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深度学习下的计算成像:现状、挑战与未来 被引量：45
1
作者 左超 冯世杰 +2 位作者 张翔宇 韩静 陈钱 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期39-64,共26页
近年来,光学成像技术已经由传统的强度、彩色成像发展进入计算光学成像时代。计算光学成像基于几何光学、波动光学等理论对场景目标经光学系统成像再到探测器采样这一完整图像生成过程建立精确的正向数学模型,再求解该正向成像模型所对... 近年来,光学成像技术已经由传统的强度、彩色成像发展进入计算光学成像时代。计算光学成像基于几何光学、波动光学等理论对场景目标经光学系统成像再到探测器采样这一完整图像生成过程建立精确的正向数学模型,再求解该正向成像模型所对应的"逆问题",以计算重构的方式来获得场景目标的高质量图像或者传统技术无法直接获得的相位、光谱、偏振、光场、相干度、折射率、三维形貌等高维度物理信息。然而,计算成像系统的实际成像性能也同样极大程度地受限于"正向数学模型的准确性"以及"逆向重构算法的可靠性",实际成像物理过程的不可预见性与高维病态逆问题求解的复杂性已成为这一领域进一步发展的瓶颈问题。近年来,人工智能与深度学习技术的飞跃式发展为计算光学成像技术开启了一扇全新的大门。不同于传统计算成像方法所依赖的物理驱动,深度学习下的计算成像是一类由数据驱动的方法,它不但解决了许多过去计算成像领域难以解决的难题,还在信息获取能力、成像的功能、核心性能指标(如成像空间分辨率、时间分辨率、灵敏度等)上都获得了显著提升。基于此,首先概括性介绍深度学习技术在计算光学成像领域的研究进展与最新成果,然后分析了当前深度学习技术在计算光学成像领域面临的主要问题与挑战,最后展望了该领域未来的发展方向与可能的研究方向。 展开更多
关键词 成像系统 计算成像 深度学习 光学成像 光信息处理
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基于Stokes矢量的实时偏振差分水下成像研究 被引量：20
2
作者 管今哥 朱京平 +1 位作者 田恒 侯洵 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期137-143,共7页
偏振差分水下成像能够有效地克服光散射效应造成的图像退化问题,在水下物体探测与识别领域具有重要应用价值.传统的偏振差分方法靠光学检偏器的无规则机械转动来实现对散射背景的共模抑制,限制了其在水下成像过程中的实时探测性能.本文... 偏振差分水下成像能够有效地克服光散射效应造成的图像退化问题,在水下物体探测与识别领域具有重要应用价值.传统的偏振差分方法靠光学检偏器的无规则机械转动来实现对散射背景的共模抑制,限制了其在水下成像过程中的实时探测性能.本文通过分析偏振差分探测原理来建立偏振差分成像模型,从理论上提出了基于Stokes矢量的计算偏振差分水下实时成像系统,并进行了实验验证.研究结果表明,基于Stokes矢量的计算偏振差分成像不仅与传统的偏振差分方法具有相同的水下探测效果,更重要的是可以实现快速成像过程.该方法可以应用到目前的偏振成像仪器系统,实现无需人-机互动的自动化实时偏振差分水下成像,进一步提高水下物体探测与识别的效率. 展开更多
关键词 水下成像 偏振 散射 光学信息处理
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光学分数傅里叶变换及其应用 被引量：13
3
作者 张岩 顾本源 杨国桢 《物理》 CAS 1999年第8期484-490,共7页
介绍了分数傅里叶变换的定义及其性质，给出了分数傅里叶变换的光学实现结构。
关键词 分数傅里叶变换 光学信息处理 数学定义 应用
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透镜组合实现光学分数傅里叶变换 被引量：6
4
作者 刘树田 徐建东 +1 位作者 张岩 李淳飞 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第10期1404-1408,共5页
从光学系统脉冲响应函数理论的角度分析了透镜组合实现光学分数傅里叶变换的结构及标准焦距的物理意义，推导了几种较普遍的实现光学分数傅里叶变换的结构，利用该结构可以方便地改变其标准焦距，这对设计由多级分数傅里叶变换级联构成... 从光学系统脉冲响应函数理论的角度分析了透镜组合实现光学分数傅里叶变换的结构及标准焦距的物理意义，推导了几种较普遍的实现光学分数傅里叶变换的结构，利用该结构可以方便地改变其标准焦距，这对设计由多级分数傅里叶变换级联构成的空间变化滤波系统具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 光学分数 傅里叶变换 光学信息处理 透镜组
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电子俘获材料在光存储技术中的应用 被引量：7
5
作者 范文慧 叶孔敦 +2 位作者 光昕 朱键 王永昌 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期161-165,共5页
阐述了电子俘获光存储技术原理 ,进行了图像写 /读 /擦除及图像加 /减等实验 ,探讨了电子俘获光存储中的动力学机制 ,研究了电子俘获材料中读出光、写入光和发射光三者之间的关系。实验表明 ,电子俘获材料以其写 /读 /擦速度快、存储密... 阐述了电子俘获光存储技术原理 ,进行了图像写 /读 /擦除及图像加 /减等实验 ,探讨了电子俘获光存储中的动力学机制 ,研究了电子俘获材料中读出光、写入光和发射光三者之间的关系。实验表明 ,电子俘获材料以其写 /读 /擦速度快、存储密度高以及无限的读写循环寿命等优点 ,在光存储、光信息处理领域具有非常广阔的应用前景。 展开更多
关键词 电子俘获材料 光存储 光信息处理
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卷积神经网络在光学信息处理中的应用研究进展 被引量：13
6
作者 邸江磊 唐雎 +4 位作者 吴计 王凯强 任振波 张蒙蒙 赵建林 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第16期1-27,共27页
近年来,深度学习技术的爆发式发展引领了机器学习的又一次浪潮。深度神经网络具备抽象特征的高效识别与提取能力、强大的非线性拟合能力、抗干扰鲁棒性及非凡的泛化能力,被广泛应用于自动驾驶、目标识别、机器翻译、语音识别等领域。最... 近年来,深度学习技术的爆发式发展引领了机器学习的又一次浪潮。深度神经网络具备抽象特征的高效识别与提取能力、强大的非线性拟合能力、抗干扰鲁棒性及非凡的泛化能力,被广泛应用于自动驾驶、目标识别、机器翻译、语音识别等领域。最近几年,卷积神经网络(CNN)在光学信息处理中获得广泛应用,本文介绍CNN的基础概念和结构构成,回顾其在数字全息术、条纹分析、相位解包裹、鬼成像、傅里叶叠层成像、超分辨显微成像、散射介质成像、光学层析成像等领域的最新应用进展,评述CNN在光学信息处理中的典型应用特点,最后分析CNN应用于光学信息处理中的不足,并展望其未来发展。 展开更多
关键词 光计算 光学信息处理 深度学习 卷积神经网络 计算光学成像 信息光学
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光学小波滤波理论初探 被引量：6
7
作者 马晶 谭立英 冉启文 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期343-346,共4页
用小波理论重新分析了光学信息处理的基本理论。首先用小波理论重新分析惠更斯-菲涅耳原理,并据此提出波前滤波思想,初步奠定了小波光学的理论基础。在此理论基础上,根据波前滤波思想,对单缝、圆屏、光栅等衍射现象进行了分析;同时也分... 用小波理论重新分析了光学信息处理的基本理论。首先用小波理论重新分析惠更斯-菲涅耳原理,并据此提出波前滤波思想,初步奠定了小波光学的理论基础。在此理论基础上,根据波前滤波思想,对单缝、圆屏、光栅等衍射现象进行了分析;同时也分析了空域滤波、空频域滤波、光学成像系统。结果表明,用小波分析方法研究光学信息处理问题是完全可行的。 展开更多
关键词 小波分析 光学信息处理 滤波技术
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光学小波变换 被引量：5
8
作者 赵维义 宋菲君 +1 位作者 俞蕾 S.Jutamulia 《物理》 CAS 2000年第3期162-168,共7页
首先讨论了常规傅里叶变换的缺点，导入短时傅里叶变换及小波变换，分析了小波变换的特点和实现小波变换的光学方案，在空域和频域中详细分析了利用高斯－ 哈尔小波变换进行边缘探测的特征。
关键词 小波变换 光学信息处理 匹配滤波
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光学4f系统的图像空间频率特性 被引量：8
9
作者 韩亮 田逢春 +2 位作者 徐鑫 刘伟 王宇 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期426-431,共6页
为将光学小波变换应用于图像压缩,分析光学4f系统中图像实现方式和图像采集对图像空间频率特性的影响,研究图像频域能量集中特性及其在光学4f系统中的表现,提出光学4f系统中图像空间频率特性的相关计算方法。理论分析、仿真计算和光学... 为将光学小波变换应用于图像压缩,分析光学4f系统中图像实现方式和图像采集对图像空间频率特性的影响,研究图像频域能量集中特性及其在光学4f系统中的表现,提出光学4f系统中图像空间频率特性的相关计算方法。理论分析、仿真计算和光学实验结果表明:用于图像压缩的光学小波变换在频谱面上的空间滤波范围受到输入图像尺寸、近轴条件、光学4f系统的器件采样特性、图像频域能量集中度以及系统噪声的影响,应根据实际光学4f系统选择合适的光学小波变换的空间滤波范围。实验结果验证了方法和结论的正确性。 展开更多
关键词 光学信息处理 光学4f系统 空间频率特性
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混沌光子储备池计算研究进展 被引量：8
10
作者 赵清春 殷洪玺 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2013年第3期23-29,共7页
混沌光子储备池计算是一种利用光混沌系统作为储备池实现信息处理的新技术,具有处理速度快、计算容量大、物理实现简单等优点,在未来光子计算机、智能信息处理等领域有广阔的应用前景。详细介绍了混沌光子储备池计算的概念、原理、实现... 混沌光子储备池计算是一种利用光混沌系统作为储备池实现信息处理的新技术,具有处理速度快、计算容量大、物理实现简单等优点,在未来光子计算机、智能信息处理等领域有广阔的应用前景。详细介绍了混沌光子储备池计算的概念、原理、实现过程和实现方案,比较了各种实现方案的优缺点。总结了目前混沌光子储备池计算中一些有待解决的问题,展望了混沌光子储备池计算的未来发展趋势。 展开更多
关键词 光计算 光信息处理 储备池计算 神经网络 混沌激光
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基于全息技术的光学图像信息隐藏研究 被引量：7
11
作者 肖渝梅 《激光杂志》 北大核心 2018年第7期105-109,共5页
传统方法存在图像信息识别度较低,不能将图像中的信息进行完全的隐藏,导致图像信息隐藏的安全性较低,保密程度较差的问题。提出一种新型的光学图像信息隐藏算法。基于光学扫描的全息系统图像压缩的加密算法是光学信息处理的基础,加密后... 传统方法存在图像信息识别度较低,不能将图像中的信息进行完全的隐藏,导致图像信息隐藏的安全性较低,保密程度较差的问题。提出一种新型的光学图像信息隐藏算法。基于光学扫描的全息系统图像压缩的加密算法是光学信息处理的基础,加密后的傅里叶变换能表示图像构成物体的傅里叶采样,通过压缩的传感技术完成对加密后信息进行压缩。在光学扫描的全息系统中,利用小波的稀疏基与傅里叶的采样完成图像压缩的全息,信息的隐藏者采用待嵌入的信息构成伪像素,图像信息加密后对图像目标的像素进行替换完成信息的嵌入,以及密钥对图像伪像素值的范围进行计算,从隐藏的信息中对加密后的图像伪像素进行提取,经过比对,得出图像伪像素的值,在对图像信息进行解密后,依据密钥对图像的伪像素进行提取,最终提取出图像嵌入的信息,保证了图像的质量,完成对光学信息的处理技术图像信息的隐藏。实验结果表明,本文算法提高图像信息隐藏的安全性以及信息保密的程度,且图像质量较好。 展开更多
关键词 光学信息处理 图像信息 信息隐藏 傅里叶变换 信息提取
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可用于光存储和光学信息处理的SrS(Eu,Sm)电子俘获薄膜的研究 被引量：3
12
作者 阮昊 陈述春 +4 位作者 方祖捷 曹根娣 陈高庭 戴凤妹 干福熹 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第8期1149-1151,共3页
报道用电子束蒸发法制备的ＳｒＳ（Ｅｕ，Ｓｍ）电子俘获薄膜的特性，给出了这种薄膜的Ｘ射线衍射图、原子力显微镜（ＡＦＭ）形貌观察结果、光谱及存储的图像照片等。结果表明所制备的电子俘获薄膜具有很好的光学特性，具有应用在光存... 报道用电子束蒸发法制备的ＳｒＳ（Ｅｕ，Ｓｍ）电子俘获薄膜的特性，给出了这种薄膜的Ｘ射线衍射图、原子力显微镜（ＡＦＭ）形貌观察结果、光谱及存储的图像照片等。结果表明所制备的电子俘获薄膜具有很好的光学特性，具有应用在光存储和光学信息处理上的能力。 展开更多
关键词 电子俘获薄膜 电子束蒸发 光存储 光学信息处理
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半导体激光器应用与发展趋势预测 被引量：2
13
作者 何兴仁 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 1994年第3期216-222,共7页
文中介绍目前半导体激光器的应用现状、九十年代的发展趋势，以及２０００年的开发前景。
关键词 二极管 光通信 光信息处理 半导体激光器
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光学图像压缩加密技术研究进展 被引量：2
14
作者 秦怡 满天龙 +1 位作者 万玉红 王兴 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第4期1-27,共27页
光波作为信息载体具有高速并行处理二维信息的能力及天然优势。光波的波长、振幅、相位、偏振等为光波的调制提供不同的维度和多种可能,也使得光学加密技术和光学密码系统展现出巨大的应用价值。随着加密数据传输量的急剧增长,在进行加... 光波作为信息载体具有高速并行处理二维信息的能力及天然优势。光波的波长、振幅、相位、偏振等为光波的调制提供不同的维度和多种可能,也使得光学加密技术和光学密码系统展现出巨大的应用价值。随着加密数据传输量的急剧增长,在进行加密的同时实现信息的压缩变得愈加重要,因为这将缩短处理这些数据所需的时间并有效节约存储空间。提出广义的光学图像压缩加密的概念,并将压缩策略分为明文压缩、密文压缩和明文密文同步压缩。在此基础上,介绍适合每种策略的具体压缩方法,并通过阐述这些压缩方法在一些实例中的应用,综述了光学图像压缩加密技术的研究进展,也对未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 光学信息安全 压缩加密 图像压缩 光信息处理
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植物油颜色的谱识别方法 被引量：6
15
作者 曾华 郭履容 王植恒 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1989年第12期1133-1138,共6页
本文提出一种植物油色的谱识别新方法.该方法突破了传统的三刺激值测色模式,提出了用光谱特征及非固定的场景模式,替代三刺激值及其固定的CIE测量模式,建立了良好的判别函数,适于植物油色的客观检验与定级.结果令人满意.
关键词 光学信息处理 颜色谱 识别 植物油
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改进4f傅里叶光学系统实现平面分形的频谱放大和小波变换 被引量：3
16
作者 王取泉 李琳 +2 位作者 侯勇 熊贵光 田德诚 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期219-223,共5页
设计了一种改进的4f傅里叶光学信息处理系统,利用该系统实现对频谱面坐标尺度的放大和光学小波变换,其优点是有利于带通滤波器的制作和精确定位。并给出了谢尔宾斯基(Sierpinski)分形的傅里叶变换、小波变换及分维测量的实验结果。
关键词 傅里叶变换 小波变换 光学信息处理系统
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薄膜晶体管液晶显示器对空间光调制模式与偏振器方向的关系 被引量：2
17
作者 陈前荣 周金鹏 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期99-102,共4页
薄膜晶体管液晶显示器TFT LCD(Thin Film TransistorLiquidCrystalDevice)是信息光学研究中一种非常重要的电寻址空间光调制器SLM(SpatialLightModulator)。实验中通过调整TFT LCD的起偏器或检偏器的方向,可以分别得到正像、边缘暗突出... 薄膜晶体管液晶显示器TFT LCD(Thin Film TransistorLiquidCrystalDevice)是信息光学研究中一种非常重要的电寻址空间光调制器SLM(SpatialLightModulator)。实验中通过调整TFT LCD的起偏器或检偏器的方向,可以分别得到正像、边缘暗突出像、负像等,并结合具有双折射特性的线性扭曲液晶介质对线偏振光的调制理论,对此给出解释。 展开更多
关键词 TFT-LCD 空间光调制器 光学信息处理 薄膜晶体管液晶显示器 偏振器 信息光学
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基于卷积神经网络的计算鬼成像方法研究 被引量：4
18
作者 冯维 赵晓冬 +2 位作者 吴贵铭 叶忠辉 赵大兴 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期185-193,共9页
针对低采样下重构图像的成像质量和成像速度问题,提出一种基于卷积神经网络的计算鬼成像方法.首先,利用关联计算方法重建的一组训练集图像和相应的无损图像训练一个卷积神经网络;然后,将通过关联计算重建的测试集图像作为卷积神经网络... 针对低采样下重构图像的成像质量和成像速度问题,提出一种基于卷积神经网络的计算鬼成像方法.首先,利用关联计算方法重建的一组训练集图像和相应的无损图像训练一个卷积神经网络;然后,将通过关联计算重建的测试集图像作为卷积神经网络的输入层,使其能够学习传感模型并最终能够预测出相应的图像;最后,将经卷积神经网络还原的图像分别与计算鬼成像和结合压缩感知算法重建的图像进行详细的对比实验分析.实验结果表明:本文方法在0.08采样率下能优质量地还原出被测物体的像,且成像质量均高于其他方法;同时,在不牺牲图像质量的条件下,执行程序所需的单张图像重建耗时约0.06s,极大地提高了图像重建的速度.分别通过数值模拟和光学实验,验证了本方法的有效性,对工程应用具有重要意义. 展开更多
关键词 光学信息处理 计算鬼成像 卷积神经网络 数字微镜器件 散斑图
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一种相移合成孔径数字全息图高精度合成方法 被引量：4
19
作者 李红燕 马志俭 +1 位作者 钟丽云 吕晓旭 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期69-74,共6页
进行了相移合成孔径数字全息的分析与实验研究,分别给出了合成孔径数字全息和相移合成孔径数字全息图的数学表述方法,提出一种用物光场强度图像与多步相移子全息图结合进行相移子孔径数字全息图的合成方法。先以物光场强度图像之间重叠... 进行了相移合成孔径数字全息的分析与实验研究,分别给出了合成孔径数字全息和相移合成孔径数字全息图的数学表述方法,提出一种用物光场强度图像与多步相移子全息图结合进行相移子孔径数字全息图的合成方法。先以物光场强度图像之间重叠区域的相关运算精确地确定子全息图之间的空间对接位置,在此基础上,再通过相移子全息图之间的重叠区域的相关运算进行相移同步匹配,实现了空间对接匹配与相移同步匹配的分离实施。以2#分辨率板为物体进行了相应的实验研究,子全息图的空间对接匹配的相关系数和相移同步匹配的相关系数均超过了0.99,获得了高质量的再现像,证明了方法的可行性和优点。 展开更多
关键词 光信息处理 数字全息术 合成孔径数字全息术 相移
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人工智能技术在光学对地观测领域应用探讨 被引量：4
20
作者 姚保寅 毛磊 +1 位作者 肖柯 曲徽 《现代防御技术》 北大核心 2021年第5期26-31,共6页
人工智能技术被各军事强国视为“改变游戏规则”的尖端技术之一,具有实现对地观测领域高效数据处理和快速提供战场态势信息的潜力。简要分析了人工智能的技术发展态势及其在光学对地观测领域的应用态势,并在此基础上,从信息采集、信息... 人工智能技术被各军事强国视为“改变游戏规则”的尖端技术之一,具有实现对地观测领域高效数据处理和快速提供战场态势信息的潜力。简要分析了人工智能的技术发展态势及其在光学对地观测领域的应用态势,并在此基础上,从信息采集、信息处理等环节,深入研究了人工智能在天基和空基光学对地观测领域的应用场景。归纳了人工智能在光学对地观测领域应用的趋势。本文可为我国发展人工智能技术在光学对地观测领域的应用提供参考。 展开更多
关键词 人工智能 光学对地观测 大数据 机器学习 深度学习 信息处理
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