1 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
2 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
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
4 中国科学院大学光电学院，北京 100049
针对水下图像因成像环境造成的色彩失真、对比度下降、模糊等问题，提出一种自适应水下图像增强算法。首先，基于Lab色彩空间的局部色偏和全局色偏对衰减颜色进行色彩补偿，再利用灰度世界算法恢复水下图像的色彩平衡。其次，使用自动色阶和伽马校正方法调整各通道信息，以获得高动态范围、高照度的图像。最后，通过反锐化掩膜方法获得高频信息并增强图像细节，从而获得清晰的水下图像。所提算法利用图像的色偏、均方差等统计信息，实现了自适应处理。实验结果表明，所提算法能有效去除水下图像色偏，提高图像对比度与清晰度，提升视觉效果。较之其他算法，其在处理效果及时间上均有优势。
图像处理 水下图像增强 色彩校正 对比度提升 细节增强 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0837001
1 天津大学未来技术学院，天津 300072
2 天津大学海洋科学与技术学院，天津 300072
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
在散射环境下获取的图像质量退化严重，细节对比度降低，极大地限制了光学成像技术在诸多领域的应用。由于散射光具有部分偏振特性，基于偏振成像的去散射技术近年来得到了广泛的关注及应用。但传统的偏振去散射方法的复原效果十分依赖对场景偏振参数的准确估计，对强散射的复杂场景难以取得理想的去散射效果。为了克服这一缺点，提高偏振去散射方法在不同环境中的适用性，着眼于偏振图像的区域细节，提出一种基于区域细节强化的偏振去散射新方法。该方法结合对比度和Stokes矢量来确定两幅待复原的偏振子图，通过频域处理估计模型的关键参量，然后利用散射退化模型反解出未退化图像，最终融合形成去散射图。实验结果表明：所提方法在不同种类散射环境（雾霾或浑浊水体）和不同散射强度下均具有良好的复原效果，提高了偏振算法的适用性；同时，充分利用了偏振图像的强度分布特点，能够突出原图中的强偏振区域，可同时复原高低偏振目标物体，增强图像的细节信息。
偏振光学 图像退化 散射 偏振成像 对比度 区域细节 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211017
1 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
2 中国电波传播研究所 第三研究部，山东 青岛 266108
针对小目标在整幅图像中占比很低，且目标周围存在大量杂波，提出了一种基于联合方向梯度（Associated Directional Gradient，ADG）和均值对比度（Mean Contrast，MC）的红外弱小目标检测算法。该算法由两个模块组成：ADG利用红外弱小目标的高斯分布模型，将单一方向的梯度与一个相邻方向上的梯度相加组成新的联合梯度特征，增强真实目标、抑制背景杂波的同时能够消除高亮边缘对目标检测效果的影响；MC融入方向信息来计算目标的多方向对比度，选用多方向对比度的最小值抑制结构噪声，并将均值滤波的思想引入对比度的计算，抑制背景中的孤立噪声，进一步降低检测的虚警率。在实际红外图像上的实验结果表明，该算法在增强目标信噪比和抑制背景噪声方面，能够取得较好效果。
红外图像 目标检测 联合方向梯度 均值对比度 infrared image target detection associated directional gradient mean contrast
1 长沙理工大学设计艺术学院, 湖南长沙 410114
2 长沙理工大学电气与信息工程学院, 湖南长沙 410114
针对红外图像增强过程中容易饱和、细节丢失等问题, 提出一种参数自设定的双直方图均衡化方法。根据灰度级累积概率密度黄金比例值将原始图像划分为两个独立的子图像。结合原始图像曝光度和子图像灰度级区间信息, 对每个子图像的直方图进行多尺度自适应加权校正。基于校正后的直方图, 对每个子图像分别作均衡化映射变换, 最后合并子图像获得增强图像。在红外图像公开数据集 INFRARED100上进行的测试显示, 与亮度保持双直方图均衡化(Brightness Preserving Bi-Histogram Equalization, BBHE)、带平台限制的双直方图均衡化(Bi-histogram Equalization with a Plateau Limit, BHEPL)、基于曝光度的双直方图均衡化(Exposure based Sub-image Histogram Equalization, ESIHE)方法相比, 所提方法增强的图像具有合适的平均对比度和更大的平均信息熵, 在峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio, PSNR)、结构相似度(Structural Similarity, SSIM)、绝对平均亮度偏差(Absolute Mean Brightness Error, AMBE)指标上平均提升至少 17.2%、4.0%、56.2%。实验结果表明, 所提方法对不同亮度特征的红外图像都有良好的适应性, 可有效增强红外图像对象和背景之间的对比度, 在噪声抑制、亮度和细节保持等方面优于同类方法。
红外图像处理 对比度增强 直方图均衡化 亮度保持 自适应加权校正 infrared image processing, contrast enhancement, h
南昌航空大学信息工程学院, 江西南昌 330063
针对复杂云层背景下红外小目标检测的虚警现象和实时性要求, 提出一种基于结构张量筛选和局部对比度分析的新算法。结合目标区域结构张量最大特征值大于其他背景区域结构张量最大特征值的特点, 滤除大部分非目标区域, 保留少量可疑区域, 再对可疑区域进行局部对比度计算, 能够增强目标、抑制残留背景, 并有效减少计算量。算法步骤如下: 首先, 在滑动窗口捕获的局部图像区域内构建结构张量矩阵, 将最大特征值大于特定阈值的区域标记为可疑区域; 然后, 对可疑区域进行比差联合型局部对比度计算, 生成显著度图; 最后, 利用自适应阈值分割实现小目标的分离。实验结果表明: 该算法在复杂云层背景下具有更高的检测率、更低的虚警率以及更少的运行时间。
红外小目标检测 可疑区域筛选 结构张量 局部对比度 infrared small target detection, suspicious area s
中国海洋大学物理与光电工程学院，山东青岛 266101
激光散斑会严重影响图像的质量，降低图像的对比度和分辨率，为了抑制激光投影散斑，基于人眼视觉暂留特性和漫散射体散斑抑制原理，搭建了一套基于运动循环胶质溶液的散斑抑制装置，该装置体积小，并能有效抑制散斑，实现散斑对比度低于人眼观测阈值 5%的抑制效果，光的透过率可达 65%以上，同时该装置比起振动扩散器，在降低噪声及价格上具有明显的优势，具有一定的实用推广价值。
激光投影 散斑 漫散射 散斑对比度 扩散器 laser projection speckle diffuse scattering speckle contrast scatter
1 华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心，湖北武汉 430223
2 武汉第二船舶设计研究所，湖北武汉 430205
针对雾气环境下实际图像亮度/对比度不佳的情况，提出了整体灰度拉伸和局部对比度增强算法，改善了图像的亮度和对比度。采用基于暗原色先验的图像去雾算法来去除视频监控中常常遇到的雾霾影响。为了消除块效应，将图像分成最小的块，即对每个像素提取暗原色，并采用邻近相似性原则修正暗原色，MATLAB仿真表明，改进后的算法可以很好地去除图像中的雾气。最后，完成了基于达芬奇 DM6467的图像增强算法软件开发，实现了 4路视频的输出、切换和图像增强。增强后的图像，其 SSIM指标可提高 50%以上，该系统可以有效地去除雾气对图像的影响，满足图像去雾增强的需要。
块效应 图像增强 图像去雾 灰度拉伸 对比度增强 blocking artifact image enhancement image haze removal gray extending contrast enhancement
山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东 济南 250061
使用皮秒激光时，通过改变激光标刻参数，可以在铝合金表面得到不同对比度的黑色图案。通过激光扫描显微镜对实验标刻样本表面进行测量，并通过电磁波理论建模对皮秒激光打黑机理进行分析。研究发现，激光标刻样本宏观基体表面存在微纳尺度的最大高度值不同的密集峰谷形貌。样本表面微纳峰谷形貌的最大高度值越大，表面反射率越低，从而形成对比度较大的黑色图案。通过样本灰度值得到的对比度与理论建模得到的对比度几乎一致，这证实上述机理是激光打黑铝合金的主要原因。
皮秒激光标刻 黑色图案 反射率 对比度 电磁波 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2314005
