通过发掘深度信息与子孔径图像邻域像素间的高度相关性，提出了一种基于邻域像素注意力机制的光场深度估计方法。首先根据光场图像的数据特性提出了一种邻域像素注意力机制，该注意力机制考虑了不同子孔径图像在同一邻域间的极几何关系，能够增强网络对遮挡像素的感知能力。其次基于注意力机制设计了一个光场子孔径图像序列特征提取模块，该模块通过三维卷积将相邻序列图像上的特征编码到特征图上，并通过注意力机制增强网络对光场图像极几何特征的学习能力。最后联合邻域像素注意力机制和特征提取模块设计了一个多分支的全卷积神经网络，该网络使用部分光场子孔径图像序列即可估计图像的深度特征。实验结果表明，所提方法在均方误差（MSE）和平均坏像素率（BP）指标上总体表现优于其他先进方法，同时得益于高效注意力机制的加入，与其他先进方法相比所提方法运行速度最快。
光场图像 深度估计 邻域像素 注意力机制 神经网络 光学学报
2023, 43(21): 2115003
1 太原工业学院 电子工程系，山西 太原 030008
2 中北大学 信息与通信工程学院，山西 太原 030051
3 信息探测与处理山西省重点实验室，山西 太原 030051
基于级联光栅的微振动传感器是一种典型的微振动信号测量方案，然而由于光信号在级联光栅中经过多次透射和反射，导致光谱信噪比差、成分复杂等问题。基于此，文中提出一种结合经验模态分解和切比雪夫滤波技术的光谱信号优化算法。首先，将传感器原始光谱通过经验模态分解得到一系列本征模函数；其次，利用所提出的自适应滤波方法，确定包含反射峰成分的本征模函数阶数，并对其进行切比雪夫低通滤波；最后，将滤波器输出进行重构，即得到优化后的传感器光谱。使用振幅为±8 mV、频率为500 Hz的微振动激励信号进行实验验证。结果表明：文中所提出算法可以较好地还原激励源发出的微振动信号，相比传统方法精度提高87.5%以上。
光纤传感器 振微动 算法 光谱 fiber optic sensors micro-vibration algorithm spectrum 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210645
1 重庆京东方光电科技有限公司，重庆 400700
2 重庆大学 物理学院，重庆 400044
3 中国科学院大学 重庆学院，重庆 400714
在薄膜晶体管（Thin film transistor，TFT）的公共电极制程中，有部分TFT样品的漏电流（Ioff）异常偏高，该部分样品经历同一个光刻胶剥离设备，导致该设备暂停流片，造成产能损失。明确该剥离设备造成TFT漏电流偏高的原因并予以解决，对产能和品质确保具有积极意义。本文首先收集了异常设备剥离液和正常设备的剥离液并分析成分，发现异常设备的剥离液中Al离子含量高。其次，发现TFT的Ioff会随着在异常设备流片次数的增加而上升。其原因是Al离子在剥离制程生成Al2O3颗粒，该颗粒附着在TFT器件钝化层上形成寄生栅极效应，最终造成Ioff增加。最后，结合TRIZ输出解决方案，并优选方案进行改善验证。实验结果表明，剥离液中的Al离子浓度由1×10-8上升到2.189×10-6时，Ioff由3.56 pA上升到7.56 pA。当剥离液中含有Al离子，经历的剥离次数增加时，Ioff呈上升趋势。钝化层成膜前的等离子体处理功率增强、钝化层膜厚增加可以抑制Ioff增加。由此，可以确定剥离设备造成Ioff偏高的原因是剥离液中的Al离子形成的寄生栅极效应，钝化层成膜前处理强化和膜厚增加均可以抑制该效应。
薄膜晶体管 光刻胶剥离 Al离子 寄生栅极效应 发明问题解决理论 thin film transitor photo-resist strip al ion parasitic gate effect TRIZ
陕西理工大学机械工程学院，陕西 汉中 723001
为提高碳纤维复合材料的激光切割质量，采用响应面法以切缝入口宽度、热影响区宽度和切缝锥角为响应指标，建立了各响应指标的数学模型。然后分析了各激光参量的交互作用对响应指标的影响规律，以各响应指标最小化为目标，得到参量优化组合为激光功率755 W，切割速度20 mm/s，离焦量-0.6 mm，气压0.7 MPa，并获得了响应指标的预测值。在参量优化组合下进行了激光切割试验，得到了响应指标切缝入口宽度、热影响区宽度和切缝锥角与预测值的差值分别为12.73 μm、6.55 μm和0.12°，均在预测值的波动范围内，证明了参量优化组合的有效性。采用参量优化组合的激光切割试件比优化前的试件胶接拉伸剪切强度提高了22.86%，表明了参量优化组合后，不但改善激光切割质量，而且降低了激光切割对材料的力学性能影响。
激光光学 激光切割 碳纤维复合材料 参量优化 响应面法 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1314005
西北工业大学 自动化学院，陕西 西安 710072
基于红外偏振摄像的机动目标检测跟踪系统对实时性要求较高，而且在野外场景下需要具备低功耗的特点。FPGA具有并行计算的特性，能够极大的提高系统吞吐量和处理数据速度，能够满足实时性的要求，因此一种基于FPGA的目标检测跟踪系统被设计出来并得以实现。在硬件开发平台上采用模块化以及软硬件协同设计的方式，将具有不同计算特点的任务分别在PS端（ARM）以及PL端（FPGA）实现，其中PL部分负责部分算法的加速、FPGA和ARM处理器之间数据传输以及HDMI等接口逻辑控制等，PS部分负责实现较为复杂的检测跟踪算法，以及负责控制FPGA端的各个模块。最后，对目标检测跟踪系统进行实验测试和分析，给出系统的硬件资源消耗及功耗，结果表明该目标检测跟踪系统能够满足实时性的要求，并且具备低功耗的特点。
红外偏振 目标跟踪 目标检测 FPGA infrared polarization object tracking object detection FPGA 红外与激光工程
2022, 51(4): 20220233
1 山西省气候中心，山西 太原 030002
2 山西省气象台，山西 太原 030002
3 大连市气象装备保障中心，辽宁 大连 116001
近年来，太原盆地气溶胶污染比较严重。为探讨太原盆地气溶胶垂直分布及气象要素的影响，本研究团队应用CALIOP气溶胶资料、地面观测站资料获得了太原盆地2018—2020年气溶胶消光系数的垂直分布；基于HYSPLIT后向轨迹和聚类分析方法，结合CALIOP气溶胶类型数据、NCEP/NCAR再分析资料、MICAPS高空和地面常规观测资料对太原盆地不同来源的气溶胶的垂直分布、类型及天气形势进行了探讨。结果表明：太原盆地霾日气溶胶消光系数的最大值为1.22 km－1，消光系数随着高度的增加而减小；晴日消光系数的最大值为0.33 km－1；新疆和内蒙古方向的气团对太原霾日的贡献最大(46%)，其次为来自本地的污染气团(39%)；太原盆地受西北或偏西气流的影响，同时在低层暖平流的控制下，易聚集污染沙尘型气溶胶；在静稳天气背景下，低层暖平流导致逆温层形成，地面弱气压区及弱风速区使污染物不易扩散，容易聚集污染沙尘型气溶胶和大陆污染型气溶胶；地面上，太原盆地处于高压底前部，地面风速较大，700～850 hPa处的冷平流将高纬度的污染物输送至太原盆地，气溶胶以沙尘型气溶胶为主，气溶胶抬升高度较大。
遥感 霾日 气溶胶类型 CALIPSO 垂直分布 太原盆地
1 山西省气候中心，山西 太原 030002
2 山西省气象服务中心，山西 太原 030002
3 西安地球环境创新研究院，陕西 西安 710061
利用2017年1月1日至2019年12月31日山西省运城地区9个气象站点的地面逐小时资料、地面日值资料和CALIOP激光雷达资料，分别对运城地区霾日和晴日的气溶胶垂直分布特征进行分析。结果表明：运城地区霾发生时，气溶胶主要聚集在0~2 km高度的大气层中，尤其是517 m左右的大气中，气溶胶的最大消光系数为0.61 km-1；0~1 km高度内，霾日最大消光系数约为晴日最大消光系数的3倍；白天与夜间气溶胶垂直分布有明显差别，在气溶胶消光系数相同的情况下，白天气溶胶所在的高度比夜间高；霾发生时，气溶胶体积退偏比集中在0~0.2；晴日近地面体积退偏比在0~0.2的分布频率低于霾日，小粒径气溶胶数量多于大粒径气溶胶数量。
遥感 气溶胶 光学特性 垂直分布 消光系数 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0228004
1 西北工业大学 深圳研究院，广东 深圳 518057
2 西北工业大学 自动化学院，陕西 西安 710072
3 西安建筑科技大学 机电工程学院，陕西 西安 710075
4 上海航天技术研究院，上海 ，201109
5 北方广微科技有限公司，陕西 西安 710072
由于红外偏振焦平面的异构特性，在非均匀校正过程中需要考虑不同检偏通道的响应差异对整体校正效果的影响，其非均匀校正问题相较同构的普通红外焦平面更为复杂。针对红外偏振焦平面的非均匀校正问题，提出了一种基于场景偏振冗余估计的非均匀校正算法，通过对场景图像和由场景图像计算得到的偏振冗余估计图像进行统计，得到整个焦平面上所有像元响应在统计特性上的差异，然后分通道从两个方向对这些差异进行比较分析，得到更新后的增益校正系数，再通过辐射重定标抑制由于静止场景所造成的鬼影，得到当前状态下相机的增益校正系数。在这个过程中，通过偏振冗余估计评价之前的校正系数，自适应地实现增益校正系数的更新。最后使用真实场景数据进行测试，结果表明本文所提出的非均匀校正算法有效提高了所获取偏振图像的准确性。
红外偏振 偏振焦平面 非均匀校正 偏振冗余 infrared polarization polarization focal plane non-uniformity correction polarization redundancy
