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融合滑动窗口与改进SGBM的高分辨率目标检测与测距研究
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作者 丁建军 汪刚林 +4 位作者 陈正超 张超 夏礼恒 夏骏麒 孙超 《光学技术》 北大核心 2026年第1期86-93,共8页
随着成像技术的发展,高分辨率图像广泛应用于多个领域,但在复杂天气、多尺度变化和立体匹配复杂度高等条件下仍面临挑战。提出一种结合滑动窗口的目标检测与测距方法,在处理高分辨率图像时,采用滑动窗口法对图像进行分割并保留20%的重... 随着成像技术的发展,高分辨率图像广泛应用于多个领域,但在复杂天气、多尺度变化和立体匹配复杂度高等条件下仍面临挑战。提出一种结合滑动窗口的目标检测与测距方法,在处理高分辨率图像时,采用滑动窗口法对图像进行分割并保留20%的重叠区域,随后将各子图输入至YOLOv8模型进行检测。为提升模型性能,在backbone中引入GCANet模块以增强雾霾环境下的图像质量,并加入HorBlock以提升多尺度特征表征能力。检测完成后,合并各子图结果,并采用引入了CIoU匹配机制的非极大值抑制算法(NMS)进行后处理,以缓解密集目标场景中的过抑制问题。最后,设计了基于检测框约束的局部匹配算法,结合加权最小二乘滤波(WLS)补全视差空洞。实验结果表明,在自制的雾天场景Fog-A数据集与公开的无人机视角VisDrone2019数据集上,方法相较于原始YOLOv8n模型,mAP分别提升9.8%和6.1%;匹配时间缩短至原SGBM的三分之一,精度提升0.7%。 展开更多
关键词 成像光学 高分辨率 滑动窗口 目标检测 YOLOV8n SGBM
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空间相机光学系统设计及热稳定性分析
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作者 陈力 刘俊豪 +3 位作者 毕诗文 吴北辰 付天骄 张星祥 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第1期151-163,共13页
离轴反射式光学系统可用于对地遥感与测绘,因此要求光学系统兼具大视场、高像质与稳定内方位元素。针对传统消像差法所得初始结构轴外像质量差、相机成像过程中存在指向热漂移等问题,本文推导了孔径光阑在次镜处、主镜和三镜沿光轴等距... 离轴反射式光学系统可用于对地遥感与测绘,因此要求光学系统兼具大视场、高像质与稳定内方位元素。针对传统消像差法所得初始结构轴外像质量差、相机成像过程中存在指向热漂移等问题,本文推导了孔径光阑在次镜处、主镜和三镜沿光轴等距分布条件下三反光学系统结构像差系数,并引入主、三镜四次非球面项像差,增加优化变量,构建像质评价函数,结合远心约束条件,利用GA-SQP算法得到视场离轴下准远心的三反初始结构。进一步优化得到一款焦距为260 mm、F数为10,视场为7°×30°准远心离轴三反光学系统。其MTF在77 lp/mm处大于0.25,最大畸变为2%,最大主光线倾角为2.3°。针对该设计,采用微晶玻璃为基底,钛合金为结构材料,对系统进行有限元热分析。基于TRIAD算法,定量分析系统光轴在6.8℃温差条件下绕相机坐标系X/Y/Z三轴旋转变化为绕X轴-1.3″,绕Y轴-11.9″,绕Z轴-0.004″,结果表明光学系统具有较高热稳定性的同时也对无控条件下在轨测绘数据误差修正具有重要意义。 展开更多
关键词 离轴三反系统 指向热稳定性 空间相机
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基于Transformer模型的可见光通信室内定位
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作者 姚瑶 朱亚丽 邵鑫玉 《光通信研究》 北大核心 2026年第1期128-134,共7页
【目的】可见光在室内进行了多径传播时,符号间干扰(ISI)导致基于接收信号强度的室内可见光定位精度不足。针对此问题,文章结合Transformer模型提出了一种新的基于接收信号强度的室内可见光定位系统。【方法】首先,文章推导了室内可见... 【目的】可见光在室内进行了多径传播时,符号间干扰(ISI)导致基于接收信号强度的室内可见光定位精度不足。针对此问题,文章结合Transformer模型提出了一种新的基于接收信号强度的室内可见光定位系统。【方法】首先,文章推导了室内可见光接收信号强度的数学模型,分析了ISI和室内噪声对室内可见光通信系统的影响;然后,收集了各参考点的接收信号强度和真实坐标构建室内指纹数据库,文章所提神经网络模型在指纹数据库上进行端到端训练,学习从接收信号强度指纹到对应位置坐标的映射关系。【结果】仿真结果表明,文章所提定位系统的定位误差达到厘米级,在地面、0.5、1.0、1.5和2.0 m高度接收面的平均定位误差分别为0.73、0.94、1.13、1.92和2.97 cm,在室内不同高度的定位精度均优于其他基于接收信号强度的定位方法。此外,文章所提系统的平均定位时间为2.3 ms,虽然其速度不具备优势,但所提定位系统的定位精度更高,因此综合性能更具优势。【结论】Transformer模型提取了接收信号强度指纹内部各元素间的依赖性,而且提取了接收信号强度指纹间的依赖性,可挖掘出接收信号强度指纹结构中隐含的空间信息,从而提升了特征关于室内位置的判别性。因此,当接收面高度升至1.5和2.0 m时,文章所提定位系统的平均定位误差并未出现大幅提高的现象。经比较,文章所提系统的累积分布函数图显著好于对比方法。 展开更多
关键词 可见光多径传播 符号间干扰 室内定位 光强过滤 深度学习 位置检测
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基于并联双注意力的轻量级小样本矿石粒度检测
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作者 孙国栋 刘明轩 +1 位作者 李仕宬 吴波 《光学精密工程》 北大核心 2026年第2期309-321,共13页
针对传统目标检测方法在矿石粒度检测中存在的计算复杂度高、特征鲁棒性差及分类器性能受限等问题,本文提出一种小样本目标检测算法,旨在降低标注与计算成本,并提升模型在数据稀缺场景下的泛化能力。设计以CenterNet2为框架,采用轻量级V... 针对传统目标检测方法在矿石粒度检测中存在的计算复杂度高、特征鲁棒性差及分类器性能受限等问题,本文提出一种小样本目标检测算法,旨在降低标注与计算成本,并提升模型在数据稀缺场景下的泛化能力。设计以CenterNet2为框架,采用轻量级VoVNet作为主干网络以保证检测速度;核心创新是设计了一个并联双注意力特征融合模块,其中通道交叉注意力模块用于重校准通道维度特征,空间分组注意力模块聚焦目标关键区域,二者协同增强判别性特征融合能力,从而精准指导查询图像检测。在矿石数据集上进行测试,所提模型平均精度(AP)达55.2%,AP50与AP75分别为78.5%和66.9%,推理速度达57 Frame/s(FPS),注意力模块参数量仅为16.1兆字节(MB),体现出优异的精度-效率均衡性。实验表明该方法能有效提升小样本矿石粒度检测的感知性能,且具备极高的边缘端落地潜力,为解决智能矿山中算力受限条件下的实时检测难题提供了可靠的技术方案。 展开更多
关键词 计算机视觉 小样本目标检测 轻量化 矿石图像 实时检测
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自适应特征的轻量化路面裂缝检测方法
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作者 刘媛媛 朱凯 +3 位作者 顾志辉 岳猛 王靖智 朱路 《光学精密工程》 北大核心 2026年第2期336-351,共16页
针对路面裂缝形态复杂、易受环境干扰,且检测存在精度与轻量化不平衡等问题,本文提出一种自适应特征的轻量化路面裂缝检测方法。首先,根据裂缝狭长且跨度大的特点,设计了裂缝高效注意力机制,通过压缩特征维度,以捕捉其长距离空间依赖。... 针对路面裂缝形态复杂、易受环境干扰,且检测存在精度与轻量化不平衡等问题,本文提出一种自适应特征的轻量化路面裂缝检测方法。首先,根据裂缝狭长且跨度大的特点,设计了裂缝高效注意力机制,通过压缩特征维度,以捕捉其长距离空间依赖。其次,构建动态采样金字塔进行自适应采样和提取目标特征,以增强对异构裂缝特征的表示能力。然后,改进HGNet_GS轻量化主干网络,并提出了轻量化检测头,显著降低了计算冗余;采用Powerful IoU损失函数解决框锚膨胀问题并提升小模型的收敛速度。此外为验证模型泛化性,自建了民用路面缺陷数据集,其中包含不同光照条件下路面缺陷共计2985张。实验结果表明,与基准模型YOLOv8n相比,本文模型参数量和计算量分别减少了50%和52%。在自建数据集上,mAP50和mAP95分别提升了5.4%和4.1%;在公开的RDD2022数据集上,mAP50和mAP95分别提升了2.1%和1.5%。该模型已应用于边缘设备并完成工程作业测试,验证了其能够满足轻量化路面裂缝检测的工程应用需求,为自动化道路维护提供了技术方案。 展开更多
关键词 路面裂缝检测 注意力机制 轻量化 动态采样金字塔 YOLOv8
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基于成像形态学特征的电离粒子甄别与提取
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作者 徐守龙 王治林 +2 位作者 黄有骏 李卿鑫 邹树梁 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第2期347-357,共11页
为避免脉冲堆积效应,改善辐射电离粒子的甄别效率,本文利用CMOS有源像素传感器对电离粒子的光学响应特性进行分析,提出了一种基于成像形态学特征的粒子甄别方法。通过对比分析不同电离粒子响应事件特征,阐明增益及积分时间的调控机制,... 为避免脉冲堆积效应,改善辐射电离粒子的甄别效率,本文利用CMOS有源像素传感器对电离粒子的光学响应特性进行分析,提出了一种基于成像形态学特征的粒子甄别方法。通过对比分析不同电离粒子响应事件特征,阐明增益及积分时间的调控机制,并对甄别效果进行验证。研究结果表明,α粒子响应事件的像素个数、平均像素值、矩形度、凸度与紧致度等5个特征参数与β和γ粒子响应事件存在显著差异。β和γ粒子响应事件在像素个数、矩形度和凸度等特征参数相似,但可通过对比平均像素值或紧致度加以区分。利用响应事件所包含的像素个数来甄别α事件的准确率大于99%,利用平均像素值甄别β、γ事件的准确率大于82%。本文研究成果为混合辐射场的电离粒子甄别提供了新的方法和研究基础,为发展核环境电离粒子甄别技术,以及抗辐射噪声干扰技术提供新的路径与理论支撑。 展开更多
关键词 电离粒子甄别 成像形态学特征 CMOS有源像素传感器 混合辐射场
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跨层级交互与方位感知的航拍图像语义分割
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作者 刘杰 吴紫钰 +1 位作者 田明 韩轲 《光学精密工程》 北大核心 2026年第2期267-278,共12页
针对航拍图像语义分割中提取特征尺度单一、细节丢失、边界模糊的问题,本文提出一种跨层级交互与方位感知的航拍图像语义分割网络。通过方向解耦注意力策略构建方位感知模块,增强模型对空间方向信息的处理能力;设计跨层级交互模块进行... 针对航拍图像语义分割中提取特征尺度单一、细节丢失、边界模糊的问题,本文提出一种跨层级交互与方位感知的航拍图像语义分割网络。通过方向解耦注意力策略构建方位感知模块,增强模型对空间方向信息的处理能力;设计跨层级交互模块进行跨通道特征交互融合,提升空间感知能力,同时利用通道-空间注意力机制增强特征提取能力,在复杂场景中缓解细节模糊问题;最后对分割头进行轻量化设计,去除冗余操作,在降低计算量的同时保证分割性能。实验结果表明,本文网络在UAVid数据集与Aeroscapes数据集的平均交并比相较于基线模型SegFormer分别提升了1.7%和1.3%,证明了该网络在航拍图像等复杂情况下语义分割的有效性。Human类别相较基线模型分割精度提升了1.8%,证明了本文网络在小目标分割方面表现出色。与多个主流网络相比,本文方法在两个数据集上均实现了最高的分割精度,表现出更优的泛化能力。 展开更多
关键词 跨层级交互 语义分割 航拍图像 轻量化 方向解耦
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基于波前预测模型的波前校正方法
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作者 马玉磊 杜广鑫 《光学技术》 北大核心 2026年第2期203-210,共8页
针对自适应光学中波前传感器与波前校正之间的时延问题,提出一种基于波前预测模型的自适应光学波前实时校正方法。波前预测模型由两个并行分支构成,第一个分支基于波前时间序列计算差分波前序列以得到大气湍流的时域动态演化信息,将其... 针对自适应光学中波前传感器与波前校正之间的时延问题,提出一种基于波前预测模型的自适应光学波前实时校正方法。波前预测模型由两个并行分支构成,第一个分支基于波前时间序列计算差分波前序列以得到大气湍流的时域动态演化信息,将其传入长短期记忆网络提取大气湍流演化的动态特征;第二个分支将波前时间序列传入增强的Transformer编码器提取波前序列的时间域依赖性,并使用多尺度卷积层提取每个波前系数的空间域特征,从而得到包含畸变波前时空域信息的特征。最终,通过交叉注意力机制动态地从第一个分支输出特征中筛选与当前波前预测最相关的动态特征,基于动态特征与Transformer编码特征的融合信息进行波前预测。仿真结果表明,在强、中与弱湍流下,所提波前预测模型的均方根误差分别比次优模型减少43.8%、43.9%和57.9%。 展开更多
关键词 自适应光学 大气湍流 光束传播 深度学习 序列模型 波前校正
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改进U-Net的全局特征融合水下图像增强网络
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作者 高绍姝 焦广森 +1 位作者 李广峰 刘宗恩 《光学精密工程》 北大核心 2026年第2期322-335,共14页
针对光在水下环境中传播时由于散射和衰减导致水下图像出现颜色偏差和细节模糊问题,提出改进U-Net的全局特征融合水下图像增强网络。首先,在编码器和解码器中设计多残差卷积模块对特征信息进行分层次融合处理,减少细节信息丢失。其次,... 针对光在水下环境中传播时由于散射和衰减导致水下图像出现颜色偏差和细节模糊问题,提出改进U-Net的全局特征融合水下图像增强网络。首先,在编码器和解码器中设计多残差卷积模块对特征信息进行分层次融合处理,减少细节信息丢失。其次,在解码器中引入通道注意力模块对通道进行加权处理,缓解通道退化程度不同的问题。最后,在解码器中设计卷积-置换自注意力模块融合全局信息,促进网络引导图像重建。所提出的方法在UIEB数据集上测试,最终在PSNR,SSIM和LPIPS三个指标上分别取得了23.42,0.9005和0.1385的成绩,在LSUI数据集上测试,最终在PSNR,SSIM和LPIPS三个指标上分别取得了29.35,0.9382和0.0880的成绩。实验结果表明所提出的方法在恢复颜色偏差和减少细节模糊方面具有较好的效果,证明其有效性和可行性。 展开更多
关键词 水下图像增强 深度学习 特征融合 注意力机制 卷积神经网络
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激光跟踪仪误差建模与测量控制网平差优化
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作者 曲学军 张兴乐 《计算机仿真》 2026年第1期68-74,共7页
提出结合观测误差分布统计推断的测量控制网加权平差优化方法,实现全局测量控制网的高精确标定。通过散布于激光跟踪仪工作空间的观测数据采集形成观测误差统计分析样本数据,在此基础上利用多元线性回归分析建立观测误差空间分布模型并... 提出结合观测误差分布统计推断的测量控制网加权平差优化方法,实现全局测量控制网的高精确标定。通过散布于激光跟踪仪工作空间的观测数据采集形成观测误差统计分析样本数据,在此基础上利用多元线性回归分析建立观测误差空间分布模型并完成模型有效性检验。利用误差分析结果实现控制网观测数据权值配置的量化方法,在此基础上建立控制网加权平差优化数学模型,有效利用观测误差评估结果实现优化目标的合理配置,实现控制网的高精度标定。利用文中方法建立全局坐标控制与约束,可为大尺寸复杂形状组合测量提供高精度全局测量基准,进而为数据融合与坐标统一奠定技术手段。对比实验表明,提出的控制网标定方法可显著提高标定精度,能够有效满足测量现场对全局精度控制的要求。 展开更多
关键词 测量控制网 全局标定 观测误差 统计分析 平差优化
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空间微碎片撞击下铝基光学天线的损伤与杂散光特性
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作者 冯健飞 王金成 +4 位作者 王孝坤 张志宇 王玉坤 薛栋林 张学军 《光学精密工程》 北大核心 2026年第6期874-890,共17页
为了研究空间碎片超高速撞击(HVI)对光学元件的损伤与光学系统散射影响,基于有限元法—光滑粒子流体动力学(FEM-SPH)自适应耦合方法,结合高速撞击实验,系统研究了空间微粒超高速撞击作用下光学元件的损伤机理及其光学性能退化效应。本... 为了研究空间碎片超高速撞击(HVI)对光学元件的损伤与光学系统散射影响,基于有限元法—光滑粒子流体动力学(FEM-SPH)自适应耦合方法,结合高速撞击实验,系统研究了空间微粒超高速撞击作用下光学元件的损伤机理及其光学性能退化效应。本文研究对象为尺寸范围为0.1~1 mm的2024-T3铝质微粒,综合考虑了粒子尺寸,撞击速度,入射角度和粒子形貌(SAVM)四类参数的影响。数值模拟结果表明,撞击坑的直径与深度随粒子尺寸和撞击速度增大而单调增加,且在约25°入射角条件下损伤最为显著。不同粒子形貌对损伤程度具有显著影响,其中长圆柱体粒子引起的损伤最为明显。撞击过程中伴随碎片云演化及靶体表面隆起现象,其形成机理主要源于应力波传播,材料动态塑性流动及SPH粒子挤压耦合作用。进一步地,通过将提取的损伤形貌耦合至光学系统模型,定量分析了撞击所致表面缺陷对系统光学性能的影响。研究发现,当撞击粒子尺寸超过0.4 mm时,系统杂散光抑制比(ER)显著下降,低于40 dB的工程阈值,导致系统杂散光水平急剧升高,从而严重劣化光学成像与通信性能。本文建立了从超高速撞击模拟到损伤形貌再提取,形貌进行光学性能退化的完整分析链路,可为空间光学元件的损伤评估与防护设计提供理论依据与方法支撑。 展开更多
关键词 空间碎片 HVI FEM-SPH 光学性能退化 杂散光分析
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基于波前结构函数的扩展目标大气相干长度测量
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作者 张峻瑞 赵玉玲 +5 位作者 杨乐强 刘杰 王文宇 李正炜 王建立 陈涛 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第2期337-346,共10页
为测量大气相干长度这一表征大气湍流对自由空间光通信链路性能影响的重要指标,提出了一种将扩展目标作为信息源的新策略,即结合波前结构函数法与扩展目标偏移量算法直接对大气相干长度进行估计。本文首先回顾了现有主流算法的原理及研... 为测量大气相干长度这一表征大气湍流对自由空间光通信链路性能影响的重要指标,提出了一种将扩展目标作为信息源的新策略,即结合波前结构函数法与扩展目标偏移量算法直接对大气相干长度进行估计。本文首先回顾了现有主流算法的原理及研究现状,分析了现有算法对导星目标的依赖性及其在水平链路应用中的局限性。在此基础上,提出一种将改进归一化互相关算法与波前结构函数法相结合的测量方案,用于扩展目标场景估计大气相干长度。与传统测量方法相比,该方法能够在水平链路基于扩展目标条件下有效开展测量,同时显著减少了系统的复杂度和设备成本。为验证所提方法的有效性与测量精度,本文设计开展了仿真与实验研究。结果表明,该方法测得的相干长度值与差分像运动监测器法及波前相位方差法高度一致,测量精度误差约为4%。这一结果证明了该方法在大气相干长度评估中的有效性,可为提升自由空间激光通信的可靠性提供有效参考。 展开更多
关键词 自由空间光通信 大气相干长度 扩展目标 波前结构函数法
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用于机器视觉的高分辨率双视场双远心镜头设计
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作者 叶承轩 陈子坤 +2 位作者 徐智谋 王双保 张学明 《光学技术》 北大核心 2026年第1期1-6,共6页
双远心镜头所具有的低畸变、大景深等优点,与机器视觉中高成像质量和多场景应用需求相匹配,利用Zemax仿真设计了一款可用于机器视觉的高分辨率双视场双远心镜头。将该双远心系统分为固定结构和可拆卸结构的两部分,通过翻转可拆卸结构,... 双远心镜头所具有的低畸变、大景深等优点,与机器视觉中高成像质量和多场景应用需求相匹配,利用Zemax仿真设计了一款可用于机器视觉的高分辨率双视场双远心镜头。将该双远心系统分为固定结构和可拆卸结构的两部分,通过翻转可拆卸结构,即可在保证高分辨率和高远心度的同时改变系统的光学放大率,提高了远心镜头在多个应用场景的适用性。所设计的具有双视场双远心镜头在可见光波段(486~656nm)内,平均弥散斑半径小于9μm,各视场远心度均小于0.015°,畸变率低于0.1%,调制传递函数在75lp/mm时大于0.4,各视场波像差均小于λ/4。性能能够满足实际应用要求。 展开更多
关键词 应用光学 双视场 高分辨率 双远心镜头 远心度 畸变
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基于斜入射光反射差技术的成像系统设计及应用
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作者 宋超 李慧敏 +3 位作者 张浩 赵昆 苗昕扬 詹洪磊 《光学技术》 北大核心 2026年第1期7-11,共5页
研究提出一种基于斜入射光反射差(OIRD)技术的新型快速成像系统,应用于表界面物理化学动态过程的高分辨率实时监测。系统包含光源、光路系统、样品台和检测系统四个部分,在此基础上融合信号处理技术,实时输出OIRD图像,实现微米级尺寸的... 研究提出一种基于斜入射光反射差(OIRD)技术的新型快速成像系统,应用于表界面物理化学动态过程的高分辨率实时监测。系统包含光源、光路系统、样品台和检测系统四个部分,在此基础上融合信号处理技术,实时输出OIRD图像,实现微米级尺寸的横向分辨率。将OIRD成像系统应用于盐溶液沉积晶体形貌分析、油水乳状液表征、以及表面活性剂液滴蒸发过程中的马兰戈尼涡流,实现了固体表面静态表征和液体体系动态过程监测,为表面成像、界面反应、多相体系演化等提供了非标记、高时空分辨的原位表征工具。 展开更多
关键词 应用光学 斜入射光反射差 快速成像 表面表征 动态过程 原位检测
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小F数光学系统宽温域无热化设计
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作者 陈硕 潘宇 +6 位作者 李泓洋 张砚冬 李博 李寒霜 顾国超 范纪泽 张旭 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第1期143-150,共8页
在宽温域应用场景中,传统光学系统往往难以维持稳定的成像质量,其主要原因在于常规无热化设计方法未能充分考虑玻璃材料在高温与低温下线胀系数与折射率温度系数的差异。针对这一问题,本文提出了一种面向宽温域的无热化设计方法,通过重... 在宽温域应用场景中,传统光学系统往往难以维持稳定的成像质量,其主要原因在于常规无热化设计方法未能充分考虑玻璃材料在高温与低温下线胀系数与折射率温度系数的差异。针对这一问题,本文提出了一种面向宽温域的无热化设计方法,通过重建热像差建模过程,准确表征热像差随温度变化的非线性响应,进而筛选出在宽温域内综合热光焦度最小的玻璃材料组合,并结合镜筒材料热膨胀特性,有效抑制系统焦点漂移。设计验证中,构建了一套焦距为100 mm、F数为2.2、视场角为7°的光学系统。结果表明,在-30℃至270℃的温度范围内,该系统始终保持优异的成像性能:在全视场和全温度条件下,MTF(@56 lp/mm)均大于0.5,弥散斑直径小于9μm,且90%以上的能量聚焦在直径18μm的包围圆内。上述结果充分验证了所提方法的有效性,为宽温域光学系统的无热化设计提供了有力支撑。同时,该方法具备良好的工程适应性,在复杂环境下的成像系统设计中展现出广阔的应用前景。 展开更多
关键词 宽温度范围 光学系统设计 热像差补偿 无热化 可见光范围
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基于色偏校正和天空分割的沙尘图像增强方法
16
作者 牛宏侠 宋丁鑫 侯涛 《数据采集与处理》 北大核心 2026年第1期174-186,共13页
针对沙尘图像目前存在的颜色偏移、清晰度低以及暗通道先验方法在处理图像天空区域时效果不好等问题,提出一种基于色偏校正和天空分割的沙尘图像增强方法。首先,结合通道补偿和灰度世界算法校正沙尘图像色偏。其次,提出了一种基于天空... 针对沙尘图像目前存在的颜色偏移、清晰度低以及暗通道先验方法在处理图像天空区域时效果不好等问题,提出一种基于色偏校正和天空分割的沙尘图像增强方法。首先,结合通道补偿和灰度世界算法校正沙尘图像色偏。其次,提出了一种基于天空分割的去雾方法。通过信息熵确定图像的分割阈值,利用阈值将图像分割为天空区域和非天空区域;并利用融合窗口对暗通道进行优化;然后,引入自适应调节因子对透射率进行调节,利用大气散射模型还原图像。最后,在HSV(Hue,saturation,value)空间中利用自适应饱和度增强算法和自适应伽马矫正对图像饱和度和亮度进行调整。实验结果表明:所提方法可以校正沙尘图像的色彩偏移现象,提高图像的清晰度,同时可以提高天空区域的恢复效果。本文方法在平均梯度、标准差和信息熵3个量化指标上分别提高了2.27%、4.34%和0.25%。 展开更多
关键词 图像处理 沙尘图像 色偏校正 天空分割 图像去雾
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基于粒子群遗传融合优化的多模光纤出射光斑聚焦研究
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作者 徐宇帆 杨宣兵 +2 位作者 周泽宇 熊益彬 周峰 《光学技术》 北大核心 2026年第2期183-189,198,共8页
为提高多模光纤出射光斑聚焦的精度和效率,提出并实验论证了一种基于粒子群遗传融合优化的多模光纤光斑聚焦方案。方案首先测定多模光纤的光学传输矩阵,利用初始传输矩阵实现光斑聚焦,然后以聚焦增强因子为目标函数,通过粒子群遗传融合... 为提高多模光纤出射光斑聚焦的精度和效率,提出并实验论证了一种基于粒子群遗传融合优化的多模光纤光斑聚焦方案。方案首先测定多模光纤的光学传输矩阵,利用初始传输矩阵实现光斑聚焦,然后以聚焦增强因子为目标函数,通过粒子群遗传融合算法对光学传输矩阵进行优化以提升聚焦性能。实验分别对单点聚焦和多点聚焦进行了研究讨论,结果显示,在单点聚焦中,经融合算法优化后大部分目标位置的聚焦增强因子可提升至原来的2倍左右,其中中心位置光斑的增强因子值可达45.08,是未优化时的2.41倍,融合算法相较于粒子群和遗传算法优化聚焦分别提升了73.62%和34.09%;在多点聚焦中,融合优化算法的双点聚焦增强因子由未优化的10.90增长到了27.02,较粒子群和遗传分别提高了44.49%和3.86%;在三点聚焦中增强因子20.65更是达到了未优化时的2.83倍,同样高于粒子群算法的15.55以及遗传算法的19.02。结果表明,所提方案可有效提升多模光纤系统的出射光斑聚焦性能。 展开更多
关键词 多模光纤 光斑聚焦 传输矩阵 融合优化算法
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基于光流法的宽波段视频后半帧实时预测
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作者 朱德燕 龚昌盛 +1 位作者 王琦 徐家一 《光学精密工程》 北大核心 2026年第5期806-815,共10页
将后半帧图像作为当前帧图像的输入,用于降低自适应实时控制器计算延迟导致的误差,可有效提高快反镜校正精度,成为当前机载成像系统中的重要应用。本文提出了一种轻量化的基于光流法的视频后半帧实时预测方法。该方法以连续两帧图像为输... 将后半帧图像作为当前帧图像的输入,用于降低自适应实时控制器计算延迟导致的误差,可有效提高快反镜校正精度,成为当前机载成像系统中的重要应用。本文提出了一种轻量化的基于光流法的视频后半帧实时预测方法。该方法以连续两帧图像为输入,通过光流估计模块预测前向与反向光流场。同时引入时间编码t,对预测得到的双向光流进行线性时间尺度放缩,并通过基于双线性变换的特征对齐实现后半帧预测。光流估计模块采用多层深度可分离卷积结构以显著降低模型参数量,引入通道注意力增强块实现特征通道间的自适应重标定以捕捉细节特征。实验结果表明:在可见光数据集上的PSNR大于27 dB,SSIM大于0.93,后半帧预测速率不低于116 frame/s,较典型算法高约60 frame/s;在红外数据集上的PSNR大于41 dB,SSIM大于0.98,后半帧预测速率达到123 frame/s,较典型算法高约60 frame/s。该算法在宽波段具有泛化能力并可高帧率、高质量预测后半帧。 展开更多
关键词 计算机视觉 视频帧预测 深度学习 光流法
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抛物面-棱镜型中阶梯光栅光谱仪设计
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作者 苏渤皓 刘建利 +1 位作者 王玮 巴音贺希格 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第2期308-316,共9页
针对传统中阶梯光栅光谱仪高分辨率与微型化难以兼容的技术难题,本文提出了一种紧凑型中阶梯光栅光谱仪设计方法。该设计基于交叉Czerny-Turner型光路结构,采用透射棱镜作为交叉色散元件,通过正交色散分离不同级次光谱的同时结合反向离... 针对传统中阶梯光栅光谱仪高分辨率与微型化难以兼容的技术难题,本文提出了一种紧凑型中阶梯光栅光谱仪设计方法。该设计基于交叉Czerny-Turner型光路结构,采用透射棱镜作为交叉色散元件,通过正交色散分离不同级次光谱的同时结合反向离轴抛物面聚焦镜消除棱镜引入的像差,以实现空间布局小型化。本文对中阶梯光栅及色散棱镜参数进行设计建模,并由光程像差理论分析了聚焦光路的像差特性。仿真结果表明,抛物面-棱镜型中阶梯光栅光谱仪光谱范围为450~650 nm,数值孔径为0.05,分辨率可达0.06 nm,并且在公差范围合理情况下,系统体积仅有80 mm×44 mm×18 mm。基本能够满足便携式、高精度光谱检测的使用要求。 展开更多
关键词 中阶梯光栅光谱仪 交叉C-T结构 离轴抛物面 光学设计
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基于跨尺度特征融合的内窥镜图像增强算法
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作者 刘旭阳 蔡芸 蒋林 《现代电子技术》 北大核心 2026年第1期34-40,共7页
临床医学的内窥镜图像由于在成像过程中存在补充光源不均匀和人体组织粘液反光的问题,出现大量曝光过度等图像质量较低的现象。现有基于深度学习的图像增强算法由于仅采用固定尺寸的特征融合方式,导致特征提取能力较低、增强效果较差。... 临床医学的内窥镜图像由于在成像过程中存在补充光源不均匀和人体组织粘液反光的问题,出现大量曝光过度等图像质量较低的现象。现有基于深度学习的图像增强算法由于仅采用固定尺寸的特征融合方式,导致特征提取能力较低、增强效果较差。为改善这一问题,文中构建了基于跨尺度特征融合的内窥镜图像增强算法,通过构建CM卷积模块实现高性能特征提取,同时采用SPPF金字塔池化模块实现对特征图不同尺度的池化操作,并且在网络不同尺度的网络层之间引入跨尺度特征融合(CFF)模块,实现多尺度特征融合和上下文信息传播,从而大幅提高图像细节捕捉能力和图像质量。实验结果表明,文中算法在PSNR、SSIM指标均高于现有算法,其中PSNR指标提高了9.9%,SSIM指标提高了15.4%,可以实现高质量内窥镜图像增强任务。 展开更多
关键词 内窥镜图像 深度特征融合 CFF 曝光异常 图像增强算法 金字塔池化模块
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