作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件,石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用。目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工,较高的加工成本限制了其进一步的发展。因此,提出了一种基于皮秒激光的低成本、低反射率石墨表面微结构制备方法。通过实验系统地研究了激光加工参数对石墨表面微观形貌及其反射率和亲水性的影响。结果表明,经激光加工后,具有微结构表面的石墨样品反射率明显降低。此外还实现了样品接触角的有效调控,同时验证了加工后石墨样品表面氧化石墨烯的生成。利用紫外皮秒激光器在石墨表面制备微结构的方法具有高效可控、低成本等优点,为制备表面功能组件方面的潜在应用提供了技术支撑。
皮秒激光 抗反射 表面浸润性 氧化石墨烯 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514005
韩斌 1曹杰 1,2,*史牟丹 1,2张镐宇 1[ ... ]郝群 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 北京理工大学长三角研究院(嘉兴),浙江 嘉兴 314003
3 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
激光雷达三维成像相比二维成像具有信息丰富、主动性好、抗干扰能力强等优势,已广泛应用于遥感侦察、无人驾驶、航空航天等多领域。近年来,激光雷达三维成像发展迅速,一方面,以APD阵列器件为典型核心器件的制造能力增强,激光雷达的成像效率得到明显提升;另一方面,随着三维成像方法(扫描/非扫描)的不断改进,其综合性能也得到突飞猛进的发展。通过总结现有激光雷达三维成像的研究现状,讨论现阶段其面临的问题与解决方法,为推进激光雷达应用提供支撑。
激光雷达 三维成像 扫描 非扫描 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211003
郝群 1,2,3韩斌 1杨骜 4梁龙 1[ ... ]曹杰 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 北京理工大学长三角研究院(嘉兴),浙江 嘉兴 314003
3 长春理工大学,吉林 长春 130022
4 北京华航无线电测量研究所,北京 100013
5 山东理工大学机械工程学院,山东 淄博 255000
针对传统固定分辨率扫描式三维成像存在点云冗余度高、图像重构精度低的问题,提出了一种空间变分辨率扫描式三维重构成像方法,构建了多回波与变分辨率扫描成像模型,通过对多回波分解并提取目标信息,实现了针对目标的高分辨深度图像重构。通过对比实验验证了模型的有效性,结果表明,与传统定分辨率扫描成像相比,该方法在保证目标重构精度的同时,采样比仅为传统方法的50%,有效降低了点云采样冗余度。所获结果有利于支撑三维成像相关应用领域。
三维成像 变分辨率 多回波 目标重构 
激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106017
郝军 1,2李福生 3,4,*杨婉琪 3,4杨本永 5[ ... ]曹杰 1,2
作者单位
摘要
1 东华理工大学核技术应用教育部工程研究中心,江西 南昌 330013
2 东华理工大学核资源与环境国家重点实验室,江西 南昌 330013
3 电子科技大学自动化工程学院人工智能及高端装备研究中心,四川 成都 611731
4 电子科技大学长三角研究院(湖州),浙江 湖州 313001
5 中国科学院安徽光学精密机械研究所光学遥感中心,安徽 合肥 230031
小波去噪是效果较好的去噪算法,小波函数和分解等级的选择对去噪质量影响很大,但利用小波函数对X射线荧光光谱去噪存在优化困难。针对这一问题,提出了一种基于Russian roulette优化小波算法用于X射线光谱去噪。以土壤中Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Pb等8个重金属元素定量模型的决定系数(R2)求和为优化目标,通过Russian roulette优化策略更新小波函数和分解等级,经过设定的迭代次数后,选出实际土壤样品光谱较优的小波函数和分解等级。该方法在55个国家标准物质土壤样品的30 s测量的X射线荧光光谱进行验证,优化后8个元素的R2均有所提高,8个元素的定量模型R2之和从7.8383增大到7.8704。这将为小波去噪在X射线光谱的元素快速测量提供一种可选择的方案。
X射线光谱 Russian roulette优化 小波去噪 决定系数 
激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0930006
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学,a.电子信息工程学院
2 南京航空航天大学,b.中小型无人机先进技术工信部重点实验室, 南京 210000
随着基于深度学习的目标检测算法日渐成熟, 将其部署于无人机进行目标检测已经成为时下热门, 针对无人机航拍图像小目标多且易被遮挡、检测场景复杂、尺度变化大而导致检测精度不高的问题, 在提出的S-YOLOv4算法的基础上, 在原特征提取网络结构上添加SE注意力机制提高模型对有用信息的专注能力, 增强通道间注意力; 改进网络结构, 新增分辨率为160×160的检测层来细化网格以对小尺度目标进行更好的检测; 改进损失函数, 对分类损失应用类平滑标签来降低负样本的惩罚, 提高模型的泛化能力。改进算法在保证实时性的前提下比原算法的mAP提高了3.4%。
目标检测 无人机 航拍图像 注意力机制 类平滑标签 object detection UAV aerial images YOLOv4 YOLOv4 attention mechanism class smoothing label 
电光与控制
2022, 29(5): 23
宋岩峰 1,2郝群 1曹杰 1刘灏 2[ ... ]李杰 2
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院,北京 100081
2 西安现代控制技术研究所,陕西 西安 710065
大视场、小型、多模、轻量化、低成本光电探测器是下一代精确制导**的发展关键,基于仿生复眼的新型大视场光电探测系统作为其中的一个重要方向得到了美国军方的高度重视。通过多个创新研究项目,美军期望发展出多型大视场多通道仿生复眼光电探测器,进而用于自主式制导弹药,强化下一代精确制导弹药的环境感知能力、突防对抗能力和作战效能等。简要分析了精确制导**的未来发展需求,昆虫复眼的结构和特点;介绍了仿生复眼光电探测器在美军精确制导**中的应用期望和发展设想;简要讨论了仿生复眼在复杂地形、城市环境作战**装备中的应用优势,重点介绍了美国空军针对城市作战制导弹药正在研究和开发的系列大视场仿生复眼红外成像探测器项目以及研究过程;另外,阐述了多通道大视场仿生复眼半主动激光探测器的研究进展情况;最后,总结了仿生复眼技术在精确制导**装备中的研究进展,提出了我国在该技术领域的发展建议。
光电成像 精确制导 大视场光学系统 仿生复眼 optoelectronic imaging precision guidance Wide-Field-of-View optical system artificial compound eye 
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210593
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 仿生机器人教育部重点实验室,北京 100081
2 山东理工大学 机械工程学院,山东 淄博 255000
随着激光雷达等三维点云获取工具的快速发展,点云的语义信息在计算机视觉、智能驾驶、遥感测绘、智慧城市等领域更具重要意义。针对基于分割块特征匹配的点云语义分割方法无法处理过分割和欠分割点云块、行道树和杆状物的语义分割精度低等问题,提出了一种基于分割块合并策略的行道树和杆状物点云语义分割方法,该方法可对聚类分割后感兴趣的分割块进行合并,通过计算其多维几何特征实现对合并后的物体分类,并使用插值优化算法对分割结果进行优化,最终实现城市道路环境下行道树和杆状物的语义分割。实验结果表明,所提方法可将城市道路环境下的行道树、杆状物等点云数据的召回率和语义分割精度平均提升至89.9%以上。基于分割块合并的语义分割方法,可以很好地解决城市道路下行道树和杆状物语义分割精度低等问题,该方法对于三维场景感知等问题的研究具有重要意义。
激光雷达 三维点云 语义分割 块合并 行道树 LiDAR 3D point-cloud semantic segmentation block merge street tree 
红外与激光工程
2021, 50(10): 20200482
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 仿生机器人教育部重点实验室,精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室,北京 100081
针对激光雷达距离像边缘检测精度低、抗噪性能差和需要人为设定阈值的问题, 提出一种改进Sobel算子的边缘检测算法, 算法通过增加梯度检测方向提高算法的边缘定位精度, 采用中值滤波计算局部距离像边缘阈值, 在实现自适应阈值的Sobel边缘检测的同时增强算法的抗噪性能, 同时采用FPGA硬件加速, 实现算法实时性边缘检测。此外, 设计激光雷达距离像采集系统, 通过实验验证该算法能够满足高精度实时边缘检测的要求, 较好提取距离像的完整边缘信息, 具有一定的工程应用价值。
改进Sobel算法 FPGA加速 边缘检测 激光雷达 improved Sobel operator FPGA acceleration edge detection lidar 
光学技术
2021, 47(4): 404
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 机器人与系统教育部重点实验室 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室,北京 100081
出射光束阵列布局对光纤相控阵的高功率激光相干合成性能有着重要影响。针对现有光纤相控方法的阵元间距难以突破半个波长,导致能量合成效率低的问题,提出了类视网膜多环形光纤相控方法,设计了具有圆形对称分布的结构,在保持中心阵元以及最外环阵元位置不变的情况下,通过粒子群算法优化环间其余阵元间距以获得最佳的远场相干合成性能。仿真结果表明,与传统光纤相控方法相比,提出的阵列布局可将能量集中度从0.562提升至0.921,峰值旁瓣水平从0.212压缩至0.043。
光纤相控阵 类视网膜结构 相干合成 粒子群优化算法 optical fiber phased array retina-like structure coherent synthesis particle swarm optimization algorithm 
应用光学
2021, 42(4): 749
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 机器人与系统教育部重点实验室,北京 100081
仿人眼扫描具有旋转与尺度不变性、背景信息压缩及变分辨率信息采集等优点,但传统的仿人眼扫描方法存在系统结构复杂、扫描速度慢等缺点,提出一种基于透镜畸变实现扫描环增长,采用阿贝棱镜旋转实现对目标视场扫描的仿人眼扫描方法。利用透镜畸变对不同视场下入射光斑进行放大,进而实现仿人眼光斑结构。通过物像关系求解透镜初始参数,将仿人眼扫描光斑的环间增长系数作为透镜畸变优化目标函数,对透镜参数进行非球面优化,获得透镜结构参数。设计的仿人眼扫描系统焦距为14.24 mm,工作距离为25 mm。仿真结果表明:入射高度为20 mm的1×16线阵激光能够对直径为27.66 mm的像面实现16环仿人眼扫描,扫描光斑的最大环增长系数为1.08。相比于传统仿人眼扫描方式,此文提出的方法具有成本低、结构简单、扫描速度快等优点。
光学系统 畸变 阿贝棱镜 仿人眼扫描 optical system distortion Abbe prism retina-like scanning 
应用光学
2021, 42(3): 418

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