基于数据挖掘的偏振光成像目标检测研究

为提升偏正光图像目标识别技术水平,研究基于数据挖掘的偏振光成像目标检测方法。使用阈值分割法对偏振光图像实施分割预处理;使用斯托克斯参量、方差等方法获取偏振光图像的偏振态特征、目标边缘特征和直线特征;利用深度学习神经网络模型输出偏振光成像目标检测结果。实验结果表明:该方法可有效分割偏振光图像内的目标和背景,提取偏振信息能力较好;提取偏振光图像特征像素点的最低精度为0.98左右,提取其特征能力较强;特征信息提取效率较高,对于偏振光图像的特征信息提取最低耗时为0.257 s,应用性能较好。

大数据分析技术的复杂偏振光成像图像融合方法

为了全面提取复杂偏振光成像图像特征,精准提取复杂偏振光成像图像的目标信息,提出基于大数据分析的复杂偏振光成像图像融合方法。此方法通过大数据环境下复杂偏振光成像图像特征提取方法,能够充分提取复杂偏振光成像图像的灰度特征、纹理特征、形状特征,然后通过基于特征分析的复杂偏振光成像图像融合方法,实现复杂偏振光成像图像灰度特征、纹理特征、形状特征的全面融合,最后测试结果表明,此方法可全方位、高效率提取复杂偏振光成像图像特征,且融合后的复杂偏振光成像图像清晰度较高。

混合光照下复杂偏振光成像遮挡目标识别方法

遮挡现象会降低图像质量,淹没目标信息细节。为了更好地实现目标探测与跟踪,提出混合光照下复杂偏振光成像遮挡目标识别方法。在偏振成像系统中引入Stokes参量,构建混合光照强度矩阵计算偏振度与偏振角,采集目标图像;通过边缘检测与高斯平滑等过程,获取初始图像内目标边缘信息,去除图像噪声;根据普朗克辐射定理分析目标光谱特征,以特征向量形式描述选取的图像像素点深度值,经归一化处理后,去除冗余特征,确定被遮挡部分的关键特征点,引出关键线条;构建辅助坐标系,综合方位参数,将成像系统坐标系变换为图像平面坐标系,完成目标三维重构,有效识别遮挡目标。实验结果表明,所提方法的识别误差最高为0.125%,识别结果与实际目标的结果相似度高于0.97,识别耗时最高为7.22 s。

大气红外波段的片上集成式偏振光谱成像器件

红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数。常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成了系统体积大、功耗高、通道数少的问题。发展片上集成式偏振光谱成像器件是解决上述问题的有效方法,已有研究主要采用薄膜谐振腔或共振微结构的阵列化方案,但二者都无法兼顾光谱和偏振选择的要求。有鉴于此,提出了一种基于薄膜微结构耦合调控的设计新思路,以13μm附近的大气红外波段为例,实现了片上集成式的偏振光谱成像,6个通道的平均透过率和消光比分别达到了94%和30。该器件有望在将来被广泛应用于偏振光谱成像领域中,同时,由于该器件对基底折射率并不敏感,基底的选择也会更加自由。

基于偏振光谱成像的草地伪装物识别研究

目前高光谱成像技术在森林、草原、农业资源的遥感监测中得到广泛应用,其能够很好地利用植被在可见与近红外波段的反射光谱特征做到识别,但是依然存在无法区分具有相似光谱特征的伪装物的问题,在可见波段具有一定相似性。而由于表面材质和粗糙度的不同,偏振成像能够很好地区分相似光谱的植被和伪装物。本文旨在研究植被表面偏振光谱特征,一方面通过结合偏振成像与高光谱成像技术,丰富信息维度,解决单一光谱研究的不足,另一方面提取空间多角度下植被的偏振光谱特征,为植被和伪装物的识别打下基础。

嵌入式技术的偏振光谱成像系统设计

为了高效、高质量地获得目标偏振光谱成像结果,保障目标探测精度,设计基于嵌入式技术的偏振光谱成像系统。采集偏振光谱成像模拟信号,由模数转换单元转换为数字信号,并经由最小系统单元,调用去雾算法处理成像数字信号,获得最终目标偏振光谱成像结果,经通信单元传输至人机交互单元,向用户呈现最优的目标偏振光谱成像效果。结果表明,该系统可实现目标偏振光谱成像,最终成像效果清晰,对比度较高,目标信息量丰富、细节信息清晰、噪声少,整体成像质量较高,成像过程用时较少,可满足实际目标探测中的应用需求。

偏振光声成像技术的研究与发展

生命体是一个高度有序化的结合体,细胞和组织的基本生物过程本质上受生物分子构象和排列的控制,其中生物分子的排列有序度、取向、螺旋和折叠等特征与生物组织的生理功能密切相关.偏振成像可以获取生命体或材料的微观排列结构,取向和手性等构象信息,在材料学检测,生物影像领域得到了广泛的应用,但其成像深度和解析偏振信息等方面存在困难.光声成像以电磁波为激发源,以超声为载体传递信息,成为一种结合光学高对比度和超声深穿透性的无损成像方式,利用扩散光子激发目标并检测由此产生的声响应可以打破光学扩散极限的限制.近年来一种偏振光声成像技术作为偏振光学成像的补充,在保证成像深度的同时可以获取介质的三维偏振信息,为组织的偏振测量提供了一种有效而直接的策略,预示着在生物成像和材料检测两方面的巨大潜力.本文总结了偏振光声成像技术的发展,首先阐明了偏振光声成像的物理原理和技术方法,随后从生物组织成像和纳米材料检测两个应用领域展开介绍了偏振光声显微成像、偏振光声计算层析成像和偏振光声纳米材料分子成像的相关研究进展,并且简要论述了偏振光在组织中传播时因颗粒尺寸、密度、排列等因素产生的退偏情况,最后展望了偏振光声成像的应用前景.

偏振光谱成像仪太阳与月球联合在轨标定技术研究

航天遥感器入轨及在轨运行期间,由于重力、应力释放、热以及元器件老化等因素的综合影响需要对其进行在轨标定.为了提高星上辐射标定精度,提出了对月标定和太阳标定相结合的在轨标定方法.通过对月成像实现中心场的在轨绝对辐射标定,标定仪器辐射特性的星地差异和在轨的变化情况.通过太阳标定获取探测器的非均匀性变化.对偏振光谱成像仪标定不确定度进行了分析,研究结果表明:绝对辐射标定总不确定度为3.77%,满足5%辐射标定精度要求.

基于偏振光谱成像的目标识别方法研究

为提高伪装目标识别的准确性,提出将光谱信息与偏振信息相融合的伪装目标识别方法。基于液晶可调谐滤光片(LCTF)搭建了偏振光谱成像系统,通过实验对绿色植物中隐藏的假植株进行偏振光谱探测实验。利用主成分分析法(PCA)对各偏振方向的目标光谱图像进行波段选择,获取对应的光谱融合图像后进行偏振度计算,最终得到被测目标的偏振光谱融合图像。实验结果表明:得到的偏振光谱融合图像与光谱融合图像相比,信息熵提高了72%,平均梯度提高了250%。

偏振光学相干断层成像技术在临床眼科疾病中的应用

光学相干断层成像(optical coherence tomography,OCT)技术已经成为眼科良好的影像学检查工具。OCT所带来的前所未有的深度分辨率能够对眼前段到后段的组织结构提供很有价值的参考信息。偏振光学相干断层成像技术(polarization-sensitive optical coherence tomography,PS-OCT)在OCT技术的基础上,利用偏振光技术能获得组织层面更多有用的信息。眼部的一些组织,像角膜、视神经纤维层、视网膜色素上皮层能够改变探测光的偏振状态,从而在PS-OCT图像上产生特殊的组织对比,达到观察目的。本文主要就PS-OCT在眼科学方面的发展和现状作一简要介绍,并对其在眼科疾病中的临床应用进行阐述。

空间碎片偏振光谱成像探测技术研究

随着太空探索活动的逐年增多,人类对空间碎片的探测显得越发重要。文章首先介绍了探测空间碎片的意义及其常规的光电探测方法,并分析了探测空间碎片的主要难点;在此基础上,结合空间碎片的具体特征,提出一种对空间碎片进行探测与识别的新方法,即将成像、光谱、偏振三个光学基本量同时使用,通过多元特征融合等识别技术,实现对空间暗、弱、小碎片的高效探测,并对新方法中的关键技术进行了分解和可行性分析。

偏振光谱成像技术探测激光辐照环氧树脂损伤研究

本文采用偏振光谱视频成像的在线检测识别方法,结合偏振双向反射分布函数的探测原理和数学模型,研究偏振光谱成像主动探测复合环氧树脂在激光辐照下的损伤演化过程。依据斯托克斯(Stokes)矢量分析法,分析复合环氧树脂表面随激光脉冲数目和脉冲能量增加所引起的损伤变化规律。

皮肤微循环无损伤光学成像技术的新进展

微循环信息的获取对于各类疾病的诊断和治疗有着及其重要的作用。皮肤微循环无损伤成像技术取得了很大的进展,出现了各种非光学方法(核磁共振成像、正电子发射断层成像术、超声波成像等)和光学方法(共焦显微镜、光学相干断层摄影术、新型的正交偏振光谱成像技术等)。主要介绍了皮肤微循环无损伤光学成像技术的新进展。

基于多特征融合的偏振光图像融合研究

为了提高偏振光图像的融合效果,针对单一特征无法全面描述偏振光图像内容的缺陷,结合多特征的优点,提出了基于多特征融合的偏振光图像融合方法。首先分析偏振光图像融合的研究进展,找到各种单一特征的偏振光图像融合弊端,然后提取偏振光图像的灰度、纹理以及形状特征,并分别从灰度、纹理以及形状特征对偏振光图像进行融合,最后与其他偏振光图像融合方法进行了对比测试。测试结果表明,特征融合方法可以充分利用单一特征的优势,弥补了单一特征的局限性,获得了清晰度高、质量好的偏振光图像,为偏振光图像后续处理打下良好的基础。

C/C复合材料的旋转偏振成像方法

本研究提出了一种旋转偏振显微成像方法。根据热解碳独特的双反射特性,设计了仅有一个检偏镜的显微图像采集系统;通过检偏镜的旋转,获取C/C复合材料在不同偏振角位置的单偏光图像;经过图像配准和图像融合,合成最大、最小反射率和双反射率映射图像。这种映射图像反映的信息是采用常规显微镜法不能观察到的,它直观地揭示了材料内部的微观结构特征,可以作为测定热解碳真实反射率的基础。本研究可为C/C复合材料微观结构分析以及相关特征参数测量提供理论依据和实现途径。

红外成像系统与被动式毫米波成像系统:设计、分析、建模与测试

第一部分:红外成像系统的设计、分 析、建模与测试Ⅻ Ⅰ 一、建模1.斑纹对激光距离选通短波红外成像系统目标识别 性能的影响(特邀论文,R.G.Driggers等,美国 陆军夜视与电子传感器管理局)

激光水下目标探测技术研究概述

水下探测技术在海洋领域具有重大的军事和民用价值，而激光水下探测可与当前通常所采用的声纳互相补充，形成一种对水下目标的无缝式探测能力。对激光水下目标探测技术目前所采用的几种技术方案进行了详细的阐述，包括探测原理、实现方式、所用器件等，并比较了各自的优缺点。

基于偏振信息的癌变细胞特征提取技术

用于检测的偏振光中包含被测样品丰富的微观信息。细胞发生病变时,细胞结构发生变化,正常细胞与病变细胞对相同的偏振光有不同影响,通过偏振成像获取变化了的偏振特性可以进一步区分正常细胞和病变细胞。设计了一套采集前向散射偏振图像的Mueller矩阵显微成像系统,使用该系统采集了人体正常肝细胞和肝癌细胞的偏振图像。对经Matlab处理得到的Mueller矩阵图像数据进行Mueller矩阵变换,可以得到具有一定物理意义的相关参数。以肝细胞为例,采用上述方法,分析了正常细胞和病变细胞对应参数的差异性,实验结果为进一步研究癌症的早期检测和诊断方法提供了理论依据。

微循环检测方法及其在疾病中的应用

由于微循环携带大量的生理病理信息,因此在各类疾病的诊断和治疗中发挥着越来越重要的作用。目前已有多种方法能够实现微循环信息评估,其中光学成像方法由于其自身的优势成为人们积极研究的方向,但成像质量的提高是微循环检测仪亟待解决的问题。对近年来正交偏振光谱成像(orthogonal polarization spectral imaging,OPSI)技术应用于脓毒症等患者舌下微循环的观察研究进行了评述,并对该技术的发展趋势进行了展望。

基于阵列光学的快速多维度成像制导光学系统设计

针对传统偏振光谱成像方法难以适用于弹载平台的难题,本文提出了一种基于阵列光学的快速多维度成像制导光学方案。构建了通道分辨率与望远放大倍率的关联模型,实现了微透镜阵列、光谱滤光阵列和微纳偏振阵列探测器参数的精准匹配和高效利用。基于常规导引头和工业偏振探测器,设计了包含球形整流罩的多维度成像制导光学系统。系统采用4×4光场分割布局,在可见光波段内形成16个光谱通道,光谱分辨率为16 nm,实现了单光路、单探测器条件下同时高效获取0°、45°、90°、135°4个偏振方向偏振光谱图像数据。系统整体焦距为150 mm,筒长为145 mm。仿真结果表明,系统16个通道下全视场调制传递函数在奈奎斯特频率处均接近衍射极限,成像质量良好,满足弹载目标多维度探测与识别需求。