低相干光干涉测量技术作为重要的非接触测量方法之一,由于具有结构简单、测量速度快及分辨率高的优点,在光学系统的非接触测量及生物医学影像等前沿领域具有广阔的应用前景。本文对透镜组的光学元件中心厚度及空气间隔的非接触测量技术进行了总结,简述了基于OCT的生物医学影像方面研究现状,重点论述基于低相干光干涉法测量原理和研究进展,对比分析相关研究方法的优缺点和创新之处,并从系统结构和应用范围的角度对低相干干涉测量技术的发展趋势作了展望。
摄像机自标定技术是指不依赖于标定参照物,仅利用摄像机在运动过程中周围环境的图像与图像之间的对应关系对摄像机进行标定的方法。自标定由于仅需要建立图像对应点,因此标定方法灵活性强,应用范围广泛。本文介绍了自标定技术的基本原理及算法,详细阐述了国内外在自标定领域的研究现状并给出相应的标定结果,最后指出了自标定技术的关键技术。
随着CCD等光电成像器件和计算机技术的迅猛发展,数字全息显微技术不断发展成熟起来,以其非接触、定量、三维成像等特点广泛应用于医学影像领域。本文综述了数字全息显微技术在生物医学方面的发展;比较了数字全息显微技术与其它显微技术在生物医学成像方面的优缺点;分析总结了不同全息显微影像信息系统;论述了不同光源结构对数字全息显微成像效果的重要影响以及相应算法补偿;列举了数字全息显微在生物医学中的最新应用。
随着自动化控制领域的飞速发展,机器视觉技术日渐成熟,并且在各个领域赢得了越来越广泛的应用。机器视觉系统通过对图像信息的处理,用机器代替人眼实现了各种测量和判断。本综述简要介绍了机器视觉技术的概念和机器视觉系统的主要组成部分,阐述了机器视觉关键技术的发展现状,着重分析了机器视觉技术在光学加工检测领域,特别是在光学抛光检测过程中实现自动化的相关应用,最后展望了机器视觉在光学加工检测领域未来的发展趋势。
本文基于准直光束照明的自由曲面透镜设计方法,设计了一种以单颗LED为光源的准直透镜,其可应用于投影仪的照明系统。根据几何光学原理构造自由曲面,该方法无需求解复杂的偏微分方程,计算简单。准直透镜由内自由曲面折射面、球面、抛物面全反射曲面以及平面组成,利用Matlab编程求出自由曲面轮廓曲线的离散数据点,导入Solidworks中进行曲线拟合,建立透镜的实体模型。为探讨LED光源尺寸对准直透镜光斑影像的影响,在Tracepro中对透镜进行非序列光线追迹,模拟结果表明:当光源半径不大于1 mm时,其光学效率达到86.26%以上,视场半角达到3.3度以内。
为充分发挥静止轨道高分辨率光学成像卫星在持续观测应用方面的作用,在分析静止轨道卫星轨道特点、成像特点、成像优势的基础上,充分利用静止轨道高分辨率光学成像卫星任务响应速度快、重复探测频率高、姿态机动灵活等特点,提出了一种适合持续观测的星地一体应用模式,该模式综合考虑平时和应急两种态势,规划了5种具体的观测模式,可以为提高静止轨道高分辨率光学遥感卫星的规划和应用提供依据。
小型无人机电子稳像可以纠正视频影像中存在的晃动、震动、畸变等不稳定因素,有利于视频影像目标跟踪、精确打击,同时还能缓解观察者的视觉疲劳。电子稳像有3个主要的步骤:全局运动估计、主运动估计和运动补偿。本文主要对主运动估计的方法进行研究,并提出了一种快速最优化的稳像方法,该方法能够快速准确的估计小型无人机视频影像的主运动。该方法结合了L1最优化方法的精确性和Kalman滤波方法处理速度快的优点,并克服Kalman滤波法预测精度不高和L1最优化方法只能事后处理的问题,从而获到更好的稳像效果。最后采用实际飞行数据对本文提出算法进行了验证,结果表明,本文所提出的方法在保证稳像处理精度的前提下,也保证了处理效率。
针对当前地震云研究中只能利用长期以来的经验进行目视解译,无法形成系统的研究理论和研究模型的现状,结合目前流行的Android便携式设备,提出在Android平台上对地震云图像进行轮廓提取与匹配的研究思路。采用抗噪性能较好的数学形态学算法,在此基础上得到一种改进算法以提取出感兴趣区域,进而通过构造10个新的不变矩对Hu矩匹配算法进行改进,进行轮廓匹配,识别出地震云图像。在Android平台上则利用NDK(Native Delelopment Kit)通过JNI(Java Native Interface)调用OpenCV库函数,用C++语言实现改进算法。实验结果表明:该方法能够有效地识别时间序列下的地震云,正确率高,并且在Android平台上操作简单方便,为地震云预测地震提供初步研究基础和研究依据。
随着数字全息显微技术在医学影像信息处理领域的广泛应用,本文对其影像信息系统进行了研究。基于菲涅耳衍射公式和线性系统理论,对像前及像后预放大数字全息显微成像过程进行了理论分析,推导了系统的点扩散函数,分析了系统成像的横向分辨率,并对这两种系统的成像性能进行了比较,最后利用分辨率测试板进行了实验验证。
随着计算机技术和光电成像元件的发展,影像信息处理技术已经在无损检测、医学检测以及干涉测量等领域得到广泛应用。本文主要研究了影像信息在干涉测量领域的波前相位提取方法。干涉条纹图是干涉测量领域中影像信息的载体,在干涉条纹处理方面,针对空域卡雷算法的特点,提出一种基于影像处理的单幅闭合干涉条纹图相位重构新算法。在空域卡雷算法处理方法的基础上,利用迭代修正算法对干涉图相位进行二次逼近,实现了对单幅干涉条纹图的高精度相位重构。Matlab仿真结果表明,迭代修正后的相位残差降低了25.8%,表明该算法在空域卡雷算法的基础上能够有效提高相位重构精度,实现干涉测量领域中影像信息的高精度处理。
雾、霾等恶劣天气会导致室外图像能见度和对比度降低。虽然可以通过增强有雾图像的对比度得到清晰的图像,但对比度的过度增强可能会截断像素值,造成信息丢失。因此,本文基于信息丢失问题提出了一种快速、优化的去雾算法。通过最小化信息丢失,使输出图像不仅能保留较多的细节,且具有较高的对比度。此外,通过将RGB颜色空间转换为YUV颜色空间,仅对亮度分量Y进行处理,提高了算法的运算速度。算法的对比实验结果表明,本文的算法不仅去雾效果明显,而且运算速度快,完全能满足视频去雾的实时性要求。
大口径天文望远镜传递的影像信息是人们认识与了解宇宙的重要手段,因此大口径望远镜面形质量的好坏决定了系统的分辨率。本文介绍了检测大口径光学元件面形的一种方法,即子孔径拼接检测方法。首先分别检测元件各个子孔径的面形数据,最后通过影像处理算法复原面形信息。利用MATLAB软件进行了子孔径拼接算法的仿真,复原抛物面元件的面形。提出了利用数字影像处理和立体视觉影像的方法提高检测面形的精确度。展望了拼接后得到的面形的影像处理算法仍需考虑的因素,对后续研究提出新的挑战。
为了解决传统接触式疲劳驾驶检测方法影响驾驶、检测算法识别率较低等问题,本文提出一种基于稀疏表示的眼睛状态识别的方法。利用K-SVD(K均值奇异值分解)方法对输入的训练集构造过完备冗余字典,利用正交匹配追踪法对测试的图像进行稀疏表示,然后根据重构图像和测试图像之间的误差,确定测试图像所属的类别,判断出测试图像的状态。实验中将K-SVD和OMP(正交匹配追踪)方法与其它字典学习和稀疏表示方法进行对比,结果表明,利用K-SVD字典学习算法结合OMP算法获得了较好的识别效果。
弹性成像能够检测组织的弹性信息,进而描述组织生理、病理状态,对疾病的检测和诊断具有重要的应用价值。为了改善二维弹性算法的轴向分辨率,本文对一维和二维弹性成像算法进行了比较研究,提出一种基于加权相位分离和二维互相关的混合位移估计算法,首先利用二维时域互相关技术进行粗估计,然后再利用加权相位分离技术(WPS)对结果进行精估计。同时,通过仿真和仿体实验对算法的精确性和效率进行了验证。结果表明,算法具有较好的鲁棒性,能够有效地提高运行效率和图像信噪比,上述研究对高性能弹性成像系统的研究与设计具有重要的指导意义。
金属狭缝阵列透镜是一种通过激发和操控表面等离子体激元,突破衍射极限,实现光束调控的纳米光子器件。如何快速、高效地设计具有一定功能的金属狭缝阵列,并且在不影响器件功能的前提下,增大狭缝尺寸,使器件便于加工,是该类器件走向实际应用的关键问题。本文提出一种可以实现光束调控的新的金属狭缝阵列透镜的设计方法,将金属狭缝阵列作成几何曲面结构,可快速、高效地设计透镜,实现光束的调控作用。该方法设计的透镜,金属狭缝尺寸在80 nm,便于设计之后的加工制备,将加速纳米光子器件的实用化。
针对传统的Canny算法在平滑滤波时对图像边缘检测的影响,以及需要预先设定高低阈值等缺点,本文提出了一种新的Canny边缘检测算法。首先采用自适应中值滤波对图像进行处理;其次,添加45°和135°方向的梯度模板来计算梯度幅值;最后,采用Otsu算法计算经梯度幅值运算得到图像的高低阈值。实验结果表明,该改进的Canny算法具有良好的抗噪性能,并且能精确的检测出边缘信息。
