运动恢复结构算法(structure from motion, SfM)是一种通过计算图像匹配关系，恢复出相机位姿和目标三维结构的重建算法。提出一种基于赋权视角连接图的增量式运动恢复结构算法。首先建立基于图像对立体匹配质量的赋权连接图，量化了图像两两之间的匹配关系；其次在赋权连接图中边的权重的基础上，搜索度数感知的最佳初始种子对；最后根据已重建顶点的连通性构建下一张最佳图像候选集，设计了基于顶点度数与特征点分布的下一张最佳图像评价算法。在公开数据集上实验结果显示，本文算法在重建质量、相机校准率和点云生成数量的表现优于现有先进的运动恢复结构算法，相比基准对比算法，本文算法在不同数据集上平均重建耗时至少降低了19%，点云生成速率至少提升了21%。
目前基于多尺度分解的图像融合算法存在以下问题：1）多尺度分解时，图像边缘被平滑；2）融合结果中红外显著区域的对比度降低；3）小尺度细节受到抑制，在融合图像中显示不清晰。为解决上述问题，本文提出了一种基于BMA（Bayesian model averaging）滤波器和边缘的图像融合算法。首先，利用BMA 滤波器分别对红外与可见光图像进行多尺度分解；其次，分别利用显著性提取和边缘权值映射算法，计算各基层和细节层的融合权值矩阵；最后通过图像重构获得融合图像。实验证明，该融合算法优于传统的图像融合算法。
红外图像 可见光图像 多尺度分解 BMA 滤波器 显著性提取 边缘权值映射 infrared images visible images multi-scale decomposition BMA filter saliency extraction edge weight map
1 华中科技大学 电子与信息工程系, 武汉 430074
2 华中光电技术研究所 武汉光电国家实验室, 武汉 430074
为了分析激光雷达系统中随机噪声对海水布里渊散射谱以及温度反演精度的影响, 依据布里渊散射理论及系统噪声特性, 对带噪布里渊散射频谱进行了理论分析, 并进行了信噪比从1dB~100dB的仿真实验。结果表明, 当信噪比大于16dB时, 频移和线宽的平均误差和不确定度能够控制在兆赫兹量级, 温度误差和不确定度能够控制在0.2℃以内;采用实际应用中多次测量取平均的方法, 10次平均能够保证0.2℃的测量精度对信噪比的要求下降到7dB。这为激光雷达在海水高精度遥感提供了指导。
激光技术 海洋布里渊散射 随机噪声 频移 线宽 温度 测量误差 laser technique oceanic Brillouin scattering random noise frequency shift linewidth temperature measurement error
1 华中科技大学电子与信息工程系, 武汉 430074
2 华中科技大学公共管理学院, 武汉 430074
为了去除布里渊雷达系统中 Fabry-Perot标准具的谱线展宽对谱特征参数测量精度的影响, 本文提出了一种双参数拟合结合单参数拟合的方法。该方法首先根据 F-P标准具的谱线展宽原理, 采用双参数 L-M算法进行拟合, 分析了拟合参数中拟合向量初始值和最大迭代次数对拟合精度的影响; 然后针对其中一个拟合参数结果不稳定的问题, 选择附加一个单参数拟合来提高测量精度。实验结果表明, 该方法可以使谱特征参数测量精度稳定在 MHz量级, 保证了 0.1℃的温度测量精度。
海水布里渊散射 激光雷达 法布里 -珀罗标准具 布里渊频移 布里渊线宽 ocean Brillouin scattering laser lidar Fabry-Perot etalon Brillouin shift Brillouin linewidth
华中科技大学电子与信息工程系, 湖北 武汉 430074
现有的矢量辐射输运(VRT)理论无法分析有限孔径条件下水下无线光通信信道特征,因此VRT误码率计算结果并不能很好地与实际系统相符。在分析水下光OOK信号激光传输模型的基础上,根据水下有限孔径光信道的特征,对三类海水中可见光水下通信系统的误码率进行了仿真和评估。仿真结果表明,水下光OOK系统可靠视频传输距离上限分别为远洋108 m,近海65 m和海湾11 m,该结果为水下实时高码率激光通信系统设计提供了参考。
水下激光通信 开关键控 误码率 under water laser communication OOK BER
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electronic and Information Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Department of Electronic and Information Engineering, Wuhan National Laboratory for Opto-Electronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
The extraction of stable local features directly affects the performance of infrared face recognition algorithms. Recent studies on the application of scale invariant feature transform (SIFT) to infrared face recognition show that star-styled window filter (SWF) can filter out errors incorrectly introduced by SIFT. The current letter proposes an improved filter pattern called Y-styled window filter (YWF) to further eliminate the wrong matches. Compared with SWF, YWF patterns are sparser and do not maintain rotation invariance; thus, they are more suitable to infrared face recognition. Our experimental results demonstrate that a YWF-based averaging window outperforms an SWF-based one in reducing wrong matches, therefore improving the reliability of infrared face recognition systems.
SIFT 红外图像 人脸识别 星型滤波窗（SWF） Y型滤波窗（YWF） 100.2000 Digital image processing 100.3008 Image recognition, algorithms and filters 100.2960 Image analysis Chinese Optics Letters
2011, 9(8): 081002
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electronic and Information Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Wuhan 430074, China
We present a novel system for parameter design and optimization of modulated lidar. The system is realized by combining software simulation with hardware circuit. This method is more reliable and flexible for lidar parameter optimization compared with theoretical computation or fiber-simulated system. Experiments confirm that the system is capable of optimizing parameters for modulated lidar. Key parameters are analyzed as well. The optimal filter bandwidth is 200 MHz and the optimal modulation depth is 0.5 under typical application environment.
海洋光学 遥感 调制激光雷达 参数优化 280.0280 Remote sensing and sensors 010.4458 Oceanic scattering 280.3640 Lidar Chinese Optics Letters
2011, 9(6): 062802
华中科技大学 电子与信息工程系 武汉光电国家实验室,武汉430074
为了对大气声速误差进行分析,利用布里渊散射信号激光雷达对大气声速进行了测量,分析了大气声速与大气布里渊频移、大气折射率和入射激光波长的具体关系,利用该方法测量了大气声速的精度,并进行了数值分析。结果表明,在标准大气条件下,0km~86km海拔高度范围内大气声速测量的不确定度小于0.269m/s。该误差的分析对激光雷达的设计具有参考价值。
大气与海洋光学 激光雷达 布里渊散射 声速 误差分析 atmospheric and ocean optics lidar Brillouin scattering velocity of sound error analysis
1 华中科技大学 电子与信息工程系 武汉光电国家实验室，武汉 430074
2 华中科技大学 电子与信息工程系 武汉光电国家实验室，武 30074
为了实现激光雷达监测海洋赤潮的目的，采用红外激光能较好地反映藻类悬浮粒子密度等信息。分别就海水中水分子、浮游植物、黄色物质、悬浮颗粒与1．064μm激光的吸收和散射特性展开研究，最终构建了1．064μm激光在海水中的探测模型。通过对模型的仿真计算可知，红外激光雷达能有效地探测水下0．8m内的海水水域。结果表明，1．064μm激光水下探测深度可满足监测海洋表层藻类粒子密度的要求。
大气与海洋光学 激光雷达 吸收 散射 海洋监测 atmospheric and ocean optics lidar absorption scattering marine monitoring
1 华中科技大学 电子与信息工程系，武汉 430074
2 华中科技大学 武汉光电国家实验室，武汉 430074
在激光雷达探测海水水下目标的应用中，基于频域滤波的信号处理技术可以抑制海水后向散射噪声。其中接收系统中滤波器带宽的大小不仅对后向散射起到抑制作用，而且对目标信号产生抑制作用。为了确定带宽取值范围，分析了调制脉冲激光雷达探测信号水下传输模型，研究了海水后向散射信号以及目标反射信号的频域特性。通过对接收信号在频域上进行仿真，归纳出接收系统滤波器带宽的最优设计方法。该研究结果为系统达到最佳信噪比奠定理论基础。
激光技术 带宽 频域滤波 后向散射 激光雷达 laser technique bandwidth frequency filtering backscattering lidar
