1 电子科技大学计算机科学与工程学院，四川 成都 611731
2 北京空间机电研究所，北京 100094
3 清华大学电子工程系，北京 100084
光学感前计算是一种在光电传感器前端的光学域进行信息计算处理的技术，包括编码压缩、全光智能推理等计算范式，具有传输即计算、结构即功能等显著特点，在卫星光学遥感领域有着广泛的应用前景。首先对用于感前计算的光场调制器件进行介绍，包括数字微镜器件（DMD）、液晶空间光调制器（LC-SLM）、衍射光学元件（DOE）及超表面等。然后分别梳理了感前编码压缩及全光智能推理的相关技术发展，在此基础上，着重讨论光学感前计算在卫星遥感领域的应用途径和未来发展趋势。
光学感前计算 编码压缩 全光智能推理 卫星遥感 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211030
1 山东交通学院交通土建工程学院,济南 250357
2 中国地质大学(北京)工程技术学院,北京 100083
为探究脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土宏观力学性能及破坏演化机理,通过PFC2D构建细观脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土数值模型,结合室内单轴抗压试验反演出模型细观参数,通过提取数值模型中离散裂隙网络类型、数量、龄期及颗粒位移趋势,探究脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土裂纹形态特征及扩展演化,并且通过能量指标评价了脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土材料的破坏性质。研究结果表明: 构建的离散元数值模型可有效模拟材料应力-应变曲线及破坏特征; 单轴压缩条件下,脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土在加载初期发生以剪切破坏为主导的微裂纹,当加载超过峰值应力后,则开始出现以拉伸破坏为主导的贯穿裂纹,脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土颗粒则从竖向位移开始有水平位移的趋势; 脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土耗散能的演变相对平缓,其对应的宏观表现是超过峰值应力点后硫石膏-粉煤灰流态轻质土破坏存在一定的延迟开裂。
脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土 单轴压缩 离散元 裂纹演化 细观机理 能量损伤演化 desulfurization gypsum fly ash flowable lightweigh uniaxial compression discrete element crack evolution microscopic mechanism energy damage evolution
陶瓷材料因具有良好的机械性能、抗腐蚀性、耐高温性及抗氧化性等, 被广泛应用于航空航天、医疗、能源交通等领域, 陶瓷材料自身及其与金属材料的连接技术对于实际工程应用具有重要意义。由于部分陶瓷材料与电场的特殊作用机理, 将外加电场应用于陶瓷材料的连接技术中, 可以获得多种普通连接技术所不具备的优势, 如连接温度较低和连接时间较短等, 这就催生了新型陶瓷材料电场辅助连接技术。本文着重梳理了陶瓷及陶瓷基复合材料电场辅助连接技术的研究现状, 对近年来电场辅助连接技术的研究进展进行了综述, 重点介绍了电场辅助扩散连接(Electric field-assisted diffusion bonding, FDB) 技术、放电等离子体烧结 (Spark plasma sintering, SPS)连接技术以及新型低温快速闪连接(Flash joining, FJ) 技术的连接机理、典型界面微观结构、接头强度及影响因素等, 阐述了不同电场辅助连接技术的适用范围和局限性, 并对陶瓷材料电场辅助连接技术的发展进行了展望。
陶瓷 电场辅助 电场辅助扩散连接 SPS连接 闪连接 综述 ceramics electric field electric field-assisted diffusion bonding SPS joining flash joining review
1 天津工业大学 电子与信息工程学院，天津300387
2 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津300387
3 天津医科大学眼科医院 眼视光学院，天津0084
4 国家眼耳鼻喉疾病临床医学研究中心天津市分中心，天津30038
5 天津市视网膜功能与疾病重点实验室，天津300384
6 北京大学人民医院眼科，北京100044
7 瑞达昇医疗科技有限公司，北京101100
通过拼接角膜神经图像可以减小显微图像视场小的影响。由于显微图像存在渐晕效果，拼接图像会在拼接处产生伪影，影响医生诊断。为解决拼接图像的渐晕伪影问题，提出了一种通过非线性多项式函数建模进行图像渐晕校正的方法。首先，对单张角膜神经图像建立渐晕模型，设置符合渐晕物理性质的约束条件，利用L-M优化算法对渐晕模型参数进行迭代优化。在每次迭代优化过程中，计算对数信息熵，对当前渐晕模型的校正效果进行判断，防止图像过度校正。迭代优化结束后，将渐晕模型反向补偿原图像，完成渐晕校正处理。通过对比校正前后的拼接图像，校正后图像在拼接处无明显的渐晕伪影。实验测试5组不同患者的图像，校正后图像MSE、PSNR、SSIM评估指标平均值分别达到0.004 2、72.225 1 dB、0.960 0，具有最佳的校正效果。本文算法的校正效果明显优于其他同类算法的校正效果。该方法能够有效地对角膜图像渐晕效果进行校正，无须提前设置固定的相机和环境亮度参数。校正后图像拼接效果良好，可获得更加准确、清晰、视野范围大的角膜神经拼接图像。
计算机视觉 角膜神经显微图像 渐晕校正 共聚焦显微镜 对数信息熵 computer vision corneal nerve microscopy images vignetting correction confocal microscope logarithmic information entropy 光学 精密工程
2022, 30(20): 2479
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
2 舟山市质量技术监督检测研究院，浙江 舟山 316000
无人机（UAV）的姿态角参数是衡量无人机飞行性能的重要参数。传统测量方法中UAV装置的各类传感器受UAV本身影响会产生较大数据误差，现有的视觉测量方法受光线影响，对标记点的识别精度有限，因而提出了一种基于激光投射和视觉的UAV姿态角测量方法。通过全站仪数据确定标记点在世界坐标系下的三维位置，并由搭载于UAV的激光发射器向前侧及左右两侧的幕布发射激光，相机实时捕捉并解算幕布上激光点的位移信息，通过激光点与标记点的几何关系及Rodrigues旋转公式求解UAV姿态角。实验结果表明，所提方法的姿态角解算误差在0.2°以下，可满足UAV姿态角度测量的精度要求。
机器视觉 姿态测量 特征点定位 machine vision 机器视觉 Rodrigues旋转 坐标转换 激光与光电子学进展
2022, 59(8): 0815007
1 四川轻化工大学 人工智能四川省重点实验室, 四川 宜宾 644000
2 国网四川省电力公司电力研究院, 四川 成都 610000
在复杂的施工环境中, 基于机器视觉技术的安全帽佩戴检测算法常常出现漏检、误检, 其检测能力有限。为提高安全帽佩戴检测的精度, 本文建立了一种基于注意力机制的双向特征金字塔的安全帽检测卷积神经网络。为兼顾卷积神经网络中的浅层位置信息和深层语义信息的表达能力, 实现对弱小安全帽目标的检测能力, 该网络将跳跃连接和注意力机制CBAM技术引入双向特征融合的特征金字塔网络PANet模块中, 构建基于注意力机制的双向特征金字塔模块CPANet。为提高模型的收敛能力, 采用了CIoU来代替IoU进行优化锚框回归预测, 降低该网络的训练难度。对比实验表明, 本文建立的检测网络比YOLOv3、RFBNet、SSD、Faster RCNN的mAP值分别提高了0.82, 4.43, 23.12, 23.96, 检测速度达到21 frame/s, 实现了施工现场安全帽佩戴实时高精度检测。
目标检测 特征融合 target detection feature fusion PANet PANet CBAM CBAM CIoU CIoU
Author Affiliations
Abstract
School of Electrical and Information Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
We propose a concept of wavelength synchronization to ensure the stability of ultra-dense channels in an ultra-dense wavelength division multiplexing passive optical network (UDWDM-PON) transmitter. A mode-locked laser is used to provide wavelength references for users. By injection locking the semiconductor laser, the separation of the wavelength reference is realized in an optical line terminal. The downlink and uplink wavelength references are interlaced and distributed to facilitate the synchronization of uplink carriers. In the optical network unit, the uplink optical carriers are filtered by injection locking semiconductor lasers, which achieve wavelength synchronization for the uplink users. In this Letter, an adaptive wavelength synchronization transmitter for UDWDM-PON is realized with a channel spacing of 5 GHz.
optical access network injection locking UDWDM-PON wavelength synchronization Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 010602
天津大学电气自动化与信息工程学院光纤通信实验室, 天津 300072
将调制频率为1 GHz的正弦波光信号的高阶谐波分量注入直调激光器,信号的光场强度和载流子浓度相互作用形成光电流,光电流经过直调激光器的射频(RF)端口形成微波倍频信号。实验通过检测RF端口的倍频信号功率变化,反馈控制直调激光器的波长,完成直调激光器的自动锁定,产生无光电探测器的10 GHz、12 GHz微波倍频信号。对比无自动锁定回路的注入锁定方案,自动锁定产生的微波倍频信号更稳定,其功率波动在10 min内稳定在2 dB,10 kHz处的相位噪声恶化程度控制在2.2 dB。微波倍频信号的最高倍频数取决于直调激光器的最高调制速率。
光通信 倍频 注入锁定 半导体激光器 光电检测 激光与光电子学进展
2019, 56(4): 040601
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Information Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 College of Biomedical Engineering & Instrument Science, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
As microsatellite technology develops, precise inter-satellite measurement shows its significance in distributed satellite systems. In this Letter, a novel technique is proposed for measuring the inter-satellite distance, which adopts optoelectronic resonance and has a function of self-referencing. Resonance cavities have a high spectral purity and a high oscillation frequency. By utilizing the accumulative amplification principle to convert the measurement of distance to that of the frequency, high accuracy is achieved. In the experiment, this measuring scheme has a large measuring range between 1 and 6 km (can be potentially larger), and the accuracy is better than 1.5 μm. The relative accuracy reaches the level of 10 10.
060.5625 Radio frequency photonics 150.5670 Range finding 120.0120 Instrumentation, measurement, and metrology Chinese Optics Letters
2016, 14(11): 110608
1 吉林大学 通信工程学院, 吉林 长春 130025
2 吉林大学 机械科学与工程学院, 吉林 长春 130025
针对基于手部几何特征的手形识别方法可利用的个体信息有限的问题, 提出了一种将手指轮廓特征与几何特征相融合的身份识别方法。该算法首先分离手指, 采用曲线拟合算法定位手指中轴线; 然后采用分步对齐方法规范化手指, 并提取手指轮廓特征和几何特征; 最后采用粒子群算法对手指截取系数和权值系数进行优化, 以进一步提高识别准确率。实验结果表明: 采用该方法后, 识别率可达98.61%。该方法手指定位更准确, 更充分地利用了手部信息, 且避免了特征点定位不准及手指根部不稳定轮廓特征对识别准确率的影响, 具有较高的识别率和良好的鲁棒性。
手形识别 特征提取 融合特征 轮廓匹配 粒子群优化 hand shape recognition feature extraction fusion feature contour matching Particle Swarm Optimization(PSO)
