融合雾线先验与对比度增强的图像去雾研究

经传统大气散射模型及雾线先验算法处理后的图像出现浓雾区域边缘模糊、物体边缘有光晕及颜色失真等现象,由此提出一种融合雾线先验与对比度增强技术的去雾算法。该算法首先基于雾线先验模型粗略估计有雾图像的透射率系数;然后采用软抠图技术对粗略估计的结果进行校准,得到相对准确的透射率,并选取区域的亮点作为大气环境光值,通过大气散射模型获得初步图像;再结合边缘信息,通过高斯滤波器对初步结果进行优化;最后用Frankle-McCann Retinex算法调节图像的对比度,获得优化后的去雾图像。实验结果表明:在客观评价结果中,与雾线先验算法相比,PSNR值平均提升了1.63左右,SSIM值平均提升了3%左右。由此可知,该算法与传统去雾算法相比,图像去雾效果显著,在改善图像细节的同时,也减小了图像色彩失真的影响。

融合大气光值-图估计的无人机航拍图像去雾

针对现有去雾算法大都存在复原图像亮度低、天空明显色彩失真等问题,提出了一种融合大气光值-图估计的无人机航拍图像去雾方法。首先,根据颜色衰减先验理论获取景深图像,将景深图像内偏差最小区域均值作为大气光值;其次,设计了一种自适应随机游走聚类方法用来估计大气光图,通过自适应随机游走算法将图像聚类为N个子区域,对子区域前0.1%像素求均值作为区域大气光值,将区域大气光值组合并通过引导滤波对其进行细化,获得大气光图;然后,通过融合大气光值-图估计方法将两种大气光估计融合为新的大气光图,作为更加准确的大气光估计;利用雾霾线先验方法获得透射率,同时提出一种暗补偿方法对其进行优化,提高透射率精度;最后,根据大气散射模型,利用求得的融合大气光图和优化透射率,得到清晰的复原图像。实验结果表明,相对于比较算法,提出的算法的复原图像在信息熵、平均梯度、模糊系数及对比度上分别提升1.1%、6.3%、8.5%、6.4%,主观视觉效果更好,信息更加丰富。

基于雾线和颜色衰减先验的图像去雾方法

针对现有图像去雾方法易产生的颜色过饱和、细节丢失、伪影等问题,提出了一种基于雾线和颜色衰减先验的去雾方法。首先,利用雾线先验和霍夫投票估计大气光。然后,根据颜色衰减先验建立关于场景深度的非线性模型,获取准确的透射率。最后,通过对大气散射模型进行反向求解去除图像中的雾霾干扰,获得细节丰富的去雾图像。在RESIDE公共数据集上进行了实验,并与多种现有方法进行了比较。实验结果表明,所提方法可有效去除图像中的雾霾干扰,获得清晰自然的去雾图像,且其时间和空间效率均优于其他方法。

唐宋史籍中“缬”字意象探问

“缬”是中国古代印染工艺的统称。唐宋史籍中多载有“缬”字,其中部分可明显识别出为染缬工艺的缬名,但仍有些“缬”仅以单字出现,并未直接指向具体的染缬工艺。为了进一步了解染缬工艺及其所产生的影响,探讨这部分“缬”字所指意象与染缬工艺之间的关系。文章采用历史文献研究法,系统梳理了200余部唐、五代、宋相关的史籍文献,将其中一些不能明显识别出染缬工艺却含有“缬”字的语句,结合全文进行意象分析。研究表明:在染缬工艺兴盛的唐宋时期,“缬”字不仅用做名词概括印染工艺,还延申出“纹”“点”“朦胧”“晕”等意象用以描述景、物等,且这些意象与传统染缬中的绞缬工艺所得的纹样有一定的相似性。除此之外,在唐宋之后“缬”字更丰富的意象表达则体现了古人天人合一的造物理念,同时为当下传承创新染缬工艺提供了新的启发。

雾霾线求解透射率的二次优化方法

针对现有图像去雾算法采用局部先验理论求解的透射率精度不高、复原含雾图像能见度较低的问题,提出了一种雾霾线求解透射率的二次优化方法。首先通过雾霾线先验理论对透射率进行粗估计;然后结合粗估计与最小通道求解的透射率,代入新的可靠性函数进行计算,修正数值较低的像素,完成一次优化,保留边缘信息的同时减少噪点数量;最后,利用纹理区域相对总变分正则项的输出差异,使模型自适应滤除纹理信息,进一步提升透射率估计精度,完成二次优化,有效改善含雾图像能见度。实验结果表明,与目前主流去雾算法相比,所提方法提高了浓雾及景深突变区域的复原图像质量,在主观评价更加清晰的前提下,客观评价指标雾霾感知密度、平均梯度、信息熵和模糊系数分别平均提升了10%,10.16%,0.98%和22.93%。

雾霾天气下的直流输电线路离子流场分布特性及其影响因素

我国雾霾多发地区也是输电走廊和用电负荷高密度地区,而长期暴露在雾霾天气下的架空输电线路的安全运行受雾霾天气影响。在直流输电线路周围离子流场的作用下,雾霾颗粒会荷电化,荷电后的雾霾颗粒将影响输电导线周围的空间电场分布。本文首先分析雾霾天气对直流输电线路离子流场的影响机理,给出雾霾天气下的直流输电线路离子流场控制方程及计算方法,然后计算不同污染程度雾霾天气下的直流输电线路离子流场,最后分析雾霾天气对离子流场的影响因素。计算结果表明:在雾霾天气下,地面合成场强和离子流密度的分布趋势和正常天气条件下的相同,但幅值增加;雾霾天气对地面合成场强的影响更大;地面合成场强的幅值随着污染程度的增加而增大;雾霾天气下地面合成场强和离子流密度分布增大的主要原因是电晕程度增加。

基于雾线先验的时空关联约束视频去雾算法

现有视频去雾算法由于缺少对视频结构关联约束和帧间一致性分析,容易导致连续帧去雾结果在颜色和亮度上存在突变,同时去雾后的前景目标边缘区域也容易出现退化现象。针对上述问题,该文提出一种基于雾线先验的时空关联约束视频去雾算法,通过引入每帧图像在空间邻域中具有的结构关联性和时间邻域中具有的连续一致性,提高视频去雾算法的求解准确性和鲁棒性。算法首先使用暗通道先验估计每帧图像的大气光向量,并结合雾线先验求取初始透射率图。然后引入加权最小二乘边缘保持平滑滤波器对初始透射率图进行空间平滑,消除奇异点和噪声对估计结果的影响。进一步利用相机参数刻画连续帧间透射率图的时序变化规律,对独立求取的每帧透射率图进行时序关联修正。最后根据雾图模型获得最终的视频去雾结果。定性和定量的对比实验结果表明,该算法下视频去雾结果的帧间过渡更加自然,同时对每一帧图像的色彩还原更加准确,图像边缘的细节信息显示也更加丰富。

模拟雾霾对输电线外绝缘影响的试验研究

通过模拟雾霾天气的氛围,以超声水雾、水蒸气和烟气等为简化的雾霾模型,分析了雾霾中不同因素和参数(物质成分、界面形状、粒径分布、体积分数、电压极性等)对输电线路间放电击穿电压和放电路径选择的影响,找到了雾霾天气下电气外绝缘的击穿电压所需满足的绝缘水平和外绝缘工程最佳设计方法;同时研究了模拟雾霾作为污染物对输变电设备的绝缘子的击穿特性,探索了在这种特殊气象条件下的工频闪络的规律,提出了更加准确的输电线外绝缘防护措施.

基于雾线暗通道先验的水下图像复原方法

水下环境会对可见光的传播过程造成吸收和散射影响,从而引起水下图像画质模糊、颜色失真、对比度低等问题。为此,提出一种基于雾线暗通道先验的水下图像复原方法。该方法使用雾线模型进行去模糊操作,在背景光预估时,结合结构森林边缘检测方法红通道信息获得准确的背景光值,并且通过暗通道先验模型和导向滤波算法优化透射图。经图像质量评价标准的客观分析,文中算法能够有效提升画质和对比度,还原色彩信息。

雾霾对高压直流输电线路电晕离子流场的影响

为探究雾霾对高压直流(HVDC)输电线路电晕离子流场的影响规律,提出了雾霾对HVDC输电线路电晕离子流场影响的计算方法。考虑雾霾微粒的荷电特性和湿度对电晕起晕的作用,采用有限元方法计算了±800 k V线路在各种雾霾污染等级下的合成电场强度和离子流密度。计算结果表明:随着雾霾污染程度增加,地面合成电场强度和离子流密度相对于正常天气时的值有所增大,在较大污染程度下,其最大值的增长率随污染浓度增大呈近似线性关系;高湿度雾霾状况下的电晕离子流场随污染程度变化比低湿度雾霾和干霾下更加明显。分析认为:雾霾条件下湿度对电晕起始电场强度的影响及空间悬浮颗粒的荷电行为是地面合成电场和离子流密度变化的主要原因,离子迁移率的减小抑制了地面离子流密度的增大。研究思路对考虑雾霾因素时HVDC输电线路规划设计中电晕效应的分析具有参考价值。

基于边窗盒子滤波和透射率修正的图像去雾

针对雾线先验去雾算法存在的颜色过饱和现象、图像初始透射率估算不准确等问题,提出了一种基于边窗盒子滤波和透射率修正的图像去雾算法。为了解决初始透射率估算不准确带来的边缘细节信息丢失的问题,首先利用非局部总广义变分(TGV)正则化的方法估算初始透射率,并将二阶的非局部总广义变分(TGV)正则器来作为正则项,以确保对由图像颜色和深度之间的噪声和歧义引起的异常值具有鲁棒性。随后利用边窗滤波算法对初始透射率进行优化,从而实现对图像中纹理信息和边缘信息的保留。最后利用大气散射模型和多角度优化后的透射率复原出无雾的原始图像。实现结果表明,本文算法能够解决图像颜色过饱和与边缘处的细节纹理信息丢失的问题,且无色调偏移和光晕效应。在定性评估上,复原后的图像视觉效果好;在定量评估上,本文算法的去雾后图像的评价指标皆高于基于雾线先验算法。

一种联合雾线和凸优化的单幅图像去雾算法

为解决传统去雾算法容易在天空区域出现光晕效应和复原后的图像颜色过饱和等问题,提出了一种联合雾线和凸优化的单幅图像去雾算法。该算法使用雾线先验来估计大气光值,并通过离散小波变换构建了一个降维的子带雾图模型,进一步将双线性耦合项和大气光传输分布作为线性优化变量进行凸优化求解来得到透射率,最后通过大气散射模型恢复出无雾图像。实验结果表明该算法在大多数情况下恢复的图像清晰自然,与其他几种常用的图像去雾算法的客观对比,也证实了该算法的可行性和有效性。

雾霾对高压直流输电线路合成场强和离子流密度的影响研究

由于雾霾对高压直流输电线路的电磁环境产生了影响,文中基于通量线法提出了一种考虑雾霾影响的离子流场计算方法,经与实验及现场测量数据对比,证明了该算法的有效性,并以云广土800 kV特高压直流输电线路为例,建立了雾霾不同污染等级下的合成场强和离子流计算模型,得到了在不同雾霾条件下的合成场强和离子流密度.结果表明,雾霞天气下的地面合成场强和离子流密度都相对于正常天气有所增加,并随着雾S天气的污染程度的加剧而上升.该计算方法对高压直流输电线路的规划和设计中分析雾霾天气对电晕的影响因素有参考价值.

非视距紫外光通信系统中霾衰减特性研究（英文）

为了研究霾环境下应用紫外光通信的系统特性,研究了霾粒子的物理特性及谱分布特性,利用散射理论分析了霾粒子在日盲紫外光波段的散射特性;并利用经典Luettgen单散射信道模型,研究了霾环境下非视距日盲紫外光传输的路径损耗特性。通过分析路径损耗与通信距离、能见度以及系统角度之间的关系仿真结果,得到了非视距紫外光传输系统中霾衰减的理论特性:在较短通信距离时,系统的路径损耗受天气状况(能见度)影响较大;能见度较好时,通信距离对路径损耗的影响将会突出,实际中应尽量选取能见度大于2 km的天气条件。文中的工作对设计霾天环境下紫外光通信系统及优化系统性能提供了一定的理论参考,同时对系统工程化实现也具有一定的指导意义。

基于非局部先验的雾线优化图像去雾算法

针对非局部先验去雾算法中雾线端点像素位置精确度不足的问题,提出了雾线优化的非局部先验图像去雾算法。首先分析雾线理论,结合暗通道理论确定最大聚类雾线真实端点,以其为已知条件补偿小聚类雾线端点与大气光之间的距离,根据类内不同像素与雾线对应夹角预估单个像素雾线端点进而求得像素级优化后的透射率,最后根据图像局部灰度值差异融合暗通道先验(dark channel prior, DCP)和非局部先验透射率得最终透射率图。将本文算法与其余3种去雾算法在多幅户外雾图下通过主观及客观两方面分析比较,实验结果表明该算法能取得更好的去雾效果,尤其在天空区域图像复原效果较为突出。

南京北郊冬季霾天PM_(2.5)水溶性离子的污染特征与消光作用研究

为了探讨霾天下大气细颗粒物(PM2.5)中水溶性离子的污染特征及其对大气消光的影响,在2013年1月25日至2月3日于南京北郊进行了PM2.5连续在线监测.利用颗粒物-液体转换采集系统(PILS)连续采集水溶性样品,与离子色谱联用分析了其中SO2-4、NO-3、NH+4、Cl-、Na+、K+、Mg2+和Ca2+的含量;同时采用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)和空气动力学粒径谱仪(APS)测量细粒子的粒径谱分布;采用三波长光声黑碳光度计(PASS-3)实时在线测量细粒子的散射和吸收消光系数;并实时监测痕量气体浓度.结果表明,观测期间霾与非霾天PM2.5中水溶性离子的总质量浓度分别为70.3μg·m-3和22.9μg·m-3;二次吸湿性组分SO2-4、NO-3和NH+4为主要的污染离子.霾天有利于SO2和NOx向SO2-4和NO-3的转化,尤其是NOx的氧化.运用多元线性回归统计方法,建立了PM2.5干消光系数与气溶胶化学成分之间的经验公式,发现NH4NO3对南京冬季消光的贡献最大,其次为(NH4)2SO4、有机碳(OC)和元素碳(EC).两次重污染事件中,污染前体物的一次排放和二次转化的增加分别是造成离子浓度升高的主要原因.

雾霾多发地区绝缘子自然积污成分及其来源分析

在河南省境内的特高压交、直流输电线路采集绝缘子表面的自然污秽物并测定了污秽物中可溶性物质的化学成分,分析了试验绝缘子表面自然积污可溶性物质金属阳离子的富集程度。研究发现,河南省地区特高压交、直流输电线路绝缘子自然积污的可溶性物质中均含有金属阳离子Ca^(2+)、K^+、Mg^(2+)、Na^+、Zn^(2+),均含有阴离子SO_4^(2-)、NO_3^-、Cl^-、F^-;雾霾天气可能是造成绝缘子表面SO_4^(2-)和NO_3^-浓度较大的一个原因,但雾霾天气与绝缘子污秽物可溶性物质中金属阳离子的沉积没有直接关联;在试验所在地区,绝缘子自然积污可溶性物质中富集的金属阳离子主要来源于人为污染源,其中,Zn^(2+)和Ca^(2+)与取样杆塔周围工业污染源的排放物关系密切。

中国城市化与PM2.5浓度时空动态及作用机理——基于胡焕庸线变迁的视角

在快速城市化给环境带来严峻挑战的背景下,围绕中国典型城市群的城市化对环境污染影响的研究取得了显著进展。然而,聚焦胡焕庸线时空变迁而形成的“美丽中国中脊带”(简称中脊带)的城市化与雾霾污染相关深入研究较为鲜见。为此,本文利用2005—2018年全国314个地级市城市灯光复合指数(城市化)、雾霾污染(PM2.5)及其他方面的面板数据,借助ArcGIS厘定了中脊带及其东西两侧地区城市化与雾霾污染的时空变化,在STIRPAT模型和环境库兹涅茨曲线(EKC假说)的理论框架下实证分析了3个区域城市化对雾霾污染的异质性影响并及揭示了其作用机理。研究表明:(1)受人口密度低等影响,西侧地区城市化推进速度上升趋势要远低于东侧及中脊带地区;(2)城市化与雾霾污染的关系在东侧地区存在显著的倒“U”型关系,在西侧地区表现出明显的正相关关系,在中脊带地区未呈现出显著规律;(3)在东侧地区通过人口集聚效应和产业结构效应可缓解城市化对雾霾污染的不利影响,而在西侧地区产业结构效应会加剧不利影响,中脊带地区人口集聚效应和产业结构效应均不明显。以上结论可为建立区域联防联控的环境治理机制、推进产业结构调整和增强人口集聚规模效应等政策建议提供实证依据,并促进西侧地区高水平的现代化和高质量的城镇化。

在线化学气相沉积法制备雾度可控的SnO_2:F薄膜

采用在线化学气相沉积法在玻璃基片上制备FTO(SnO2:F)薄膜,并通过调整原料MBTC(C4H9SnCl3)的含量实现FTO薄膜的雾度可控。采用雾度计、分光光度计、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和四探针方阻计研究了不同雾度的FTO薄膜的微观结构和光电性能,并分析了雾度形成的机理。研究表明:随着MBTC投放量的增加,薄膜的晶粒粒径增大,膜层表面粗糙度增大,膜厚增加,雾度随之增加,同时晶粒趋向于(200)面生长;另一方面,随着雾度增加,透过率有所下降,薄膜的雾度与透过率是一对矛盾关系,高雾度和高透过率难以同时实现。