实时全自动视频拼接方法

在视频拼接中,配准的误差和运动物体都会给拼接结果带来鬼影,简单的融合方法会带来图像高频内容的丢失,复杂的融合算法则难以满足实时性。针对上述问题,使用一种改进的快速检测Harris算子以及改进的RANSAC算法来减少图像配准误差,结合捆绑调整进行全局调整,并提出新的融合方法。通过对重叠区域边界的求取和形态学腐蚀运算,确定需要融合的像素,结合三角函数作为权值来进行融合。大量的实验结果表明,该方法具有良好的实时拼接效果。

寄生虚反射对外差干涉椭偏测量的影响

研究了一种采用横向塞曼激光器并且没有任何运动部件的外差干涉椭偏测量系统。由非理想的激光源、偏振分光镜等器件所产生的非线性误差,是影响纳米测量精度的主要因素。采用琼斯矢量法,分析并建立了光学系统寄生虚反射所引入的误差模型,讨论了虚反射对误差漂移的影响。在不考虑其它误差因素的前提下,同一光路内部产生的同频率虚反射波对测量结果没有影响;而不同频率的参考光束与测量光束之间的交叉虚反射所产生的膜厚测量误差为亚纳米量级。讨论了消除和抑制虚反射误差的方法。

中国科学院上海光学精密机械研究所鬼成像理论研究的若干进展(特邀)

相比利用光场的一阶关联实现物空间与像空间一一对应的传统成像,鬼成像基于光场的二阶关联实现物空间与像空间的一一对应,从而获取物体图像信息。通过引入光场涨落调制和计算重构,鬼成像不仅可以具有更高的信息获取效率,而且提升了图像信息获取方式的灵活性,能够具备传统成像所不具备的成像能力。随着鬼成像在系统优化及技术应用方面的进一步发展,对鬼成像理论也提出了新的要求和挑战。文中分别从鬼成像的物理本质、图像信息获取理论及理论分辨率研究三方面介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所近期在鬼成像理论上的若干研究工作,并对今后鬼成像的理论研究工作进行了展望。

检波点水深误差对OBC双检资料合并处理的影响与对策

为探求检波点水深误差与海底电缆(OBC)地震勘探双检资料合并处理效果间的关系,从OBC双检资料合并处理的交叉鬼波化技术原理入手,分析了检波点前期测量水深和采集实时水深误差影响双检资料合并处理效果的根本原因,并利用理论数据和实际资料论证了检波点水深误差对双检资料合并处理效果的影响程度。在此基础上,提出了以相关系数最大为准则的水深扫描和实时潮汐数据检波点水深修正两种方法消除检波点水深误差,以获得最佳双检资料合并处理效果。

外差激光干涉仪周期非线性误差形成机理与补偿方法

针对纳米级周期非线性误差制约外差激光干涉仪使其不能适应下一代超精密装备制造与重大科学工程提出的亚纳米乃至皮米测量精度需求的问题,分析了外差激光干涉仪中两类周期非线性误差的形成机理,并对周期非线性误差的补偿方法进行了研究.结果表明:第1类周期非线性误差是由于双频激光不能完全分离引起双频激光交叉混叠,进而导致的周期非线性误差,该误差幅度可从数纳米到数十纳米;第2类周期非线性误差是由于测量光束在光学界面产生了具有多阶多普勒频移特征的虚反射光束,进而引入的周期非线性误差,该误差幅度可从数皮米至数纳米.对于第1类周期非线性误差,现有误差补偿方法,如椭圆拟合法等,可将其抑制至0.1 nm量级,特别是空间分离式外差激光干涉仪则从原理上完全消除了这一类误差;而对于第2类误差,通过降低虚反射率和空间滤波可以将第2类误差降低至数十皮米到数百皮米,剩余误差尚不能完全满足皮米测量的精度需求,亟待发明新的误差抑制或补偿技术.

基于概率计算的虚假点消除算法研究

针对无源测向交叉定位在多目标辐射源的情况下存在的虚假点问题,提出了一种基于概率计算的虚假点消除改进算法。该方法根据测向信息,构造误差概率密度和矩阵,根据矩阵参数将测量区域内概率密度和的最大值点判定为辐射源位置。然后通过设定阈值,依次找出其余辐射源位置,提高了在测向误差较大时的性能,达到消除虚假点的目的。仿真证明了该算法的有效性。

海上上下缆采集拖缆沉放深度误差对波场分离影响理论分析

常规海上拖缆采集数据存在受海水面的虚反射引起的陷波特性,限制了频带的宽度,降低了分辨率。近年发展的上下缆采集技术为压制鬼波提供了基础数据,但上下缆压制鬼波的效果将受到拖缆沉放深度误差的影响,本文采用频率—波数(F—K)域波场延拓法压制鬼波算子,分析上下缆沉放深度对波场分离效果的影响。分析结果表明,上下缆沉放深度误差使得分离的上行波的频谱在某些频率成分处产生干扰,干扰的幅值随沉放深度误差增大而增大,该干扰可通过在合并算子中加入白噪得到一定程度的压制。

基于最小误差阈值自适应的ViBe改进算法

针对ViBe算法无法快速抑制鬼影现象的问题,提出一种基于最小误差阈值自适应的ViBe改进算法。文中通过计算每一帧图像的最小误差分割阈值来对鬼影像素点进行判别并消除,加快了鬼影的抑制速度。并且根据样本方差的大小动态调整样本距离判定阈值,提高了该算法检测复杂场景时的准确率。此外,通过计算像素点的梯度值有效地优化了背景模型的更新速率。实验结果表明,改进后的ViBe算法有效地提高了鬼影的消除速度,并且算法的准确率也得到了提升。

基于量子密钥分发的远距离加密计算鬼成像

为实现加密图像信息的远距离安全恢复,本文提出一种基于量子密钥分发的远距离加密计算鬼成像方案。该方案利用量子密钥对远端Alice计算鬼成像系统探测到的桶探测值进行加密,并通过长距离光纤量子信道发送给本端Bob,在本端解密后与通过经典信道获得的散斑图进行关联计算,恢复出待测物体图像。实验结果表明:在原始密钥错误率4.75%的情况下,恢复图像的均方误差为0.10、峰值信噪比为9.96dB。采用纠错处理后,密钥错误率降至1%,恢复图像的均方误差为0.061,降低了40%;峰值信噪比为12.16dB,上升了22%,获得了高质量的恢复图像。

高功率激光装置透镜误差对鬼像点位置的敏感性研究

作为对高功率激光装置中鬼像的进一步深入研究,在原有鬼像研究的基础上,考虑单透镜鬼像对实际加工、安装中误差的敏感性。运用矩阵光学的方法,推导得到了鬼像点的近似焦距公式,以及由误差引起的鬼像点位置的增加量的一般性表达式。以神光Ⅱ升级装置中终端光学组件的聚焦透镜参数为例对公式作数值分析,结果表明,透镜曲率半径和中心厚度误差对鬼像的影响较小,部分情况下可以忽略;而中心误差对鬼像的影响很明显,在工程设计中应予以重视。

双臂对称性对关联成像算法的影响

为了分析在实际成像过程中双臂误差对不同关联成像算法的影响。理论上推导了双臂横向误差和轴向误差对传统关联成像算法(Ghost Imaging,GI),差分关联成像(Differential Ghost Imaging,DGI)和基于压缩感知的关联成像算法(Compressive Sensing Ghost Imaging,CSGI)的影响;在不同的双臂横向误差和轴向误差下利用三种算法分别对灰度图像Lena和二值图像Stripes进行了重构仿真实验,并将重构结果的峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)进行对比。当双臂横向行列均错位4个像素点时,Lena的GI重构结果PSNR最多下降0.766dB,DGI下降2.928dB,CSGI下降5.858dB;Stripes的GI重构结果PSNR最多降低0.644 2dB,DGI降低0.943dB,CSGI降低5.975dB;随着双臂轴向误差的增大,Lena的GI重构最多降低了0.895dB,DGI降低4.751dB,CSGI降低7.005dB;Stripes的GI重构PSNR最多降低1.126dB,DGI降低2.913dB,CSGI降低6.43dB。实验结果表明,三种算法在抗双臂误差能力方面,GI表现最好,DGI其次,CSGI最弱。