光学 精密工程
2023, 31(12): 1827
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
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 北京市遥感信息研究所, 北京 100085
4 中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室, 北京 100101
大气对太阳辐射的吸收和散射会导致卫星影像的亮度和对比度降低,大气能见度越低、卫星空间分辨率越高,这种现象越明显,以至于低能见度条件下的亚米级空间分辨率光学卫星影像看起来非常模糊。基于辐射传输方程开发的自适应大气校正算法充分考虑了大气和目标物周围环境对卫星入瞳处目标辐亮度的影响,定量化描述了目标物周围像元的反射率与目标像元的反射率差异对邻近效应的影响。利用自适应大气校正算法对低大气能见度条件下的亚米级空间分辨率卫星影像进行大气校正,并且将其与常规图像处理结果进行对比。结果表明,利用自适应大气校正算法校正后的卫星影像质量得到了明显改善(清晰度提高了4.5275倍,对比度提高了44.61%,信息熵值提高了64.22%)。相对于常规图像处理方法在提升卫星图像质量时会带来噪声和过度增强的问题,自适应大气校正算法在提升卫星图像质量时不会带来噪声和过度增强问题。
大气光学 大气校正 亚米级卫星影像 图像模糊 图像增强 灰度直方图分布偏移 灰度直方图分布动态范围 光学学报
2021, 41(11): 1101002
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 重庆连芯光电技术研究院有限公司, 重庆 400021
受气动光学效应的影响, 来自目标的光波波前会产生动态扰动, 导致成像模糊化。常用的校正方法是在测得波前的前提下进行解卷积处理, 达到还原图像的效果。传统的波前传感器只能有效测量中心视场, 由于存在非等晕问题, 导致所能还原的图像区域过小。光场相机波前传感器作为一种新型波前传感器, 具有视场大、动态范围大的优点, 可以同时探测模糊图像不同区域的点扩散函数, 从而一次性还原整幅图像。文章利用Matlab模拟了光场相机的大视场波前探测特性, 对气动光学效应引起的模糊图像进行清晰化处理, 并与夏克-哈特曼传感器的模拟结果进行了比较。结果表明, 光场相机波前传感器可以对气动光学效应造成的波前扰动进行有效的大视场波前探测, 一次探测能够清晰化整个视场的图像, 且视场范围是传统波前传感器的数倍以上。
图像模糊 解卷积 波前测量 光场相机 图像清晰化 气动光学效应 image blur deconvolution wavefront measurement light field camera image sharpening aero-optical effect
1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610054
3 中国科学院大学，北京 100049
为了研究水下热扰动环境对光学成像的畸变、模糊等失真问题的影响，利用水下图像的灰度分布、结构相似性图像度量(SSIM)和归一化最大灰度梯度清晰度评价函数来评价目标图像在径向和轴向上的畸变和模糊等失真程度，得到水下热扰动对光学成像变化的规律。实验数据表明，随着成像系统与目标的轴向距离增加，图像的畸变和模糊程度越来越大。轴向距离L1=500 mm 时，对应图像的SSIM 值优于0.7，归一化清晰度值优于0.8；轴向距离L3=1500 mm时，对应图像的SSIM 值低于0.2，归一化清晰度值不足0.6；此外，轴向距离L1 时，成像在径向上，距离发热源越近，边缘漂移越大，即成像图像畸变越严重；最后，相同轴向和径向条件下，目标在不同时刻的图像SSIM 和归一化清晰度值有优劣，该结论可为后续的水下图像复原提供参考。
水下成像 热扰动 图像畸变 图像模糊 图像评价 underwater imaging thermal disturbance image distortion image blurring image evaluation
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
在红外热像仪的外场应用中,温度变化会对热像仪的光学系统特性产生影响,导致光学系统产生离焦,造成图像模糊,影响成像质量。针对这一问题,提出了机电式无热技术,利用移动透镜进行主动补偿,以消除或降低温度变化对图像质量造成的影响。基于实验数据研究了温度变化对热像仪焦距的影响,得到温度对焦距变化影响的规律。基于分析结果,得到不同温度下调焦电机补偿码值,并增加了温度测量接口,设计了自动补偿软逻辑控制软件。最后,在红外热像仪上进行了实物实验验证,验证实验结果表明,该方法可使长时间工作的红外热像仪图像一直保持基本状态。提出的机电式主动补偿方法避免了光学系统重新设计,具有较好的实践性和经济性。
温度变化 图像模糊 无热化 主动补偿 电机码值 temperature variation image fuzzy athermalizing active compensation motor code
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
离焦模糊图像的清晰度较低，因此必须对其进行复原。传统方法通常采用圆盘或高斯函数来近似离焦造成的点扩散函数，复原效果不够理想。为此，提出利用哈特曼夏克波前传感器探测离焦波前，根据所得波前计算光学系统的点扩散函数，并采用Richardson-Lucy算法对模糊图像进行复原。搭建了实验用的光学系统，采集了离焦模糊图像以及相应的波前信息，获得了清晰的复原图像，并利用客观图像评价方法对退化图像和复原图像进行了评价，同时与传统方法得到的复原图像进行了比较。实验结果表明，该方法能精确重建点扩散函数，有效提高图像的质量。
成像系统 离焦复原 哈特曼夏克波前传感器 图像模糊 点扩散函数
华中科技大学 电子与信息工程系， 湖北 武汉 430074
传统的辐射计阵列校正算法需要测量阵列各方位的空间响应矩阵，缺失部分方位信息会导致反演图像模糊.针对这个问题，提出了一种在缺失部分方位信息情况下的改进的校正算法.对实际场景的实验结果表明，改进的校正算法能够有效地抑制因缺失方位信息导致的图像模糊.
微波遥感 校正算法 空间响应矩阵 图像模糊 microwave remote sensing calibration algorithm spatial response matrix image blur
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,研究生院,北京,100039
分析了航空成像系统像移模糊产生的机理;通过建立运动模糊的数学模型,构建二维运动模糊点扩散函数;采用维纳滤波方法,消除了航空成像系统图像像移模糊;通过加窗技术,有效地抑制和减小了边缘误差.实验结果表明,该方法效果较好,可以实现1个像元的恢复精度.
航空成像 图像模糊 像移模糊 Wiener滤波 点扩散函数(PSF)
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 国防科技大学ATR实验室,长沙 410073
提出并验证面阵探测器扫描图像退化模型的点扩展函数,并运用该点扩展函数对扫描模糊图像进行复原。
图像复原 点扩展函数 面阵焦平面 图像模糊 激光与光电子学进展
2005, 42(10): 32
