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基于仿人眼自适应调节的多光谱视觉图像处理方法

宋言明,  潘志康,  孟晓辰,  娄小平,  祝连庆

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宋言明, 潘志康, 孟晓辰, 娄小平, 祝连庆. 基于仿人眼自适应调节的多光谱视觉图像处理方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(9): 910001-0910001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0910001
引用本文: 宋言明, 潘志康, 孟晓辰, 娄小平, 祝连庆. 基于仿人眼自适应调节的多光谱视觉图像处理方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(9): 910001-0910001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0910001
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Song Yanming, Pan Zhikang, Meng Xiaochen, Lou Xiaoping, Zhu Lianqing. Multispectral visual image processing method based on adaptive regulation of humanoid eye[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(9): 910001-0910001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0910001
Citation: Song Yanming, Pan Zhikang, Meng Xiaochen, Lou Xiaoping, Zhu Lianqing. Multispectral visual image processing method based on adaptive regulation of humanoid eye[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(9): 910001-0910001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0910001
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基于仿人眼自适应调节的多光谱视觉图像处理方法

doi: 10.3788/IRLA201746.0910001
  • 1.

    北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心,北京 100192;

  • 2.

    北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室,北京 100192

基金项目: 

教育部"创新团队发展计划"（IRT_16R07）

详细信息
    作者简介:

    宋言明(1981-)，男，讲师，博士，主要从事传感器设计与仿生机器人方面的研究。Email:sym0823@163.com

    通讯作者: 祝连庆(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事光电检测及视觉图像处理方面的研究。Email:zhulianqing@sina.com

  • 中图分类号: TP391

Multispectral visual image processing method based on adaptive regulation of humanoid eye

  • 1.

    Beijing Engineering Research Center for Optoelectronic Information and Instrument,Beijing Information Science and Technology University,Beijing 100192,China;

  • 2.

    Beijing Key Laboratory for Optoelectronics Measurement Technology,Beijing Information Science and Technology University,Beijing 100192,China

  • 摘要: 针对传统仿生视觉系统中目标图像获取单一性问题，提出一种仿人眼自适应调节的多光谱视觉成像技术。首先，通过改进的自动调焦算法使成像系统同时采集可见光高分辨率图像及近红外低分辨率图像。然后，对于多光谱成像系统中由于分光棱镜折射率不同导致的在固定焦距下，可见光和近红外图像清晰度有所不同的问题，采用改进的二代小波变换进行近红外图像增强，提高图像对比度，改善视觉效果。最后，搭建基于液体变焦透镜的多光谱实验系统验证自动调焦算法及图像增强算法的实际性能。实验结果表明：系统完成有效自动调焦的平均用时为756 ms。同时，近红外图像增强后其灰度方差函数值提高了79.4%，解决了对比度低和细节模糊的问题，最终实现自适应调节。
    Abstract: Aiming at the single character of target image acquisition in the traditional bionic vision system, multispectral visual image processing method based on adaptive regulation of humanoid eye was proposed. Firstly, the improved automatic focusing algorithm was used to collect the high resolution image of visible light and the low resolution image of near-infrared light. In the multispectral imaging system, there were different problems of visible and near-infrared image resolution under fixed focal length due to different refractive index of spectral prism. The improved two-generation wavelet transform was adopted to enhance the image contrast and improve the visual effect. Finally, the performance of automatic focus algorithm and image enhancement algorithm was verified by using a multi-spectral experimental device based on liquid zoom lens. The experimental results indicate that the average time of effective auto focusing system is 756 ms, and the gray variance function value increases by 79.4% after near infrared image enhancement, which solves the problem of low contrast and fuzzy details and realizes adaptive regulation.
  • [1] Zhang Laixian, Sun Huayan, Guo Huichao, et al. Auto focusing algorithm based on largest gray gradient summation[J]. Acta Photonica Sinica, 2013, 42(5):605-610. (in Chinese) 张来线, 孙华燕, 郭惠超, 等. 基于图像灰度梯度最大值累加的自动调焦算法[J]. 光子学报, 2013, 42(5):605-610.
    [2] Mei Gui, Zhai Yan, Miao Jianyu, et al. Focal plane alignment and testing for an off-axis multispectral space borne camera[J]. Chinese Optics, 2016, 9(4):491-500. (in Chinese) 梅贵, 翟岩, 苗健宇, 等. 星载离轴多光谱相机焦平面的装调与检测[J]. 中国光学, 2016, 9(4):491-500.
    [3] Wu X, Hu S, Zhao J, et al. Analysis of comparative different methods for image enhancement[J]. Journal of Central South University, 2014, 21(12):4563-4570.
    [4] Wang Hao, Zhang Ye, Shen Honghai, et al. Review of image enhancement algorithms[J]. Chinese Optics, 2017, 10(4):438-448. (in Chinese) 王浩, 张叶, 沈宏海, 等. 图像增强算法综述[J]. 中国光学, 2017, 10(4):438-448.
    [5] Xu Chao, He Limin, Wang Xia, et al. Design of high speed processing module for infrared polarization imaging system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2):0204002. (in Chinese) 徐超, 何利民, 王霞, 等. 红外偏振成像系统高速处理模块设计[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2):0204002.
    [6] Wang Yeru, Feng Huajun, Xu Zhihai, et al. An adjustable coverage range autofocus evaluation function using gradient operator with on variable frequency[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(10):1028001. (in Chinese) 王烨茹, 冯华君, 徐之海, 等. 一种覆盖范围可调的变频梯度自动对焦评价函数[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(10):1028001.
    [7] Liu S, Liu M, Yang Z. An image auto-focusing algorithm for industrial image measurement[J]. Eurasip Journal on Advances in Signal Processing, 2016, 2016(1):70.
    [8] Qi Y, He R, Lin H. Novel infrared image enhancement technology based on the frequency compensation appr-oach[J]. Infrared Physics Technology, 2016, 18(76):521-529.
    [9] Zhao Wenda, Xu Zhijun, Zhao Jian, et al. Enhancement of infrared image details based on gradient histogr-am transform[J]. Opt Precision Eng, 2014, 22(7):1962-1968. (in Chinese) 赵文达, 续志军, 赵建, 等. 基于梯度直方图变换增强红外图像的细节[J]. 光学精密工程, 2014, 22(7):1962-1968.
    [10] Li Ke, Zhang Kangwei, Luo Miao. Design on optical system of large plane array and high resolution multi-spectral imager based on LCTF[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(3):675-679. (in Chinese) 李珂, 张康伟, 罗淼. 基于LCTF的大幅面高分辨率多光谱仪光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(3):675-679.
    [11] Huang Detian, Liu Xuechao, Zhang Hongsheng, et al. Fast auto-focusing method based on human visual system[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2014, 29(5):768-776. (in Chinese) 黄德天, 刘雪超, 张红胜, 等. 基于人类视觉的快速自动调焦法[J]. 液晶与显示, 2014, 29(5):768-776.
    [12] He Zhiyong, Sun Lining, Chen Liguo. Fast computation of threshold based on Otsu criterion[J]. Acta Electronic Sinica, 2013, 41(2):267-272. (in Chinese) 何志勇, 孙立宁, 陈立国. Otsu准则下分割阈值的快速计算[J]. 电子学报, 2013, 41(2):267-272.
    [13] Zhou Qiang, Zhao Jufeng, Feng Huajun, et al. Infrared image enhancement using polarization imaging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(1):39-47. (in Chinese) 周强, 赵巨峰, 冯华君, 等. 基于偏振成像的红外图像增强[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(1):39-47.
    [14] Qin Hanlin, Zhou Huixin, Liu Shangqian, et al. Nonlinear enhancement algorithm for infrared image based on second generation wavelet transform[J]. Acta Optica Sinica, 2009, 29(2):353-356. (in Chinese) 秦翰林, 周慧鑫, 刘上乾, 等. 基于二代小波变换的红外图像非线性增强算法[J]. 光学学报, 2009, 29(2):353-356.
    [15] Li Qingzhong, Liu Qing. Adaptive enhancement algorithm for low illumination images based on wavelet transform[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(2):0209001. (in Chinese) 李庆忠, 刘清. 基于小波变换的低照度图像自适应增强算法[J]. 中国激光, 2015, 42(2):0209001.
    [16] Ge Wei, Li Guiju, Cheng Yuqi, et al. Face image illum-ination processing based on improved Retinex[J]. Opt Precision Eng, 2010, 18(4):1011-1020. (in Chinese) 葛微, 李桂菊, 程宇奇, 等. 利用改进的Retinex进行人脸图像光照处理[J]. 光学精密工程, 2010, 18(4):1011-1020.
    [17] Chu Xiang, Zhu Lianqing, Meng Xiaochen, et al. Quick focusing method in bionic vision based on the liquid lens[J]. Laser and Infrared, 2017, 47(2):203-209. (in Chinese) 褚翔, 祝连庆, 孟晓辰, 等. 一种基于液体透镜的仿生视觉快速调焦方法[J]. 激光与红外, 2017, 47(2):203-209.
  • [1] 潘宏亮, 孙金霞, 韩希珍.  图像清晰度评价与变步长融合调焦方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220342-1-20220342-6. doi: 10.3788/IRLA20220342
    [2] 张方, 肖辉.  基于三角函数变换与IRDPSO优化的图像增强算法 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210709-1-20210709-8. doi: 10.3788/IRLA20210709
    [3] 庞忠祥, 刘勰, 刘桂华, 龚泿军, 周晗, 罗洪伟.  并行多特征提取网络的红外图像增强方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210957-1-20210957-9. doi: 10.3788/IRLA20210957
    [4] 汪伟, 许德海, 任明艺.  一种改进的红外图像自适应增强方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210086-1-20210086-9. doi: 10.3788/IRLA20210086
    [5] 李美萱, 王红, 刘小涵, 刘明, 宋立军.  基于相位调制的运动目标多光谱关联成像研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(7): 20210184-1-20210184-8. doi: 10.3788/IRLA20210184
    [6] 王宇, 温凯, 张美玲, 马英, 刘旻, 郑娟娟, 郜鹏.  数字全息显微中自动调焦技术及其应用 （封面文章） （特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200530-1-20200530-25. doi: 10.3788/IRLA20200530
    [7] 李美萱, 张斯淇, 李宏, 李楠, 任雨轩, 田嘉龙.  基于单次曝光多光谱关联成像系统带通滤波器的研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20200169-1-20200169-7. doi: 10.3788/IRLA20200169
    [8] 张智, 孙权森, 林栩凌, 韩明亮.  基于临近时空帧间信息的空间目标图像增强方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 193-197. doi: 10.3788/IRLA201948.S128004
    [9] 任同群, 黄海亭, 王晓东, 刘钰.  微装配中变焦变倍视觉系统标定及自动聚焦 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1117001-1117001(10). doi: 10.3788/IRLA201847.1117001
    [10] 鲍雪晶, 戴仕杰, 郭澄, 吕寿丹, 沈成, 刘正君.  基于插值的共焦显微镜非线性畸变失真图像校正 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1103006-1103006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1103006
    [11] 张福才, 孙晓刚, 邢键, 安建民.  红外多谱线二维辐射温度场重建算法的研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 704003-0704003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0704003
    [12] 张达, 李巍.  高集成度多光谱TDI CCD焦平面系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018006-1018006(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1018006
    [13] 侯晴宇, 张树青.  单探测器共孔径多光谱成像系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1638-1642.
    [14] 刘晓, 易维宁, 乔延利, 崔文煜.  基于低空遥感系统的星载光学遥感器成像仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 217-225.
    [15] 朴燕, 刘磊, 刘笑宇.  低照度环境下视频增强技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 2021-2026.
    [16] 刘雪超, 吴志勇, 王弟男, 杨华, 黄德天.  结合自适应窗口的二维直方图图像增强 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 2027-2034.
    [17] 莫春红, 刘波, 丁璐, 陈二瑞, 郭高.  一种梯度阈值自动调焦算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 323-327.
    [18] 徐利民, 范文慧, 刘佳.  太赫兹图像的降噪和增强 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2865-2870.
    [19] 陶淑苹, 张续严, 金光, 曲宏松, 郑亮亮.  基于方向WPS改进TDI CCD遥感图像清晰度评价函数 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2080-2084.
    [20] 于涛, 徐抒岩, 宋克非.  一种空间相机焦距的自动温度补偿系统 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2085-2089.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-05
  • 修回日期:  2017-05-03
  • 刊出日期:  2017-09-25

基于仿人眼自适应调节的多光谱视觉图像处理方法

doi: 10.3788/IRLA201746.0910001
  • 1. 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心,北京 100192;
  • 2. 北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室,北京 100192
    • 作者简介:

    宋言明(1981-)，男，讲师，博士，主要从事传感器设计与仿生机器人方面的研究。Email:sym0823@163.com

    通讯作者: 祝连庆(1963-),男,教授,博士生导师,主要从事光电检测及视觉图像处理方面的研究。Email:zhulianqing@sina.com
  • 收稿日期: 2017-01-05
  • 修回日期: 2017-05-03
  • 刊出日期: 2017-09-25
基金项目:

教育部"创新团队发展计划"（IRT_16R07）

  • 中图分类号: TP391

摘要: 针对传统仿生视觉系统中目标图像获取单一性问题，提出一种仿人眼自适应调节的多光谱视觉成像技术。首先，通过改进的自动调焦算法使成像系统同时采集可见光高分辨率图像及近红外低分辨率图像。然后，对于多光谱成像系统中由于分光棱镜折射率不同导致的在固定焦距下，可见光和近红外图像清晰度有所不同的问题，采用改进的二代小波变换进行近红外图像增强，提高图像对比度，改善视觉效果。最后，搭建基于液体变焦透镜的多光谱实验系统验证自动调焦算法及图像增强算法的实际性能。实验结果表明：系统完成有效自动调焦的平均用时为756 ms。同时，近红外图像增强后其灰度方差函数值提高了79.4%，解决了对比度低和细节模糊的问题，最终实现自适应调节。

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