模型，通过分析图像像素值的变化，估算得到环境光中寻常光分量的占比，并使用非对焦图像和对焦图像进行处理，获得高质量图像。实验结果表明，优化后的技术能够有效增强图像对比度，获得优质图像。
成像系统 液晶透镜 无偏振片成像 非锐化掩蔽模型
1 武警贵州省总队医院, 贵州贵阳 550005
2 云南开放大学城市建筑学院, 云南昆明650500
3 昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南昆明 650500
针对水下照明图像存在不均匀色偏、对比度低和细节模糊等问题, 提出了一种基于颜色校正的水下照明图像融合方法。首先利用图像通道间的像素相关性, 对红通道进行补偿; 然后基于颜色校正图像, 利用非线性反锐化掩蔽(Nonlinear unsharp masking)技术获得锐度增强图像, 采用具有瑞利分布的限制直方图获得全局拉伸图; 最后通过多尺度融合策略生成融合图像。在自建数据集(Real underwater lighting image, RULI)上的实验结果表明: 本文方法能够去除混合光照在成像过程中的不均匀散射干扰, 并大幅度提高图像的细节清晰度。其图像质量评估指标(Underwater image quality measures, UIQM)和(Image entropy, IE)的平均值分别为 4.7399和 7.7617, 优于现有文献涉及的相关算法。
水下图像增强 颜色校正 非线性反锐化掩蔽 多尺度融合 underwater image enhancement, color correction, no
昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093
分量替换是遥感图像融合中的一种经典方法，其具有良好的空间保真度，但容易产生光谱失真，为此本文提出一种结合结构与能量信息的全色与多光谱图像融合方法。方法首先通过超球面颜色空间变换分解多光谱图像的空间和光谱信息。其次，通过联合双边滤波引入了两层分解方案。然后，将全色图像和强度分量分解为结构层和能量层。最后，提出结构层通过邻域空间频率策略融合，强度分量的纯能量层用作预融合图像的能量层。强度分量定义颜色的强度，通过将预融合结构层与强度分量的能量层结合，可以有效地结合源图像的空间和光谱信息，从而减少全色锐化图像的光谱失真。本文在 Pléiades和 QuickBird数据集上进行大量实验，并对实验结果进行定性和定量分析，结果表明所提方法与现有先进方法相比具备一定优越性。
全色锐化 超球面色彩空间 联合双边滤波 空间频率 全色图像 多光谱图像 pansharpening hypersphere color space joint bilateral filter spatial frequency panchromatic image multispectral image
1 辽宁师范大学地理科学学院, 辽宁 大连 116029 国家海洋环境监测中心, 辽宁 大连 116023
2 辽宁师范大学计算机与信息技术学院, 辽宁 大连 116081
3 辽宁师范大学地理科学学院, 辽宁 大连 116029 辽宁师范大学计算机与信息技术学院, 辽宁 大连 116081
受成像机理的限制, 目前的遥感硬件技术条件尚无法获取同时具备高空间、 高光谱分辨率的多波段遥感影像。 多波段遥感影像作为一种反映各个不同窄波段区间信息的三维影像集合, 其包含二维空间信息和一维光谱信息, 空间信息反映场景中的几何特性, 而光谱信息则对应地物在不同波段的电磁波特性。 为弥补多波段遥感影像空间信息采集的不足, 利用辅助影像增强其空间分辨率, 即多波段遥感影像的锐化受到重视。 多波段遥感影像锐化不仅可提升影像的视觉效果, 同时可为诸如地物分类、 变化检测和参数反演等后继的定性、 定量化遥感应用奠定基础, 因而一直是遥感影像处理领域非常重要且持续活跃的研究方向。 为此, 对多波段遥感影像锐化方法的研究进展进行综述: 一是对多波段遥感影像锐化的内涵进行了表述； 二是以多光谱（MS）影像的全色锐化为视角、 以算法实现的技术为脉络, 分别从基于成分替代（CS）、 基于多分辨率分析（MRA）、 基于最优化模型（OM）和基于深度学习（DL）四个方面对多光谱遥感影像锐化方法的研究进展和存在的问题进行分析和讨论； 三是结合高光谱（HS）影像所存在的不同于MS的自身特性, 对HS影像的锐化特点进行了分析, 并对不同于MS的一些特有HS锐化方法进行了讨论和归纳； 最后对多波段遥感影像锐化方法未来的发展进行了展望, 分别从目前CS和MRA方法更受到主流认可的原因, 以及未来多波段遥感影像锐化领域将呈现出多种方法的相关融合两个方面进行了讨论。
多波段遥感影像 锐化 多光谱 高光谱 分辨率 Multi-band remote sensing images Sharpening Multispectral Hyperspectral Resolution 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 2999
东华理工大学江西省核地学数据科学与系统工程技术研究中心, 江西 南昌 330013东华理工大学江西省放射性地学大数据技术工程实验室, 江西 南昌 330013东华理工大学信息工程学院, 江西 南昌 330013
在轻元素自身和实测元素间的特征X射线相互影响之下, 受仪器能量分辨率的制约, 实测Ｘ射线荧光光谱会产生严重重叠。 以色谱分离度Rs判定谱峰重叠程度, 针对Rs低于0.3的重叠峰, 提出一种解析EDXRF光谱的新方法, 并对模拟Ｘ射线荧光光谱进行了新方法的验证。 首先, 详细介绍基于四阶导的峰锐化法和提出误差小波变换。 通过仿真结果发现: 当Rs=0.27时, 两种方法皆不能单独实现重叠谱峰的解析与识别; 然而, 原始信号在四阶峰锐化法处理后保留了峰位特征的同时, 还出现了Rs明显增大的有利现象。 因此, 只需要通过调节四阶峰锐化法的权重完成对低分离度重叠峰的初步锐化处理, 再对锐化后的信号进行误差小波变换, 结果实现了对模拟重叠峰的分解, 证明了结合后的新方法(锐化误差小波变换)针对极低分离度的重叠谱峰具有强大的分解能力。 对两组重叠谱峰采用叠加的高斯函数进行模拟, 分别是Mn的Kβ能量峰与Fe的Kα能量峰的重叠光谱(Rs=0.19)以及Al的Kα能量峰与其Kβ能量峰的重叠光谱(Rs=0.11)。 用新方法对谱线进行处理, 实现了重叠峰分解, 结果表明针对极低分离度的重叠谱峰该方法具有可行性。 通过锐化误差小波对实测的EDXRF光谱进行解析, 通过对三组数据解析特定三种低分离度重叠峰进行对比实验, 均成功解析与识别了低分离度的重叠谱峰。 结果表明: 针对极低分离度的重叠谱峰, 锐化误差小波变换可以有效分解, 具有突破性, 实用性和创新性。
X射线荧光光谱 低分离度重叠峰 峰锐化 锐化误差小波变换 重峰分解 X-Ray fluorescence spectrum Low-resolution overlapping peak Peak sharpening Sharpening error wavelet transform Overlapping peak decomposition 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1719
1 信息工程大学地理空间信息学院，河南 郑州 450001
2 智慧中原地理信息技术河南省协同创新中心，河南 郑州 450001
3 时空感知与智能处理自然资源部重点实验室，河南 郑州 450001
4 河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450001
针对小目标占有像素少导致检测精确率低的问题，提出一种基于超分辨率重建的小目标检测算法。首先，通过图像预处理对高分辨率图像分块并筛选出含有目标的子图像；其次，构建超分辨率锐化增强模块，引入锐化图像和锐化损失，以获得边缘更清晰的高分辨率子图像；然后，采用多尺度锐化目标检测模块检测目标，该模块添加边缘锐化模型，在深层特征层中进一步锐化图像边缘，弥补深层卷积对细节的损失；最后，根据子图像编号将小目标检测结果回归到原图像中，完成小目标图像检测。在PASCAL VOC数据集和COCO 2017数据集上的实验结果表明，所提算法的平均精确率（mAP）分别为85.3%和54.0%，对COCO数据集的小目标检测精确率为43.5%，高于次优值9.7个百分点。因此，所提算法可以有效减少小目标漏检的次数，提高检测精确率。
图像处理 小目标检测 超分辨率增强 卷积神经网络 多尺度特征融合 边缘锐化 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210002
核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学), 江西 南昌 330013
在放射性能谱测量中, 由于探测器分辨率较低、 待测样品中原子能级相近, 往往会出现全能峰的重叠现象, 对放射性核素的定性或定量检测带来较大的困难; 常规的分离算法一般需要复杂的谱变换或大量的标准谱样本, 不适用于现场测量中重叠峰的实时分解。 因此, 提出一种基于高斯锐化法的能谱重叠峰解析方法(GSM), 结合峰锐化法的分辨率增强能力和褶积滑动变换法的平滑特性, 可快速地识别、 定位和解析γ能谱中的重叠峰。 该方法首先对高斯函数进行锐化并做归一化处理, 并以此作为变换算子, 选择合适的高斯参数及窗宽度, 通过对原始γ能谱数据进行褶积滑动变换, 达到滤波和提高重叠峰分离度的目的; 然后求解GSM成形处理后的谱线近似函数作为目标函数, 并选取峰位中心附近若干点作为初始参数, 最后以非线性拟合的方法进行重叠峰特征峰参数的解析。 实验中, 首先验证了该方法变换前后峰位、 峰面积特征值的不变性, 其次分别对重叠峰能谱段以及MCNP模拟的131I, 137Cs, 214Bi, 206Bi和26Al混合放射源γ能谱进行方法验证。 实验结果表明, 该方法对于分离度大于0.375、 信噪比大于40 dB的重叠峰具有较好分解效果, 分解前后的峰位和峰面积的相对误差分别在1%和4.5%以内; 对于γ能谱进行全谱解析后, 重叠峰的峰位分离相对误差在1%以内, 单峰的分离相对误差约为0.1%以内, 且当变换算子的半宽度接近探测器能量分辨率时, 重叠峰的分解结果更准确。 该方法具备较好的噪声抑制性能, 在全谱解析中无需进行能谱光滑及本底扣除等谱线预处理操作, 且计算资源耗费少, 分解精确度较高, 便于能谱测量系统的嵌入式实时解谱应用, 对放射性测量中能谱的现场快速解析具有实用性。
重叠峰分解 峰锐化 滑动褶积 非线性拟合 Peak sharpening Sliding convolution Nonlinear fitting Overlapping peak decomposition 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3245
1 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610065
2 中国民航局第二研究所, 四川 成都 610000
夜间有雾环境中拍摄的图片具有光照不均、对比度低且模糊的现象。本文通过分析夜间有雾图像的成像特点, 提出一种有效的夜间图像去雾方法。首先, 在估计大气光时使用加权差分图像作为参考进行引导滤波来估计含轮廓信息的大气光; 使用拉普拉斯锐化灰度图像作为参考引导滤波来估计补充细节的大气光, 然后将算出的两种大气光融合得到最终的大气光。最后, 基于广泛使用的雾霾场景成像模型, 本文算法结合暗通道和亮通道构建了双通道联合优化的透射率函数, 在计算透射率的过程中加入了自适应权重系数、限制对比度自适应直方图均衡化和引导滤波来提高透射率函数的精度。实验结果表明, 在测试图片上计算的信息熵平均值为7.587 2, 对比度均值为23.809 7, 和对比算法相比均有一定提升。所提算法去雾结果视觉效果良好, 在去雾的同时可以有效减少细节的损失。
加权差分 拉普拉斯锐化 暗通道 亮通道 自适应权重系数Z weighted channel difference Laplace sharpening dark channel light channel adaptive weight coefficient
中国航空工业集团公司 中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333000
提出一种电磁脉冲辐射系统设计方案，此系统由Marx发生器、短路-锐化组合开关型脉冲形成线和带低频补偿的高功率超宽带横向电磁波(TEM)喇叭天线组成。Marx发生器产生的单极脉冲经过短路-锐化组合开关型脉冲形成线锐化成双极脉冲，然后馈入天线进行辐射。仿真结果表明，在充电电压为10 kV时，电磁脉冲源可产生脉冲宽度1.41 ns、峰值功率7.69 MW的双极脉冲，此双极脉冲频谱主要分布在0~1.6 GHz频率范围内；高功率超宽带TEM喇叭天线带宽为0.625~2.9 GHz(相对带宽为129%)，功率容量可达10 MW，能有效地将电磁脉冲源产生的双极脉冲辐射出去。
电磁脉冲 Marx发生器 短路-锐化组合开关型脉冲形成线 高功率超宽带TEM喇叭天线 electromagnetic pulse Marx generator chopping-peaking combination switch pulse forming high-power ultra-wideband TEM horn antenna 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(3): 453
