江苏理工学院机械工程学院,江苏 常州 213000
对视觉领域中全景视觉的不断研究表明, 采用鱼眼镜头获取的图像序列所研究的运动目标检测准确率低, 受到噪声干扰时鲁棒性不高, 针对该问题提出一种基于全景视觉的运动目标检测改进方法。该方法首先采用五帧差分法对图像进行处理, 利用相邻5帧之间进行差分来完成前景与背景的分离, 有效地减少目标空洞问题; 然后在混合高斯模型中提高自适应学习率和更新高斯分布数量, 有效克服了检测中出现的重影现象; 最后通过形态学处理, 得到目标检测结果。实验结果表明, 改进的方法提供了比传统的全景图像运动目标检测更可靠的检测结果, 目标检测率较高。
全景视觉 运动目标检测 混合高斯分布 五帧差分 panoramic vision moving target detection Gaussian mixture distribution five-frame difference
西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
为了提高用于激光半主动导引系统的四象限探测器对激光光斑中心定位的精度，分析了四象限探测器的定位原理，并对不同光斑模型下常用的定位算法进行了仿真分析。在对传统定位算法进行分析的基础上，针对高斯光斑模型下定位算法的不足，结合标准正态分布的特点，对高斯光斑模型下的定位算法进行了合理的改进。通过仿真分析和设计的实验验证，结果表明，改进后的高斯算法的均方根误差比传统的高斯算法减小了60.4%，在一定程度上提高了对激光光斑中心位置定位的精度和线性范围。
四象限探测器 定位算法 高斯分布 光斑中心 激光半主动导引 four-quadrant detector location algorithm Gaussian distribution spot center laser semi-active guidance
中天科技精密材料有限公司，江苏 南通 226009
为了研究G.657.B3光纤的折射率剖面结构对光学性能的影响，通过设计凹陷沟槽结构的折射率剖面和相应剖面参数(ba值、c、Δnc-和Δn+)，并以适宜的气相轴向沉积(VAD)法工艺、熔融技术以及拉丝条件改善光纤的弯曲损耗，满足光纤传输所需的截止波长、模场直径和低水峰的要求。将工艺优化后所制备的光纤预制棒进行拉丝与测试，结果表明：光纤在1383 nm波长处水峰值降低至0.278 dB/km；在1550 nm、1625 nm波长处，弯曲半径为5 mm绕1圈时的宏弯典型值分别是0.081 dB、0.188 dB，完全满足ITU-T G.657.B3的指标需求。
气相轴向沉积法 光纤 折射率剖面 弯曲损耗 截止波长 羟基(OH-) 高斯分布 vapor phase axial deposition process optical fiber refractive index profile bending loss cut-off wavelength hydroxyl group(OH-) Gaussian distribution
1 武汉邮电科学研究院, 湖北 武汉 430074
2 武汉大学, 湖北 武汉 430072
输电线路上的绝缘子长期处于强电场和恶劣环境中,其安全性的监测尤为重要。为了快速精确识别航拍图像中的绝缘子,提出了一种基于Gaussian YOLOv3(You only look once)的绝缘子检测算法。首先,通过增加网络的输出和改进网络的损失函数输出预测框。然后,结合高斯分布的策略输出对应预测框坐标的均值和方差。最后,采用多阶段迁移学习解决小数据集容易发生过拟合的问题。实验结果表明,本算法能准确定位物体的位置,在测试集中的绝缘子检测精度达到93.8%,绝缘子缺陷检测精度达到94.5%,优于同等条件下的Faster区域卷积神经网络和YOLOv3算法,为输电线路的绝缘子智能化检测提供了一定的参考价值。
图像处理 Gaussian YOLOv3 绝缘子 缺陷检测 高斯分布 迁移学习 激光与光电子学进展
2021, 58(12): 1210022
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种基于维纳-辛钦定理计算光学相干层析成像(OCT)系统轴向分辨率δz的通用方法:对光源的功率谱密度分布进行傅里叶逆变换,得到其自相干函数,由其半峰全宽值来获得δz。利用该方法计算了高斯和非高斯分布光谱光源OCT系统的δz,通过与厂商给出的产品标称值相比较,验证了本方法对于高斯和非高斯分布光谱光源的正确性。以超宽带白光光源为例,使用滤光片滤除边缘部分光谱后形成非高斯分布光谱,搭建实验系统,实测δz,所得结果与本方法的计算结果较为接近,实验验证了本方法的正确性。本方法对于非高斯分布光谱光源OCT系统δz的计算结果,能为系统设计时的参数考虑与器件选择等提供依据。
成像系统 光学相干层析成像 非高斯分布光谱 轴向分辨率 光谱滤波 超宽带光源
铝合金材料凭借其易加工、 耐腐蚀、 可循环利用等良好性能, 在众多工业领域都得到了广泛的应用, 已成为仅次于钢铁的第二大金属材料。 面对矿产资源的日益匮乏以及大量铝产品到达服役年限, 因此铝合金的回收利用就尤为重要, 再生循环铝对经济、 环境和能源的可持续发展都具有重要意义。 目前, 由于废旧铝合金种类混杂、 形态各异, 很难高效对其分类, 导致优质铝合金降级使用直接铸造成铝锭。 航空航天用铝以2xxx系列和7xxx系列铝合金为主, 由于特殊的使用环境, 其产品质量好、 价值高, 降级使用会造成巨大的浪费。 本文以航空用铝2xxx系列、 7xxx系列以及铸铝A356三个系列的铝合金自动分类为研究目标, 基于激光诱导击穿光谱技术搭建自动化分类检测实验平台, 通过图像识别方式完成对动态样品的定位, 使其准确被激光诱导击穿光谱(LIBS)捕获完成测试, 对于单脉冲LIBS光谱信号, 结合密度分布函数思想, 分别建立三个系列铝合金的多维高斯概率密度分布判别函数, 实现了对2xxx系、 7xxx系以及铸铝A356的高效、 高精度、 连续分类检测。 实验结果表明: 系统完成对1.2 m·s-1传送过程中物料的识别时间为18 ms, 定位激光激发控制偏差小于20.83 ms, 传送中测试样品的最小尺寸为25 mm; 对于高度差异3 mm以内的三个系列铝合金样品, 多维高斯概率密度分布方法的平均预测分类识别准确率可达到99.15%, 平均建模时间仅需7 ms, 与应用广泛的支持向量机(SVM)分类方法相比, 预测准确率相当, 建模时间提高了一个数量级, 该方法分类预测的泛化能力较好, 建模效率高。 该研究验证了基于激光诱导击穿光谱技术对铝合金进行自动化快速分类检测的有效性, 为全自动废旧金属分拣系统的建立提供了理论和技术基础。
激光诱导击穿光谱 铝合金 分类 多维高斯分布 LIBS Aluminium alloy Sorting Multi-dimensional Gaussian distribution 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3901
1 商洛学院 数学与计算机应用学院，陕西 商洛 726000
2 北京工业大学 信息与通信工程学院，北京 100124
本文提出了一种风驱动优化Tsallis 相对熵的图像多阈值分割算法。首先分析了Tsallis 相对熵阈值分割原理，并将其推广到多阈值分割。利用高斯分布拟合分割后的图像直方图信息，利用Tsallis相对熵作为衡量最佳分割阈值的度量函数。将风驱动优化算法与Tsallis 相对熵度量函数结合，求解Tsallis 相对熵函数的最优解，提高阈值分割算法的速度。最后将所提算法与穷举法、粒子群算法做比较，并且与经典的Otsu 算法和基于二维熵的多阈值分割法进行对比。实验结果表明所提算法速度快、准确性高能够用于图像的多阈值分割。
图像分割 Tsallis 相对熵 高斯分布 风驱动优化 粒子群 image segmentation, Tsallis relative entropy, Gaus
东南大学仪器科学与工程学院, 江苏 南京 210096
为解决YOLOv3算法在检测道路交通灯时存在的漏检率高、召回率低等问题,提出一种基于优化YOLOv3算法的交通灯检测方法。首先,采用K-means算法对数据进行聚类分析,结合聚类结果和交通灯标签的统计结果,确定先验框的宽高比及其数量。然后,根据交通灯尺寸特点,精简网络结构,分别将8倍降采样信息、16倍降采样信息与高层语义信息进行融合,在两个尺度上建立目标特征检测层。同时,为了避免交通灯特征随着网络的加深而消失的问题,分别减少两个目标检测层前的两组卷积层,简化特征提取步骤。最后,在损失函数中,利用高斯分布特性评估边界框的准确性,以提升对交通灯检测的精度。实验结果显示,优化YOLOv3算法的检测速度可达30 frame/s,平均精准度较原网络提升9个百分点,可以有效完成对交通灯的检测。
机器视觉 YOLOv3 交通灯检测 BDD100K数据集 K-means算法 高斯分布 光学学报
2020, 40(12): 1215001
深圳市华星光电技术有限公司, 广东 深圳 518132
随着对液晶显示器高分辨率的需求不断增长, 像素设计的尺寸越来越小, 分布在像素上方起支撑作用的柱状隔离子(Photo Spacer)尺寸也不断减小。柱状隔离子的顶部面积与底部面积的比值变大, 提高了耐压能力, 但对制程中柱状隔离子图案化的形状控制能力提出了更高的要求。在目前的材料和制程条件下, 精细化的形状存在一些工艺问题, 其中最典型的是顶部凹陷问题。基于以上问题, 对PS凹陷进行研究; 引进半导体行业中应用广泛的曝光显影模拟软件进行曝光光型分布模拟及理论分析, 提出降低曝光间隙进行改善, 经实验验证凹陷得到改善。实验结果表明, 减小曝光间隙, 由250 μm降低到150 μm, 可以有效改善PS顶部凹陷的问题。通过减小曝光间隙, 可以改变曝光光束, 即高斯光束的空间分布, 从而改变PS光阻受光分布, 进而改变PS最终形状, 即改善PS顶部凹陷问题; 且高斯光束的空间分布, 可通过曝光显影模拟得到, 可见曝光显影模拟可分析和预估实验结果, 且为问题改善提出可行的意见。
液晶显示器 分辨率 光阻 顶部 凹陷 高斯分布 computer vision edge detection geometric figure curve fitting subpixel
1 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
2 中国航天科技集团公司红外探测技术研发中心, 上海 201109
针对现有描述星点能量分布的高斯模型的局限性, 基于恒星辐射特性和星敏感器的成像特性, 提出了改进的偏正态分布恒星成像模型, 并确定其关键参数向量.根据星敏感器对恒星成像为平稳随机过程的特点, 设计了Kalman滤波器迭代估计星点像斑特征, 提取四个星点像斑特征量, 建立状态空间, 得到特征量在最小二乘意义下的最优估计值, 以此作为参考基准, 利用查表法实现星点成像模型参数寻优求解.地面观星实验结果表明, 基于Kalman滤波可以快速有效地对实测星点像斑特征量进行估计, 相对于高斯模型, 改进的偏高斯模型对星点像斑能量分布的仿真精度更高.
恒星成像模型 偏正态分布 特征提取 Kalman滤波 模型参数确定 迭代估计 高斯分布 Star imaging model Skewed Gaussian model Characteristics extraction Kalman filtering Model parameter determination Iterative estimation Gaussian distribution
