Hadamard变换光谱成像仪光谱复原矩阵修正算法

提出了基于数字微镜阵列(DMD)的Hadamard变换光谱成像仪编码模板的修正算法。利用原理样机获得了目标的光谱数据立方体,在分析DMD结构特点的基础上,建立了一种Hadamard变换光谱复原矩阵修正算法,用于修正DMD狭缝及像元尺寸与DMD尺寸不匹配对相关区域光谱数据产生影响。实验结果表明,修正算法提高了光谱图像的成像质量,同时保证了受影响区域复原光谱与未受影响区域复原光谱相似度达到98.88%以上。     

基于数字微镜器件的Hadamard变换编码模板设计及空间光谱调制分析

研究了利用数字微镜器件生成 Hadamard光调制编码模板的方法,深入分析了利用该编码模板进行光调制的工作原理及设计中应注意的技术细节。采用原型样机光谱仪对入射激光进行编码成像实验,光谱反演后提取图像上样本区域内少量像素点的光谱曲线,发现其光谱峰值恰好在激光波长所在的光谱通道内,反演后的图像中只有激光波长所在光谱通道的光谱图像有能量分布。实验结果表明运用数字微镜设计的Hadamard编码模板达到了理想的空间光调制效果。     

Hadamard变换光谱仪光谱复原算法的FPGA实现

提出一种利用FPGA实现Hadamard变换光谱仪光谱复原算法的方案。利用具备数字信号处理功能的FPGA对Hadamard编码图像,可以快速地进行Hadamard逆变换并得到复原图像。根据复原图像可以知道被测目标在各个波段的信息从而获得光谱曲线。实验表明,利用FPGA来完成该型光谱仪的光谱复原可以得到清晰的复原图像和单点光谱曲线,并且与软件得到的处理结果基本相同。该方案可以用于该型光谱仪的实时光谱复原以及基于光谱特征的目标识别领域。     

单元探测器的短波红外多通道成像技术

为了克服目前利用短波红外焦平面器件获取图像时难以消除器件自身的非均匀性、难以获得较高信噪比及成本昂贵的问题,提出了利用单元探测器和DMD(Digital Micro-mirror Device)空间光调制器件,基于Hadamard变换进行凝视光学画幅式成像的方法.通过实验验证了该方法用于短波红外成像的可行性.对实现低成本、高信噪比的短波红外成像具有借鉴意义.     

基于Hadamard变换的数码显微成像自动对焦新方法

提出了一种基于Hadamard变换的自动对焦评价函数,利用数字图像Hadamard频谱的高频分量分析对焦的精确程度.实验结果表明,相对于传统的自动对焦方法,新方法不仅可实现精确对焦,而且抗噪能力强;由于Hadamard变换本身计算量很低,因此新方法还具备算法简单、运算速度快和易于硬件实现等特点.     

Hadamard变换成像光谱仪实验室辐射定标方法

Hadamard变换成像光谱仪采用多通道探测数字变换技术实现光谱成像。主要介绍了基于数字微镜阵列器件的Hadamard变换成像光谱仪的工作原理与仪器结构,研究设计了一套适用于该Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方案。用远距点光源光路进行CMOS探测器像元响应不均匀性修正,获得相对定标精度达到4.6%;采用太阳模拟光源和均匀平行光路,用光谱辐射度计实现标准辐射亮度的传递进行光谱辐射定标,绝对定标精度达到8.92%。通过实物成像,Hadamard变换成像光谱仪的实验室辐射定标方法精确、实用。     

Hadamard变换和Haar变换谱系数的图形转换法

本文根据Hadamard变换谱系数（had谱系数）与布尔列矢量的关系以及Haar为换谱系数（ha谱系数）与布尔列矢量的关系,提出了had谱系数与ha谱系数之间的图形转换方法,并举例说明转换过程,该方法揭示了系数图与ha系数图之间的内在联系,具有简单,直观的特点。     

采用步进系数校正基于DMD的Hadamard变换光谱数据

数字微镜器件（DMD）代替移动式机械模板作为空间光调制器是Hadamard变换光谱技术的最新发展方向。在实际的工程设计中,投射到DMD上的色散光谱无法被所构造的Hadamard编码模板完美地按照S矩阵进行编码,这一现象将会给光谱反演带来误差。文中提出了一种采用步进系数校正光谱图像的方法,根据像素点在图像上空间位置的不同,在其相应的S编码矩阵中引入一个步进系数进行校正,实验结果表明通过该方法反演得到的光谱图像逼近目标的真实光谱。     

数字微镜Hadamard变换光谱仪光谱反演矩阵标定及实验

国内外对DMD空间光调制的Hadamard变换成像光谱仪做了大量的理论研究和实验验证,但这项技术的研究还不够成熟,很多问题需要进一步的研究。在这种光谱仪中每个像素点色散光谱的编码矩阵互不相同。通过比较激光编码图像灰度值的变化并结合S矩阵元素的变化规律,提出了一种光谱反演矩阵的标定方法。以七阶左移循环S矩阵为例设计编码模板,通过两组成像实验对光谱反演结果进行了验证。在第一组实验中,将一束激光波长为632.8 nm激光导入光谱仪中,光谱仪的光谱响应范围为550~680 nm,632.8 nm在第五个波段范围626~644 nm之内理论上只有波段范围为626~644 nm的第五幅光谱图像是明亮的,其余的图像没有能量分布,实际的实验结果与理论上的分析相吻合。在第二组实验中,让光谱仪对一个彩色蝴蝶模型进行成像,在反演后得到的光谱图像上提取两个测试点的光谱曲线,与用辐射度计提取的光谱特性曲线进行对比分析,实验结果表明反演所得的光谱曲线与辐射度提取的光谱特性曲线基本一致。两组光谱反演的实验结果验证了所提出的光谱反演矩阵标定方法的有效性。     

基于空间调制和单元器件的短波红外光谱探测

目前近红外波段的光谱探测在各个领域已经得到广泛应用[1],但在短波红外波段,由于受焦平面红外探测器发展水平的限制,短波红外波段光谱探测还存在难以消除非均匀性以及分辨率高时信噪比不足的缺点.本文从理论上分析了基于空间光调制器和单元探测器的多通道探测方法的信噪比优势,并利用基于Hadamard变换的空间光调制光谱探测方法,成功进行了单元探测器获取多谱段信息的模拟实验,从而提出一种可以减少短波红外光谱探测对焦平面器件的依赖的制备红外光谱探测仪的新思路,并证明了这种方法的可行性.     

Hadamard变换多谱段自适应光谱仪

通过获得目标的光谱特性,揭示目标物质的表面成分,从而识别目标.阐述了Hadamard变换多通道探测的原理及基于Hadamard变换的光谱成像仪原理,设计并研制了基于数字微镜器件(DMD)的Hadamard变换多谱段自适应光谱仪;使用该光谱仪在实验中成功的复原出目标物的光谱,从复原出的光谱曲线中可以鉴别出目标物,同时,将实验组所得光谱曲线与国际标准的光谱曲线进行了比较,平均误差小于4%.     

Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

关联成像是一种通过单像素探测器以成像时间换取空间分辨率的新颖成像方案,然而,其存在重建质量低、数据采集时间长的问题。Hadamard编码调制计算关联成像能够实现高效率的成像,显著提高了关联成像方案的适用性,但是其独特的图像噪声集中现象是影响其实用化亟待解决的难题。通过分析Hadamard矩阵作为测量矩阵计算关联成像重建结果的噪声特点,基于图像分割理论,提出了一种利用阈值处理和形态学图像增强的Hadamard编码调制关联成像噪声压制方案,并通过实验验证了该方案的可行性,获得接近8 dB的光学图像增强。该方案对二值图像和灰度图像都有比较好的效果,其工作促进了关联成像技术的实用化。     

一种新型干涉成像光谱技术

本文介绍了一种新型空间调制干涉成像光谱仪原理，并与具体有代表性的静态迈克尔逊干涉仪的光通量进行了比较，说明它具有高通量，大视场的优点，推导了这种干涉仪的干涉图表达式，分析了胶合层楔角对调制度的影响，给出了楔角的容限计算公式。     

静止型傅里叶变换成像光谱仪技术的发展

在对经典的傅里叶变换成像光谱仪进行分析、讨论、对比的基础上,综述了静止型傅里叶变换成像光谱仪的原理、结构特点、国内外发展现状及关键技术。对两种不同干涉机制的干涉仪作了对比。静态的、高通量、高分辨率的傅里叶成像光谱技术将最终成为成像光谱技术的发展趋势。     

Hadamard变换离子迁移谱的理论模拟初步研究

通过改变采样点数，理论优化了Hadamard变换离子迁移谱（Hadamard transform ion mobility spectrometry, HT-IMS）谱图的采样速率；通过增加模拟的白噪声，分析了该方法提高谱图信噪比的效果和对分辨率的影响。初步结果表明，在单次离子门门宽0.4ms内，采集8个及以上数据点可以完整地反演IMS谱图；Hadamard变换方法得到的谱图的信噪比是传统IMS谱图信噪比的15.8倍，是相同时间内多次传统IMS谱图平均后信噪比的4.6倍；变换过程对IMS谱图分辨率无明显影响。Hadamard变换IMS的模拟不仅对采样速率等参数的选择和优化提供理论依据，而且为下一步实验控制和反演奠定软件基础。     

偏振干涉成像光谱技术研究进展

综述空间调制偏振干涉成像光谱技术及其研究进展。介绍了偏振分束器（双折射晶体）的分光机理和目前国内外有代表性的偏振型光谱仪及成像光谱仪方案及发展现状,并就其广泛应用作了论述。     

一种改进的基于Hadamard变换的快速码字搜索算法

提出了一种矢量量化码字搜索的快速算法。该算法是在Hadamard变换域内进行的。匹配码字的判决过程首先根据Chebyshev误差测度,在码书中找出一定数量Chebyshev误差最小的码字;然后运用部分失真搜索算法(PDS),在上述码字中找出其中最匹配的码字。从理论分析和模拟实验结果表明,该算法在保证较好的性能指标和视觉效果前提下,明显减少码字搜索时间。     

偏振型空间调制干涉成像光谱技术的研究

介绍一种基于偏振原理的空间调制干涉成像光谱技术 ,对这种干涉光谱仪干涉图样的形成及其处理技术进行了理论上的分析 ,为偏振型空间调制干涉成像光谱仪的研制提供理论依据。     

功能近红外光谱在大脑成像中的研究及应用

近红外光谱的650～1000 nm是大脑成像的“光学窗口”,功能近红外光谱技术对大脑成像具有非侵入、无需注射造影剂、成本低和方便等优点,被应用于脑成像。概述了近红外光谱在大脑成像中的原理、方法及发展,总结分析了功能近红外光谱技术对大脑探测在提高系统分辨率方法的3个主要阶段,提出了存在的问题和发展前景。     

基于Hadamard变换和自适应顺序搜索的码字快速搜索算法

提出了一种Hadamard域中改进的快速码字搜索算法.在已离线按照码字第一维分量的大小进行了排序的码书中,首先找出与输入矢量第一维分量最接近的L个初始候选码字,求出对应的L个Chebyshev距离,接着按自适应的方法在这L个码字之外进行上下搜索,并用新找到的具有更小Chebyshev距离的码字来更新这L个候选码字,以便得到全体码书中L个具有最小Chebyshev距离的最终候选码字.最后用PDS算法在这L个最终候选码字中找出Euclidean距离最小的码字作为最佳匹配码字.实验表明文中算法相比本文算法在保证PSNR性能无任何下降的前提下,明显减少了算法的计算量,有效地提高了编码速度.