1 南京航空航天大学自动化学院, 南京 210000
2 近地面探测技术重点实验室, 江苏 无锡 214000
针对低光照航拍图像亮度低、对比度弱、噪声多、细节缺失等问题, 提出一种基于Retinex和多注意力机制的低光照航拍图像增强 (MARNet) 方法。首先, 将低光照航拍图像分解为光照图和反射图, 再将CBAM注意力机制引入噪声调整网络, 让网络更加关注高噪区域, 去除反射图中大量噪声; 然后, 设计了由上下采样结构组成的光照调整网络, 引入通道注意力机制, 提升光照图亮度, 同时, 加入区域损失函数, 提高细节对比度; 最后, 为实现低光照近地面目标检测与跟踪, 利用低光照图像合成方法, 加入真实噪声, 制作了一套低光照航拍配对数据集。实验结果表明, 所提方法在提高图像亮度、减少噪声的同时还原了细节信息, 3项性能指标PSNR, SSIM和NIQE及人类视觉感知效果均有所提升。
低光照航拍图像 图像增强 Retinex理论 多注意力机制 区域损失 low-light aerial image image enhancement Retinex theory multi-attention mechanism regional loss
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 上海大学微电子学院，上海 200444
4 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
基于空间像主成分分析的波像差检测技术是一种原位光刻机投影物镜波像差检测技术。本文对该技术的检测模型和工程技术进行了系统研究。分析了照明条件、检测标记、空间像扫描范围等影响因素对检测精度的影响。研究了空间像传感器模型，并通过仿真和实验验证了传感器模型的有效性。研究了空间像定心误差对检测精度的影响，对比了不同定心方法下波像差检测模型的性能表现。分析了不同降噪方法的空间像降噪效果，并基于空间像噪声模型，提出了一种新的空间像降噪方法。仿真与实验结果表明，在各种影响因素中，照明部分相干因子和F方向采样范围对像差检测精度影响较大。定心方面，在X方向上六项模型定心精度更高，F方向上三项模型与六项模型各有优劣。平均值降噪法可以有效滤除空间像噪声，提高像差求解精度。像差漂移量仿真测试结果表明，该技术可用于校正光刻机的短期像差漂移。本文对该技术还给出了工程应用建议。
仪器，测量与计量 光刻 波像差检测 空间像 传感器模型 定心 降噪 光学学报
2023, 43(13): 1312001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
提出了一种基于空间像的极紫外光刻掩模相位型缺陷检测方法，用于检测多层膜相位型缺陷的类型、位置和表面形貌。缺陷的类型、位置和表面形貌均会影响含缺陷掩模的空间像的分布。因此，采用深度学习模型构建含缺陷掩模的空间像与待测缺陷信息之间的映射，利用训练后的模型可从含缺陷掩模的空间像中获取待测缺陷信息。采用卷积神经网络（CNN）模型构建含缺陷空白掩模的空间像和缺陷类型与位置之间的关系，建立用于缺陷类型和位置检测的CNN模型。在获取缺陷的类型与位置后，基于测得的缺陷位置对空间像进行截取，利用截取后的空间像的频谱信息和多层感知机模型获取缺陷表面形貌参数。仿真结果表明，所提方法可对多层膜相位型缺陷的类型、位置和表面形貌参数进行准确检测。
测量 光刻 极紫外光刻 掩模缺陷检测 空间像 深度学习
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
光刻投影物镜的畸变是影响光刻机套刻精度最重要的因素之一，畸变会导致物镜的横向放大率随视场的增大而变化，曝光到硅片上的图形相对于其理想位置发生偏移，从而引起套刻误差。在物镜的装调和使用过程中都需要对畸变进行检测和优化调整，而目前高端光刻投影物镜的畸变小于1 nm，对其进行高精度检测是该领域的难点。对三种常用的光刻机畸变检测技术（曝光检测、空间像检测和波前检测）的原理和特点进行了分析，并对其发展方向进行了展望。对于16~19 nm及16 nm以下的光刻节点，多通道检测技术是提高畸变检测精度与速度的重要发展方向。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922012
1 天津大学微电子学院, 天津 300072
2 天津市成像与感知微电子技术重点实验室, 天津 300072
3 天津七一二通信广播股份有限公司, 天津 300457
为提高航拍图像目标检测精度以及检测速度,提出了基于自适应阈值的改进CenterNet航拍图像目标检测算法。以目标的中心点作为关键点代替锚框进行分类和边界回归,设计自适应阈值预测分支对预处理结果进行筛选优化。同时设计了编码-解码结构的主干网络,通过可变形空洞卷积结构以及基于注意力机制的卷积连接结构,将浅层空间信息以及深层语义信息进行有效提取以及特征融合,提升了输出特征图质量。并通过结构化信息丢弃和利用误检、漏检目标构建新样本的方法实现数据增强,降低误检率及漏检率。在公开数据集NWPU VHR-10上进行实验,结果表明,与基于ResNet-50的CenterNet相比,本文算法的平均精度均值提升5.17%,交并比为0.50和0.75的平均精度分别提升了3.57%和 3.61%,检测速度达45 frame·s -1,取得了良好的检测精度和实时性的平衡。
激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2010013
1 闽南科技学院 光电信息学院，福建 泉州 362332
2 华侨大学 信息科学与工程学院，福建 厦门 361021
为了解决航拍图像受雾气影响而导致视见度降低的问题，提出一种结合双阈值定位大气光与约束优化透射率的去雾算法。针对航拍图像基本不含天空且边缘细节丰富的特点，首先通过梯度阈值和亮度阈值的双重定位限制，提高大气光强度的估计准确性；其次构造约束条件求解透射率，并利用双指数滤波获取精确值；最后根据人眼视觉对信号波动的感知定律，提出针对去雾图像的色调映射方法。仿真实验表明，恢复图像中的雾气被有效去除，颜色自然真实，图像的平均信息熵为7.659，平均梯度为16.631，均比现有算法有了一定程度的提升。研究表明，该算法对不同地貌场景的重现和细节特征的恢复非常有效，能够满足航拍图像去雾的应用需求。
图像去雾 航拍图像 透射率 大气散射模型 图像复原 image defogging aerial image transmittance atmospheric scattering model image restoration
火箭军工程大学导弹工程学院, 陕西 西安 710025
针对现有基于平视图像目标检测算法在航拍图像上检测精度不高的问题,提出一种具有动态感受野的单阶段目标检测算法。该算法采用SE-ResNeXt作为特征提取网络,在RetinaNet结构中添加bottom-up短连接通路和全局上下文上采样模块,增强了检测层特征的结构性和语义性。构造具有动态感受野的检测子网络,动态选取适当尺度的感受野特征进行目标检测。在实景航拍数据集上进行实验评测,并与相关算法作对比,结果表明改进算法在数据集上表现良好,性能指标具有明显提升,即使在光线昏暗、下视视角、斜下视视角和密集目标等场景图像中,也具有较好的检测效果。
机器视觉 目标检测 航拍图像 RetinaNet 动态感受野
国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
针对在目标检测中现有方法检测速度慢的问题,基于航拍图像中人造物体含有大量边缘的特点,提出了一种基于梯度聚类的区域建议算法(APM)。利用目标检测算法对提取的感兴趣区域进行检测,在DOTA (Dataset for Object deTection in Aerial Images)数据集上对算法的实时性和准确率进行了测试。研究结果表明,所提算法极大地提升了目标检测算法对大尺寸、目标密集的航拍图像的检测速度,该方法的召回率较高。
图像处理 目标检测 深度学习 航拍图像 梯度聚类 区域建议方法 激光与光电子学进展
2019, 56(6): 061007
中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院, 安徽 合肥 230031
针对航拍图像中存在的厚云遮挡问题,提出了一种基于改进Criminisi算法的图像修复去厚云算法。通过改进优先权函数确定了最优待修补块,完善了最优匹配块搜索策略,减少了结构传播错误和累积错误,增大了匹配的准确度;根据像素点的亮度局部方差选择了适合的样本块尺寸,并定义了新的置信度更新函数。通过逐步细化的云检测方法和形态学开运算获得厚云区域掩模。模拟数据和真实数据实验结果表明,所提算法相比于传统Criminisi算法,补全效果更自然,能更好地修复航拍图像中的厚云区域。
图像处理 航拍图像 厚云去除 Criminisi算法 优先权模型 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121012
