1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 吉林大学第一医院 神经肿瘤外科, 吉林 长春 130021
针对真彩色微血管减压图像实时语义分割网络参数量大、语义分割精度低的问题，本文提出了一种适用于微血管减压场景的U型轻量级快速语义分割网络U-MVDNet (U-Shaped Microvascular Decompression Network)，该网络由编码解码结构构成。在编码器中设计了轻型非对称瓶颈模块(LABM)对上下文特征进行编码，解码器中引入了特征融合模块(FFM)，有效组合高级语义特征和低级空间细节。实验结果表明：对于微血管减压测试集，U-MVDNet在单NVIDIA GTX 2080Ti上的参数量只有0.66 M，平均交并比(mIoU)达到了76.29%，速度达到140 frame/s，且当输入图像尺寸为
$640 \times 480$![]()
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时，U-MVDNet在嵌入式平台 NVIDIA Jetson AGX Xavier上实现了实时(24 frame/s)语义分割。本文方法未使用任何的预训练模型，参数量少且推理速度快，语义分割性能优于其他对比方法，在分割精度和速度上做到了良好的平衡。同时，还可以方便地在嵌入式平台上开发和应用，性能优越，易于部署。
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院光子学研究中心, 广西 桂林 541004
2 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室, 湖北 武汉430074
3 武汉理工光科有限股份公司, 湖北 武汉 430000
4 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
5 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410000
6 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
7 电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室光纤光学研究中心, 四川 成都 611731
8 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
9 香港理工大学电机工程系, 香港 999077
10 山东省光纤传感技术重点实验室, 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
11 北京知觉科技有限公司, 北京 100085
12 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
四十多年来,我国光纤传感技术在经济发展和市场需求的牵引下快速成长。针对我国光纤传感若干典型的细分技术领域,概括性地给出了各个细分技术的发展历程、技术现状及面临的主要问题,使读者能更好地理解我国光纤传感技术发展的样貌,把握我国光纤传感技术市场需求呈指数型增长的发展趋势。
1 九江学院电子工程学院，江西 九江 332005
2 海军工程大学电气工程学院，湖北 武汉 430033
3 海军工程大学办公室，湖北 武汉 430033
光纤链路温度是影响光纤时间同步精度的重要因素，但光纤纤芯的实时温度存在测量难度大，估算误差大等问题。提出了一种测量光纤链路实时温度的新方法。通过对光纤链路往返时延和的精确测量，并通过卡尔曼滤波消除时延抖动和系统噪声，精准地推算出光纤链路纤芯的实时等效平均温度。基于分段温度模型的仿真结果验证了所提等效平均温度用于时间同步系统的可行性。温控箱实验结果表明，所提方法的温度测量精度约为0.015 ℃。采用所提方法实时跟踪纤芯温度可使环回法时间同步系统授时精度提高约1 ns。
光纤光学 纤芯温度 等效平均温度 环回法 时间同步 卡尔曼滤波 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2306009
1 中国人民解放军海军工程大学电气工程学院, 湖北 武汉 430033
2 九江学院电子工程学院, 江西 九江 332005
3 中国人民解放军92678部队, 天津 300042
4 中国人民解放军海军工程大学办公室, 湖北 武汉 430033
基于光纤传输的时间同步技术具有高精度、高稳定度和低损耗等优点,已成为高精度时间同步的主要方法,具有较强的应用需求和发展前景。双向比对技术中,光纤时间同步方法应用广泛,国内外相关机构在此领域不断提出新方法、新技术和新应用。在梳理光纤双向比对技术研究历史和进展的基础上,介绍了4种主流双向比对方案的基本原理和技术特点,并分析同步系统的不确定性和误差来源及其对时间同步结果的影响。为进一步提高光纤时间同步精度,建立更高精度、安全稳定的地基授时体系提供参考。
光纤光学 光纤时间同步 时间传递 双向比对 波分复用 时分复用 激光与光电子学进展
2020, 57(13): 130004
红外与激光工程
2020, 49(3): 0303016
1 武汉邮电科学研究院, 湖北 武汉 430070
2 武汉烽理光电技术有限公司, 湖北 武汉 430070
3 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
基于弱光栅阵列技术和相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)设计了一种低成本大长周界安防系统。系统利用光栅位置和时分复用技术实现对振动点的定位,依据光栅反射的回光与其两侧光纤的背向瑞利散射光相干涉的原理,解调得到的振动信号信噪比约为30 dB。使用光栅间距为5 m的光缆进行频率为10~90 Hz的振动解调测试,解调结果显示,系统具有优秀的频率响应特性。同时,对周界安防报警系统的报警算法进行了测试,测试结果表明,该系统的误报率在10%以内,漏报率为0。此系统探测长度可达50 km,远长于现有的光纤周界产品,而且解调方式简单、成本较低,具有广阔的应用前景。
光通信 弱光栅阵列 干涉 信噪比 低成本 大长周界
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
针对目前调焦评价函数存在的灵敏度低、鲁棒性差、易进入饱和区等问题, 提出了一种融合灰度梯度和暗通道L0范数的调焦评价函数。首先分析并证明了清晰图像与离焦图像相比具有亮度更大、更稀疏的暗通道这一特性, 然后选择了暗通道的L0范数对图像的离焦情况进行评价, 最后融合图像灰度梯度与暗通道的L0范数构建了一种新的调焦评价函数。在对森林、公路、天空中的无人机、室内静物等多种场景的调焦实验中, 使用单核DSP处理速度为9 Hz, 基本满足实时性; 受到外界干扰时函数曲线没有出现伪峰; 在离焦比较严重的情况下没有进入饱和区, 仍然能够保持一定的陡峭度。实验结果表明, 本文提出的调焦评价函数具有较好的灵敏度和鲁棒性, 可以满足光电成像系统对实时调焦的要求。
自动调焦 调焦评价函数 暗通道 清晰度评价 auto-focusing focus measure function dark channel definition evaluation
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对光照不足导致图像质量退化的问题, 提出了亮通道先验的Retinex算法用来补偿图像的光照强度。该算法假设局部恒常的光照可以初步满足光照均匀并与场景相似, 以亮通道运算对光照分量进行粗估计; 通常解决局部处理带来的分块效应问题是采用引导滤波方法, 但这会使补偿后的图像纹理模糊甚至丢失细节, 为此设计了基于图像结构相似性的融合策略。最后使用Retinex理论模型对光照进行补偿。实验结果表明: 所提算法简单高效, 能够对图像阴影或夜间图像的低照度区域进行快速地光照补偿, 在峰值信噪比(PNSR)上较传统算法提高了5 dB左右, 在结构相似性(SSIM)上比传统算法提高了7%以上。算法在纯软件系统的PC机上处理640×360的彩色视频时能达到6~12 ms/帧, 处理320×256的红外视频时达到4~10 ms/帧, 可满足工程需要。
亮通道先验 光照补偿 Retinex retinex bright channel illumination compensation
电子科技大学 光电信息学院, 四川 成都 610054
为了获得真3D的显示效果, 我们采用多层屏显示具有深度信息的衰减图的方法来实现。整个显示系统包括多层液晶显示模块、多路显示驱动模块和高亮度背光模块。多层3D图像采集和处理过程包括: 架设相机对模型进行多个角度的拍摄, 对这些投影图进行几何光学处理得到包含所有光线路径的稀疏矩阵, 再通过最小二乘法拟合实际光场得到相应的衰减图, 最后通过软件将衰减图输送到三层液晶屏显示系统进行显示。实验表明: 重构出来的图像均方差为715, 信噪比接近30 dB, 效果较好。最后实验结果证明我们的显示系统具有良好的3D效果。
多层屏 3D显示 光场 液晶显示器 multi-layer 3D display light field liquid crystal device
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
针对红外相机系统响应非均匀性所产生的竖条纹固定噪声, 提出了基于多线程优化的单帧红外图像非均匀性实时校正算法。该算法参考全变分理论的非均匀性校正算法确定噪声与图像输出之间的加性校正关系, 建立了描述条纹噪声的数学模型; 通过滤波算法将图像分为高频分量和低频分量, 运用建立的条纹噪声模型, 基于最小二乘法从高频部分中拟合出条纹噪声。最后, 使用全变分理论确定的加性关系对图像进行校正。为了提高算法的计算速度, 运用多线程技术对算法进行了优化。对提出的算法与MIRE(Midway Infrared Equalization)算法及传统双边滤波算法进行了图像质量评价和性能对比。结果显示: 本文算法使图像非均匀性较原图降低了3%; 算法效率与MIRE算法无异, 系统运行时间在320×256的14位红外图像上为1.5 ms/frame, 达到了工程标准。
红外图像 成像系统 竖条纹噪声 非均匀性校正 实时处理 infrared image imaging system strip-type noise non-uniformity correction real-time processing 光学 精密工程
2016, 24(11): 2841
