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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    三维显示图像的串扰评价方法与理论建模(特邀)

    邢树军聂子涵张泷于迅博...
    166-174页
    查看更多>>摘要：裸眼三维(3D)显示技术可使观众无须佩戴眼镜就可以观看到具有立体效果的图像,是3D显示领域研究的重点.目前,业界尚缺少衡量裸眼3D显示器显示3D图像质量优劣的方法,从而严重制约了光场显示和内容生成的发展.本课题组提出了裸眼3D显示中串扰的客观评价指标,重点考虑了相邻像素间颜色值相近致使视点信息复用的情况.实验结果表明,所提评价指标与主观评分值的相关系数可以达到 88%以上,指标值与人眼视觉对视差图像的串扰感知高度一致.

    三维显示串扰立体显示光线追踪

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    视差信息引导的光场特征匹配度量方法(特邀)

    张萌金海燕肖照林左逢源...
    175-182页
    查看更多>>摘要：现有图像特征匹配方法在应对光照变化、几何形变等复杂场景时仍具有较大局限性,原因在于特征匹配的度量缺乏深度信息与全局约束.针对该问题,提出一种视差信息引导的光场特征匹配度量方法.对光场数据应用傅里叶视差层分解以构建尺度-视差空间,从而提取包含视差信息的光场特征.依据不同视角光场特征的投影变换关系模型,构建了一种依赖光场深度线索的特征匹配度量模型.采用人工神经网络学习投影变换模型参数的求解方法以重投影误差最小化为目标函数,采用迭代优化方式实现最优投影变换模型的高精度求解,并最终实现对特征点匹配的精确度量.在光场特征匹配数据集上的实验结果表明,相较于现有主流特征匹配方法,针对存在光照变化、几何变形、非朗伯反射表面、重复纹理且具有显著深度变化的场景,所提视差信息引导的光场特征匹配度量模型取得了更优的匹配准确度与鲁棒性.

    光场成像傅里叶视差层光场特征匹配度量

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    一种融合视觉Transformer和扩散模型的单视点内窥镜手术光场重建方法(特邀)

    韩晨明吴高昌
    183-193页
    查看更多>>摘要：针对内窥镜手术中单一视角图像深度估计不确定性与遮挡导致的手术场景三维感知难题,提出了一种融合视觉Transformer和条件扩散模型的单视点多平面图(MPI)表征方法,用以进行内窥镜手术光场重建.该方法首先利用视觉Transformer将输入的单视角图像令牌化,从而分解为多个图像块,并通过多头注意力机制提取局部与全局相结合的关联特征.然后,利用多尺度卷积解码器将图像块特征从粗到细进行重组与融合,生成初始MPI.最后,为了解决单视点内窥镜手术中组织之间的遮挡问题,引入了一个基于条件扩散模型的背景预测模块,根据初始MPI获取遮挡掩模,并以遮挡掩模和输入视角作为条件,预测被遮挡区域的分布,有效解决了单视点输入引起的光场内视角不连贯的问题.所提方法将基于视觉Transformer所分解的初始MPI与基于条件扩散模型预测的背景区域相结合,得到优化后的MPI,从而渲染出内窥镜手术光场中的各子视点图像.在达芬奇手术机器人的真实内窥镜手术数据集上的实验验证表明,所提方法在视觉和客观评价指标上均优于现有的单视图光场重建方法.

    光场重建视觉Transformer多平面图像表示条件扩散模型

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    基于多层卷积融合的红外小目标检测算法(特邀)

    张鹏石丽芬陈子阳蒲继雄...
    194-203页
    查看更多>>摘要：红外小目标检测技术在多个关键领域,如自主导航、安防监控中具有重要的应用价值.该技术能够识别低光或遮挡环境中肉眼难以察觉的小目标,对于识别潜在威胁和提高遥感探测能力具有显著意义.然而,由于红外图像中小目标占据像素少且缺乏形状和纹理信息,精确检测红外小目标面临巨大挑战.为了克服这些难点,提出一种多层卷积融合模块与多感受野融合模块相结合的深度学习模型,旨在通过多层级的特征提取和不同感受野的特征融合,有效表征小目标.使用实验室拍摄的红外图像作为测试集.实验结果表明,所提模型在多个评价指标上表现优异,像素级的交并比达到0.814,同时样本级的交并比达到0.845,验证了模型在小目标检测任务中的高准确性和可靠性.为了评估不同模块对模型性能的影响,进行了消融实验,结果进一步证实了多层卷积融合模块和多感受野融合模块对提升模型性能的重要性.

    红外小目标检测多层卷积融合模块多感受野融合模块消融实验

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    基于深度学习的光场图像重建与增强综述(特邀)

    肖泽宇熊志伟王立志黄华...
    204-222页
    查看更多>>摘要：光场能够完整捕捉三维空间中的光线信息,记录光线在不同位置和方向上的强度,这一特性使其能够精准地感知复杂动态环境,在生命科学、工业检测和虚拟现实等领域中有巨大的研究价值和应用潜力.在光场的拍摄、处理和传输过程中,由于设备限制和外部影响因素如物体运动、噪声、低光照和恶劣天气,光场图像往往存在失真和降质,严重影响图像质量并限制其后续应用.为此,研究人员针对光场图像的不同降质提出各种重建与增强算法.传统的光场图像重建与增强算法依赖于人工设计的先验知识,且算法设计复杂、效率低、泛化性差.随着深度学习的发展,光场图像重建与增强算法取得突破性进展,其性能和效率得到显著提高.介绍该领域相关的研究背景和光场表示,并针对不同的光场降质,概述和讨论其中的典型算法,内容涵盖空间与视角维度超分辨率重建、去噪、去模糊、去遮挡、去雨雾雪、去反射、低光增强等.此外,还概述光场图像重建与增强算法未来的挑战和发展前景.

    光场光场图像重建光场图像增强深度学习

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    复眼相机阵列动态全景图像合成技术(特邀)

    曹铭智王博文齐静雅吴付杰...
    223-232页
    查看更多>>摘要：在光电成像系统中,多相机/孔径的计算成像技术正逐渐成为实现宽视场高分辨率图像重建的关键手段,以突破单一成像系统空间带宽积受限的固有瓶颈.然而,多孔径图像合成通常涉及子眼图像间特征点提取、描述子匹配和对齐等步骤,重建计算量大,面临着实时性不足的挑战.尤其是当场景中存在运动物体时,重建图像通常会出现伪影和错位等"鬼影"现象,影响成像质量.针对上述成像问题,提出了一种基于多孔径复眼相机阵列的动态全景图像合成技术,采用统一计算架构(CUDA)对基于加速鲁棒特征(SURF)配准算法进行优化加速,并结合帧差法降低多帧配准过程中冗余的信息量,将合成图像的配准精度提升了15.91%,配准时间减少了91.23%.同时在接缝线的能量函数中引入基于视觉背景提取(VIBE)算法并建立相应的接缝线更新准则,从而实现多帧运动图像的无错位、伪影的全景图像合成.基于上述算法,构建了5×5多孔径复眼相机阵列成像系统,实现横向90°视场合成.与传统的接缝线算法相比,本文方案在无参考图像空间质量评估指标(BRISQUE)与基于感知的图像质量评估指标(PIQE)上分别实现了1.96与1.85的优化降低.此外,该系统能够在交互帧速率13 frame/s下,完成25张子图的拼接、重建及合成工作,相较于非CUDA加速的拼接算法重建时间减少99.7%.

    多帧图像处理全景图像合成复眼相机阵列计算成像

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    基于偏振约束的四维块匹配偏振图像去噪算法

    董昌吉刘贺东李校博程振洲...
    233-241页
    查看更多>>摘要：为了解决偏振图像对噪声的高敏感性和常规偏振图像去噪技术难以在消除噪声的同时保证偏振信息精确恢复的问题,提出一种基于偏振约束的四维块匹配(PBM4D)偏振图像去噪算法.首先利用偏振斯托克斯关系对偏振图像进行扩增,并将图像在偏振维度上合成为三维数据;接着根据偏振信息的相似性进行四维块匹配,保证偏振信息的完整性,从而充分发挥不同偏振通道间的物理相关性;最后在四维变换域中采用协同滤波来抑制噪声.对比实验结果表明,与其他传统偏振图像去噪技术相比,所提算法在不同信噪比情况下都能有效抑制偏振图像的噪声,特别是在处理线性偏振度和偏振角图像方面,所提算法表现良好.所提算法能够很好地保持偏振图像的物理相关性,因此可以精确恢复不同偏振特性物体的偏振信息.

    偏振图像图像去噪协同滤波四维块匹配偏振信息复原

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    基于Gabor模式的多光谱数字全息显微成像系统

    李心语冯飞孟浩然崔旭...
    242-250页
    查看更多>>摘要：为了同时对目标样本的三维空间结构及光谱信息进行分析,提出了基于Gabor模式的多光谱数字全息显微成像系统.即在Gabor同轴数字全息成像系统中引入可调谐多波段LED照明光源,获得目标样本在不同波长下的全息图像,通过采用角谱自聚焦和孪生像抑制算法获得目标样本在不同波长下的重建图像,估计样本透射光谱,实现像素级图像配准.使用美国空军(USAF)分辨率板对系统成像性能进行测试,选取不同生物组织样本及不同属性液体进行多光谱实验探究.结果表明,该系统成像分辨率可达7.81 µm,不仅实现了彩色全息显微成像,具有良好的色彩再现像,还可以定性区分不同属性液体,在无标记生物样品的成像和检测领域中具有潜在的应用前景.

    成像系统全息重建多光谱成像显微成像Gabor数字全息

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    同轴相衬成像中基于约束的三维相位恢复算法

    邱森张凯王研张兵兵...
    251-260页
    查看更多>>摘要：为了提升X射线同轴相位衬度CT成像中三维相位恢复算法的准确性和普适性,提出基于约束的三维衬度传递函数优化算法.该算法在三维空间施加有关样品信息的约束信息,并利用迭代优化算法提升样品的三维相位重建质量.模拟研究结果表明:与传统三维衬度传递函数算法相比,基于约束的三维衬度传递函数算法具有相位重建准确性高、抗噪性能优异、适用范围广等特点.该算法有助于推动X射线同轴相衬CT成像技术在材料科学、生物医学等领域的应用研究.

    X射线同轴相衬成像相位恢复图像重建

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    最小配置下相机位姿、焦距及径向畸变鲁棒高效解析方法

    张逸王宝琼张跃强胡彪...
    261-269页
    查看更多>>摘要：基于 3D/2D点对应的相机参数估计方法在众多视觉应用中占据着举足轻重的地位.perspective-n-points-focal-radial(Pn Pfr)方法根据3D/2D点对应,估计相机的位姿、焦距,以及径向畸变参数.针对其最小点数配置,即4点配置,也即P4Pfr问题,提出一种鲁棒高效的解法.首先,基于针孔相机模型和径向畸变模型定义伪深度因子;然后,对3D点去中心化,消去平移向量,构建鲁棒的P4Pfr模型;最后,基于该模型参数化旋转矩阵,结合旋转矩阵约束求解.根据上述求解框架,分别针对普通配置和平面配置设计解法,前者通过Gröebner基多项式求解,后者采用一元六次方程求解.通过模拟仿真和数据集测试验证所提方法精度、鲁棒性,以及效率.实验结果表明,所提普通配置解法和平面配置解法分别具有同类最优和仅次于同类最优的鲁棒性,两者均有着同类最快的求解速度.

    机器视觉相机标定摄影测量位姿估计径向畸变

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