张文雪 1,2,3,4罗一涵 1,2,3,4,*刘雅卿 1,2,3夏诗烨 1,2,3赵开元 1,2,3,4
1 中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室,四川 成都 610209
3 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
4 中国科学院大学,北京 100049
![]()
![]()
超分辨率重建 亚像素 图像处理 微扫描 super-resolution reconstruction subpixel image processing micro-scanning
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094
2 电力科学研究院 国网山西省电力有限公司,山西 太原 030001
针对远场激光光斑分布不均匀、形状不规则的特性,提出一种基于改进的Zernike矩的远场激光高精度中心测量方法。在传统Zernike矩亚像素边缘检测基础上,使用新型的logistic边缘检测模型和阶跃阈值自适应提取方法,在减少人工对阶跃阈值误判的同时,提高对实际边缘的识别精度,最后使用最小二乘法椭圆拟合得到高精度激光光斑中心。该方法在远场激光中心检测中,单帧误差在0.5 pixel左右,连续多帧中心偏差波动在1 pixel以内,拥有较高的精度和可靠的稳定性。
Zernike矩 远场激光 光斑中心 亚像素边缘 Zernike moments far field laser spot center subpixel edge
贵州大学 大数据与信息工程学院,贵州 贵阳 550025
由于盲人对周围环境缺乏视觉感知力,出行一直是盲人生活中的困扰。本文提出一种基于YOLOX改进的导盲系统障碍物检测算法CE-YOLOX。首先,为了减少特征融合网络在特征通道缩减时带来的语义信息的丢失,以亚像素跳变融合模块SSF和亚像素上下文增强模块SCE来充分利用通道信息和不同尺度的语义信息,以通道注意力引导模块CAG减少多尺度特征融合带来的混叠效应。其次,为了使模型更加聚焦于有效特征,引入全局注意力机制GAM,通过减少信息弥散和放大全局交互表示来提高模型性能。然后,使用SIOU-LOSS替换原模型的位置回归损失函数IOU-LOSS,加快了边框的回归速度与精度。最后,搭建导盲系统检测平台,将所提算法移植到边缘计算设备NVIDIA Xavier NX上。实验结果表明,改进的导盲系统障碍物算法在服务器和NVIDIA Xavier NX平台上的mAP一致,提升至90.53%,相较原YOLOX模型算法提高了2.45%。在服务器上的检测速度达到75.93 FPS。本文模型在兼顾检测速度的同时提高了精度,显著优于对比算法,满足边缘计算设备的要求,具有实际的应用价值。
导盲系统 障碍物检测 亚像素 CEFPN GAM 角度损失 SIOU blind system obstacle detection subpixel CEFPN GAM angle loss SIOU
1 天津工业大学生命科学学院,天津 300387
2 天津工业大学电子与信息工程学院,天津 300387
3 天津市光电检测技术与系统重点实验室,天津 300387
针对单幅电子散斑干涉条纹图的相位恢复问题,以U-Net为基础网络,融合子像素卷积模块和结构化特征增强模块,提出了USS-Net,实现对单幅条纹图端到端的相位恢复。首先改进上采样方式,采用子像素卷积使网络能学习到更多的条纹细节信息,同时降低反卷积零值填充对梯度计算的影响。其次在编码部分改进特征融合方式,采用结构化特征增强模块,充分融合不同尺度的特征信息,解决条纹疏密程度不均导致特征提取不佳的问题,进而提升对单个像素点的分割准确性。建立了ESPI条纹-相位仿真和实验数据集,对USS-Net模型进行测试与分析,验证所提方法的有效性。所提方法克服了传统相位恢复方法过程繁琐、容易受噪声干扰等缺点,有效提高了单幅条纹图相位恢复的准确率。
图像处理 条纹图 相位恢复 卷积神经网络 子像素卷积 结构化特征增强 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1610003
1 西安建筑科技大学信息与控制工程学院,陕西 西安 710055
2 中国社会科学院考古研究所,北京 100101
3 陕西省文物保护研究院,陕西 西安 710075
汉长安城遗址出土骨签数量庞大,基于数字图像技术的骨签尺寸自动测量方法能够提高工作效率。针对骨签纹理繁多、边缘对比度低导致测量精度不高的问题,提出一种基于分区域自适应阈值Zernike矩的骨签图像尺寸测量方法。首先,利用Canny算子进行像素级定位;然后,对称设定边缘有效分区域,以欧氏距离为比例系数计算各个分区域像素点与中心点的加权灰度值,作为各区域Zernike矩提取边缘的判定阈值,提取骨签亚像素级边缘;其次,引入边缘轮廓判别条件剔除无效纹理,获取骨签图像精确轮廓;最后,使用最小外接矩算法计算骨签不规则轮廓,结合相机标定完成骨签尺寸测量。实验结果表明,与其他方法相比,该方法测量的骨签长宽的均方根误差分别降低1.3 mm和1.2 mm,平均相对误差分别降低3%和6.3%,平均绝对误差分别降低1.23 mm和1.08 mm,能够有效提高复杂边缘轮廓的骨签尺寸测量精度。
测量 尺寸检测 Zernike矩亚像素边缘检测 自适应阈值 边缘提取 最小外接矩算法 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1412001
黑龙江大学 电子工程学院,黑龙江哈尔滨150000
树莓有“第三代黄金水果”的美誉,对于红树莓之乡——尚志而言,准确获取树莓的种植面积对该区域的农作物种植结构调整、产业发展有着重大的意义。以黑龙江省尚志市苇河镇周家营子村为研究区,利用Sentinel-2数据较高的空间和时间分辨率,获得研究区的时序数据,基于该影像剖析研究区作物成长中每个时期的光谱特性和归一化植被指数的时序变化,采用CART算法开展了研究区树莓种植面积估计的研究。与仅依据多时相遥感影像得到的种植区域结果对比,探究NDVI时序数据的参与给区域提取精度带来的变化,并与基于最佳时相数据的面向对象分类和支持向量机分类两种分类算法所得的结果相比较。实验结果表明:基于时序CART算法的两种方法提取树莓种植面积较另外两种分类算法都有更理想的效果,可以得到作物种植面积与空间分布,能够满足作物监测的需求;在利用多时相数据分类的基础上,NDVI时序数据的加入,使作物之间的光谱差异得以放大,分类精度得到提升,相比仅依据Sentinel-2多时相数据分类精度提高了1.67%,Kappa系数提高了0.02。
多光谱遥感 树莓种植面积 时序数据 Sentinel-2 CART multi-temporal remote sensing subpixel Raspberry planting area time-series data sentinel-2 CART
1 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院,安徽合肥230009
2 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室,安徽合肥30009
3 教育部安全关键工业测控技术工程研究中心,安徽合肥20009
微器件广泛应用于电子工业。由于衍射效应,微器件的物理边缘与光学边缘不一致,这给检测和测量带来了挑战。为提高微目标检测与测量精度,本文将图像超分辨率重建与目标测量结合,提出了一种基于边缘增强的图像超分辨率重建算法并搭建了对应的测量系统。首先提出了一种新的图像超分辨率重建质量评价参数,证明了图像超分辨率重建提高目标测量精度的可行性。针对目标边缘,将通道注意力机制引入网络,增强了网络对图像边缘的重建能力。最后,设计并搭建了目标测量系统,并进行了实验。结果表明:在公开数据集上,本文算法能取得更高的峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)等客观指标值;在实际测量中,本文算法可将原有测量系统极限分辨率提高25.9%,目标测量精度平均提高51.6%。本文研究为工业生产中的微目标检测和测量提供了一个潜在的发展方向。
深度学习 图像超分辨率 计算机视觉 边缘检测 亚像素 deep learning image super-resolution computer vision edge detection subpixel