多视角成像技术通过捕捉不同角度的图像而获取丰富的场景信息,可为自动驾驶、智能制造和机器人导航等领域提供关键的视觉数据。该文总结了主流的多视角成像系统的构成要素、工作原理及其实现方法,从动态成像的适应性、成像精度、成本效益及系统综合性能等关键维度,深入剖析了不同多视角成像系统的显著优势及其存在的局限。进一步针对视觉图像增强技术,结合传统图像处理方法与深度学习技术,讨论了在提升多视角成像质量方面的应用与效果。小型化与低功耗的硬件系统、深度学习算法的集成和应用及多模态数据融合将是多视角成像技术未来发展的重要方向。

在水下光学成像中,水体中的散射粒子对反射光具有强散射作用,会导致成像效果不佳。为此,在水下偏振差分成像的基础上提出了基于单幅图像的水下伪偏振去散射成像方法。通过对水下浑浊图像频谱信息进行分离,构造出一对虚拟的正交偏振图像,并通过偏振去散射处理得到清晰的水下图像。结果表明:该方法在复杂水体环境和不同距离条件下均具有良好的去散射能力。与原始图像相比,处理后图像的自然图像质量值提高了50%,均方根对比度提高了1.5倍,信息熵提高了10%。随着水体环境浑浊度的增加,该方法的去散射效果更强。该方法相较于传统的水下偏振去散射成像方法具有处理迅速、应用范围广等优点。

光声成像结合了光学成像的高对比度和超声成像的深层穿透力,是一种高效的非侵入式生物医学影像方法。由于减少光学散射的影响,光声成像提供了更清晰的生物组织成像。本文探讨了传统光声成像技术,包括光声断层成像、光声显微成像、光声内窥成像以及光声功能分子成像。进一步分析了4种新型光声成像技术,包括光声黏弹性成像、光声引导的波前整形、偏振光声成像技术和光声信号的光学检测方法。相较于传统技术,这些新方法引入了高级光学控制和信号处理技术,以提升成像的准确性和分辨率;但新型光声成像技术面临提升成像速度、增强信号的可检测性及优化系统的用户友好性等挑战。在此基础上,本文总结了光声成像在实现高分辨率和深层成像的主要方法。未来,光声成像技术有望通过进一步的硬件创新和算法优化,以实现成像的实时性、系统的易用性和检测的安全性。随着多模态成像系统的发展,光声成像可能与其他成像技术(如磁共振成像、CT或正电子发射断层成像)结合,提供更全面的生物医学成像方案。

为提升小型全Stokes矢量分孔径偏振相机的测量精度,提出并建立了一系列偏振图像处理技术,具体包括:暗电流校正、双边滤波去噪、图像畸变校正、偏振参数校正与通道图像配准等步骤,并进行了偏振成像实验研究。结果表明:相关技术能够有效降低诸多非理想因素对相机成像过程产生的影响。经图像处理后4个偏振通道的重投影误差均小于0.2像素,4幅偏振子图像间的结构相似性指数平均提升15.2%。研究提出的偏振图像处理技术能够有效提高偏振信息测量的准确度。

红外偏振成像探测技术在传统强度信息的基础上引入偏振信息,在特定条件下可有效提升目标探测识别能力,具有较高的信杂比、抗伪装和抗干扰等优势,在目标侦察、探测与打击等领域展现出广泛的应用潜力和良好的发展前景。首先介绍了物体表面偏振理论及相关现象,特别是目标高温偏振现象的发现,为偏振探测应用拓展了新领域;并基于目标偏振理论,分析了不同环境及应用背景下目标偏振特性的研究成果。其次,综述了近年来红外偏振探测器的发展以及目标红外偏振成像探测的最新进展,归纳了当前复杂战场环境下目标探测任务对红外偏振探测技术提出的新要求:突破实时高精度成像技术瓶颈、强化穿云透雾能力与抗遮蔽干扰性能等。最后,在总结目标偏振机理、目标偏振特性及偏振探测器技术发展趋势的基础上,未来应深化目标表面偏振理论研究、推动高精度红外偏振探测器制备技术发展、探索多维度信息融合处理,并进一步展望红外偏振探测技术在复杂目标识别、反隐身作战及战场监测等军事领域的未来发展及应用前景。

偏振光谱成像技术通过融合强度、偏振和光谱信息,为复杂场景的成像问题提供了有效的解决方案,其中分焦平面偏振光谱成像技术凭借其高紧凑性和强实时性成为该领域的重要发展方向。本文首先综述了偏振光谱成像技术的发展历程,系统比较了相关技术的优缺点;随后重点讨论了分焦平面偏振光谱成像系统的研究进展,对偏振光谱分光元件、偏振光谱去马赛克算法以及现有偏振光谱图像数据库进行了详尽的梳理,并系统总结了该技术高紧凑、强实时、低功耗的核心优势;最后,总结了偏振光谱成像技术在军事侦察、空间探测、医疗诊断和遥感探测等领域的应用。分析表明,该技术在目标检测、环境监测和医学诊疗等领域前景广阔,但目前仍面临空间分辨率低、偏振信息重构精度不足等挑战。基于此,未来研究应聚焦于优化偏振光谱分光元件的设计与制备,改进去马赛克算法以提升图像重建质量,并拓展其在动态场景和复杂环境中的应用能力。

多帧盲解卷积(multi-frame blind deconvolution, MFBD)是目前主流的图像复原算法之一,通过少帧(20帧以下)退化图像就可以复原出高分辨率目标图像,在大口径望远镜空间目标观测等领域有重要应用价值。为了获得复原层面最优的迭代方法和参量化方法,针对MFBD算法框架,采用2种迭代策略(联合迭代和交替迭代)和3种点扩散函数(point spread function,PSF)参量化方法(灰度矩阵参量化、相位参量化、Zernike参量化),对比了不同条件下的图像复原效果。采用复原图像的归一化均方误差(normalized mean squared error, NMSE)和图像频谱曲线评价了不同信噪比、不同PSF初值条件下的模拟海洋卫星观测图像的复原结果。仿真结果表明:联合迭代+相位参量化方法对3种退化图像复原结果的均方误差均值分别为0.046、0.194、0.342,均低于联合迭代+其他参量化方法复原结果的均方误差。而对交替迭代策略,仅灰度矩阵参量化下能获得较好复原结果(均方误差分别为0.109、0.159、0.332),但频谱曲线表明其存在迭代噪点放大的问题。研究结果说明联合迭代+相位参量化能够获得更好的复原结果,同时能处理更复杂的退化环境。

无铅金属卤化物双钙钛矿由无毒元素组成、在空气中稳定且具有长的载流子寿命,铋基Cs₂MBiX₆(M=Cu、Ag、Au,X=Cl、Br、I)双钙钛矿具有优异光伏特性材料的物理性质。为分析不同无铅金属卤化物对电池性能的影响,采用第一性原理计算了Cs₂AgBiI₆、Cs₂ AuBiCl₆、Cs₂CuBiBr₆和Cs₂AgBiBr₆的稳定性、能带结构和光学性质。利用等效光学导纳法分析了由FTO/c-TiO₂/Cs₂MBiX₆/spiro-OMeTAD/Au组成的钙钛矿电池性能,计算了4种材料的吸收率、载流子收集效率、外量子效率,并与传统的甲脒铅碘进行了对比,分析了相应材料构成的太阳能电池的短路电流密度和伏安特性曲线。结果表明:吸收层厚度等于0.6 μm时,以Cs₂AgBiI₆、Cs₂AuBiCl₆、Cs₂CuBiBr₆和Cs₂AgBiBr₆制备的钙钛矿太阳能电池短路电流密度分别为27.6、26.0、22.3和10.9 mA/cm²,对应开路电压为0.83、0.87、1.08和1.1 V,器件的光电转换效率依次是19.3%、16.6%、21.3%和10.9%。研究发现4种材料均具有良好的热力学稳定性、合适的带隙和可见光范围内(~10⁵ cm^-1)的高吸收系数,由相应材料构成的电池具有优异的光电转换效率。

离心泵的空化现象会严重影响泵的水力性能,特别是采用较高转速的半开式叶轮高速微型泵,其叶顶间隙对叶轮空化性能的影响更加显著。针对此问题,以应用于机载装备热管理系统的高速微型半开式叶轮离心泵为研究对象,对其进全流场空化模拟。采用数值模拟和实验研究相结合的方法,探究了不同进口汽蚀余量、不同叶顶间隙比(0.05、0.08、0.11和0.14)时离心泵空化性能。结果发现:实验泵有效汽蚀余量随着流量的增加而增加;叶顶间隙每增大0.1 mm,即叶顶间隙比增大0.03时,泵的必需汽蚀余量降低0.10 m,导致泵的抗空化性能降低。叶顶间隙越小,叶顶泄漏流越小,发生泄漏涡的可能性降低,提高了泵的抗空化性能。研究结果为高速微型离心泵的设计和优化提供了理论依据。