目标检测是计算机视觉领域的重点研究方向，SSD模型虽然在检测精度与速度上均取得较好的效果，但其利用低语义信息的浅层特征训练小目标，容易出现小目标漏检和误检现象。对此，提出了一种基于单次双向特征金字塔网络的改进SSD目标检测模型（OBSSD）。首先基于分层融合的思想构建双向特征融合模块来解决浅层特征利用不足的问题；其次引入融合权重来更加有效地融合不同层级的特征，改善浅层特征语义信息低的问题；最后在分类和回归预测前加入基于残差模块的检测单元，解决因分类网络偏向平移不变性导致的目标定位不准确问题。在PASCAL VOC2007测试集上的实验结果表明：所提模型的平均精确度（mAP）为80.8%，较SSD模型提高6.5个百分点，且检测速度满足实时检测的需求。
机器视觉 目标检测模型 特征融合 语义信息 实时性 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0215005
半导体光放大器（SOA）能稳定产生高消光比的窄脉冲光，在光纤传感领域得到了广泛应用，但目前大多方案仅采用单向调制的SOA产生脉冲光。为了进一步提高脉冲光的消光比，基于SOA能双向工作的特点提出了一种双向窄脉冲光调制的SOA系统。使用光纤反射镜对SOA单向调制输出的脉冲光进行反射，使反射光重新返回到SOA进行第二次脉冲光调制。实验结果表明：相比单向调制，在低输入功率下，双向调制最大可获得6.18 dB的额外增益；对于输入峰值功率为6 dBm的脉冲光，双向吸收能使泄漏光强度进一步减弱30 dB以上，整体吸收率达到72 dB以上。
光纤光学 脉冲调制 半导体光放大器 消光比 光纤传感 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0106005
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Science and Technology on Electronic Information Control, Chengdu 610029, China
2 Center for Information Photonics & Communications, School of Information Science & Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
3 Science and Technology on Communication Security Laboratory, Institute of Southwestern Communication, Chengdu 610041, China
We experimentally demonstrated the use of intelligent impairment equalization (IIE) for microwave downconversion link linearization in noncooperative systems. Such an equalizer is realized based on an artificial neural network (ANN). Once the training process is completed, the inverse link transfer function can be determined. With the inverse transformation for the detected signal after transmission, the third-order intermodulation distortion components are suppressed significantly without requiring any prior information from an input RF signal. Furthermore, fast training speed is achieved, since the configuration of ANN-based equalizer is simple. Experimental results show that the spurious-free dynamic range of the proposed link is improved to 106.5 dB · Hz2/3, which is 11.3 dB higher than that of a link without IIE. Meanwhile, the training epochs reduce to only five, which has the potential to meet the practical engineering requirement.
microwave photonics linearized downconversion link intelligent impairment equalization artificial neural network Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 023902
西南交通大学信息光子与通信研究中心，四川 成都 611756
针对光纤传输系统中多重物理损伤效应严重影响传输性能的情况，为保障高速光传输网络的正常运行，对传输信号进行光性能监测是必不可少的。提出一种基于卷积神经网络（CNN）的多任务光性能监测研究方案，将强度轮廓与强度波动特征作为CNN模型输入，对传输信号调制格式与光信噪比（OSNR）进行联合监测。研究结果表明，所有调制格式（28-GBaud PDM-QPSK/-8QAM/-16QAM/-32QAM/-64QAM）均可在20% 前向纠错（FEC）阈值条件（误码率为2.4×10-2）所对应的OSNR下实现100%的识别精度。此外，当强度轮廓特征、强度波动特征和两种特征联合作为神经网络模型输入时，OSNR监测的平均绝对误差分别为0.282 dB、0.245 dB、0.165 dB，均方根误差分别为0.352 dB、0.311 dB、0.218 dB。随后，进一步研究了残余色散度对所提方案监测性能的影响。
光通信 调制格式识别 光信噪比监测 卷积神经网络 偏振解复用 光学学报
2022, 42(22): 2206002
西南交通大学信息光子与通信研究中心，四川 成都 611756
针对跨洋光纤通信系统中存在严重的噪声累积和非线性效应等问题，将概率整形（PS）技术与子载波复用（SCM）技术相结合以缓解跨洋传输链路损伤，进而实现系统传输性能的提升。通过在商用VPI软件中搭建跨洋光纤传输仿真链路，对单载波和双子载波复用系统进行仿真研究。仿真结果表明，在20%的FEC阈值条件下，均匀（H=4）双子载波和PS（H=3.6，H=3.7，H=3.8）双子载波PDM-16QAM系统的传输距离相比均匀（H=4）单载波PDM-16QAM系统分别提升了2.3% （405 km）、21% （3698 km）、19.7% （3468 km）和14.5% （2549 km）。随后，搭建光纤环路传输实验平台，进一步验证所提方案的可行性。实验结果表明，在20% 的FEC阈值条件下，均匀双子载波和PS（H=3.8）双子载波PDM-16QAM系统的传输距离相比均匀单载波PDM-16QAM系统分别提升了5.6% （282 km）和46.2% （2323 km）。仿真与实验结果表明，在跨洋光纤通信系统中引入PS与SCM可有效提升系统的传输性能。
光通信 概率整形 子载波复用 非线性效应 跨洋光纤通信 光学学报
2022, 42(20): 2006001
1 内蒙古工业大学土木工程学院，呼和浩特 010051
2 内蒙古工业大学，内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室，呼和浩特 010051
3 生态型建筑材料与装配式结构内蒙古自治区工程研究中心，呼和浩特 010051
4 内蒙古工业大学矿业学院，呼和浩特 010051
冰磨损是导致水工混凝土损伤的重要因素之一。为探究冰凌作用下天然浮石混凝土的磨损规律，以内蒙古地区的天然浮石为粗骨料，研究浮石骨料体积分数、水胶比、胶凝材料硬度对冰磨损天然浮石混凝土的影响规律，分析了不同因素对天然浮石混凝土磨损量影响的显著性，运用超景深显微镜对冰磨损下天然浮石混凝土的表观形貌进行观测。结果表明：冰磨损天然浮石混凝土磨损量随浮石骨料体积分数和水胶比的增加而增加，随胶凝材料硬度的增加而降低；浮石骨料体积分数和水胶比对天然浮石混凝土磨损量的影响较为显著；在切削磨损和疲劳磨损的共同作用下天然浮石混凝土表层材料脱落，磨损表面孔壁被破坏，孔洞增大。
冰磨损 天然浮石混凝土 磨损量 磨损规律 显著性分析 磨损形貌 ice wear natural pumice concrete wear amount wear law significance analysis wear morphology
1 西南交通大学信息光子与通信研究中心，四川 成都 611756
2 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室，湖北 武汉 430070
3 武汉光迅科技股份有限公司，湖北 武汉 430205
4 鹏城实验室，广东 深圳 518000
近年来网络数据流量呈现爆发式增长，光纤通信系统作为全球宽带网络的基础，已承载着90%以上的数据流量，并继续朝着多维、超大容量、超长距离等方向发展。搭建了一套模拟跨洋传输的超高容量距离积单模光纤传输系统实验平台。在发射端，根据传输信道光信噪比，采用不同信息熵产生不同传输速率的偏振复用概率整形16阶正交幅度调制光信号。光纤传输链路是由国产超低损大有效面积光纤与国产超宽带低噪声C波段掺铒光纤放大器组成。整个系统基于129个波长信道（波长范围为1529.8~1568.2 nm）进行了传输验证，得到的传输容量为28.09 Tbit/s，传输距离为12000 km，总容量距离积达到337 Pbit·s-1·km。
光通信 高速光纤通信 跨洋传输系统 波分复用 偏振复用 概率整形调制格式 光学学报
2022, 42(17): 1706003
武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，湖北 武汉 430081
针对传统方法在室内场景目标检测中存在检测精度低、检测速度慢等问题，提出一种改进的YOLOv4算法模型。构建室内场景目标检测数据集，使用K-means++聚类算法优化先验框参数，提高先验框与目标的匹配度；调整原始YOLOv4的网络结构，将跨阶段局部网络结构融入模型颈部网络中，消除在特征融合阶段梯度反向传播导致的梯度信息冗余现象，提高对室内目标的检测能力；引入深度可分离卷积模块，取代模型中原有的3×3卷积层，减少模型参数，提升检测速度。实验结果表明，改进后的YOLOv4算法在室内场景目标检测数据集上的平均精度达83.0%，检测速度达72.1 frame/s，较原始YOLOv4算法，分别提高了3.2个百分点和6 frame/s，同时模型规模缩小了36.3%，优于目前其他基于深度学习的室内场景目标检测算法。
目标检测 室内场景 YOLOv4 跨阶段局部网络 深度可分离卷积 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1815003
1 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北 武汉 430081
2 武汉科技大学机器人与智能系统研究院，湖北 武汉 430081
3 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081
语义地图能够帮助移动机器人更好地理解环境，改善定位性能。为了提高语义地图的精度，本文提出一种激光与视觉融合识别并构建语义地图的方法。首先对激光雷达击中点进行直线拟合，提取凸凹墙角信息；然后利用相机和电子罗盘进行墙角的方向性进行区分，得到丰富的墙角类别信息；接着利用墙角信息对柜式物体进行误识别去除，融合激光深度信息，得到更加精确的物体语义信息；最后利用贝叶斯估计增量式地构建语义地图，消除语义栅格重叠构建的问题。通过仿真环境以及真实环境下的实验验证了该方法的有效性，同时利用语义地图进行重定位实验验证了该语义地图能有效改善定位性能。
遥感 直线拟合 墙角类别 贝叶斯估计 语义地图 重定位 中国激光
2022, 49(18): 1810003
