针对当前3D光场手势交互存在识别率低、识别速度慢、深度学习网络需要较多数据样本的问题，本文提出了一种基于小样本手部关键点的多层感知器（Multi-Layer Perceptron，MLP）网络提升3D光场交互准确度方法，识别速度达到毫秒级。在手部关键点采集过程中，从不同位置采集得到的同一种手势关键点三维数据存在显著差异。为了消除差异，本文提出在同一右手笛卡尔坐标系下，通过位移和罗德里格旋转公式对简化后的手势模型进行位姿变换，将同一种手势归一化。一个MLP神经网络被用来从归一化后的手部关键点跳变关系中提取手部特征。实验结果表明，本文提出的方法对3D光场交互中的简单手势识别率为95%以上，对复杂手势的识别率为90%以上。与此同时，该方法在小样本数据集训练下表现出优秀的性能，能够满足精确和快速手势识别的要求。最后，本文展示了一种将所提出的方法成功应用于3D光场交互的场景。
交互 手势分类识别 多层感知器 小样本数据集 interaction gesture recognition MLP small dataset
在裸眼3D立体视频观看中，由于存在辐辏调节的矛盾，观看者会产生诸如眩晕、呕吐等视疲劳症状，尤其在医疗、A/VR等场景下，3D视频观看通常为任务驱动，眼动行为由于受到主观控制，单一的眼动特征很难准确评估视觉疲劳，更无法得到视疲劳等级，导致视疲劳无法及时被发现，从而造成不可预估的损失。针对以上问题，本文提出了一种基于多种眼动行为的3D视疲劳等级评估模型，旨在观看3D内容时，通过对注视、扫视、眨眼等眼动行为进行建模分析，得到实时视疲劳等级。本文采用主客观相结合的方法进行实验：受试者观看3D内容，实验人员记录受试者主观打分并利用眼动仪提取受试者客观眼动行为；通过进行相关性分析，探究任务驱动下能够表征3D视疲劳的各种客观眼动行为；利用神经网络建立基于16种眼动行为的视疲劳四等级评估模型。模型对3D视疲劳等级的预测准确率达到82%，证明了模型的有效性。
裸眼3D显示 视疲劳 眼动行为 任务驱动 神经网络 naked eye 3D display eye fatigue eye movements task driving neural network
1 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876
2 中国人民解放军63867部队，北京 137001
提出了一种基于视点分段式体像素的大视角全视差桌面式光场显示系统，采用了定向准直背光和反贴于分辨率为7680 pixel×4320 pixel的液晶显示屏上的柱镜阵列，实现了100°的水平观看视角，并利用光学偏折膜和全息功能屏，在适用于桌面显示的正面观看范围内实现了离散采样光场的体像素重建。设计了一种能够根据多位观看者的空间坐标划分独立视区的视点分段式体像素，并推导了其与液晶显示屏上子像素的函数映射关系，实现了对观看区域的分段式图像编码。提出了一种可为处在不同观看区域的多位观看者同时提供正确全视差光场显示的透视关系校正方法，填补了光学系统固有的垂直视差缺失，实现了桌面式光场显示中错误透视关系的自适应实时校正。
全息 光场 三维显示系统 视点分段式体像素 全视差 透视关系校正
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
2 东北大学秦皇岛分校控制工程学院, 河北 秦皇岛 066004
将3×3光纤耦合器相位解调和数字全息中的双波长相位测量方法相结合,提出了一种适合于相位型光纤传感器并能进行大范围相位测量的相位解卷绕方法。通过利用合成波长的解卷绕相位对单一波长的卷绕相位进行补偿,得到大范围、无差错的相位变化信息。建立了基于1310 nm和1550 nm的双波长光纤迈克耳孙干涉系统,对压电位移台所产生的大范围振动进行测量,验证了该方法的可行性和有效性。与1310 nm单一波长的相位解调结果相比,该方法可使测量的光程差扩大到原来的6.5倍。
测量 相位解卷绕 双波长相位检测 3×3光纤耦合器;
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
2 东华大学纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201600
3 新南威尔士大学电气工程与通信学院光子学与光通信实验室, 悉尼 2052, 澳大利亚
4 重庆三峡学院电子与信息工程学院, 重庆 404000
为开发低成本且性能稳定的超宽带光源, 研究了基于铋铒共掺光纤(BEDF)的超宽带光源的输出光谱特性。当使用830 nm激光器抽运时, 输出光谱覆盖了整个O、E、S、C、L波段, 半峰全宽达525 nm。将该BEDF超宽带光源应用于波分复用光纤光栅传感系统, 实现了O波段和C波段的应力传感。实验结果表明, 将BEDF超宽带光源应用于大规模光纤光栅传感网络, 可大幅度提高传感系统的复用容量。
传感器 超宽带光源 掺铋光纤 光纤光栅传感
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2 Guangdong Provincial Laboratory of Nanophotonic Functional Materials and Devices, South China Normal University, Guangzhou 510006, China
We experimentally study the combined nonlinear effects, including four-wave mixing, stimulated Raman scattering, soliton dynamics, and cross-phase modulation by coupling femtosecond pulses around 850 nm into the normal dispersion region near the zero-dispersion wavelength in the fundamental mode of a homemade silica photonic crystal fiber. The nonlinear optical dynamics at different stages are demonstrated, and the discrete ultraviolet (UV) to visible wavelengths widely separated from the pump wave are generated by the interaction of several nonlinear effects involved. The UV to visible wavelengths can be used as short pulse sources for multiphoton ionization, fluorescence spectroscopy, and biochemical imaging.
060.5295 Photonic crystal fibers 190.4370 Nonlinear optics, fibers Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 050603
1 北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
2 中国电信股份有限公司广州研究院，广州 510630
3 澳大利亚新南威尔士大学 电气工程与通信学院 光子学与光通信实验室, 悉尼 2052
分别用980 nm和830 nm的半导体激光器作为泵浦源激发铋/铒共掺光纤，采用前向和背向泵浦方式分析放大的自发辐射谱特性.实验结果表明：随着泵浦功率的增大，荧光强度显著增强.利用980 nm半导体激光器，采用前向泵浦方式可激发以1 142 nm和1 536 nm为中心的两个辐射带，以1 142 nm为最高辐射峰的3 dB带宽是141 nm，以1 536 nm为最高辐射峰的3 dB带宽是29 nm.利用830 nm半导体激光器，采用前向泵浦方式可激发以1 421 nm为中心的荧光谱，3 dB带宽是447 nm.980 nm和830 nm激光器分别前向泵浦铋/铒共掺光纤时，随着光纤长度的增加，荧光先增强后减弱；分别背向泵浦铋/铒共掺光纤时，随着光纤长度的增加，荧光强度先逐渐增强后保持稳定.在25~80℃的温度范围内，铋/铒共掺光纤的荧光强度几乎不受温度的影响.使用980 nm和830 nm泵浦源同时激发铋/铒共掺光纤，结果表明铋/铒共掺光纤的发光中心具有相对独立性，发光范围存在部分重叠.
光纤光学 光谱学 掺铋光纤 自发辐射谱 Fiber optics Spectroscopy Bismuth-doped fiber Spontaneous emission spectrum
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
2 澳大利亚新南威尔士大学电气工程与通信学院光子学与光通信实验室, 悉尼 2052
基于自主研制的掺铋光纤，对其进行光谱特性的实验和理论研究。通过实验测得的吸收光谱发现了4 个明显的吸收带，其中心分别是494、816、946、1410 nm。运用Giles 模型对此光纤进行了放大特性的研究，分析了光纤长度、抽运功率和输入信号光功率等参数对信号的增益和噪声指数的影响。建立了稳态情况下三能级跃迁模型的速率方程和传输方程，并利用Runge-Kutta算法进行了数值研究。结果表明掺铋光纤在波长为830 nm 、功率为200 mW的光波抽运时，1384~1480 nm 波段的增益系数大于1.5 dB/m，噪声系数趋近5 dB。
光纤光学 光谱学 掺铋光纤 Giles模型 吸收谱 增益系数
北京邮电大学信息光子学与光通信教育部重点实验室, 北京 100876
从光纤光栅慢光产生的物理机理和非线性耦合模方程组，仿真分析了均匀布拉格光栅中光栅孤子传输时的减速特性；利用高速示波器搭建了测量高能量、窄脉冲通过布拉格光纤光栅后时延特性的实验系统，分别测量了由普通单模光纤和高非线性光纤制作的均匀光栅对光脉冲的时延特性。实验结果为：用5 cm长普通单模光纤制作的布拉格光栅可以使在其中传输的光脉冲产生426 ps的时延，而相同长度高非线性布拉格光纤光栅对光脉冲的时延量为1.639 ns。计算后可知，光脉冲在对应光栅中的传输速度分别约为1.17×108 m/s和0.31×108 m/s。结果说明光纤光栅能够实现光速减慢，而且高非线性光纤光栅对光脉冲的减速效果要好于普通单模光纤制作的光栅。
非线性光学 慢光 时延 布拉格光栅孤子 光纤光栅
