深度学习偏振图像融合研究现状

偏振图像融合旨在通过光谱信息和偏振信息的结合改善图像整体质量,在图像增强、空间遥感、目标识别和军事国防等领域具有广泛应用。本文在回顾基于多尺度变换、稀疏表示和伪彩色等传统融合方法基础上,重点介绍基于深度学习的偏振图像融合方法研究现状。首先阐述基于卷积神经网络和生成对抗网络的偏振图像融合研究进展,然后给出在目标检测、语义分割、图像去雾和三维重建领域的相关应用,同时整理公开的高质量偏振图像数据集,最后对未来研究进行展望。

基于偏振方向统计特性的目标背景差异特征分析

针对目前使用偏振参量图像分析目标背景差异的传统方法未充分考虑光作用物体后产生独特的偏振属性问题,提出一种基于偏振方向特征统计特性的目标背景差异特征分析方法,从一种新的偏振方向信息分析目标背景差异.首先,通过提取偏振角图像中的偏振方向信息构建偏振方向矢量图像,解决了由于噪声较多导致的偏振角图像无法有效直接利用的问题;其次,分别对4种偏振方向强度图像进行正交差分计算,得到偏振正交差分分量图像,并补充偏振方向周围±α偏振角度强度图像信息,得到偏振方向统计图像,通过提取出4种偏振方向的3种偏振特征图像,解决了传统偏振参量图像复杂背景下目标不突出的问题.实验结果表明,不同材质的物体具有不同的偏振方向,而通过提取偏振方向信息获取的偏振方向特征图像能更清晰地辨别复杂背景中的目标.客观评价指标表明,在偏振方向矢量图像中,目标区域的偏振方向朝向所对应的偏振方向特征图像,表达目标的信息更丰富,与其他偏振方向所对应的偏振方向特征图像相比,更能突出目标的特征.因此,通过偏振矢量图像可以快速提取出目标特征突出的偏振特征图像.

用于红外与可见光图像融合的注意力残差密集融合网络

为了解决当前红外与可见光图像融合算法中易出现场景信息缺失、目标区域细节模糊、融合图像不自然等问题,提出一种用于红外与可见光图像融合的注意力残差密集融合网络(ARDFusion)。本文整体架构是一种自编码器网络,首先,利用存在最大池化层的编码器对源图像进行多尺度特征提取,然后,利用注意力残差密集融合网络分别对多个尺度的特征图进行融合,网络中的残差密集块可以连续存储特征并且最大程度地保留各层特征信息,注意力机制可以突出目标信息并获取更多与目标、场景有关的细节信息。最后,将融合后的特征输入到解码器中,通过上采样和卷积层对特征进行重构,得到融合图像。本文提出了一种用于红外与可见光图像融合的注意力残差密集融合网络,实验结果表明,较已有文献的其他典型融合算法,具有较好的融合效果,能够更好地保留可见光图像中的光谱特性且红外目标显著,并在主观评价和客观评价方面都取得了较好的融合性能。

基于偏振自适应融合图像的水下物证探测方法

偏振探测技术能够在复杂的背景环境中凸显出目标,为我们提供了更为清晰和精准的目标识别能力。然而,在法庭科学领域上,利用偏振成像技术对水下物证进行探测搜寻的研究仍属空白。针对这一问题,本文通过偏振成像装置,对目标强度图像和偏振度图像进行融合。利用非下采样剪切波(non-subsampled shearlet transform,NSST)对图像进行分解后,在高频子带提出了参数自适应的简化型脉冲耦合神经网络模型,在低频子带则采用一种基于区域能量的自适应加权融合规则。在可见光下,对3类典型目标进行相关算法比对实验。实验结果表明,通过偏振成像技术可有效探测到水下物证,利用本文提出的图像融合算法有效突出了水下物证的细节特征,验证了偏振探测技术对水下物证成像的有效性,有利于突破当下法庭科学领域水下物证探测技术的空白。

利用偏振信息的偏振图像纹理特征提取

偏振成像技术能够反映出传统光学成像所无法反映的物体特征,有效地增强物体特征的对比度。针对传统纹理特征提取方法加权平均光强图像4种空间信息下的灰度共生矩阵特征,造成图像纹理特征细节缺失,难以从灰度对比差异角度完整地提取图像纹理特征等问题,结合偏振信息,提出一种偏振灰度差异共生矩阵对偏振图像纹理特征进行提取,并以偏振灰度差异共生矩阵的特征为研究依据,分别推导出均质性、离散性、粗糙性、相异性4种特征参量作为图像的偏振纹理特征参量。旋转偏振相机前面的偏振片获取偏振光强图像并进行实验,结果表明,偏振光强图像纹理特征的均匀程度、离散程度、粗糙程度和相异程度在不同偏振方向上不会反映出较大差异。通过偏振灰度差异共生矩阵提取到的4种偏振纹理特征参量图像,随着偏振方向的变化,都反映出了显著差异。

偏振光在椭球细粒子中多次散射传输特性

为了研究偏振光在椭球细粒子中多次散射的传输特性,建立了以黑碳气溶胶粒子为对象的仿真与实验验证系统。采用T矩阵和蒙特卡罗相结合的方法,对偏振光经随机取向椭球细粒子多次散射后的偏振传输特性进行仿真研究,建立半实物模拟测试平台对仿真方法进行验证,采用延长灵芝孢子燃烧时间的方式制备椭球细粒子,分别由马尔文粒度仪和光功率计测试椭球细粒子的尺寸分布和光学厚度,建立实验与仿真间的联系,验证了仿真结果的正确性。结果表明:随着黑碳椭球细粒子浓度的增加,水平、垂直、+45°线偏光和右旋圆偏光的偏振度都随之下降,且3种线偏振光的保偏性基本一致;随着浓度的增大,圆偏振光的保偏性逐渐优于线偏振光,且两者保偏性差距越来越大,在光学厚度为3.12时达到最大值,当光学厚度大于3.12时,圆偏光和线偏光的偏振度差值趋于稳定。经计算,仿真与实验结果符合度优于70.84%。本研究结果可扩展偏振探测的适用范围,为非球形颗粒物环境下偏振探测研究提供理论支撑。

基于注意力特征融合的图像去雾算法

针对雾天环境下图像采集过程中出现的细节丢失、颜色失真、对比度下降等问题,提出一种基于注意力特征融合的图像去雾算法.首先,该算法采用注意力机制原理设计一个特征融合模块,将通道注意力和像素注意力相结合,利用不同通道的特征加权信息不同且雾霾在不同像素分布不均匀的特点,根据特征图的重要程度为其赋予不同的权重,解决了传统算法中雾气残留以及颜色失真的问题;其次,在网络的解码器中加入“增强-操作-减去”的增强策略,解决了去雾后图像细节丢失的问题;最后,为更好地恢复图像质量,采用混合损失函数对网络参数进行训练.实验结果表明,该算法在公开数据集RESIDE上较对比算法PSNR值提高了1.88 dB.

多角度探测的不同材质表面偏振特性实验分析

相比于强度探测,使用偏振探测的方法能有效增强地物目标(如伪装目标)识别的准确性。设计并搭建偏振特性测试系统,对铁板、玻璃板、绿漆涂层铁板、绿漆涂层玻璃板、草皮这5种目标进行多角度偏振成像实验。首先,通过旋转偏振片将入射光源设置为完全线偏振光。其次,在偏振相机镜头前加滤光片,来获取同一中心波段下5种材质在各个探测天顶角、探测方位角下的图像。最后,将获得的偏振图像进行偏振度计算。结果表明,不同材质的保偏特性不同,且物体偏振度只与材质表面涂层有关,与内部组成成分无关;在镜面反射方向,目标的偏振度最大。这说明偏振光探测能作为材料分类的依据,可应用于遥感探测、物证搜寻等方面,还对反偏振侦察的特殊伪装材料制作有一定指导意义。

基于空洞全局注意力机制的近红外图像彩色化方法

针对目前卷积神经网络未能充分提取图像的浅层特征信息导致近红外图像彩色化算法存在结果图像局部区域误着色及网络训练不稳定导致结果出现模糊问题,提出了一种新的生成对抗网络方法用于彩色化任务。首先,在生成器残差块中引入自行设计的空洞全局注意力模块,对近红外图像的每个位置理解更加充分,改善局部区域误着色问题;其次,在判别网络中,将批量归一化层替换成梯度归一化层,提升网络判别性能,改善彩色化图像生成过程带来的模糊问题;最后,将本文算法在RGB_NIR数据集上进行定性和定量对比。实验表明,本文算法与其他经典算法相比能充分提取近红外图像的浅层信息特征,在指标方面,结构相似性提高了0.044,峰值信噪比提高了0.835,感知相似度降低了0.021。

国外偏振成像军事应用的研究进展(上)

偏振是电磁波的重要特征,偏振是光除了波长、振幅、相位以外的又一重要属性。物质偏振属性能够为目标的探测和识别提供更多维度的信息。因而,偏振探测技术成为近年来备受关注的一种新型的目标探测方法。从偏振成像在军事上的研究和应用出发,对近年来西方主要军事强国的偏振成像的技术进展和主要成果从物质偏振特性、偏振传输特性、偏振探测技术、偏振信息处理等四个方面进行回顾和总结。本文是论文上半部分,重点阐述:1)目标偏振特性及仿真,用于区分不同目标及背景;2)偏振传输特性,用于穿透烟雾观察战场、增加作用距离。

激光能量密度分布的测量方法

提出一种用于激光能量密度分布测量与分析的方法,首先采用图像处理方法对激光光斑图像进行检测处理,再对激光光斑波面进行拟合,并采用伪彩色对激光能量分布进行三维显示.采用Zernike多项式对波前进行拟合和重构,讨论了拟合采样点的布设方法,并用激光能量密度测试精度平均误差较小的同心放射状采样点布局方案.采用伪彩色算法对二维光斑图像进行三维模型显示,反映光斑不同区域能量分布的相对大小和位置.实验结果表明,该方法基本满足激光能量密度分布检测的要求.

基于人脸识别技术的访问控制系统

本文介绍了基于人像识别技术的访问控制系统 ,讨论了系统结构和实现技术 ,分析了影响识别效果的因素 .系统主要的技术包括 :用主分量分析方法实现特征抽取 ,用最近邻域作为识别判据 ,以类内相似度为最终认定条件 .实验证明 ,系统达到较好的应用效果 .

三维人脸识别研究进展

回顾了人脸机器识别的发展现状 ,阐述了 3D人脸识别面临的挑战 ;讨论了基于 3D人脸通用模型的解决方案 ,并且介绍了人脸模型的建模方法和人脸通用模型 .将 3D人脸识别问题分为人脸重建、头部跟踪、人脸识别和表情合成四类 。

钙镁复合助熔剂对长平煤灰熔融特性影响研究

以高灰熔融温度长平煤为对象,分别向其中添加单助熔剂CaO、MgO和钙镁复合助熔剂,在高温还原性气氛下,分别利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDX)研究钙镁复合助熔剂对煤灰熔渣晶体矿物转化过程、微观形貌和微区化学组成的影响,揭示钙镁复合助熔剂的助熔机理。结果表明:添加6%钙镁复合助熔剂(WCaO/WMgO=1),可将煤灰熔融温度降至1297℃,且助熔效果优于单助熔剂CaO、MgO;煤灰熔融过程中,离子半径较小的Ca^(2+)、Mg^(2+)容易进入空隙中,引起硅酸盐结构重组,分别形成架状硅酸盐钙长石、岛状硅酸盐镁橄榄石、镁堇青石等;钙长石与镁橄榄石等镁质矿物之间低温共熔体的生成,是钙镁复合助熔剂能够显著降低煤灰熔融温度的主要原因。

晶片焊线机视觉检测算法研究

全自动晶片焊线机是晶片生产的关键设备之一,其视觉检测系统是设备的核心技术所在。视觉检测技术直接影响晶片检测定位精度和焊接机的工作效率。分析了晶片检测原理和方法,研究了基于图像处理技术的晶片检测和定位算法,着重讨论了灰度模板匹配和二值模板匹配的方法。实验表明,系统在速度和精度上都可满足焊线生产的需求。

基于GSM短消息的远程数据采集传输系统

传统的远程数据采集系统通常采用模拟电话或微波进行数据传输。在民用上通过移动电话发送短信已经相当普遍,本文介绍了一种通过GSM短消息来传输数据信息的方式,实现对工业数据采集系统的数据传输和远程监控。同时介绍了该系统的结构框架,关键技术和SMS协议。

激光光束质量参数测量中的奇异值分解

基于奇异值分解拟合双曲线方法,对激光光束质量参数进行测量.通过分析激光光束质量参数测量中应用正规方程组拟合双曲线的优缺点,给出采用奇异值分解拟合激光光束束宽变化双曲线的拟合优度判断方法,并对比了奇异值分解和正规方程组两种双曲线拟合方法的拟合精度.结果表明,在激光测量中,用奇异值分解方法拟合曲线,在曲线拟合精度和曲线拟合优度上均取得较好效果.

炮瞄系统动态参数测量

火炮瞄准系统动态性能是自行武器靶场鉴定、定型试验评定系统的重要战术技术指标之一。提出了一种用于测量炮瞄系统动态参数的测试系统,适用于对多种动态和静态参数进行实时测量。对测量方法和手段进行了深入研究,并详细描述了参数测试的过程。

基于Zernike多项式的大气湍流相位屏的数值模拟

在大气激光通信系统中,由于激光在传输时受到大气湍流等因素的影响,波的振幅和相位发生变化,从而产生波面畸变等一系列湍流效应。针对这一现象,本文利用Zernike多项式法对大气湍流畸变相位屏进行数值模拟,编制了数值仿真软件,并进行了实验比较分析。

学术期刊稿件管理系统的设计

传统的稿件处理和管理系统由手工完成 ,浪费了大量的人力、物力 ,而且不利于工作效率的提高和管理水平的提升。由“电子邮件”方式取代“信函”方式的稿件收发处理 ,由“电子文档”取代传统的“纸张”方式的稿件档案管理 ,已经成为发展趋势。本文以稿件日常业务处理为主线索 ,介绍了适用于编辑部出版编辑和稿件处理的稿件管理系统 ,针对系统的网络结构、系统结构、模块划分、设计方法进行了阐述。