1 石家庄铁道大学 机械工程学院，石家庄 050043
2 中国人民解放军陆军工程大学，石家庄 050043
激光雷达探测点云数据中存在大量噪声点，导致三维图重建精度下降，无法完全复现物体结构，本文针对此问题提出了一种基于自适应阈值的三维点云分段式去噪方法。根据噪声点与非噪声点之间的欧式距离，将其划分为远信号噪声点和近信号噪声点两类，先后对两类噪声点分别采用基于非线性函数的阈值自适应去噪算法和基于曲率的去噪算法。基于非线性函数的阈值自适应去噪算法采用有序的栅格对无序的点云进行组织，然后计算栅格内点云密度，最后将栅格到激光雷达的距离作为输入，通过调用非线性函数计算阈值，以实现点云密度阈值的自适应调整。基于曲率的去噪算法采用K-D树对点云数据进行组织，对某点P的邻域内所有的点按曲率进行排序，计算出曲率中值，将大于曲率中值的点P视为噪声点。该方法可以有效去除点云中的噪声点，去噪精确度达到95%以上。
激光雷达 自适应 栅格化 曲率 K-D树 Lidar Adaptive Grid Curvature K-D trees
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国人民解放军联勤保障部队第946医院 医学工程科, 吉林 长春 130033
近年来, 航空光学成像技术快速发展, 机载图像处理系统对于目标检测精度和检测速度的要求越来越高, 传统的目标检测算法已经无法满足要求。与此同时, 基于深度学习的目标检测算法凭借更优的性能表现得到了学术界的广泛关注。但这类算法往往参数较多, 时间复杂度高且移动端移植困难。针对上述问题, 本文提出了一种基于Yolo V3算法的MPSOC平台实现方案。利用改进的k均值聚类算法获取新的初始锚框, 之后通过改变特征图的大小提高算法对小目标的检测精度, 通过基于敏感度的剪枝方法压缩算法大小, 最后利用VISDRONE数据集在MPSOC平台进行了验证。实验结果表明: 改善的Yolo算法的MAP提高了1.3%, 误检率也得到了极大降低。算法经过压缩后, 检测速度提高了1倍, 体积仅为原来的37%, 基本满足了对航空图像目标检测的设计要求, 同时为深度学习算法在MPSOC中实现提供了可行的解决方案。
航空图像 目标检测 模型压缩 aviation image target detection model compression MPSOC MPSOC
红外与激光工程
2020, 49(4): 0418002
1 微光夜视技术重点实验室，陕西西安 710065
2 昆明物理研究所，云南昆明 650223
AlGaN是一种宽带半导体材料，随着材料中 Al含量的不同，其禁带宽度有所不同，可以实现从 3.4～6.2 eV。基于外光电效应原理，用 AlGaN制成的光阴极因 Al含量的不同，其长波阈值也有所不同。本文对 5条 AlGaN光阴极光谱曲线，采用数值计算的方法，从背景噪声、有效信号、光谱信噪比等方面进行对比分析，并通过以上参数对日盲紫外探测器特性进行评价。经研究发现，可以通过光谱响应曲线对探测器日盲特性进行评价。光谱信噪比越好，则日盲探测器性能越好。这为用户提供了一种评价探测器日盲特性的方法。
AlGaN光阴极 光谱响应 日盲 AlGaN photocathode, spectral response, solar-blind
1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
建立了理论热脱附和原位程序升温脱附方法研究III族氮化物光电阴极部件的热除气过程。基于Malev吸附-扩散除气理论搭建了光电阴极的平板模型，利用Fick第一和第二定理计算得到了除气过程中样品吸附气体浓度、瞬时除气速率以及总的气体脱附量随时间变化的表达式。为便于直观研究，通过截取四阶近似给出不同扩散系数量级下的以上参量随时间的变化曲线。在III族氮化物光电阴极TPD动态法实验中，研究并分析了光电阴极部件在不同恒温除气阶段的残余气体谱图，由此得出进入真空中的脱附气体种类。采用最小二乘法拟合得到: 恒温1 000 K的条件下，N2的扩散系数为5×10-5 cm2/s。通过理论分析结合TPD实验，III族氮化物光电阴极部件热清洗的有效去除污染加热温度得到了有效的评估和验证。
III族氮化物光电阴极部件 程序升温脱附 残余气体谱 Ⅲ-nitride photocathode assembly temperature programmed desorption residual gas spectrum 红外与激光工程
2019, 48(10): 1017002
1 微光夜视技术重点实验室,陕西 西安 710065
2 北方夜视科技集团股份有限公司,云南 昆明 650223
3 北京理工大学 物理学院,北京 100081
提出了基于第一性原理的密度泛函理论框架下的广义梯度近似投影缀加波赝势法,在结构优化的基础上采用平板模型计算了GaAs(110)表面单一吸附0.5 ML Cs元素、单一吸附0.5 ML O元素及0.5 ML Cs、0.5 ML O共吸附系统的特定吸附位、吸附系统总能及吸附系统的电子结构。吸附系统总能的计算结果对比及电子结构图表明: 当Cs、O元素吸附量在GaAs(110)表面达到Θ=1 ML时,它们并非各自在表面形成局域畴形态的竞争性共化学吸附,而是将在表面形成混合均匀相的协同共化学吸附。采用偶极子校正进一步计算三种吸附系统的功函数分别是4.423 eV、5.749 eV、4.377 eV,从而得出GaAs光电阴极制备过程中提高并保持光电阴极发射性能的方法及机理。
电子结构 表面吸附 功函数 GaAs(110) GaAs(110) electronic structure surface adsorption work function 红外与激光工程
2016, 45(8): 0821001
1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
2 北方夜视科技集团股份有限公司，云南 昆明 650223
3 北京理工大学 物理学院，北京 100081
采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算了InP/InGaAs转移电子光阴极吸收层材料的电学结构和光学性质，交换关联能采用杂化泛函HSE06来描述。首先对闪锌矿结构GaAs材料能带图进行计算验证，接着建立标准InGaAs材料体结构模型，并对模型进行了动力学的自洽优化，在优化后的基础上进行了非自洽的计算，得到标准InGaAs材料的复介电函数，然后根据Kramers-Kronig关系推出标准InGaAs材料光吸收系数。最后，结合转移电子光阴极量子效率模型，在给定P型标准InGaAs材料非平衡少子扩散长度分别是0.8、1.0、1.2、1.4、1.6和2.0 mm的条件下，得到对能量在0.780 260～0.820 273 eV区间内、间距为0.002 eV的不同光子能量优化的InP/InGaAs转移电子光阴极吸收层厚度。
标准InGaAs 转移电子光阴极 密度泛函理论 standard InGaAs transferred-electron photocathode density functional theory 红外与激光工程
2015, 44(10): 3010
1 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
2 北方夜视科技集团股份有限公司，云南 昆明 650223
3 北京理工大学 物理学院，北京 100081
采用基于密度泛函理论（DFT）框架下广义梯度近似投影缀加平面波方法，在六方结构GaN结构优化的基础上，计算了GaN(0001)A面吸附Cs后功函数变化，指出吸附系统表面形成了一个有效的GaN－Cs电偶极子层，降低了原本的GaN表面势垒，形成更加有利于电子逸出的外光电发射效应特性。接着图示吸附Cs、O后的电子结构，指出吸附原子和衬底之间的键合。六方结构GaN材料的光学性质通过Kramers-Kronig 关系得出。根据GaN的介电函数谱，得出了254nm光波长下以GaN为激活层材料的反射式光电阴极在不同少子扩散长度下的内量子效率。计算结果表明六方结构GaN(0001)A面是可见光盲光电阴极的优良发射表面，且254 nm处的量子效率可达到60％,远大于碱金属卤化物紫外光电阴极。
第一性原理 可见光盲 负电子亲和势 GaN GaN first principle visible-blind NEA
1 微光夜视技术重点实验室，山西 西安 710065
2 北方夜视科技集团股份有限公司，云南 昆明 650223
针对一种短波红外阈透射式光阴极，简要介绍其光子吸收层和电子发射层分离式异质结结构后，结合异质结两侧对红外光子显著吸收效应参数和对电子高效输运特性参数进行建模，详细研究了场助电压对p-p 型异质结能带结构和对短波红外阈透射式光电阴极的影响。研究结果显示：Schottky 势垒偏压至少要达到8 V 才能较好消除p-InGaAs/p-InP 异质结的势垒影响。此时，为达到较小的漏电流，In0.53Ga0.47As 光吸收层厚度2 μm，InP 发射层厚度1 μm，掺杂浓度均为1×1016 cm－3。
场助式光阴极 短波红外阈 异质结 field-assisted photocathode short-wave infrared threshold InGaAs InGaAs heterojunction
1 北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710065
研究分析了高掺杂浓度下幂函数掺杂阴极发射层内部形成恒定电场情况, 探讨了光电阴极发射层材料内部形成恒定电场对提高透射式光电阴极量子效率中有效电子输运长度、表面电子逸出几率等参量的影响。结合掺杂浓度不同带来的光电子散射问题, 对比讨论了传统的均匀掺杂、指数掺杂、幂函数掺杂情况下发射层材料量子效率情况。
透射式光电阴极 幂函数掺杂 量子效率 微光夜视 transmissive photocathode power-function-doping quantum efficiency night vision
