无人机目标检测可用于反制无人机的场景, 为了便于算法在嵌入式设备部署通常需要采用轻量的模型。YOLOv4目标检测算法的轻量化版本YOLOv4-tiny具有较快的检测速度, 然而其网络结构较为简单, 检测精度偏低。为了进一步提升模型的检测精度, 提出了YOLO-L2模型。选用YOLOv4-tiny的主干网络进行特征提取, 并采用基于协调注意力机制的路径聚合网络对特征进行融合, 融合过程中使用一组可学习的系数进行加权; 在最深的特征层嵌入一个级联残差模块ResBlock-L2用来增大感受野并融合不同感受野特征; 最后提出了边框损失函数MEIoU来替换CIoU。改进后的算法检测效果更精准, 相比于YOLOv4-tiny, 在VOC数据集和自制的UAV-L数据集中mAP分别提高了3.19 %和3.95 %, 并且满足实时性的要求。
目标检测 特征融合 协调注意力 无人机 object detection feature fusion coordinate attention YOLOv4-tiny YOLOv4-tiny UAV MEIoU MEIoU
1 内蒙古科技大学信息工程学院, 内蒙古 包头 014010
2 内蒙古工业大学信息工程学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
针对传统跟踪算法在复杂场景下抗遮挡能力和鲁棒性差的问题,提出一种基于深度特征自适应融合的运动目标跟踪算法。考虑到深层特征强鲁棒性和浅层特征高精度的优点,首先利用稀疏自编码器构建深度稀疏特征以提取目标特征,再根据相邻帧之间的关联信息和跟踪置信度对深度特征和纹理信息进行自适应融合以提高跟踪器的性能。为了提高跟踪算法鲁棒性的同时抑制跟踪漂移,当置信度低于设定阈值时,引入改进SURF算法对目标进行定位。实验结果表明:与主流跟踪算法相比,所提算法的跟踪精度高,在遮挡场景中具有良好的鲁棒性,并且能够有效抑制跟踪漂移。
机器视觉 目标跟踪 自适应特征融合 深度稀疏神经网络 自编码 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 181501
1 中国久远高新技术装备公司，北京 100094
2 苏州大学物理与光电·能源学院，江苏 苏州 215006
本文结合机器人控制和轮式抛光技术的优点，开展了轮式技术研究。运用数值仿真模拟其抛光加工，论证了轮式抛光工具在精密元件抛光过程中的可行性；设计了可在机器人末端安装的轮式抛光工具，分析机器人轮式抛光控制逻辑和控制框架，建立基于轨迹和驻留时间的机器人抛光控制模型；开展机器人轮式抛光单点去除特性和环带去除特性性能测试实验，确定机器人轮式抛光工艺参数，实现样件表面整体自动研抛加工，面形误差由初始值PV：2.357λ，RMS：0.565λ，收敛到PV：1.431λ，RMS：0.242λ，初步达到预期的去除效果。研究表明，工业机器人轮式抛光方法是一种有效的表面抛光方法，在中高精度飞非球面元件的抛光中具有很大的潜力。
轮式抛光：去除函数 工业机器人 wheeled polishing removal function industrial robot
1 中国久远高新技术装备公司, 北京 100094
2 苏州大学 物理与光电·能源学院, 江苏 苏州 215006
光谱共焦三维形貌仪具有精度高、测量范围大、适应性强等特点，其关键部件是产生轴向色散的物镜，色散物镜轴向色散与波长间的非线性会导致系统整体性能下降。分析了共焦法检测表面形貌的工作原理，以及产生线性轴向色散的条件，根据共焦光学系统的基本设计原理，在预设的设计指标及要求下，完成一个超大色散线性物镜组设计。该色散物镜组采用四级串联结构，在400～700 nm光谱范围内达到30 mm的色散范围，波长离焦量和波长之间线性度通过线性回归拟合得出判定系数为1，满足色散的线性度要求。
光谱共焦 色散物镜 表面测量 线性色散 光学设计 chromatic confocal dispersive objective lens surface profile linear dispersion optical design 强激光与粒子束
2018, 30(5): 051002
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
材料在辐照过程中所受的中子注量是辐照性能研究中的一个重要参数.上联箱铝材作为300#研究堆关键结构材料,经历了从反应堆首次临界到退役的全过程,极具材料辐照效应研究价值.为获取整个反应堆运行寿期内的上联箱中子注量水平,须克服堆芯装载变化频繁与堆芯不断扩大装载两大关键难点,故提出了堆芯归并等效计算方法.通过该方法的成功应用,得到了300#研究堆寿期内上联箱铝材的中子注量,并进行了误差分析.
中子注量 300#研究堆 蒙特卡罗方法 等效计算 accumulative neutron fluence rate Swimming Pool Research Reactor-300 Monte Carlo equivalent calculation 强激光与粒子束
2015, 27(7): 076006
1 天津职业技术师范大学, 天津 300222
2 天津工业大学机械工程学院, 天津 300387
激光精密焊接技术在焊点的精确定位以及焊接缺陷的实时检测方面还存在一些有待解决的问题。激光焊接过程会产生大量的等离子体, 严重影响机器视觉系统的成像质量。试验证明, 通过给机器视觉系统添加同轴辅助照明光源可实时获得清晰的熔池图像。在理想状态下, 激光焊接的熔池形状应为圆形, 根据这一特点设计了速度较快且准确度高的矩阵法进行熔池边缘的快速检测。利用圆拟合的方法在获得熔池中心坐标和半径的同时, 还可进行边缘缺陷的实时检测。
激光技术 机器视觉 矩阵法 圆拟合 laser technology machine vision matrix algorithm circle fitting
1 中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
3 海装驻重庆地区军事代表局, 四川 绵阳 621900
光学成像和光信息空间传输等领域需要对天空背景特性进行定性或定量的研究。Modtran等模拟计算方法无法有效模拟复杂多样的气候条件和地理环境。建立专门的测量装置获取天空背景光谱特性参数, 与理论模型计算结果进行了比对, 分析了两者的一致性和差别。通过观测数据得出: 在天空比较均匀的环境中, 天空光谱亮度通常随着太阳角的增大而减小, 当观测方向接近地平面时（大约同地平面夹角小于30°）, 天空亮度随着太阳角的增大而增大; 在晴朗无云的天空中, 光谱亮度分布偏蓝, 天空亮度主要集中在短波段部分; 在阴天和有云天观测到的天空亮度光谱明显红移。
天空背景 光信息空间传输 辐射特性测量 目标探测 sky background spatial optical information transition measurement of luminance characteristics target detection
1 中国工程物理研究院 研究生部, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
3 中国石油 西部管道兰州输气分公司, 兰州 730070
为了降低红外焦平面告警系统中较高的虚警率, 提出了一种速度限制基础上基于曲率限制的目标搜索算法。以视场角5.3°×4.0°凝视型红外告警系统为例, 在MATLAB中对红外图像序列进行了目标搜索实验, 验证了该算法的可行性。按照蒙特卡罗法思路模拟了包含大量随机噪声的目标场景, 研究了该算法相比传统多帧检测算法对随机噪声的抗干扰性。对该算法的搜索帧数进行了扩展, 给出了不同搜索帧数的搜索效果和时效性表现。
角度空间 三维匹配滤波 机动限制 时效性 多帧搜索 angle space 3D match filter maneuverable limit temporal limit multi-frame search
天津职业技术师范大学电子工程学院， 天津市现场总线控制技术工程中心， 天津 300222
激光焊接过程产生的焊斑熔深直接影响焊接质量。激光焊接过程复杂，影响因素众多，许多参数难以量化。以TC4钛合金薄板为实验样品进行脉冲激光焊接实验。通过声波频谱减法对采样的声频信号进行降噪处理，并分析了声频信号的时域和频域特征，找到了声频信号和焊斑熔深的关系。采用径向基函数神经网络对钛合金薄板焊接过程的焊斑熔深进行预测。神经网络以声压强偏差、频带功率、激光功率和焊接速度作为输入。实验证明，在不同激光功率下该方法可准确预测焊斑熔深。
激光技术 激光焊接 径向基函数神经网络 声频信号 焊接熔深
天津职业技术师范大学电子工程学院， 天津 300222
用Nd:YAG脉冲激光器对0.5 mm厚TC4钛合金薄板进行了焊接实验。设计了与光路同轴的机器视觉系统，并利用高速电荷耦合器件(CCD)实时获取焊斑图像。通过采用辅助照明光源有效提高了焊斑成像质量。采用基于细胞神经网络的算法进行焊斑边缘提取。通过对焊斑图像的分析可以获得薄板穿孔或熔深不足的信息，以此作为反馈控制信号对脉冲激光功率进行实时调整。实验证明，该方法可有效减少薄板穿孔和熔深不足缺陷的发生，提高TC4钛合金薄板激光焊接的质量。
激光技术 激光焊接 机器视觉 细胞神经网络 闭环控制
