1 中国科学院上海技术物理研究所红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083
2 上海科技大学信息科学与技术学院,上海 201210
3 中国科学院大学,北京 100049
自动驾驶场景中,通常会用基于体素化的算法来完成点云3D目标检测任务,因为该类方法拥有计算量少、耗时少等方面的优势。但是当下常用的方法往往会带来双重信息损失,其一是体素化带来的量化误差造成的,其二则是对体素化后的点云信息利用不充分造成的。设计一个三阶段的网络结构来解决信息损失大的问题。第一阶段使用基于体素化的优秀算法完成输出边界框的任务;第二阶段利用一阶段特征图上的信息精修边界框,以解决一阶段对输入信息利用不充分的问题;第三阶段利用了原始点的精确位置信息再次精修边界框,以弥补体素化带来的点云信息损失。在Waymo Open Dataset上,所提多阶段3D目标检测算法的检测精度超过了CenterPoint等受工业界青睐的优秀算法,且满足自动驾驶落地的时间要求。
机器视觉 3D目标检测 激光点云 多阶段 信息增强 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0415003
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
大阵列BIB探测器由于其高量子效率和低暗电流而成为广泛的研究对象,特别是在空间应用方向。如2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜,它已经进行了许多重要的天文观测。一个稳定、高效、轻量化的液氦温区低温系统对BIB探测器的运行至关重要。氦节流制冷机可取代传统的大容积液氦杜瓦,能满足空间液氦温区的制冷要求。为了同时提高4.2 K的制冷量并减轻重量,提出了一种0.3 W@4.2 K的大冷量轻量化的4.2 K低温制冷系统。并且在现有0.1 W@4.1 K制冷量的低温系统上进行实验,验证了该系统的设计方法。在不同的冷却温度区采用不同的冷却方法,以实现冷却的高效性和轻便性。开发了一个新的集成斯特林制冷机,在80 K时提供高效的一级预冷,制冷量为15 W,重量仅为4.5 kg;二级预冷采用主动活塞调相的15 K脉管制冷机,制冷量为0.9 W。此多级低温制冷系统通过耦合氦气JT循环,可以在4.2 K时提供0.3 W的制冷量,输入功低于1.8 kW。此系统将为正在快速发展的红外天文观测所需的空间BIB探测器提供保障。
低温系统 空间BIB探测器 斯特林 脉冲管 焦汤节流 液氦 多级制冷机 cryogenic system space BIB detection stirling pulse tube JT liquid helium multi-stage cryocooler
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 上海科技大学信息科学与技术学院,上海 201210
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083
为得到空间目标高质量仿真图像,正确仿真目标包覆温控材料形成的褶皱表面十分重要。采用反向光线跟踪方法建立辐射传输模型,针对常用温控材料聚酰亚胺的褶皱表面引发的二次反射和材料的菲涅耳反射现象,采用余弦权重重要性采样对二次反射计算时的光线区间进行优化,改进了可描述菲涅耳反射现象的双向反射分布函数(BRDF)模型。利用3D建模软件生成并量化褶皱平面,在严重褶皱上重要性采样的均方根误差比均匀采样减小了63.42%,通过与实测BRDF值对比,改进BRDF模型能更好地描述菲涅耳反射,从褶皱平面仿真图像中可看到离散的强镜反亮斑。仿真的卫星图像褶皱表面细节纹理展示良好,阴影效果逼真,可为空间目标视觉导航算法研究提供图像数据。
成像系统 光线跟踪 聚酰亚胺 褶皱 蒙特卡罗方法 双向反射分布函数 激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2428004
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210617
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
熔石英光学元件在高能量密度的紫外脉冲激光辐照下往往极易出现后表面损伤,这严重影响了紫外高功率脉冲激光装置的可靠性。综合国内外相关研究进展,系统阐述了熔石英元件表面在高能量紫外脉冲激光辐照下的损伤特性,包括典型的初始损伤和损伤增长行为特征,介绍了熔石英元件表面缺陷的类型、分布特性和紫外脉冲激光诱导损伤的内在机制,并概述了常用的熔石英表面加工方法与缺陷控制技术。最后,介绍了熔石英表面缺陷无损检测新技术和抗损伤性能测试技术方面的研究进展。
激光光学 熔石英元件 紫外脉冲激光 缺陷 后表面损伤 光学学报
2022, 42(17): 1714004
1 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心), 北京 100081
2 许健民气象卫星创新中心, 北京 100081
3 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
4 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410073
5 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
在综述国内外几个典型星载微光遥感仪器的基础上,详细介绍了风云三号晨昏轨道黎明星(FY-3E)所搭载的中分辨率光谱成像仪微光型(MERSI-LL)的设计原理和部件组成,MERSI-LL微光通道针对晨昏轨道对地观测辐射信号大动态范围的特点,采用三增益组合的特殊设计,并基于太阳漫透板的工作原理设计了MERSI-LL的星上定标器。介绍了微光通道数据三增益通道选择和归一化融合处理方法和流程,并综述了针对微光通道的星上定标、替代定标、地面人工光源定标和交叉定标等多种定标手段。简要概述了MERSI-LL具备的定量科学产品反演能力,示范了基于MERSI-LL观测数据生成的准恒定对比度(NCC)图像产品,重点描述微光通道的典型夜间灯光产品生成过程,给出其产品示例及其潜在的应用能力。最后在总结黎明星MERSI-LL微光通道数据处理和产品生成经验的基础上,展望了该仪器未来的改进思路和应用前景。
大气光学 黎明星 微光探测 辐射定标 城市灯光 光学学报
2022, 42(12): 1200003
强激光与粒子束
2022, 34(6): 063004
1 武汉纺织大学 电子与电气工程学院 纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室,湖北 武汉 430200
2 中南民族大学 生物医学工程学院 医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室,湖北 武汉 430074
在人体运动监测的过程中,膝关节运动信息在中老年慢性疾病的诊断和康复评估方面具有重要意义。研制了一种基于光纤马赫曾德尔干涉曲率传感器(Mach-Zehnder interferometer-based directional bending,MZI-BDB)的膝关节弯曲检测系统。该系统由MZI-BDB传感器、扫频激光光源、光纤耦合器、光纤隔离器、光电探测器及信号处理系统构成。MZI-BDB传感器由偏心光纤和单模光纤错位熔接而成,封装于软硅树脂片内,通过绑带固定于膝关节处。当膝关节屈曲和伸展时,诱导MZI-BDB传感器发生弯曲,传感器内透射光信号干涉场的模场状态发生变化,谐振波长发生漂移,从而对膝关节的弯曲方向和曲率进行监测。MZI-BDB传感器在正向和负向弯曲的测量角度范围为0°~90°;在正向弯曲方向上灵敏度和分辨率分别为5.29 nm/m−1和0.11 m−1;在负向弯曲方向上的灵敏度和分辨率分别为−3.11 nm/m−1和0.12 m−1。实验测试MZI-BDB传感器温度敏感度为0.043 nm/℃,该结果显示传感器对温度的不敏感特性。光电编码器与MZI-BDB传感器同时进行数据的传感采集。实验结果表明:该检测系统和光电编码器验证平台在准确度和响应度上具有一致性。
光纤传感器 偏心光纤 曲率传感器 步态分析 optical fiber sensing eccentric core optical fiber curvature sensor gait analysis 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210195
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210109
1 中国科学院 上海技术物理研究所,上海200083
2 中国科学院大学,北京100049
3 中国科学院 红外探测与成像技术重点实验室,上海20008
单参考阻值比率测温系统是一种目前常用的高精度测温方法,可以有效削弱恒流源长期漂移、放大器增益漂移、热电势等因素对测量结果所造成的影响,但测量性能会随着测量阻值远离参考电阻阻值而变差。为了解决该问题,本文首先分析了基于恒流源的铂电阻、参考电阻比率测温方法,引入非线性因子,理论分析了测量性能会随着测量阻值远离参考电阻阻值而变差的原因,并由此提出了多参考阻值比率测温方法,进行了硬件系统的设计。对多参考阻值比率测温系统进行了长期稳定性、分辨能力、不同环境温度所造成非线性标定劣化的等效实验,验证了本文理论推导部分的正确性。实验结果表明,在-38.8~64.6 ℃的温度测量范围内,高精度多参考阻值比率测温系统的测量稳定性优于0.002 5 ℃/5 day,测量分辨能力优于0.001 25 ℃,在5~45 ℃环境温度下的测量稳定性优于0.004 ℃。基本满足长期、环境温度变化较大的温度测量应用需求。
温度测量 比率测温 铂电阻 多参考 非线性 temperature measurements ratio temperature measurements platinum resistance multi-reference nonlinear