1 天津工业大学 电气与电子工程学院 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津 300387
2 大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心，天津 300387
3 天津成科传动机电技术股份有限公司，300384
针对低质量虹膜图像分割精度低问题，提出一种基于SRN-UNet（SEResNext-UNet）的虹膜分割算法。在编码阶段增加SE-ResNext模块，该模块在RexNext模块后级联SENet（Squeeze-and-Excitation Network）模块，以聚焦目标特征，在不增加网络参数的情况下提升分割精度和网络性能。在解码阶段的上采样层降低模型参数量，以提升训练速度。为解决图像类别不均衡问题，结合两种损失函数Dice Loss和Focal Loss训练SRN-UNet网络。基于CASIA-Iris数据集和自建的低质量虹膜图像数据集的实验结果表明，与其它算法相比，所提算法在视觉效果和客观评价指标上均有较好分割效果。与U-Net算法相比，所提算法的平均交并比、F1分数与精确率分别提升了4.20%、2.27%、5.38%，且运行速度高于U-Net。
图像分割 虹膜图像 低质量 U-Net 深度学习 Image segmentation Iris image Low-quality U-Net Deep learning
1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
2 大功率半导体照明应运系统教育部工程研究中心, 天津 300387
3 天津工业大学电气工程与自动化学院天津市电工电能新技术重点实验室, 天津 300387
4 天津成科传动机电技术股份有限公司 300384
提出了一种基于脉冲宽度调制(PWM)的红/绿/蓝/青/黄/暖白(R/G/B/C/Y/WW)6色发光二极管(LED)的白光光谱优化方法。该方法根据光谱叠加性原理,采用1931 CIE-XYZ三刺激值建立了G+WW,B+C,R+Y各混合光源色坐标与光通量贡献率ρG+WW(r1),ρB+C(r2),ρR+Y(r3)的函数关系,在不同光通量百分比r1,r2,r3下,通过优化遍历范围计算得到相关色温为2700, 4000, 5500, 7000 K时合成白光的最优显色指数Ra为96.4,97.0,97.3,97.4,并采用R/G/B/C/Y/WW 6色LED进行实验验证。结果表明:R/G/B/C/Y/WW LED模块可实现相关色温在2700~7000 K范围内的白光调节。当光通量设定为500 lm时,相关色温的最大相对误差为1.96%,一般显色指数Ra最大相对误差为1.24%,发光效率可达146.81~152.40 lm·W -1。
光学器件 脉冲宽度调制 发光二极管 显色指数
1 天津工业大学 电气工程与自动化学院, 天津市电工电能新技术重点实验室, 天津 300387
2 大功率半导体照明应运系统教育部工程研究中心, 天津 300387
3 天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津 300387
4 天津成科传动机电技术股份有限公司, 天津 300384
提出了一种基于脉冲宽度调制(PWM)的红/绿/蓝/暖白(R/G/B/WW) 四色发光二极管(LED)白光混合方法。该方法根据多基色混合白光光源相对光谱功率分布(SPD)符合线性叠加原理, 采用1931 CIE-XYZ三刺激值建立混合光中各光源色坐标与贡献率的关系。在优化目标显色性能最佳时, 建立混合光的光通量与占空比的函数关系, 并采用R/G/B/WW 四色LED进行实验验证。结果表明, R/G/B/WW LED模块可实现一般显色指数Ra在95以上、其最大相对误差为1.35%、相关色温在3 000～7 000 K、光通量为200～1 000 lm、发光效率在170～240 lm/W 范围变化的白光调节。
光学器件 脉冲宽度调制 发光二极管 高显色指数 optical device pulse width modulation light-emitting diode, high color rendering index
1 天津工业大学电气工程与自动化学院天津市电工电能新技术重点实验室, 天津 300387
2 大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心, 天津 300387
3 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
提出了一种基于脉冲宽度调制(PWM)的红/绿/蓝/暖白(R/G/B/WW)4色发光二极管(LED)调光调色计算模型。该模型根据二通道和三通道PWM的特点,采用黑体轨迹的Chebyshev方法,确定合成光的色坐标和相关色温(CCT)关系。在优化目标显色性能最佳时,建立了混合光的色坐标与占空比、相关色温与占空比的函数关系,并采用R/G/B/WW 4色LED进行实验验证。结果表明:R/G/B/WW LED模块可实现相关色温在2900~7600 K范围的白光调节。当光通量设定为300 lm时,相关色温的最大相对误差为0.99%,混合光一般显色指数(CRI)最大相对误差为0.11%;当光通量值在[150,800]范围内变化时,其最大相对误差为2.02%。该模型可应用于4通道LED调光调色,其计算方法简单、调光精度高、硬件易于实现。
光学器件 动态色温 脉冲宽度调制 发光二极管
1 天津工业大学 电子与信息工程学院, 天津300387
2 大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心,天津300387
3 天津工业大学 电气工程与自动化学院, 天津市电工电能新技术重点实验室,天津300387
根据光源混合原理和模拟黑体轨迹的Chebyshev法, 推导了三通道脉冲宽度调制(PWM)占空比与色坐标、光通量、相对色温之间的关系式, 同时确定调光约束条件。在上述推导公式基础上, 设计出一种智能调光控制系统, 该系统通过手机客户端分别控制暖白/绿/蓝3种LED光源模组, 实现高显色指数Ra下混合白光的调光调色。实验结果表明: 设置光源色温为3 600 K时, 光通量在600 lm之内, 设定值与测试值最大误差为0.74%; 当光源光通量设定为300 lm时, 色温在［3 200,7 600］之间连续可调, 其最大误差为1.82%, 且光通量波动小于4%; 混合光源具有较高的显色指数, 在调光范围内, 一般Ra在90以上, 最大可达95.3。
发光二极管 脉冲宽度调制 显色指数 色温可调 light emitting diode pulse width modulation color rendering index tunable color temperature
1 中南大学 地球科学与信息物理学院， 长沙 410083
2 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室,长沙 410083
3 中国科学院 光电技术研究所,成都 610209
针对经纬仪、量子通信望远镜等光电跟踪控制系统光学平台调焦的需要，在保证跟踪控制性能和可靠性的基础上，设计了一种低成本、小体积的高精度光学调焦控制系统，以先进精简指令集计算机处理器和现场可编程门阵列为核心组成比例-积分-微分光学控制平台来实现调焦控制。分析如何提升光学平台调焦精度，利用基于缓冲运放进行信号扩展的方法提升光学平台调焦控制反馈偏差信号精度，提出3种反馈信号补偿方法并进行对比和分析，选择等分中值补偿方法对电位器反馈信号进行补偿，在不影响调焦时间的基础上简化了软硬件设计，提升了调焦精度和效率，具有低功耗、实现简单、成本低、体积小等优点。在实验中，对获取的调焦图像采用主观分析和客观评价标准相结合的方法进行调焦效果验证，证明了该设计的优势。该设计已用于某光电跟踪探测项目，在1 μm级调焦精度时全程调焦时间约为3 s，反应快速，性能稳定可靠。
光电跟踪 PID控制 光学调焦 数据采集 图像评价 photoelectric tracking system PID control algorithm optical focusing data acquisition image evaluation 强激光与粒子束
2015, 27(9): 091009
