辽宁工程技术大学 电子与信息工程学院，辽宁 葫芦岛 125105
针对现有图像重定向方法视觉效果差和处理速度慢的问题，提出一种基于主成分分析法和分块的内容感知图像重定向方法。首先，利用主成分分析法融合梯度图和显著图来提取更加丰富的图像特征，避免主体信息失真；其次，相邻裁缝线由均值代替，避免像素不连贯；最后，根据能量图中列能量值的大小将图像分为显著区域和非显著区域，并行缩放分块，更加注重图像特征并提高运行效率。在MIT RetargetMe、DUT-OMRON和NJU2000数据集上进行实验分析，以主观感受和客观因子运行时间、SIFT-flow作为评价指标，与几种常用算法对比。实验结果表明，该方法保证了图像主体信息的完整性，平均运行时间为线裁剪算法的1/3。本文提出的方法不仅具有较优的视觉效果，而且可降低运算量。
主成分分析法 能量图 分块 裁缝线 缩放 principal component analysis energy map blocking seams scaling
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室，北京 100081
消除拼接主镜式望远镜的分块子镜间的共相位倾斜（tip-tilt）误差是有效提升集光能力、实现共相位成像的关键之一。提出了一种基于相位传递函数（PTF）的分块子镜的tip-tilt高精度检测方法。在分块镜的共轭面处设置具有离散孔结构的光阑，将其作为tip-tilt检测系统的入瞳，借助傅里叶分析，推导建立了误差检测系统的PTF与tip-tilt的函数关系，通过对探测得到的点扩散函数进行傅里叶分析，得到PTF，依据建立的函数关系即可实现tip-tilt的高精度检测。对所提方法进行了仿真分析和实验验证，检测精度的均方根（RMS）值为（为波长）。所提方法结构简单，只需要设置一个具有离散孔结构的光阑，可用于拼接式主镜、稀疏孔径系统的共相位tip-tilt误差检测。
傅里叶光学 相位传递函数 分块镜 倾斜误差 离散孔光阑 傅里叶变换
为了解决食品生产加工场所的卫生检查地点不固定、检测效果受环境因素影响大等问题，根据不同种类食品残留物在紫外光照射下产生不同波长荧光的特性，采用荧光成像技术和分块大津算法，开发了一种能够协助现场检测员进行视觉卫生检查的手持式荧光成像设备。利用3种常见材料表面(木制案板、不锈钢板、聚乙烯塑料板)对奶粉(体积分数为50%、33%、20%、10%、2%)和菠菜残渣(体积分数为50%、33%、25%、20%、10%)进行了实验验证。结果表明，该系统可以协助检测员进行卫生安全检查，不同体积分数菠菜残渣在3种材料表面检出率为100%，不同体积分数奶粉残留物在木制案板和不锈钢板表面检出率为100%，在聚乙烯塑料板表面，除体积分数为2%的奶粉残留物部分检出外，其余体积分数奶粉残留物均能有效检出。该研究为食品加工场所手持式卫生检测设备开发提供了参考。
成像系统 残留物检测 荧光成像技术 食品安全 现场可编程门阵列 分块大津算法 image systems detection of residues fluorescence imaging technique food safety field-programmable gate array block Otsu algorithm
1 中国科学院国家空间科学中心 复杂航天器系统电子信息技术重点实验室，北京 100190
2 北京理工大学物理学院 量子技术研究中心和先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室，北京 100081
3 中国科学院国家空间科学中心 空间科学卫星运控部，北京 100190
4 中国科学院大学，北京 100049
5 北京量子信息研究院，北京 100081
中长波红外成像探测器成本高昂，成为该波段高分辨成像和实时显示的巨大挑战。本文提出一种高效合并分块压缩感知方法（Multi-block Combined Compressed Sensing，MBCS），适用于基于焦平面阵列的压缩成像系统，它结合了并行采样和快速重建优势，可通过低分辨红外探测器实现低分辨并行测量和高分辨图像快速重建。与传统的基于压缩感知超分辨成像相比，该方法可提升高分辨图像重建的质量，同时实现高速重建。本文对光学系统原型和MBCS重建模型测量矩阵构建过程进行了研究，讨论了合并块大小对重建性能的影响，发现存在最优块大小使重建速度与重建质量都最优。此外，本文还实现了基于GPU加速的MBCS重建算法，用于进一步改进并行成像系统的图像重建速度。仿真和光学实验验证了该光学系统并行采样和快速重建策略的有效性，512×512分辨率成像与显示速度可达到5 Hz。
压缩成像 分块压缩感知 中红外 焦平面阵列 图像处理单元 compressive imaging blocked compressed sensing medium infrared focal plane array GPU
1 西南石油大学机电工程学院，四川 成都 610500
2 西南油气田分公司蜀南气矿井工程管理科，四川 成都 610506
针对显微镜观测动态平面目标时的自动对焦需求，提出一种基于图像清晰度评价的显微镜静/动态自动对焦方法。首先，根据对聚焦-失焦图像特征的分析，建立加权Tenengrad评价函数评估方法和图像分块对焦窗口模式。其次，针对搜索过程中的局部极大值问题，利用模拟退火理论建立对焦搜索模型。最后，为了对动态图像进行评价，利用图像模糊法来判断动态无参考图像失焦水平。在此基础上，形成了静态调焦模型，动态失焦检测与实时对焦模型。通过搭建显微镜自动对焦实验平台，结果表明：该静态调焦模型能够使显微镜快速准确地静态自动调焦，动态失焦检测和实时对焦模型能够使显微镜满足在动态观测下离焦检测和实时调焦的要求。
加权Tenengrad评价函数 图像分块窗口选择 模拟退火算法 图像模糊无参评价 显微镜动态对焦 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0411003
重庆市信息通信咨询设计院有限公司,重庆 400041
针对大规模多输入多输出(MIMO)系统中线性最小均方误差(MMSE)信号检测算法复杂的高维矩阵求逆难以用于实际工程的问题,文章基于矩阵分块思想并结合Neumann级数展开算法,提出了一种低复杂度的混合迭代算法。利用MMSE算法中加权矩阵逆矩阵的Neumann级数二阶展开作为其分块矩阵求逆的迭代初始值,可以有效提高算法收敛速度。仿真结果表明,该方法能以较少迭代次数逼近传统MMSE算法较优检测性能,并降低计算复杂度。
信号检测 大规模多输入多输出 混合迭代 矩阵分块 Neumann级数展开 signal detection massive MIMO hybrid iteration matrix block Neumann series expansion
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100039
3 长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022
针对尺度不变特征变换（SIFT）算法配准可见光和合成孔径雷达（SAR）图像时性能较差的问题，提出了一种基于改进光学-SAR图像的SIFT（OS-SIFT）可见光和SAR图像配准算法。首先，利用非线性扩散滤波构建可见光和SAR图像的非线性扩散尺度空间，并采用多尺度Sobel算子和多尺度指数加权均值比算子分别计算可见光和SAR图像的一致性梯度信息。然后，用图像分块策略剔除尺度空间第一层后对尺度空间进行分块，在一致性梯度信息的基础上提取Harris特征点，得到稳定且均匀的点特征。基于梯度位置和方向直方图模板构建描述符并对其进行归一化处理，以克服影像间的非线性辐射差异。最后，利用欧氏距离进行特征匹配，并采用快速抽样一致性算法剔除误匹配。实验结果表明，相比联合位置、尺度和方向的SIFT算法和OS-SIFT算法，本算法的匹配率有明显提高，均方根误差也相对较低。
遥感 可见光图像 合成孔径雷达图像 尺度不变特征变换 非线性扩散滤波 分块策略 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0228006
1 山东科技大学测绘与空间信息学院，山东 青岛 266590
2 安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230601
3 青岛秀山移动测量有限公司，山东 青岛 266590
针对传统的迭代最近点（ICP）点云配准算法存在收敛缓慢、配准时间长、重叠率过低导致的匹配错误等问题，提出了一种以分块提取特征点为核心、块状配准点云重叠率为约束的改进ICP配准算法。首先，计算点云的平均距离密度，在设定的数量阈值内对点云进行分块，并从分块后的点云中并行提取尺度不变特征变换（SIFT）特征点，采用快速点特征直方图（FPFH）进行特征描述；然后，利用采样一致性初始配准（SAC-IA）算法实现点云的匹配，同时以块间匹配率50%作为依据，提取点云的重叠区域；最后，基于匹配的特征点计算初始姿态，在此基础上利用重叠部分实现两块点云的精确配准。实验结果表明，重叠率较低的点云经分块及重叠区域提取后，可以大幅缩短运行时间，提高配准精度。
机器视觉 点云配准 point cloud registration 点云分块 特征提取 重叠区域 精细配准 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0215007
