1 武汉科技大学 信息科学与工程学院，湖北 武汉 430081
2 武汉科技大学 教育部冶金自动化与检测技术工程研究中心，湖北 武汉 430081
针对非均匀光照图像存在局部过暗或过亮区域而导致图像对比度低、细节不清晰和可视化效果差的问题，提出了一种基于对称亮度映射和虚拟多曝光融合的图像增强方法。该方法通过颜色空间转换保留输入图像的色度和饱和度分量并分离出亮度分量进行增强。根据相机响应模型，采用图像信息熵和平均梯度最大化原则估计最优曝光比，设计了一种对称亮度映射函数用于虚拟生成对应的最优增强曝光图像和减弱曝光图像，从而与原始亮度分量一起组成具有不同曝光的图像序列，再使用带细节提升的多曝光融合方法对该图像序列重构即得到增强结果。实验结果表明，本文方法在7个公开数据集上的图像信息熵、平均梯度、图像对比度、颜色一致性评价指标均值分别为7.644，9.209，450.683，0.962，均优于对比方法，获得了动态范围高、对比度强、细节清晰和可视化效果好的增强结果。
非均匀光照 图像增强 亮度映射函数 多曝光融合 non-uniform illumination image enhancement brightness mapping function multi-exposure fusion
1 华侨大学机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
2 福建工程学院机械与汽车工程学院, 福建 福州 350118
分析并行物方差动轴向测量方法在样品表面反射率变化以及照明光不均匀情况下的两种乘法性误差,并提出一种误差修正模型。构建表征乘法性扰动干扰的图像灰度矩阵的数学表达式,通过对数差动消去乘法性扰动干扰误差,以达到误差修正的目的。最后通过两组对比实验,对误差修正模型进行实验验证。对高度为4.739 μm、周期为50 μm的台阶样品进行形貌测量,测量的相对误差由修正前的2.91%降低到修正后的0.78%。在低倍数物镜和光照不均匀测量条件下,对表面反射率不均匀的硬币进行快速三维形貌实验,该方法测量结果与光学表面轮廓仪测得的结果相比,相对偏差为1.62%。两组实验结果表明,本文方法能较好地修正乘法性误差的影响,可提升适应性。本文方法可为智能制造在线检测提供适用性强、高效率、高精度的微观形貌检测。
测量 三维形貌测量 并行物方差动测量 非均匀照明 反射率变化 误差修正
海军工程大学兵器工程学院, 湖北 武汉 430033
为提高水下激光图像的质量,改进了生成对抗网络的生成网络,使其成为一种包含跳跃结构和空洞卷积的深度卷积神经网络。利用该网络从自建数据集中学习待修复图像到目标图像的端到端映射参数,再对带有强后向散射光的水下激光图像进行修复。实验结果表明,所提方法能够快速对后向散射光区域进行填充修复,相比传统去噪和增强对比度方法联合处理的结果,所提方法的峰值信噪比平均提高了9.10 dB,特征相似度平均提高了0.11,实现了水下激光图像的去噪、对比度增强和非均匀性照明改善,较好地去除了后向散射光。
图像处理 水下激光图像 后向散射 非均匀性照明 图像修复 生成对抗网络 激光与光电子学进展
2019, 56(4): 041004
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
2 中国人民解放军总医院, 北京 100000
针对目前图像增强算法应对非均匀光照环境的局限性, 提出了一种同时保持低照度区域和正常照度区域细节信息的图像亮度均衡算法。算法利用像素相邻频率和位置关系生成光照滤波器, 有效分离图像光照信息和反射细节信息。通过光照阈值划分光照亮暗区域进行低照度亮度补偿, 从而均衡图像亮度。实验结果显示, 相对于经典 NPEA算法, 图像平均峰值信噪比提升 15.4%、平均增强度提升 245.0%、平均亮度阶差下降 25.4%。因此, 本文算法能够在保持不同照度区域的细节信息的同时均衡亮度, 获得较好的视觉效果。
图像增强 亮度均衡 非均匀光照 细节保持 image enhancement brightness equalization non-uniform illumination detail preserved
1 华南理工大学 制浆造纸工程国家重点实验室, 广东 广州 510641
2 广东省精密装备与制造技术实验室, 广东 广州 510641
微视觉系统中同轴光源和光学衍射的存在, 使CCD相机获取的图像具有灰度值偏低、光照不均匀、动态范围大、对比度差以及微细结构丢失或无法辨识的缺陷。为改善图像质量, 本文提出一种升余弦变增益子带分解微视觉图像自适应增强方法。该算法首先基于图像特性利用自适应Log增益对原图像进行增强, 提高微视觉图像中亮暗区细节特征与背景的对比度; 接着使用自适应升余弦卷积进行快速照度估计; 然后对各通道的输出图像采用自适应变增益子带分解算法获取独立光谱子带; 最后进行亮度校正、图像融合与色彩恢复。将该算法用于微位移测量系统中可使测量结果的相对误差小于20%; 用于处理光照不均的图像可有效降低同轴光源靠近中心区域的亮度; 此外, 扩展至普通图像的处理中可提高对比度, 改善细节特征。3组实验结果的平均图像质量相对提高率为81.46%, 71.18%和93.75%; 平均耗时为386 s, 0.24 s和1.27 s。
微视觉 图像增强 光照不均 升余弦 变增益 micro-vision image enhancement non-uniform illumination raised cosine variable gain
军械工程学院 电子与光学工程系，河北 石家庄 050003
激光供能无人机(LPUAV)通过激光无线能量传输进行实时能量补给，大幅提升无人机续航时间。但激光束能量分布不均匀，导致光伏接收器效率低下。通过推导串并联光伏组件在不均匀光照条件下的输出方程，针对I-V、P-V曲线、光伏电池效率及组件整体效率进行对比研究，着重分析了串并联组件效率与光照不均匀度的关系及内在机理。研究表明，并联旁路二极管的串联组件在不均匀光照下存在多峰现象，且光伏电池易受影响而偏离最大功率点，导致组件整体效率降低，而并联组件受不均匀光照影响较小，但组件电压较低。其次搭建激光无线能量传输的实验装置，进行了不均匀激光辐照下激光无线能量传输的初步研究，并对比了串并联组件的输出特性。研究结果验证了通过优化电路连接方式以提高光伏接收器效率的可行性。
效率优化 光伏接收器 不均匀光照 电路连接 efficiency improvement photovoltaic receiver non-uniform illumination circuitry connection 红外与激光工程
2016, 45(3): 0306002
1 长春工程学院 理学院,吉林 长春 130021
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
平场定标是空间相机研制过程中必不可少的定标项目。目前,普遍使用均匀照明目标进行空间相机的平场定标,而该方法由于依赖于目标的均匀性,其应用存在一些缺陷。提出了一种基于非均匀目标的平场定标方法,摆脱了对目标均匀性的依赖,具有实际应用价值。首先,基于多幅非均匀目标图像像元灰度的相关性,建立了相机像面响应度分布计算模型;采用最小二乘迭代法对该模型进行了求解,并编写程序进行仿真验证,验证结果表明,在图像信噪比高于25 dB的情况下该方法定标精度优于0.5%;最后,根据该方法的特点,给出了实际定标试验的操作流程。
平场定标 非均匀照明 空间相机 模型仿真 flat field calibration non-uniform illumination space camera model simulation
合肥工业大学计算机与信息学院, 安徽 合肥 230009
非均匀光照场景难以满足现有光照估计方法的单一先验假设，为此提出一种面向区域的非均匀光照估计方法。该方法考虑了Lambertian物体表面反射对光照估计的影响，并通过分析相似同质区域的物体表面反射，采用单实例支持向量机方法构建典型同质区域的区域光照模型。该方法通过获得同质区域的光照模型，有效改善了非均匀光照的估计准确性。实验表明在标准自然场景的数据库中，该光照估计方法优于当前的其他先进方法。
视觉光学 非均匀光照估计 颜色恒常性 色度空间 同质区域 单实例支持向量机
1 江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室, 江苏 无锡 214122
2 无锡信捷电气有限公司, 江苏 无锡 214072
提出了一种基于机器视觉对抛光金属弧状面进行实时快速检测的方法。在离线情况下, 对不同光强下的样本工件进行学习分析, 构造图像的背景亮度分量与灰度水平的关系函数, 提取样本工件反射分量的统计特征。在线检测时, 先分析图像的灰度水平, 并计算图像所对应的亮度分量; 然后从图像中提取出灰度均匀的反射分量, 最后对反射分量进行阈值分割并做出决策判断。实验表明, 本文提出的方法能通过一次学习, 适应变化的采集环境, 系统具有较高的鲁棒性; 检测一帧图像平均时间为 40 ms, 准确率达 98%以上, 具有较高的实时性和准确性。
表面瑕疵检测 机器视觉 光照不均 图像增强 surface defect detection machine vision non-uniform illumination image enhancement
