赣南师范大学江西省数值模拟与仿真技术重点实验室，江西 赣州 341000
图像采集时易受背景光的干扰，影响成像质量。激光锁定成像技术利用正弦调制的辅助激光实现了良好的背景光消除，但成本高和安全性不足，且要求图像传感器帧频足够高以满足调制速度。因此对该技术进行扩展，从理论上探讨除正弦波外的其他信号调制辅助光源的可行性和背景光消除机制。采用LED为辅助光源，并利用优化图像采集的控制方式降低对图像传感器帧频的要求。理论研究表明，锁定成像技术辅助光源的调制信号可扩展到一个周期内积分为零的任何波形信号。采用正弦波、方波、三角波、锯齿波调制LED光源的实验结果表明，在一个调制周期内，所提技术采用4种调制波形后在不同采样率下都取得较好的背景光消除效果，且该技术对辅助光源及图像传感器帧频的要求不高，验证了理论的可行性。
锁定成像 辅助光源 调制 背景光消除 鉴相 理论机制 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1411003
1 华北电力大学 1. 电子与通信工程系
2 2. 河北省电力物联网技术重点实验室
3 3.保定市光纤传感与光通信技术重点实验室, 河北 保定 071003
研究了大气折射效应对星地量子密钥分发(QKD)系统的背景光误码率的影响, 研究过程中考虑了白天晴天、满月夜晚和无月夜晚三种不同的背景光条件。建立了分层结构的星地QKD信道传输模型, 模拟大气折射效应对信号传输距离的影响; 基于此模型仿真分析了考虑和忽略大气折射效应时只考虑背景光的误码率随天顶角的变化趋势。结果表明: 忽略大气折射效应将对背景光误码率产生较大的影响, 此外在无月夜晚背景光条件下可以获得相对最低的误码率。
星地量子密钥分发 大气折射 背景光 误码率 天顶角 satellite-to-ground quantum key distribution atmospheric refraction background light bit error rate zenith angle
浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
硅基光电倍增管(SiPM)是由数百乃至数千单光子雪崩二极管(SPAD)组成的阵列，它具有增益高、易于集成到阵列以及抗干扰等优点，在激光雷达测距方面具有广泛的应用前景。本文分析了激光雷达测距中的信号和噪声模型，仿真计算了阳光下的SiPM模拟输出，通过高斯拟合得到相应的均值，并在SPAD接收光子受激发概率服从泊松分布的基础上，给出了背景光电子数在0.001个/ns~0.01个/ns，探测器死时间在5 ns~50 ns范围内受背景光影响的SiPM模拟输出计算公式，推导了目标探测概率表达式。在室外环境光下进行的激光测距探测概率实验结果与理论计算值相吻合。
硅基光电倍增管 背景光 死时间 激光测距 探测概率 SiPM background light dead time laser ranging probability of detection
1 陕西科技大学电气与控制工程学院, 陕西西安 710021
2 陕西科技大学电子信息与人工智能学院, 陕西西安 710021
针对水下降质图像复原过程中, 存在背景光预估偏差及对比度失衡的问题, 提出一种水下图像复原方法。首先根据超像素图像分割方法确定背景光区域及取值, 然后采用红通道先验理论求取预估透射率, 获得初步复原图像; 最终通过归一化幂律校正的限制对比度自适应直方图均衡化(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE)算法增强复原图像的颜色。使用 3种图像质量评价标准对实验结果进行客观分析, 结果表明, 该方法可以有效均衡对比度, 提高可视化效果。
水下图像复原 背景光预估 红通道先验 颜色校正 underwater image restoration, background light est CLAHE
1 合肥工业大学计算机与信息学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学电子与信息工程学院, 安徽 合肥 230601
针对视场中光源对成像的影响问题,提出了一种新的抑制光源干扰的水下图像复原方法。建立了考虑光源干扰的水下成像模型,利用光源辐射图像和无光源影响图像的梯度分布不同的特点来分离光源辐射,在获得的抑制光源影响的水下图像中,利用最大值滤波和中值滤波分别估计出全局背景光和水下透射率,有效地降低了视场光源对参数估计的影响。实验结果验证了抑制光源干扰的水下图像复原方法的有效性,能够显著提升水下场景的可视性。此外,该方法在无光源影响的水下图像中也取得了良好的复原效果。
海洋光学 水下成像 光源辐射 水下图像复原 梯度平滑 全局背景光 光学学报
2021, 41(18): 1801001
宁波大学信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
针对水下图像存在颜色失真和视觉模糊等问题,提出基于光衰减先验和背景光融合的水下图像复原算法。首先通过最大强度先验计算背景光一,基于图像四叉树的方法估计背景光二,根据水下图像光照的亮暗情况对两个局部背景光进行融合,确定全局背景光;其次根据光衰减先验估计场景的相对深度,进而计算三个通道的透射率;然后逆求解水下光学成像模型以消除后向散射;最后结合限制对比度自适应直方图均衡算法以更好地校正水下图像的颜色畸变,最终得到复原后的水下图像。与4种具有代表性的水下图像复原方法进行主客观评价对比实验。实验结果表明,所提算法可以有效去除水下图像的视觉模糊,视觉效果更接近自然场景中的图像。
图像处理 水下图像复原 场景深度估计 透射率估计 背景光融合 激光与光电子学进展
2021, 58(8): 0810013
1 辽宁工程技术大学电子与信息工程学院, 辽宁 葫芦岛 125105
2 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院机器人与智能制造创新研究院, 辽宁 沈阳 110016
针对水下图像颜色失真与模糊问题,提出了基于背景光估计与透射率优化的水下图像复原算法。该算法将透射率定义为直接分量透射率和后向散射分量透射率,有效提升成像模型的完整性。先对红色衰减分量进行补偿并重置直方图分布范围实现色彩均衡;基于亮度、梯度判别及色调判断选出最佳背景光点;再通过红色暗通道先验得到后向散射分量透射率,利用无退化像素点求得直接分量透射率;最后将两个透射率及所求背景光代入成像模型中以获得复原图像。实验结果表明,所提算法能够有效平衡图像的色度、饱和度及清晰度,视觉效果接近自然场景下的图像。
图像处理 水下图像复原 双透射率 暗通道先验 水体背景光 激光与光电子学进展
2020, 57(14): 141010
1 西安工业大学 光电工程学院，西安 710021
2 教育部薄膜与光学制造技术重点实验室, 西安 710021
在窗口傅里叶变换(WFT)相位提取技术中，抑制线性相位误差和背景光强干扰对窗口尺寸的需求条件存在矛盾，无法对二者进行同时抑制，故提出一种通过改变输入信号频谱成分的线性相位 误差抑制技术，该技术利用傅里叶空频分析法将输入信号进行背景光强滤除并保留基频成分，使测量结果不受背景光强影响；考虑到线性相位误差同样受到窗口尺寸选取的影响，通过仿真分析确定 最优窗口尺寸判定依据；采用该方法重构抛物面形并以相移干涉技术所获面形结果为基准进行对比分析，结果表明，本文提出方法可实现线性相位误差与背景光强干扰的综合抑制效果并提高了传统 WFT相位提取精度。
相位提取 窗口傅里叶变换 线性相位误差 背景光强 干涉条纹 phase extraction Window Fourier Transform(WFT) linear phase error backgrounnd fringe pattern
1 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
2 陆军装备部驻天津地区航空军事代表室, 天津 300143
分析探测技术中探测器自身噪声和背景噪声, 发现背景噪声对微弱信号探测造成的影响远大于探测器自身噪声。因此, 文中提出基于光纤耦合分束技术, 实现由小面元探测器替代大面元探测器, 既能提高信噪比, 又能降低背景弥散斑影响。
探测器 背景光 光纤分束 detector background light optical fiber splitting
