1 广州科技职业技术大学信息工程学院，广东 广州 510550
2 岭南师范学院信息工程学院，广东 湛江 524048
针对现有的高斯噪声去除方法的边缘保持能力差、去噪图像对比度低等缺陷，提出一种带边缘增强的双树复小波阈值去噪方法。充分利用双树复小波的平移不变性和多方向选择性等优秀特性，根据高斯噪声的数学模型，由假设推导出一种自适应的双树复小波阈值去噪模型；提出一种多向梯度算子，对由阈值去噪模型得出的去噪图像进行边缘提取；最后对边缘图像与去噪图像进行线性有参叠加，得到边缘增强的去噪图像。实验结果证明，所提方法具有良好的去噪性能、边缘保持能力和快速的计算效率。
图像去噪 双树复小波 阈值去噪 边缘增强 多向梯度算子 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0415001
1 中国电子科技集团公司 第三十四研究所, 广西 桂林 541004
2 中国人民解放军国防科技大学, 长沙 410073
相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)已广泛应用在防入侵检测、建筑结构的裂缝健康检测和管道检测, 但其准确性和抗噪性能还需要提高。提出了一种基于Φ-OTDR的智能识别系统, 该系统采用神经网络算法进行智能识别, 并对振动强度进行识别概率化处理。实验结果表明: 提出的系统能够准确识别并定位入侵行为, 定位精度达到5 m以内。
相位敏感光时域反射计 入侵检测 特征提取 phase-sensitive optical time domain reflectometer intrusion detection feature extraction
中国电子科技集团公司 第三十四研究所，广西 桂林 541004
传输光纤受环境温度变化和振动的影响，会造成射频光频率信号相位漂移，导致时频传输精度下降。为了降低光纤相位漂移对传输系统的影响，采用基于光纤干涉仪条纹计数法的光纤稳相传输技术，进行了光纤相位漂移检测和相位补偿实验验证。实验结果表明：168 m传输光纤28 h自然相位漂移了32.3 ps，采用压电陶瓷和温控光纤协同相位补偿，相位漂移量降低到1.29 fs。
光纤稳相传输 光纤相位漂移 光纤干涉仪 条纹计数法 波分复用 optical fiber phase-stabilized transmission optical fiber phase drift optical fiber interferometer fringes counting method wavelength division multiplexing
实现变压器油纸绝缘热老化的准确评估是保证电力设备安全运行的重要内容。 近红外光谱在石油化工等领域的成功应用, 为电气绝缘检测提供了新思路。 在130 ℃、 真空箱中进行加速热老化试验, 共制备14组老化时间不同的油纸绝缘样品, 并利用近红外光谱仪采集绝缘油的光谱, 利用液相色谱仪检测油中糠醛含量。 原始谱图中, 8 373, 8 264, 7 181, 7 076, 6 981, 5 855, 5 799和5 678 cm-1处存在明显的吸收峰, 具体分析了各吸收峰的归属。 采用五点三次多项式Savitzky-Golay卷积平滑算法预处理原始光谱。 采用iPLS方法选取关于老化时间的特征谱区为11 209~10 364, 9 087~7 818和7 390~4 424 cm-1, 共1 320个波长点; 同时, 利用PCA提取该特征谱区的光谱信息, 表明前7个主成分累计贡献率达99.78%。 在上述基础上, 建立了关于老化时间的PCR, PLSR, PCA-BP-ANN预测模型, 表明采用共轭梯度算法的PCA-BP-ANN老化时间预测模型表现最优, 其RMSEP为18.67, R2为0.997 3。 采用iPLS方法选取关于油中糠醛含量的特征谱区为9 107~4 424 cm-1, 共1 210个波长点; 同时, 利用PCA提取该特征谱区的光谱信息, 表明前4个主成分的累计贡献率达99.96%。 在上述基础上, 建立关于油中糠醛含量的PCR, PLSR和PCA-BP-ANN预测模型, 表明采用共轭梯度算法的PCA-BP-ANN糠醛含量预测模型表现最优, 其RMSEP为0.134 4, R2为0.987 7。 基于绝缘油近红外光谱的老化时间和油中糠醛含量评估具有可行性。
近红外光谱 热老化 绝缘油 糠醛 老化时间 BP神经网络 Near-infrared spectroscopy Thermal aging Insulating oil Furfural Aging time BP neural network 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3515
中国电子科技集团公司 第三十四研究所，广西 桂林 541004
在基于光频域反射仪(OFDR)的光纤距离测量中，光源非线性调谐效应直接影响测量距离的精度，使得OFDR的测量结果发生偏移。通过理论分析调频线性度与测量距离的关系，提出了一种距离校正的方法，利用辅助干涉仪测量光源调谐的非线性偏移量，根据偏移量直接在信号频域上进行插值校正，消除光源非线性调谐对测量距离的影响。实验表明: 该方法能够有效提高OFDR测量距离的精度和空间分辨率，能在一个扫频周期内完成运算，具有很高的运算效率。
光频域反射 非线性调谐 距离校正 optical frequency domain reflectometer nonlinear tuning distance correct
1 西南大学工程技术学院， 重庆 400716
2 西南大学食品科学学院， 重庆 400716
3 国网重庆市电力公司电力科学研究院， 重庆 401123
花椒是我国的八大调味料之一。 目前花椒市场掺假现象较为多见， 为实现掺假花椒粉的快速定性鉴别， 采用了近红外光谱结合化学计量学方法进行了探讨。 将麦麸粉、 稻糠粉、 玉米粉和松香粉以1 Wt/Wt.%的递增梯度分别掺入红花椒粉和青花椒粉中， 制备掺假浓度范围为1~54 Wt/Wt.%的掺假花椒粉样品， 以掺假花椒粉和纯花椒粉共462份样品依次采集其800~2 500 nm范围的漫反射近红外光谱。 采用主成分分析法（PCA）对光谱数据进行分析， 前3个主成分累计贡献率达98.72%， 做出的得分图表明PCA法对掺假的花椒粉具有较好的区域划分。 347份样本作为校正集， 以特征谱区2 000~2 200 nm范围的257个采样点的光谱信号作为输入， 采用判别偏最小二乘法（DPLS）和支持向量机（SVM）建立定性鉴别模型， 经不同光谱预处理， 对115份验证集样本进行预测， 总体鉴别正确率在97.39%~100%之间， 表明该方法是快速定性鉴别掺假花椒粉的一个有效手段。
花椒粉 近红外光谱 主成分分析 判别偏最小二乘法 支持向量机 掺假 Huajiao powder Near infrared spectroscopy Principal component analysis Discriminant partial least squares Support vector machine Adulterants 光谱学与光谱分析
2018, 38(8): 2369
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 衢州学院电气与信息工程学院, 浙江 衢州 324000
3 江苏曙光光电有限公司, 江苏 扬州 225009
高峰值功率以及高光束质量的激光光源在激光加工等领域具有重要的应用价值。利用重复频率为50 kHz、脉宽为3.9 ps、平均功率为10.9 mW的光纤种子光源, 经过两级固体双通放大, 最终得到平均功率为27.65 W, 峰值功率达到65 MW的激光输出。第一级放大器为端面抽运Nd∶YVO4放大级, 第二级放大器为侧面抽运Nd∶YAG放大级。通过利用球差补偿理论设计的双通放大结构以及调节放大级中的填充因子, 控制最终激光输出的光束质量, 得到输出激光的光束质量因子M2=1.30。
激光器 球差补偿 端面抽运 侧面抽运 光纤-固体混合放大激光器
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 江苏曙光光电有限公司, 江苏 扬州 225009
3 衢州学院电气与信息工程学院, 浙江 衢州 324000
为了替代主控振荡功率放大结构中的多级光纤预放结构, 对小信号高增益的掠入射板条放大器进行了模拟和实验研究。利用板条内线性温度梯度引起的轴棱镜结构, 测量了板条晶体的热转换系数。结果表明:0.1 mW和1 W种子光提取时, 热转换系数分别为0.37和0.28;抽运光功率为55 W时, 两种情况下板条最大温升相差16 K;小信号提取时, 板条晶体内的温升是制约增益提高的主要因素;采用0.1 mW种子光注入且抽运光功率为50 W时, 可获得1.8 W的激光输出, 增益高达43 dB, 水平方向光束质量因子M2x=1.30, 垂直方向光束质量因子M2y=1.28。
激光光学 板条放大器 小信号 高增益 热转换系数 热效应
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 江苏曙光光电有限责任公司, 江苏 扬州 225009
3 衢州学院电气与信息工程学院, 浙江 衢州 324000
采用基于半导体可饱和吸收镜的被动调Q微晶片激光器, 对三通掠入射Nd∶YVO4板条激光放大器进行了实验研究。理论研究了水平方向模式匹配比和掠入射角对板条激光放大器热致畸变的影响。实验验证了掠入射板条激光放大器水平方向最优模式匹配比为0.6, 且采用较小的掠入射角可以在保证高增益的同时产生较小的水平方向热致畸变。确定模式匹配比为0.6且三通掠入射角分别为3°、5°、7°时, 重复频率为100 kHz、平均功率为2 mW、光束质量因子M2=1.17的种子光源所产生的激光经过掠入射Nd∶YVO4板条三通放大后, 最终获得12.6 W的激光输出, 光-光提取效率达到28%, 脉冲峰值功率为1.1 MW, 脉冲能量为126 μJ, M2=1.4。
激光器 三通放大 半导体抽运 光束质量 中国激光
2017, 44(12): 1201003
1 中国地质大学（北京）, 北京100083
2 北京市国土资源信息开发研究重点实验室, 中国地质大学（北京）, 北京100083
高光谱数据具有图谱合一和数据量大的特点, 数据降维是主要的研究方向。 波段选择和特征提取是目前高光谱降维的主要方法, 就高光谱数据图像岩性特征提取的方法进行了试验和探讨。 基于高光谱影像的自相似特征, 探索了分形信号算法在CASI高光谱数据岩性特征提取上的应用研究。 以CASI高光谱影像数据为研究对象, 将基于地毯的方法进行修正后用于计算高光谱影像中每一像元的分形信号值。 试验结果表明, 与其他分类算法相比分形信号算法增强高光谱图像的影像特征从另一个侧面更细致的描述了不同光谱的可区分性。 分形信号影像在一定程度上可以更好地突出基岩裸露地区岩性特征, 从而可以实现影像地表岩性特征提取的目的。 原始光谱曲线自身形态特征、 初始尺度的选择以及迭代步长等对分形信号和分形特征尺度均有影响。 目前, 光谱曲线的分形信号特征研究还不多, 对其物理意义和定量分析尚需要深入研究。
高光谱 数据降维 分形信号 岩性特征提取 Hyperspectral Data dimensionality reduction Fractal signal Lithology feature extraction 光谱学与光谱分析
2014, 34(5): 1388
