1 南京华盾电力信息安全测评有限公司，江苏 南京 210000
2 西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710003
3 中电太极（集团）有限公司西安研发中心，陕西 西安 710000
为了解决可见光通信技术（VLC）中的信息孤岛问题，完善上行链路的通信需求，用电力线通信（PLC）对传统VLC进行有效补充，使其在提供电源的同时接入上行骨干网。为了保障信号在PLC与VLC级联系统两级信道中的有效传输，提出了一种基于正交频分复用（OFDM）的中心节点解调调制（CNDM）模型。针对PLC多径衰落和VLC的反射特点建立级联系统信道模型，并结合OFDM与级联系统的信号特点设计了同时适用于PLC与VLC中直流偏置光OFDM系统的传输方案。为了有效抑制级联信道干扰，设计了多段联合控制信号帧结构。实验结果表明：仿真条件下，级联系统在不同调制策略下均能满足通信需求，且信号质量很好，误码率可达10-4；实测条件下，级联系统能实现信号的有效传输，保障信号的可靠收发，整体最小误码率为0。
光通信 可见光通信 电力线通信 级联通信 正交频分复用 信道建模 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2306002
1 南通理工学院 计算机与信息工程学院, 江苏 南通 226002
2 南通大学 计算机科学与技术学院, 江苏 南通 226000
为了克服当前较多可见光与红外图像融合方法在通过图像能量特征融合图像时, 忽略了图像的全局相对亮度特征, 导致融合图像存在红外目标表达能力弱等问题, 文章引入非下采样Shearlet变换, 通过测量图像的相对亮度来融合图像。借助NSST变换来处理输入图像, 解析出图像的低频和高频系数; 采用区域能量函数, 对区域图像所含的能量特征进行测量, 利用图像的全局均值和区域均值, 构造相对亮度测度模型, 求取区域图像的相对亮度特征, 并将区域图像的能量特征和相对亮度特征结合, 对低频系数完成加权融合; 利用图像的行、列、对角维度上的频率值, 建立四维细节测量因子, 以计算出图像的细节特征, 完成高频系数融合, 从而求取融合图像。实验结果表明, 较当前算法的融合图像, 所提算法不仅能更好的显示出图像的细节内容, 而且还能更好的表达图像中的红外目标内容。
图像融合 可见光与红外图像 非下采样Shearlet变换 相对亮度测度模型 四维细节测量因子 能量特征 image fusion visible and infrared images nonsubsampled shearlet transform relative brightness measurement model four dimensional detail measurement factor energy feature
西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 712021
针对结构光测量系统直接标定法存在的物像映射模型全局适用性差问题，提出了一种基于畸变模型的分区域标定方法。首先，用张正友平面标定法则估计相机的线性成像投影矩阵。然后，将该矩阵作为初值，通过最小二乘法求解相机的畸变参数。最后，根据畸变偏移矢量分布规律划分出图像子区间并进行标定。在相同场景中的实验结果表明，相比全局直接标定方法，本方法在X方向和Y方向的标定精度分别提升了37.40%和56.20%，在结构光测量领域具有广泛的适用性。
激光光学 激光阵列 结构光测量 畸变偏移矢量 分区域标定 有限元 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0214002
食源性致病菌是引发和威胁公众健康的主要因素之一。 由于食源性致病菌种类繁多, 常规检测方法复杂耗时要求高, 因此迫切需要一种更加快速精确的致病菌检测技术。 在传统红外光谱检测致病菌的流程中, 如经典的溴化钾压片法, 除了压片本身的操作之外通常还需对样品进行冷冻干燥(约需2 d)等耗时前处理过程, 因而不利于高通量快速检测。 本研究利用硒化锌薄膜法, 在硒化锌窗片上直接滴加菌液、 低温(48 ℃)烘干后进行原位检测, 无需漫长的冻干处理, 整个检测过程在50 min之内。 同时, 检测所需样品量少(10 μL)无需研磨等物理破坏性的制样过程, 避免了常规溴化钾压片法中研磨颗粒粗细、 制片厚薄误差及易碎片、 吸潮等的不利影响。 四种常见食源性致病菌(大肠杆菌DH5α; 沙门氏菌CMCC 50041; 霍乱弧菌SH04; 金黄色葡萄球菌SH10)的硒化锌薄膜法与溴化钾压片法红外谱图对比分析表明: 在相同的峰值检测阈值下(透过率大于0.05%), 本研究所采用的方法获得的二阶导数图谱在900~1 500 cm-1范围内可被识别的特征峰个数比溴化钾压片法明显增多(硒化锌薄膜法共计81个, 溴化钾压片法共计58个), 特征峰在多个位置强度显著增加(1 119, 1 085和915 cm-1等), 且可将溴化钾压片法中较宽的单峰或不明显的双峰显示为较明显的双峰(大肠杆菌DH5α: 1 441, 1 391和1 219 cm-1等; 沙门氏菌CMCC 50041: 1 490, 1 219和1 025 cm-1; 霍乱弧菌SH04: 1 441和1 219 cm-1; 金黄色葡萄球菌SH10: 1 491, 1 397和1 219 cm-1), 说明硒化锌薄膜法可以提高图谱分辨率及信噪比。 基于硒化锌薄膜法的原位红外光谱法对常见食源性致病菌整体快速高通量检测将具有巨大的应用前景。
食源性致病菌 红外光谱 样品前处理 原位检测 硒化锌薄膜法 Foodborne pathogens Infrared spectroscopy Sample pretreatment In-situ detection ZnSe film transmission method 孙兰香 1,2,3,*王文举 1,4齐立峰 1,2,3陆莹 1,2,3[ ... ]汪为 1,2,3,5
1 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院网络化控制系统重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院机器人与智能制造创新研究院, 辽宁 沈阳 110169
4 东北大学, 辽宁 沈阳 110006
5 中国科学院大学, 北京 100049
结合激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,设计激光清洗在线监测系统以实时监测激光清洗的质量。实验所用的激光器为光纤激光器,其可以在多维空间中加工应用。首先确定激光清洗速度,并研究LIBS随激光单脉冲能量密度的变化规律,用来表征碳纤维复合材料清洗的效果。然后在数据分析的处理上,采用均值平滑去除背景的方法处理包络状的光谱连续背景;采用DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)算法实现光谱噪声和有效数据的分离;采用皮尔逊系数分析的方法确定激光清洗的最佳烧蚀次数,为激光清洗实现过程自动优化控制提供判定依据。最后采用扫描电子显微镜分析碳纤维表面形貌特征,证实LIBS技术在线监测激光清洗效果的有效性。
光谱学 激光诱导击穿光谱 碳纤维复合材料 激光清洗 实时监测 中国激光
2020, 47(11): 1111003
西安建筑科技大学信息与控制工程学院, 陕西 西安 710055
在场景复杂、干扰较多的情况下,传统的火灾烟雾识别方法的识别性能不高。针对该问题,提出了一种基于目标区域的卷积神经网络火灾烟雾识别方法,构建两层的火灾烟雾识别模型,利用目标区域定位层的运动检测算法对火灾烟雾图像进行烟雾目标区域的提取,快速去除复杂场景的大量无关干扰信息,并将提取的烟雾目标区域输入火灾烟雾识别层,通过卷积神经网络精细提取烟雾的深层特征后进行分类,完成火灾烟雾的识别。实验结果表明,所提方法在复杂环境下的数据集中,抗干扰能力较强,能够有效降低误检率,提高烟雾识别的准确率。
图像处理 火灾烟雾识别 目标区域 卷积神经网络 运动检测 抗干扰能力 激光与光电子学进展
2020, 57(16): 161004
西安建筑科技大学信息与控制工程学院, 陕西 西安 710055
为了解决基于浅层特征的火焰识别模型对环境变化敏感且鲁棒性较低的问题,提出了一种基于卷积神经网络串行特征融合模型与最大相关最小冗余(MRMR)的火焰图像检测方法。为了从有限样本集中训练卷积神经网络获取更加全局性的特征,对使用预训练方法提取的火焰图像深层特征进行串行融合;再针对融合后的特征维度高、冗余大且未包含动态特征的问题,利用MRMR特征选择算法,去除与火焰相关性低的特征,获得相关性高的串行特征后与动态特征进行融合,得到最优子集的重构特征向量;最后通过支持向量机分类器完成对火焰目标的检测。实验结果表明,所提方法具有良好的泛化能力,对火焰的检测效果较好。
图像处理 火焰检测 卷积神经网络 动态特征 最大相关最小冗余 激光与光电子学进展
2020, 57(10): 101015
1 西安建筑科技大学 信息与控制工程学院, 西安 710055
2 陕西省文物保护研究院, 西安 710075
为了将古铜镜X光图像信息综合到同一图像中, 采用提升小波的方式将源图像进行分解, 并分别对低频、高频采用不同的融合规则进行了图像融合。低频采用区域能量与区域方差相结合的方法, 高频采用空间频率加邻域像素点规范中间像素点的方法, 最后经提升小波逆变换得到目标图像; 同时进行了理论分析和实验验证, 取得了融合图像的信息熵、平均梯度和标准差数据。结果表明, 在3组实验中, 相对于其它几种算法, 本文中算法的信息熵平均提升了5.76%, 平均梯度平均提升了28.70%, 标准差平均提升了7.70%, 算法有效地保留了源图像的信息, 对于边缘的传递效果更优秀。这一结果对古铜镜X光图像的融合是有帮助的。
图像处理 图像融合 提升小波 X光图像 融合规则 image processing image fusion lifting wavelet X-ray image fusion rule
Author Affiliations
Abstract
Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London, London WC1E 7JE, UK
In the past few decades, numerous high-performance silicon (Si) photonic devices have been demonstrated. Si, as a photonic platform, has received renewed interest in recent years. Efficient Si-based III–V quantum-dot (QDs) lasers have long been a goal for semiconductor scientists because of the incomparable optical properties of III–V compounds. Although the material dissimilarity between III–V material and Si hindered the development of monolithic integrations for over 30 years, considerable breakthroughs happened in the 2000s. In this paper, we review recent progress in the epitaxial growth of various III–V QD lasers on both offcut Si substrate and on-axis Si (001) substrate. In addition, the fundamental challenges in monolithic growth will be explained together with the superior characteristics of QDs.
Journal of Semiconductors
2019, 40(10): 101302
