红外与激光工程
2022, 51(4): 20220194
1 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室，西安 710024
2 清华大学 工程物理系，北京 100084
借鉴计算机层析成像方法，通过多角度成像的方式得到氘氚燃烧区三维分布信息。介绍了球谐函数分解、最大期望代数迭代两种具有代表性的极少角度三维图像重建算法，并提出将球谐函数分解重建结果作为最大期望代数迭代初始值的重建约束方法。该方法利用了激光、Z箍缩聚变靶具有一定球对称性的物理先验，既改善了球谐函数在极少角度投影重建表示能力不足、残影较大的缺点，又利用了最大期望算法局部最优的特点，可以将重建结果限制在物理似然域中，从而在一定程度上克服了极少角度投影三维重建解空间过大的问题。利用峰值信噪比、均方根误差、KL偏差等三种指标对重建结果进行了量化评价，结果表明球谐函数初值约束的最大期望代数迭代算法效果最好。
三维图像重建 球谐函数分解 最大期望迭代算法 快中子成像 惯性约束聚变 Three-dimensional image reconstruction Spherical harmonic decomposition Expectation maximization iterative algorithm Fast neutron imaging Inertial confinement fusion
1 华侨大学 信息科学与工程学院 福建省光传输与变换重点实验室, 厦门 361021
2 漳州城市职业学院, 漳州 363000
为了研究非均匀偏振光束在海洋湍流中的光强特性, 采用广义的惠更斯-菲涅耳原理, 得到非均匀偏振光束经过海洋湍流传输后的光强分布,并对非均匀偏振光束在海水中传播的传输特性进行了研究。结果表明, 非均匀偏振光束的参量n和K越大, 其光强分布偏离高斯分布越明显, 但随着传输距离的增大, 海洋湍流对光束的影响也增大, 光强分布又回到高斯分布; 随着均方温度耗散率χT或温度与盐度波动的相对强度w的增大, 或者单位质量液体中的湍流动能的耗散率ε的减小, 非均匀偏振光束的光强分布就会更趋于高斯分布。该研究结果在海洋光通信以及成像方面存在潜在的应用价值。
海洋光学 非均匀偏振光束 广义的惠更斯-菲涅耳原理 海洋湍流 光强 偏振度 oceanic optics non-uniform polarized beam extend Huygens-Fresnel integral oceanic turbulence intensity degree of polarization
1 湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北 武汉 430068
利用遮光阴影和频谱分析原理，对多种情况下的莫尔条纹表达式进行了分析和仿真验证，得到了两光栅圆心距和明条纹交点族序数对椭圆和双曲线莫尔条纹族形状的影响规律。研究结果表明，双曲线莫尔条纹族比椭圆莫尔条纹族更有利于识别与计量。基于同心圆光栅的透过率函数和计算全息，利用空间光调制器生成了同心圆光栅莫尔条纹，通过放大处理和选用合适的低通滤波器，得到了工程中应用比较广泛的双曲线莫尔条纹。
光栅 同心圆光栅 椭圆莫尔条纹 双曲线莫尔条纹 全息图 低通滤波器 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070501
华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室， 福建 厦门 361021
利用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式得到了带球差的部分相干光束在海洋湍流中传输的光强表达式,通过数值计算研究了带球差的部分相干光束在海洋湍流中传输的光强特性。研究表明：均方温度耗散率χT较大、单位质量液体中的湍流动能的耗散率ε较小或者温度和盐度波动的相对强度w较大时，海洋湍流对光束的扩展影响较大；χT较小、ε较大或者w较小时，海洋湍流对光束的扩展影响较小；光束的相干长度越小，或者球差越大，光束越扩散。光束在海洋中传输时，球差参数对光束扩散的影响明显小于海洋参数对光束扩散的影响。
海洋光学 传输 带球差的部分相干光束 海洋湍流 光强 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 110103
有序子集期望最大化(OSEM)迭代算法是近年来发展较快的一种迭代类算法。但该算法在迭代过程中容易产生条纹状伪影、金属伪影或者散射伪影。构造了平滑约束矩阵作为先验信息引入到重建迭代过程, 建立了一种平滑约束OSEM(SC-OSEM)迭代重建算法。分别将中值滤波、全变差最小(TVM)方法作为平滑约束条件, 通过数值模拟, 针对不完备理想投影数据、含金属不完备投影数据、含噪声不完备投影数据三种情况, 重建出了与原始模型一致性较好的计算机层析成像技术(CT)图像, 比单独OSEM迭代算法重建质量高, 并且发现中值滤波约束重建图像的整体噪声较小, TVM算法使金属边界更清晰, 表明SC-OSEM迭代重建算法是一种精度高、适应性较强的CT重建算法。
图像处理 有序子集期望最大化算法 平滑约束 中值滤波算法 全变差最小算法 激光与光电子学进展
2017, 54(2): 021006
环形编码孔成像技术具有高的探测效率和信噪比, 是一种解决低强度脉冲辐射源成像较好的技术。基于该技术, 利用Geant4建立环形编码孔中子成像的模拟过程, 获取6个不同位置的点扩散函数(PSF)和编码图像。根据空间移变图像分块原理, 将图像分成矩形和圆形分块, 每一块图像用RL迭代法复原, 去除边界明显畸变的像素, 这些像素强度由相邻的图像块像素到边界距离的加权系数叠加而成。模拟结果表明, 该方法提高了图像复原效果, 能够更好地诊断射线区域的空间分布情况。
环形编码孔成像 点扩散函数 逐次拼接 图像复原 ring-coded aperture imaging system point spread function splicing image reconstruction 强激光与粒子束
2016, 28(12): 124003
针对信息栅格支持下的航迹合成中的资源利用问题，提出了一种以满足目标跟踪服务为目的的传感器资源协同选择策略。首先建立了以服务为驱动的航迹合成框架，然后利用基于协方差的目标跟踪精度描述服务需求，建立了信息栅格中资源协同选择的策略模型，最后给出了传感器资源选择的算法步骤，并进行了算法的仿真。仿真结果表明，该算法既能根据服务需求对目标进行跟踪，又能够根据目标跟踪精度动态调整进入融合中心的传感器资源，最大限度地降低对资源的使用。
航迹合成 传感器管理 多目标跟踪 服务需求 误差协方差 composite tracking sensor management multi-target tracking service requirement convariance of error
1 华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室，湖北武汉 430073
2 武汉科技大学理学院，湖北武汉 430065
针对某研究项目的设计要求和设备应用环境特点，对海空背景下红外弱小目标提取和空间位置解算方法进行了探讨。从项目研究的实际出发，兼顾红外弱小目标提取和位置解算的快速实现，提出了海空背景下红外图像处理的理论方法。
海空背景 弱小目标 坐标变换 目标检测 sea and sky background small and weak target coordinates transformation target detection
