Author Affiliations
Abstract
1 School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Key Laboratory of Photo-electronic Imaging Technology and System (Beijing Institute of Technology), Ministry of Education of China, Beijing 100081, China
Visible light positioning becomes popular recently. However, its performance is degraded by the indoor diffuse optical channel. An artificial neural-network-based visible light positioning algorithm is proposed in this Letter, and a trained neural network is used to achieve positioning with a diffuse channel. Simulations are made to evaluate the proposed positioning algorithm. Results show that the average positioning error is reduced about 13 times, and the positioning time is reduced about two magnitudes. Moreover, the proposed algorithm is robust with a different field-of-view of the receiver and the reflectivity of the wall, which is suitable for various positioning applications.
060.4510 Optical communications 200.4260 Neural networks 230.3670 Light-emitting diodes Chinese Optics Letters
2017, 15(5): 050601
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optoelectronics, Image Engineering and Video Technology Lab, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System, Ministry of Education of China, Beijing 100081, China
We develop an improved global reconstruction method for Fourier ptychographic microscopy, a newly reported technique for wide-field and high-resolution microscopic observation. The gradational strategy and graphic processing unit computing are applied to accelerate the conventional global reconstruction method. Both simulations and experiments are carried out to evaluate the performance of our method, and the results show that this method offers a much faster convergence speed and maintains a good reconstruction quality.
170.3010 Image reconstruction techniques 170.0180 Microscopy 100.5070 Phase retrieval Chinese Optics Letters
2017, 15(11): 111702
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094
3 武汉大学 电子信息学院, 湖北 武汉 430072
星载激光测高仪多模式回波是由多个目标产生的子脉冲组合而成。根据多模式目标的空间分布特点, 采用倾斜角、区域面积、中心位置和高度等参数实现其子目标的几何化建模, 结合目标响应函数的基本定义, 利用线积分的方式构建了子目标响应函数的表达形式。同时, 基于一阶矩理论推导出子目标激光测距真值及其修正值的数学模型。以星载激光测高仪GLAS系统参数为输入, 利用数值分析的方法, 模拟出子目标倾斜角、面积和位置对接收脉冲回波形态和激光测距修正值的影响。结果表明, 随着子目标倾斜角、区域面积和子目标偏离光斑中心距离的增加, 激光测距修正值也逐渐增大。针对平坦目标、缓坡目标和陡坡目标, 其激光测距修正值分别达到1.33 m、4.98 m和12.07 m, 其影响程度非常大。基于激光测距修正值的分布规律, 以子目标倾斜角、面积和中心偏距为变量, 采用线性函数描述了激光测距修正值的理论表达形式, 所得结论对于提升多模式激光测距值的测量精度具有重要的指导作用。
星载激光测高仪 多模式接收回波信号 时间重心 激光测距修正值 satellite laser altimeter multiple mode received waveform signal time centroid corrected value of laser ranging 红外与激光工程
2017, 46(10): 1006001
1 天津农学院工程技术学院, 天津 300384
2 北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
3 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
用非直观偏振参数显微成像, 即采用在传统显微光路中插入模式化装置, 通过拟合过滤后对所得数据反演成像, 通过对金属纳米颗粒在近场空间散射光谱分析, 来解决空间散射现象。 用非直观偏振参数显微成像与传统直观成像做对比, 并通过时域有限差分法建模仿真, 来描述近场直观与非直观散射光谱的差异, 对比结果发现, 非直观偏振参数显微反演成像的分辨率比直观成像更高, 不但能够清晰的探测到纳米颗粒的形状和电场分布, 而且比直观成像获得更广泛的空间散射光谱。
近场散射 空间光谱 显微成像 Near-field scattering Spatial spectra Microscopic imaging 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2662
1 绍兴职业技术学院 信息工程学院, 浙江 绍兴 312000
2 哈尔滨工业大学 计算机科学与技术学院, 哈尔滨 150090
3 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
针对单幅图像去雾算法容易产生光晕现象且去雾后图像细节不突出的问题, 提出了一种基于各向异性扩散的去雾算法.首先在基于像素的暗通道先验假设的基础上计算出初始大气传输函数, 使用Perona-Malik偏微分方程模型求解出精细化的大气传输函数, 再经过最小值校正, 最终得到准确的大气传输函数。为了估计大气光, 对基于像素的亮通道图像进行像素排序, 从中选取出可靠的大气光向量。实验结果表明,提出的算法能够恢复更多的图像细节, 同时有效地抑制了光晕现象。
去雾 各项异性扩散 暗通道 最小值校正 dehazing anisotropic diffusion dark channel prior minimum pixel correction
1 北京理工大学 光电学院, 北京 100081
2 装备学院 光电装备系, 北京 101416
3 北京理工大学 光电学院, 北京 10008
为了实现共平台的多个空间观测成像系统的空间配准, 对多个相机进行天文标定和姿态测量, 提出一种基于星图模拟的星图识别和姿态解算算法。首先, 建立共平台的多传感器天文观测模型, 并产生模拟星图, 将星点之间的特征转换为图像特征; 其次, 根据四边形对角线的共线不变性特征, 对相机观测星图和模拟星图进行特征匹配, 提取相机内参数的初始值; 然后, 利用星点坐标矩阵奇异值不变性, 自动匹配剩余星点并求解姿态矩阵的初始值; 最后, 对相机内参数和姿态矩阵进行非线性优化求解。实验结果表明, 在未精确标定光学系统内外参数的情况下, 星点正确识别率大于97.4%, 相机像元角分辨率为3.9"×3.4", 最后计算得出的投影误差低于1个像素, 满足多传感器空间观测系统空间配准的精度和鲁棒性要求。
天文标定 空间配准 星图识别 姿态测量 星图模拟 astronomical calibration spatial registration star pattern recognition attitude measurement star image simulation
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 中国空间技术研究院 北京空间飞行器总体设计部, 北京 100094
为了在地面高精度评估激光通信终端对卫星平台扰动以及轨道姿态变化的适应能力, 研究了卫星扰动模拟技术和卫星随动仿真模拟技术, 据此提出了激光通信系统地面验证方案。首先开展了激光通信链路随动探测误差对系统随动性能影响分析、卫星扰振源特性分析及建模工作。其次, 分析了卫星扰动模拟和随动模拟的关键技术及解决措施。最后, 结合目前卫星激光通信及卫星平台技术水平, 利用典型数据开展了扰动和随动仿真, 完成了激光通信系统测试。实验结果证明: 基于双反馈环路的高精度光束瞄准控制能够大幅提高卫星扰动模拟器光束瞄准的控制精度, 光束控制精度优于0.1″; 采用高低频联合卫星扰动模拟设计方法, 实现了控制带宽优于1 kHz的高精度光束控制; 高精度随动系统在全卫星运行区域内对卫星光通信终端随动性能的检测精度可达0.1″。
激光通信 地面验证系统 卫星平台扰振 随动性 光束瞄准控制 laser communication ground verification system satellite platform disturbance following error beam pointing control
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1 School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Key Laboratory of Photo-electronic Imaging Technology and System, Ministry of Education of China, Beijing 100081, China
Indoor visible light positioning becomes attractive due to the increasing demands of location-based services. This Letter proposes an indoor imaging visible light positioning scheme with a sampled sparse light source, image sensor, and gyro. An indoor positioning cellular with a single reference light source and an off-the-shelf mobile device is demonstrated. Experimental results show that the 3-dimensional positioning error is only several centimeters even with a rotated, rolled, and pitched mobile device. The proposed scheme is convenient and cost effective because the transmitter takes advantage of the existing lighting infrastructure and the receiver is a commercial mobile phone without any extra accessories.
060.4510 Optical communications 230.3670 Light-emitting diodes Chinese Optics Letters
2016, 14(9): 090602
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
结合双三次插值处理和基于方向滤波的图像维去模糊算法, 提出了基于波段选择估计图像点扩散函数的高光谱图像盲校正方法, 以降低光谱维冗余信息对复原精度的影响.校正实验结果表明, 提出的方法能够对不同卫星振动模式引入的运动模糊进行有效校正, 能够同时提高高光谱图像空间维质量、减小光谱维失真.
卫星姿态 高光谱成像 盲校正 波段选择 satellite attitudes hyperspectral imaging blind correction band selection
北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
在星载推扫式高光谱成像仪成像过程中, 卫星平台以振动为典型形式的姿态运动会导致探测器上不同的地物信息相互混叠, 引起高光谱图像质量的退化。 为了更有效地抑制、 校正与补偿卫星振动引入的成像误差, 针对典型色散型推扫成像光谱仪受平台振动而产生的空间维、 光谱维质量退化的机理进行仿真分析和实验研究。 通过分析其曝光时间内的光谱混合过程, 得到了地物光谱和卫星姿态之间的关系, 建立了推扫光谱成像退化模型。 该模型综合考虑了不同姿态振动模式的影响, 只要给出每个时刻的卫星平台姿态参数, 即可通过普适的系数矩阵计算得出每个混合像元的平均混合比, 进而获得仿真的退化高光谱数据立方体。 详细推导了平均混合比的一般表达形式, 对振幅、 频率等振动参数对光谱混合的影响分别进行了定量分析。 以实际运动状态下拍摄获得的高光谱数据立方体为例, 进行了退化仿真和地面模拟运动退化实验, 并对退化前后的高光谱数据进行了评价。 结果表明, 退化仿真和实际退化效果吻合, 平均混合比能够直接反映高光谱图像退化的程度; 卫星振动造成高光谱图像空间维质量恶化, 使不同地物目标的光谱发生了混叠; 高光谱数据的退化程度主要由振幅决定, 振动频率对退化的影响较小。
卫星振动 高光谱图像 退化 光谱混合 Satellite vibrations Hyperspectral image Degradation Spectrum aliasing 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3226
