王爽 1,2,3,4崔志英 2,4冯华君 2,4李克武 1,2,3,4,*王志斌 3,**
1 中北大学 计算机科学与技术学院，太原 030051
2 宁波永新光学股份有限公司，宁波 315040
3 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，太原 030051
4 浙江大学 光电科学与工程学院，杭州 310041
为了实现对波片快轴方位角和延迟量参数快速、高精度测试，提出了一种基于双弹光级联差频调制的波片参数测量方案。选用两个工作频率不相同的弹光调制器级联，构成偏振分析测量装置。波片的两个参数被加载到偏振分析装置的调制信号中，采用数字锁相技术同时提取调制信号的基频项和差频项，然后完成波片全部参数求解。按照原理分析，搭建了实验系统，并完成了系统初始偏移值定标，完成了632.8 nm的1/4波片，532 nm的1/4波片和1/2波片实验测量。实验结果表明，本文方案的快轴方位角测量最大偏差为0.2°，角度测量标准偏差为0.02°；波片的相位延迟量标准偏差优于5.64×10-4 rad，单点数据测量时间仅为200 ms。考虑到波片材料的双折射色散，根据检测激光波长下测量的相位延迟量，进一步计算出应用波长的波片延迟量。测量值与理论值最大偏差不超过1.17 nm，延迟精度优于λ/300。本文方案实现了高速、高精度和高灵敏的波片参数测量，可为波片加工测试和实验定标提供有效手段。
弹光调制 差频调制 波片 快轴方位角 延迟量 Photolastic modulation Differential frequency modulation Waveplate Fast axis azimuth Retardation 光子学报
2023, 52(11): 1112002
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
光子集成干涉成像是一种基于光子集成芯片获取目标傅里叶频谱信息的新兴成像技术。目前，能量损耗与噪声干扰是制约该技术发展的关键因素。为分析它们对光子集成干涉成像系统的影响，研究了基线长度与干涉信号能量的关系和噪声对成像质量的影响。研究结果表明输出信号的能量处于纳瓦量级。干涉信号的振幅与对比度会随着基线长度的增加而迅速减小。长基线下的干涉信号振幅极小，在探测器精度不够的情况下，干涉信号的对比度将无法获取。综合来看，光子集成干涉成像系统适合采集目标的低频信息，并且当将噪声控制在干涉信号强度的10-3、相位误差控制在1/40时才不会对成像结果产生较大的影响。
光学学报
2022, 42(13): 1311001
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
具有调焦功能的光学系统在空间探测领域中有着重要的应用需求。设计了一种基于自由曲面垂轴偏移的内调焦光学系统，该系统中采用特殊自由曲面面型结构，构建自由曲面透镜组，利用垂轴偏移的变焦特性，改善光学系统的成像位置，提升在空间环境多样性和宽物距成像的适应性能力。具体分析了自由曲面透镜组的调焦原理，并成功将自由曲面透镜组应用到焦距为100 mm的光学系统中，分析像距扰动和物距变化两种情况下的成像质量和偏移量。结果表明，光学系统的调制传递函数在奈奎斯特频率处大于0.3，满足成像要求，该系统具有成像性能稳定和微米量级补偿量等特点。
内调焦系统 变焦透镜 自由曲面 垂轴偏移 internal focusing system zoom lens freefrom vertical deflection 红外与激光工程
2021, 50(4): 20200290
红外与激光工程
2020, 49(5): 20190463
1 杭州海康威视数字技术股份有限公司海康威视研究院, 浙江 杭州 310051
2 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
针对低照度应用场景,提出一种基于卷积神经网络的可见光与近红外融合算法,采用端到端网络实现了图像融合,所得融合图像能够兼顾近红外图像的信噪比与可见光图像的色彩。采集了真实场景下精确配准的近红外-可见光图像对作为训练集样本,提升了网络对实际数据的融合效果。通过对训练样本进行融合预处理,提升了网络对近红外图像中细节纹理信息的提取能力。各项测试表明,本文算法在主观感受和客观评价上均优于现有算法。
图像处理 图像融合 卷积神经网络 近红外光 光学学报
2020, 40(16): 1610001
1 宁波永新光学股份有限公司, 浙江宁波 315040
2 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江杭州 310027
3 杭州电子科技大学电子信息学院, 浙江杭州 310018
针对显微图像自动对焦和成像系统质量评价问题, 结合多尺度分解工具和梯度绝对值算子设计, 提出了一种显微图像清晰度评价算法。采用非下采样剪切波分解, 对输入的显微图像进行多尺度、多方向变换, 得到一幅低频子带图像和若干幅高频子带图像。结合抗噪阈值设置, 计算各子带图像的梯度绝对值算子和, 利用图像清晰度变化对于低频和高频子带系数影响的差异, 将高低频梯度绝对值算子的比值作为最终的显微图像清晰度评价数值。开展了仿真论证实验和实拍论证实验, 实验结果表明, 所提出的清晰度评价算法具有较好的单调性和抗噪特性, 和几种经典的评价算法相比, 本文方法得到的评价结果在灵敏度、稳定性和鲁棒性方面表现更为优异, 具有很好的实际应用价值。
显微图像 清晰度评价 非下采样剪切波变换 梯度绝对值算子 micro-images image definition evaluation non-subsampled Shearlet transform (NSST) gradient abso-lute value
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
针对低光度条件下长曝光图像与短曝光图像的融合问题, 提出了一种基于块匹配的图像融合方法, 将低光度图像对融合成为一张更好的图像.首先提出基于金字塔多尺度模型的双向鬼影检测算法, 该算法降低了噪声和欠曝对鬼影检测的影响, 用于准确检测低光度场景中图像对之间由于物体运动造成的不一致区域; 随后利用块匹配算法重建鬼影区域; 最后运用改善边缘特性的泊松融合算法提取两次曝光图像中的信息生成结果图像.实验结果表明, 该方法有效地保留了短曝光图像的边缘锐度, 并保持了长曝光图像的色彩、亮度和细节.
图像处理 图像融合 块匹配 泊松方程 去鬼影 图像增强 图像去噪 Image processing Image fusion Patch match Poisson equation Deghosting Image enhancement Image denoising
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
为了解决遥感图像中存在雾气引起图像可见度下降的问题, 提出一种基于颜色线先验和暗通道先验的遥感图像去雾算法。针对颜色线先验对部分场景不适用的情况, 提出一种基于最小二乘的透过率优化方法, 通过计算先验可信度权重来加权融合颜色线先验和暗通道先验估计的透过率图, 以获得更为准确的透过率分布。为了避免halo效应, 在优化方程中加入梯度正则化约束。实验结果表明, 本方法对透过率估计准确, 重建结果清晰度提升明显。另外, 该方法改善了客观评价指标, 其灰度平均梯度(GMG)和信息熵(IE)平均值最高, 取得了最佳的重建效果。
图像去雾 颜色线先验 暗通道先验 遥感图像 最小二乘法 image dehazing color-line prior dark channel prior remote sensing images least squares
浙江大学 光电工程与信息学院 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
针对现有软件实现超分辨算法通常过于复杂、运算开销大、模型复杂度高的问题, 本文从成像过程中图像退化的物理原理出发, 提出一套基于小递归卷积神经网络的单帧图像超分辨模型.将物理模型的约束融入到模型中, 与现有的基于统计学习的图像超分辨算法相比, 本文提出的模型的模型复杂度和计算量几乎可以忽略不计, 同时内部的参数也有着更加明确的物理意义, 并且引入了外部数据辅助对相应的模型参数进行学习.使用运行速度、峰值信噪比的数值方法对结果进行评价, 结果表明: 本文提出的算法消耗时间只有传统反向投影算法的75%, 而精度比反向投影算法提高了0.2 dB, 比双线性插值提高了1.2 dB.本文提出的算法可以取得比迭代反投影算法更快、重建精度更高的超分辨重建效果.
超分辨成像 卷积神经网络 递归神经网络 图像恢复 底层视觉 Super-resolution Convolutional neural network Recurrent neural network Image restoration Low-level vision
