1 深圳技术大学 工程物理学院，广东 深圳 518118
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
利用时域有限差分算法（FDTD）对微纳结构靶的光场分布进行仿真模拟，探究微纳结构靶中的光传输机制，分析材料特性和结构参数对光传输特性和光场分布的影响。基于光场分布及演化的仿真模拟结果，对比半导体氧化铝、绝缘体二氧化硅和金属铜三种导电性不同的材料上纳米线和纳米孔阵列微纳结构靶的激光传输特性，分析光传输过程中的光场分布变化。研究结果表明，通过改变氧化铝和二氧化硅纳米孔（线）阵列结构靶中孔洞（纳米线）直径和间距等结构参数，可以实现对微纳结构靶中光传输特性和光场分布的调制，实现光场在介质材料和真空区域间的周期振荡分布，或是以一种稳定形态传输；激光在铜纳米孔阵列中传输时，透光性随孔洞半径的增加而增加。基于光场分布及演化的仿真模拟结果，对比不同材料、不同微纳结构靶的激光传输演化特性，给出物理图像及对应现象规律，根据光场调控需求，给出微纳结构靶设计。
纳米孔阵列结构靶 纳米线阵列结构靶 氧化铝 二氧化硅 铜 光场分布 nanopore array target nanowaire array target Al2O3 SiO2 Cu optical distribution 强激光与粒子束
2024, 36(3): 031002
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100194
2 中国科学院大学，北京 100049
3 华南理工大学 软件学院，广东 广州 510006
4 中国科学院上海光学精密机械研究所 量子光学重点实验室，上海 201800
激光雷达具有全天候工作、探测精度高、有效探测距离远、易获得三维信息等特点，但工作在远距离模式时，目标点云比较稀疏。当前便携条件下，基于深度学习的算法在激光雷达点云数据直接目标识别时，实时性和成功率尚不能达到远程监视实际工程的要求。针对实际工程中利用激光雷达检测运动目标进而实时引导高分辨率相机的需求，采用基于变化的检测方法，对远距离条件下激光雷达的运动目标检测方法进行了研究，利用点云数据的距离信息，给出三维单高斯模型和三维高斯混合模型检测动目标的过程和方法，提出了利用杂波图恒虚警率检测法处理点云数据的方法。实验表明，与二维图像动目标检测方法相比，三维单高斯模型法会很大程度提高检测准确性，降低虚警率，但仍然存在较高虚警率。为适应复杂三维场景，采用基于三维高斯混合模型的方法进一步降低了虚警率，但也降低了检测速度；而杂波图CFAR的方法具有很高的实时性，同时也具有较好的检测性能。
动目标检测 杂波图CFAR 激光雷达 三维高斯混合模型 moving target detection clutter map CFAR lidar 3D Gaussian mixture model 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220506
1 河北工业大学土木与交通学院, 天津 300401
2 中交建冀交高速公路投资发展有限公司,石家庄 050000
通过设计生态混凝土植生试验以及包含3种坡面状况、4种边坡坡度、3种降雨强度的冲刷试验对生态混凝土的植生性能及其与植物结合后的抗冲刷性能展开研究。植生试验结果表明: 植生20天时, 生态混凝土组植株最高为22.5 cm, 植物斑化指数为95.37%, 植物覆盖率为102.6%, 生态混凝土组与素土组的植物茎叶生长状况相差不大, 但素土组植物根系普遍更长; 植生40天时, 两组根系分布范围接近。冲刷试验结果表明: 素土边坡与生态混凝土覆土边坡的土体流失量在特定条件下会随降雨累积量的增加产生激增, 而生态混凝土植生边坡的土体流失量在各条件下均未激增; 相同冲刷条件下抗冲刷性能为生态混凝土植生边坡＞生态混凝土覆土边坡＞素土边坡。
生态混凝土 边坡防护 植生性能 坡面侵蚀 土体流失 抗冲刷性能 eco-concrete slope protection planting performance slope erosion soil loss scouring resistance
1 上海工程技术大学电子电气工程学院，上海 201620
2 上海工程技术大学管理学院，上海 201620
3 江苏大学汽车工程研究院，江苏 镇江 212013
针对复杂环境下多目标跟踪过程出现的轨迹漏检、误检及身份切换等问题，提出一种基于改进YOLOX和BYTE数据关联方法的多目标跟踪算法。首先，为了增强YOLOX在复杂环境下的目标检测能力，将YOLOX骨干网络与Vision Transformer结合，增强网络的局部特征提取能力，同时加入损失函数，进一步增加网络边界框的回归精度；其次，为了满足算法实时性要求，采用BYTE数据关联方法，摒弃传统特征重识别（Re-ID）网络，进一步提高了多目标跟踪算法的速度；最后，为了改善光照、遮挡等复杂环境下的跟踪问题，采用更加适应非线性系统的扩展卡尔曼滤波，提高了网络在复杂场景下对跟踪轨迹的预测精度。实验结果表明：所提算法对MOT17数据集的multiple object tracking accuracy（MOTA）、identity F1-measure（IDF1）指标分别为73.0%、70.2%，相较于目前最优的ByteTrack，分别提升了1.3个百分点、2.1个百分点，number of identity switches（IDSW）则减少了3.7%；同时所提算法取得了51.2 frame/s的跟踪速度，满足系统实时性要求。
多目标跟踪 YOLOX BYTE Transformer 复杂场景 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0610014
1 海军大连舰艇学院 军事海洋与测绘系，辽宁 大连 116018
2 海军大连舰艇学院 海洋测绘工程军队重点实验室，辽宁 大连 116018
3 91001部队，北京 100071
针对当前无输入参数的四叉树去噪方法在强噪声背景下对噪声光子误识率较高的缺陷，提出了一种无输入参数的适应强噪声背景的ICESat-2点云去噪方法。首先，以剪枝四叉树的层值表征光子密度，避免强噪声背景下局部稀疏、相距较近的噪声光子被四叉树分隔层次较多而被误表征为密度过大；然后，自适应求取信号光子的密度阈值，完成噪声光子的一级去除；最后，通过箱线图进一步去除少量未能被剪枝四叉树识别的局部较密的离群噪声光子，实现去噪过程。选择美国北达科他州和加利福尼亚州两个研究区域，对强噪声背景下的ICESat-2点云开展去噪实验验证。实验结果表明：与四叉树去噪方法相比，本文所提方法明显具有更优的去噪性能；本文所提方法去噪后所得信号光子拟合的冠顶和地表曲线与分辨率为1 m的机载激光雷达高程数据产品剖面高程曲线基本一致。
ICESat-2 无输入参数 强噪声背景 去噪 四叉树 剪枝四叉树 箱线图 ICESat-2 Parameter-free Strong noise Denoising Quadtree Pruned quadtree Box-plot 光子学报
2022, 51(11): 1110002
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
为了延长混凝土的使用寿命, 发展了一种2,6-二［N-(羧乙基羰基)氨基］吡啶(DAP)超分子水凝胶驱动自修复水泥基材料和诱导羟基磷灰石自修复技术。DAP超分子水凝胶通过负载NH4H2PO4, 在碱性条件下实现修复剂的智能化响应释放。将负载修复剂的DAP超分子水凝胶和中空玻璃管复合制备自修复构件, 并开展了裂缝修复和护筋性能试验。结果表明: 经过28 d的修复, 0.592 mm宽的裂缝表面被修复, 修复产物为羟基磷灰石; 加入修复构件后, 能够减缓钢筋锈蚀。在裂缝处, 自修复成分释放后生成的修复产物使得裂缝的底部被填堵, 阻隔了有害离子和气体的入侵通道。
水泥 裂缝 自修复 羟基磷灰石 超分子水凝胶 钢筋锈蚀 cement crack self-healing hydroxyapatite supramolecular hydrogel rebar corrosion
1 东南大学移动通信国家重点实验室，江苏 南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室，江苏 南京 211111
作为一种针对调制格式的优化技术，星座整形技术极大提高了传统编码调制方案的灵活性、非线性补偿和误码性能，具有能够在不增加系统发送功率、复杂性的前提下，获得高频谱效率和实现接近香农极限的信号传输等特性，在多个领域得到广泛的应用。本文介绍了国内外星座整形技术方案的研究现状和最新进展，特别是基于概率整形技术实现类型、方法、架构等层面，从多个角度着重分析了算术编码概率整形的基本原理、性能对比和相关应用，在不同的系统和场景下对比评估概率整形技术带来的增益，并总结了光通信中概率整形技术目前面临的问题及未来的发展趋势。
光通信 概率整形 编码调制 高速光传输 非线性补偿 整形增益 算术编码 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1100004
上海工程技术大学电子电气工程学院，上海 201620
随着医学影像的快速升级和人工智能的飞速发展，智慧医疗已成为医学研究领域的一大热点。超声影像技术在临床诊断中有着广泛应用，但大多数血管提取算法是手动或半自动的，提取结果有很强的主观性和易错性。基于此，本研究从颈动脉本身特性出发，采用多尺度Hessian协同滤波方法进行预处理，随后结合医学先验知识提取血管感兴趣区域（ROI），设计了一种遍历追踪搜索算法来检测血管，借助像素灰度差值分级来自动获取颈动脉血管壁，提取的准确率可达89.3%。本研究不仅可以减轻医生的负担，也可降低由于医生的主观性诊断所带来的误诊率，使医生能很好地对血管形态特征参数进行定量定性分析，从而使得临床诊断更加客观与准确。
医用光学 多尺度滤波 Hessian矩阵 血管特征提取 遍历搜索 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1017002
上海工程技术大学电子电气工程学院, 上海 201620
目前,大量低照度图像中存在不同程度的饱和区域,这些图像主要是由前后背景亮度差异较大而形成的。对于该类低照度图像,如何在增强低照度区域的同时,尽量保留饱和区域细节纹理成为研究的难点。提出了一种基于光照重映射的低照度图像增强算法,该算法从相机成像原理出发,利用相机响应模型,通过区域化处理和非线性变换对亮度信息进行重新调整。实验结果表明,所提算法具有增强区域广、纹理保真度高、速度快等优点,在主观视觉评价和客观指标上均取得了较好的结果。
图像处理 图像增强 HSV色彩空间 光照重映射 相机响应模型 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2210014
