基于卡尔曼滤波器的传像光纤束位置搜索

为获取超高分辨率图像,设计了一种入端为线阵排列、出端为面阵排列的传像光纤束.利用该光纤束的成像系统在合成目标图像时,需要建立光纤束出端、入端位置坐标表.介绍了一种基于卡尔曼滤波器的算法,对出端光纤位置逐一搜索;搜索光纤位置时区分层内、层间设置不同初始步长,按均方误差最小原则对搜索步长进行修正.算法采用了比对终止边界、标定已搜索光纤两种稳健性措施,‘Z’字型搜索路径提高了算法效率.实验结果表明,搜索算法得到的位置坐标表准确标定光纤位置,提取光纤束耦合的信息还原了目标图像.

超高分辨率异型传像光纤束中的空间变换

受器件制作工艺限制,难以获取元数超过6000的超长线列探测器,提高图像空间分辨率受到限制。设计一种入端为线阵、出端为面阵的异型结构传像光纤束,利用现有面阵器件接受光纤束输出信息,可以获取超高分辨率图像。光纤的异型结构决定了图像恢复过程十分复杂。本文提出一种双模板极值滤波器算法,针对单根光纤对应多个像素以及光芯和包层传光性能不同的特点,从图像灰度值入手,借助图像腐蚀和重心算法,有效克服光纤断丝引起的盲元,准确定位每根光纤中心位置,找出出端光纤和入端光纤的对应关系,完整恢复入端图像,实现图像的空间变换。

光纤耦合的亚像元超分辨率扫描成像图像处理

遥感成像时,采用六角形排列叠层结构的光纤束耦合图像,微扫描工作方式使目标图像依次通过各层光纤。六角形排列的光纤束邻近层光纤之间的错位属亚像元量级,采用亚像元图像处理能获取超分辨率图像。亚像元处理时,首先分离邻近层光纤耦合的图像,以其中一幅图像为基准对另一图像进行配准处理得到中间图像,然后对中间图像和基准图像进行傅里叶变换。考虑仪器及人眼分辨极限,设定图像信号为带限信号,将光纤束邻近层半个像元的错位转化为两幅图像频谱的相位差,从而确定图像融合的插值函数。实验结果表明,针对光纤束六角形排列的亚像元处理获取了超高空间分辨率的图像。

传像光纤束透过率测量方法研究

光学纤维的传光特性不同于一般的成像光学系统,透过率的测量方法也不同。区别在于,测量传像光纤束透过率时不能采用平行光束,而测量成像光学系统透过率时,即可以采用会聚光束,又可以采用平行光束,只要不拦光即可。光在光纤束中遵循全反射的传光原理,而光在成像光学系统中遵循折、反射传光原理。通过对细小口径传像光纤束透过率的测量方法进行了实验、检测研究,得到一个新的测量光纤束透过率的方法。此方法完全不同于目前国标中光纤束透过率测量方法,又区别于成像光学系统透过率的测量方法。测量传像光纤束透过率时,要求光在光纤束中既要避免拦光现象又要满足全反射条件。我们根据光纤束传光原理研制了一个测量连接装置加到光谱仪的测量光路里,构成一个光纤束透过率测量光路系统。该测量法的重心在测量连接装置上。用该测量法成功地完成了细小口径成像光纤束透过率参数的测量,测量结果与设计预期值接近,测量准确度满足用户使用要求。

光纤耦合系统中非均匀性校正

利用传像光纤束耦合的扫描系统成像时,由于加工工艺、光纤光传导特性以及光学系统的原因,相同照度的光线入射时,获得的图像亮度并不均匀。根据扫描成像的实际情况,对系统亮度进行定标,采用一点法校正,获得效果良好的图像。

基于FPGA+DSP的超分辨率成像系统设计

针对异型传像光纤束成像的算法结构,介绍了一种以TI公司高性能DSP(TMS320DM642)和Xilinx公司150万门级FPGA(XC3S1500)为核心处理器的超分辨率成像系统。在该系统中,作为系统核心的DSP承担目标图像合成算法,而FPGA则负责如图像格式转换等预处理工作。通过合理分配DSP和FPGA的处理任务,本系统充分发挥了FPGA硬件实现的快速性和DSP软件实现的灵活性。实验测试表明,该成像系统满足实时性要求,易于维护和升级,具备较强的通用性。

基于双模板极值滤波器的传像光纤束中的盲元消除

利用传像光纤束传输图像,受目前加工工艺限制,不可避免地出现断丝,断丝引起的盲元必然造成信息丢失。传统的中值滤波、均值滤波无法有效消除盲元。提出一种基于极值的双模板滤波器,有效地解决了盲元问题,并在定位光纤中心位置时得到运用。

光纤耦合的亚像元图像超分辨率重建

光纤耦合图像之间存在亚像元级位移问题,为此,提出一种基于图像互补信息的超分辨率重建算法。采用传统相位相关法进行整像元级配准,通过拟合多个谱峰值进行亚像元级配准,利用待插值点周围的4条B样条曲线实现图像插值融合。实验结果表明,该算法能提高图像空间分辨率,且复杂度较低、重建图像质量较好。

传像光纤束成像算法在DM642上的实现与优化

针对异型传像光纤束成像的算法结构,提出一种基于DM642的异型传像光纤束成像算法的实现与优化方法。该方法结合DM642的硬件结构和汇编指令执行流程,并针对这两个方面提出了相应的优化策略。实验结果表明,经过优化的系统在速度和效率方面均得到了明显的提高,可以满足成像算法的实际需求。

超分辨率成像系统的FPGA控制研究

介绍了一种基于异型结构传像光纤束,以DSP(DM642)和FPGA(xilinx XC3S1500)为核心处理器的超分辨率实时彩色成像系统,着重讨论了FPGA在系统中的功能实现,包括Bayer图像的双线性插值,RGB和YUV图像格式之间的转换,以及与USB控制器的通信等。系统中FPGA直接与DM642特有的Vport口相连,传输YUV数据;通信结构简单、数据传输速率高。DSP从YUV数据中直接提取出Y分量进行计算,大大减轻了工作量。该系统充分发挥了FPGA硬件实现的快速性,提高了系统性能,同时具有适应性与灵活性强等优点。

基于FPGA的传像光纤束图像预处理器

针对传像光纤束成像的算法结构,提出一种基于FPGA的传像光纤束图像预处理器设计方案。该图像预处理器相对于传统的图像预处理器具有充分利用FPGA有限的片上资源,合理安排数据操作之间的并行性和流水性等优点。具体实验结果表明,该预处理器能满足传像光纤束成像系统的实时性要求,达到预期效果。

提高光纤成像系统传像质量的研究方法

针对提高超长异型光纤传像束系统的传像质量,提出一种研究方法,综合分析了光纤的排列、光纤填充系数、数值孔径以及后续图像合成算法。制造光纤时光纤束采用六角形的排列,使用折射率小的包层。在图像数据处理时,使用抽样定理、三次样条图像信号重建和亚像元配准等图像处理算法,最终提高了光纤成像系统的传像质量。实验证明,通过信号的重建以及错位的校正等方法,能够有效地改善成像光纤束的传像质量。

基于DM642的光纤中心定位算法优化

大规模的数据存取是制约数字信号处理器系统效率的主要因素之一。在传像光纤束成像系统中,为提高出端光纤束在光纤中心定位过程中数据存取的效率,提出DM642平台下的光纤中心定位优化方法。在存储器配置方面,设置二级储存器缓存与片内随机存储器的模式,预取部分片外数据到片内随机存储器。在数据传输方面,设计数据存储动态偏移量,自适应迭代,避免重复读入。实验结果表明,优化后的算法实现了光纤中心的定位,时间开销降低了1/4,提高了系统的运行效率。