面向复杂雪天场景的单幅图像去雪方法

降雪是一种复杂的天气现象,雪花多尺度、运动轨迹复杂以及远景呈现雾天效果.然而现有的单幅图像去雪方法以及数据集,并没有考虑到这些复杂的情况,从而限制了去雪方法在真实雪天图像上的表现.基于此,首先根据图像的深度信息构造了一种联合雪花和雾的雪天成像模型,合成了具有真实感的雪天图像数据集.然后设计了一种端到端的图像恢复网络,将去雾模块和去雪模块级联,并进行联合训练.其中去雪模块采用了双层U型网络用于解决雪花多尺度和轨迹复杂的问题.最后将该方法同其它最先进的方法进行实验对比,证明该方法在合成数据集和真实图像中都具有非常好的效果,且能够提升后续高级视觉任务性能.

低照度宽视场视频中微小目标相关滤波跟踪方法

此前的相关滤波目标跟踪算法,关于低照度宽视场小目标跟踪的研究工作未见报道。针对此,提出一种将图像差异检测框架与基于相关滤波器(CF)的跟踪框架相结合的算法,并引入双重滤波器对抗环境带来的不利因素。提出用l2范数的稀疏响应正则化项来抑制CF框架产生的异常波峰。在响应阶段,根据双重滤波器加权融合,预测小目标的位置。结果表明,提出算法在低照度宽视场中对小目标的快速移动、形变、运动模糊有优异的跟踪性能,并且满足实时性能。采集了全新的具有41条由鹰眼摄像头拍摄的夜晚监控序列数据集作为基准。实验结果表明本算法在DP提升了8.8%,AUC提升了7.4%,并在单个CPU上实现30.6帧每秒的实时运行。

基于物联网区块链的轻量级共识算法研究

面对规模庞大的物联网数据,高效的共识算法是区块链技术与物联网应用相结合的关键。为解决大规模物联网区块链系统中传统共识算法通信开销大、扩展性低、共识机制复杂度高的问题,基于Hyperledger Fabric搭建一个物联网区块链框架,并设计基于投票和交易证明的轻量级共识算法PoVT。在链码验证交易后,根据节点之间发起和收到的交易,选择交易的源节点和目标节点作为代表参与共识。在共识阶段通过设计新的投票方式简化共识流程,仅需一次全节点广播即可生成新的区块。以优先收集到一定投票数的节点作为主节点进行投票广播,在所有节点收到足够多投票消息的同时进行上一轮交易区块确认。对安全性、出块时间和带宽需求进行分析,结果表明,PoVT算法在网络中存在拜占庭节点的情况下能够以较短的时间验证交易和区块,在每秒交易数量相同时,该算法生成区块的时间为PBFT算法的1/3,网络带宽占用也能减少30%,证明所提物联网区块链框架在不同应用场景中具有较高的可扩展性。

基于亮度融合的低照度视频弱变化检测算法

低照度视频图像弱变化检测算法可提升安防工作的可靠性,有利于安防人员快速处理存在的风险。提出一种基于亮度融合的弱变化检测算法。对视频的每一帧图像,首先提取图像不同空间的亮度分量,设计一种亮度融合的策略,对亮度分量进行融合。将融合后的亮度分量进行形态学重建,克服噪声影响。然后使用自适应的对数比对融合后的亮度分量进行处理得到差异图,对差异图使用迭代的全变分去噪,进一步克服残余噪声。最后对差异图使用二阶段聚类方法,进一步提升变化检测精度。实验结果表明,提出算法的平均检测精度为0.770,误差为31个像素点,与对比算法相比,提升了20%以上的精确度;平均运行时间为0.16 s,时间短于对比算法2倍以上。

基于多通道融合和组稀疏编码的视频去雪算法

大雪天气严重降低成像设备所采集视频的能见度,视频去雪算法可以恢复降雪视频的质量.为了去除降雪视频中的雪花,提出一种新的多通道融合和组稀疏编码去雪算法.针对视频的每一个色彩通道中存在的雪花成分进行去除,提出了一种全新的基于低秩矩阵分解的多通道融合背景建模方法,用于恢复干净的背景.为了检测雪花和运动前景,将运动成分中的雪花和运动前景分离以保留运动前景部分,提出了一种基于L0正则化的阈值化方法检测运动物体并分离雪花像素.最后,对被细小雪花遮挡的前景物体采用基于空间适应奇异值阈值的组稀疏编码进行去雪花处理,得到干净的前景.将干净的背景视频和干净的前景视频合成为一段完整的去雪后的视频.

面向嵌入式系统的图像实时去雾方法

近些年来,深度学习方法快速兴起,卷积神经网络技术被应用于图像去雾领域,去雾效果得到了进一步提升。但也面临着计算量大,无法在嵌入式设备中达到实时性的问题。为增强嵌入式设备的去雾效率,通过优化网络结构和剪枝算法压缩网络模型,设计出一种面向嵌入式系统的图像实时去雾网络,最后将模型部署在嵌入式系统中。实验结果表明,该方法在不降低去雾效果的前提下,模型大小压缩83%,处理速度提高70%,达到40帧/s,在嵌入式系统中实现了实时去雾。与目标检测网络YOLO-FASTEST联调,在雾天情况下的平均检测精度提高近3%,检测速度达到近5帧/s。

基于稀疏编码和矩阵分解的视频去雪算法

视频中的雪花会降低视频图像的质量,影响计算机对视频中目标自动检测、跟踪和识别等操作。视频中雪花去除是一项具有挑战性的任务,现存的算法除雪方法效果不佳。根据不同的空间特征,将一个视频中的雪花分为近景雪花和远景雪花。首先,利用低秩矩阵分解提取视频的背景信息。然后,采用多尺度卷积稀疏编码对远景雪花进行检测。利用马尔可夫随机场对运动物体进行建模,之后使用连通域阈值去除被判断为运动物体的雪花。实验结果表明,提出的算法有效地去除了视频中的近景雪花和远景雪花,同时保留了相关的背景和运动物体的信息。

多孔硅/DR1复合膜三阶非线性光学性质的研究

采用物理吸附方法制备出多孔硅和偶氮化合物染料分散红(DR1)的复合薄膜.用单光束扫描法研究了多孔硅/DR1复合膜的三阶非线性光学性质,测量了在1064nm处多孔硅/DR1复合膜的双光子吸收系数和非线性折射率.实验结果表明,同多孔硅相比,多孔硅/DR1复合膜三阶非线性光学效应明显得到了增强.

光漂白法制备聚合物光波导透镜的实验研究

本文研究了用光漂白方法制备ＰＭＭＡ／ＤＲＩ聚合物光波导的条件，并在实验上实现了发散和会聚波导透镜，可明显的改变在波导内传播光束的方向。

用电化学腐蚀法制备氧化多孔硅波导定向耦合器

用一种聚合物材料薄膜作为掩膜 ,通过在电化学腐蚀过程中控制腐蚀电流和时间 ,首次制备出了氧化多孔硅波导定向耦合器。实验中用波长为 980nm的激光作为信号光源 ,观测到了样品的耦合光信号。给出了耦合器耦合系数不确定的因素 ,同时也分析了多孔硅波导传输损耗形成的原因。

用THG法测量液体三阶非线性极化率X^(3)

本文首次提出了一种测量液体三阶极化率的实验方法．它克服了以往测量方法中实验装置复杂的缺点，消除了空气和容器的三次谐波信号对测量结果的影响，从而排除了实验中的系统误差．在实验上对推拉到偶氛有机材料的三阶极化率X（3）进行了测量．

多孔硅-PMMA/DR1复合膜制备方法的研究

用直接浸泡、匀胶机涂布和超声波三种方法在多孔硅中嵌入了聚甲基丙烯酸甲酯/分散红1(PMMA/DR1),制备出多孔硅有机材料复合薄膜。研究了多孔硅孔隙率、匀胶机转速和PMMA甲苯溶液浓度等参量对PMMA/DR1嵌入多孔硅的影响。分析了嵌入PMMA/DR1后多孔硅的荧光及样品稳定性的变化情况。

用Z-scan法研究推拉型偶氮化合物的非线性光学性质

利用Z－scan法，对掺有以偶氮苯作为母体的一个系列推拉型偶氮化合物的有机聚合物薄膜的非线性光学系数进行了测量，实验结果的分析表明，材料的非线性折射率来源于共轭π电子效应．

线性及非线性吸收热致光学限幅效应的讨论

本文分别对在连续和脉冲激光入射下，对由材料线性和非线性吸收产生的热致光限幅效应进行了研究，给出了产生最大光限幅效应的条件，为热效应光学限幅器应用于光学器件的激光防护提供了理论依据。

用双色Z-SCAN法研究热效应的弛豫过程

用双色Z－SCAN法研究了热效应的弛豫过程，首次给出了为得到最大的测量灵敏度所满足的泵浦光束和参考光束的几何条件．在实验上对偶氮染料有机物热弛豫时间进行了测量。

茶溶液中饱和吸收产生热致非线性效应的研究

本文利用单光束扫描法研究了在４８８ｎｍ波长下，一种花茶酒精溶液因饱和吸收所产生的热致非线性效应，测得其热光系数ｄｎ／ｄＴ为－１．２×１０－５℃１，饱和光强为５４ＫＷ／ｃｍ２。

多孔硅/聚合物复合膜光学各向异性的研究

首次用二维圆柱孔模型研究了多孔硅/聚合物复合膜的光学各向异性,求出了光学各向异性参数。实验上制备出了多孔硅/PMMA复合膜平面波导,采用棱镜耦合m线方法测量了复合膜的折射率。理论分析与实验结果基本相符。研究结果表明,多孔硅膜呈现出正单轴晶体的特征,由TE和TM模射所确定的折射率分别对应寻常光折射率和非寻常光折射率。多孔硅/PMMA复合膜光学各向异性随聚合物嵌入率的增加而减小。光学各向异性也随孔隙率的不同而变化,当初始孔隙率为73%时,光学各向异性参数β取最大值。

激光烧蚀介质薄膜情况下的单光束扫描法

用单光束扫描法研究薄膜材料的非线性光学性质时，如果入射样品的激光功率过大，将会烧蚀薄膜而产生孔洞，虽然其归一化透过率曲线类似于没有烧蚀的情况，但与样品的非线性光学性质无关，因而造成测量结果错误．本文从理论上分析了因孔洞而产生的正透镜或负透镜效应并给出了归一化透过率的表达式．

光照对多孔硅生成的影响

研究了多孔硅制备过程中光照对孔隙率大小的影响。实验结果表明 ,在不同的光照度下孔隙率会出现一极大值。从光化学过程对这一结果进行了理论分析。

多孔硅通道型光波导的制备及传输损耗的测量

利用多孔硅在阳极腐蚀过程中外加的光照度与孔隙率的对应关系 ,提出了一种利用光照控制多孔硅折射率的方法制备通道型光波导技术 .对制备出的多孔硅波导损耗进行了分析 .由于多孔硅波导层中孔状结使得波导端面较为粗糙 ,耦合损耗大是多孔硅光波导传输损耗测量中遇到的的问题 ,对此采用了一种非破坏性的简便的优化端面耦合传输损耗测量方法 ,可以实现入射光束与波导的完全耦合 ,消除了因光波与波导中导波模式间失配引起的损耗 .较精确的测量出实验中制备的通道型多孔硅光波导的传输损耗为 16.2dB cm ,波导端面的散射损耗为 3.6dB .