雷腾 1,2,3张义民 1,2,3马一哲 1,2,3丁学专 1,2,3[ ... ]王世勇 1,2,3,*
1 中国科学院 上海技术物理研究所，上海200083
2 中国科学院大学，北京100049
3 中国科学院 红外探测与成像技术实验室，上海20008
低采样率下的高质量鬼成像（GI）对于科学研究和实际应用具有重要意义，为了在低采样率条件下重建高质量图像，提出了一种高质量的被动式压缩鬼成像重构算法（PCGI-LRC）。基于图像的非局域相似块堆叠而成的矩阵具有低秩和稀疏奇异值的假设，从理论和实验上证明了一种对最小二乘问题与非局域相似块低秩近似问题进行联合迭代求解的方法，能够在低采样率（6.25%~50%）条件下实现高质量鬼成像。实验结果表明：与基于稀疏基约束的GI（GI-SBC）和基于全变分约束的GI（GI-TVC）相比，PCGI-LRC在峰值信噪比、结构相似性系数和视觉观测等方面均更优，在抑制重构噪声的同时保持了目标的细节信息，其中PSNR提升效果优于1.1 dB，SSIM提升效果优于0.04。
鬼成像 图像重构 图像压缩 单像素成像 ghost imaging image reconstruction image suppression single pixel imaging 马一哲 1,2,3王世勇 1,2,3雷腾 1,2,3李博翰 1,2,3李范鸣 1,2,3,*
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院红外探测与成像技术实验室，上海 20008
分焦平面偏振探测系统受其探测器结构的影响，成像分辨率低于探测器实际分辨率，本文在不改变光学系统结构下使用微扫描获取亚像元微位移帧序列，提出一种改进的凸集投影(Projection On Convex Sets, POCS)算法用于提升偏振成像系统的成像分辨率。该算法首先对获取到的偏振微扫描图像序列进行检偏角分离，将同组检偏角图像序列作为输入，其次进行位移匹配与凸集投影迭代初步重建高分辨率图像，然后将图像分组进行滑动窗口非邻域聚类，利用主成分分析将聚类后的图像进行降维，最后将每一维信息视为时间采样函数，在小波域进行软阈值降噪。实验表明，本算法可以有效的提高传统POCS算法的抗噪性能，提高分焦平面偏振探测系统的成像分辨率，和同类算法相比结构相似性系数提升0.02，峰值信噪比提升约1 dB，并且拥有更高的噪声鲁棒性。
偏振 图像超分辨率重建 凸集投影 微扫描 polarization super-resolution image reconstruction POCS micro-scanning 光学 精密工程
2023, 31(16): 2418
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海
2 中国科学院大学，北京
3 中国科学院红外探测与成像技术实验室，上海
针对连续旋转型偏振成像系统Stocks测量模型，对该模型受起始曝光角误差、检偏片转速不均、光轴偏转等因素进行分析，提出了基于连续旋转的准实时偏振探测系统成像设计约束条件，结合实际情况介绍了基于滑动窗口的偏振维信息计算方法，利用所建模型仿真分析了影响测量存在的各类误差。结果表明，曝光角大小对偏振维信息获取不会造成大的影响，转速不均匀对Stocks参量的影响随着转速增加而减小，为保证Stocks参量误差小于0.01，起始检偏角校准误差绝对值应小于0.573°，光轴偏转角绝对值应小于11.422°。
偏振 分时系统 成像模型 误差分析 polarization time-sharing system imaging model the error analysis
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海
2 中国科学院大学，北京
3 中国科学院红外探测与成像技术实验室，上海
提高光电成像系统的抗散射介质干扰能力一直是光学中极具挑战的重要课题。在散射介质中，由于小颗粒的散射和吸收效应以及由此产生的强度或偏振特性的不均匀分布，往往会严重降低图像质量。基于大气光的偏振特性，使用偏振探测可以估计大气散射的强度、水平及透射率，将目标信号与干扰信号分离，以实现高质量成像。首先阐述基于偏振的去散射原理以及偏振信息的作用距离分析，随后介绍基于该原理的各类偏振成像系统的应用的最新进展，如基于偏振差分、斯托克斯矢量以及穆勒矩阵的偏振成像系统。最后对散射介质条件下的偏振成像的未来发展进行了展望。
偏振成像 散射介质 图像恢复 polarization imaging scattering medium image restoration
