1 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨理工大学黑龙江省激光光谱技术及应用重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
针对无人机在光伏组件巡检任务中红外故障图像识别准确率低、检测速度慢的问题, 提出一种特征增强的 YOLO v5s故障检测算法。首先对损失函数进行优化, 将原有的回归损失计算方法由 GIOU(generalized intersection over union)改为功能更加强大的 EIOU(efficient intersection over union)损失函数, 并自适应调节置信度损失平衡系数, 提升模型训练效果; 随后, 在每个检测层前分别添加 InRe特征增强模块, 通过丰富特征表达增强目标特征提取能力。最后, 用创建的红外光伏数据集进行对比验证。实验结果表明: 本文方法均值平均精度(mean average precision, mAP)为 92.76%, 检测速度(frame per second, FPS)达到 42.37 FPS, 其中热斑、组件脱落两种故障类型平均精度分别为 94.85%、90.67%, 完全能够满足无人机自动巡检的需求。
故障检测 特征增强模块 fault detection, YOLOv5s, EIOU, feature enhancemen YOLO v5s EIOU
Author Affiliations
Abstract
Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Quantum Control, School of Measurement and Communication Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China
Ince–Gaussian (IG) beams, as eigenfunctions of the paraxial wave equation in elliptical coordinates, are attracting increasing interest owing to their propagation-invariant and full-field properties. Optical amplification via parametric interactions can further expand their application areas, yet it is rarely studied. In this work, we report on a high-fidelity parametric amplifier for IG beams. The nonlinear transformation of the spatial spectra of the signal and associated influences on the beam profiles of the amplified signal, under different pump structures, were theoretically and experimentally investigated. By using a perfect flattop beam as the pump, we show that the transverse structure of IG signals is well maintained, and the distortion induced by radial-mode degeneration is overcome during amplification. This proof-of-principle demonstration paves the way for a mode-independent and distortion-free amplifier of arbitrary structured light and has great significance in relevant areas, such as quantum optics, tunable infrared-laser generation, and image amplification.
optical parametric amplification Ince–Gaussian beam high fidelity perfect flattop beam Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 113801
1 哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨理工大学理学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
通过分析螺旋相位调制型携带轨道角动量 (OAM)光场的传播演化特性,提出一种以该光场演化波源为对象进行非线性效应研究的新途径。基于三波耦合模型和柯林斯路径积分理论,得到以OAM演化波源为基频光的二次谐波光场及衍射传播解析表达式。采用飞秒钛宝石激光器,基于4f相干成像系统,将OAM演化波源成像于倍频晶体处,实验研究了该波源产生的二次谐波的传播特性,测量了不同阶数OAM波源的倍频输出功率,并与演化后的OAM模式倍频结果进行了比较。研究表明,以演化波源附近为非线性作用区有望解决高维OAM模式光斑过大,以及光场交叠性不好导致的非线性效率低等问题,这也为高维OAM光场实现高效率非线性调控提供了重要依据。
非线性光学 倍频 螺旋相位调制 轨道角动量 演化波源 传播特性
1 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
2 中国兵器科学研究院, 北京 100089
为了有效对抗激光制导**, 提升车载**系统在战场上的生存能力, 提出一种车载主动防护系统的激光诱偏干扰对抗技术。根据半主动制导**系统的来袭威胁信息和特性, 探讨了激光诱偏干扰技术实现的可行性; 采用同步转发式干扰模式, 通过实验装置记录了跟踪系统从跟踪识别目标到启动干扰系统的运动轨迹, 验证了该系统能够在7s有效反应时间内实施对抗干扰, 达到主动防护的目的。
车载主动防护 激光诱偏干扰 激光半主动制导 vehicle active protection laser induced interference laser semi-active guidance
1 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
2 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安 710065
为实现对距离4 km目标100 Hz振动特征的提取, 提出利用激光微多普勒手段增强导弹目标辨识能力的方法。设计了一种基于偏振分光的激光发射/接收/电视共孔径系统, 这种能够二级稳定的系统适应于弹载环境, 利用光纤选通完成光程自动补偿, 实现相干光匹配, 采用本振/回波信号相干法, 用线宽300 Hz的本振光调制后形成探测脉冲光, 可提高探测距离, 并避免回波与本振光因大气衰减而导致的错峰, 由FPGA/DSP构建的傅里叶变换电路可获取时频曲线信号, 频移为36 kHz时可实现目标的辨识。
弹载系统 激光微多普勒 相干探测 光程差补偿 激光线宽 傅里叶时频转换 missile-borne system laser micro-doppler coherent detection optical path difference compensation laser line width Fourier time-frequency transform
针对远距离激光测距机回波信号脉宽强度特征和噪声的统计特性，提出了一种高精度多脉冲激光测距机的回波信号检测技术。采用时钟移相分配方式实现了400 MHz高速信号采集及数字化处理，提高了回波脉冲的检测精度。采用ARM嵌入式高速核处理器进行数据算法处理，完成了滤波降噪、自适应门限检测和多帧相关检测等功能，使回波信噪比提高了7.6 dB，达到远距离精确获取目标距离信息的目的。
低信噪比 多脉冲 高速数据采集 多帧相关检测 low SNR multiple pulses high-speed data collection multi-frame correlation detection
1 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
3 哈尔滨理工大学应用科学学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
为解决近红外光谱快速检测乳品成分及含量时光谱数据的预处理问题, 提出一种基于直方图分层映射技术的近红外光谱主成分得分重置(SR)预处理方法。以葡萄糖氯化钠水溶液三组分样品中的葡萄糖含量、鲜牛奶样品中的乳糖含量为定量检测目标, 进行散射光谱主成分得分累计贡献率的分层分段规定化映射预处理, 利用偏最小二乘(PLS)回归分析建模手段, 对相应近红外光谱中的糖含量信息进行测试及分析。结果表明, 经过SR预处理后, 牛奶中乳糖含量PLS模型的校正集样品交互验证预测偏差降低23.9%, 实际预测偏差降低27.8%; 验证集实际预测偏差降低16.7%。该SR光谱预处理方法兼顾光谱、参考值及组分相关性等多尺度信息, 以实现光谱信息增强去噪, 能避免有用信息误删, 防止不充分拟合及过拟合。
光谱学 光谱分析 光谱预处理 主成分得分重置 直方图分层映射 激光与光电子学进展
2017, 54(9): 093001
1 西安应用光学研究所, 西安 陕西 710065
2 西安现代控制技术研究所, 西安 陕西 710065
为了获得固体发烟剂烟雾对几种光学波段的衰减数据, 针对发烟剂的特定成分, 采用烟箱法对其产生的烟雾在可见光0.4 μm~1 μm宽波段、1.06 μm激光波段、10.6 μm激光波段和远红外8 μm~14 μm波段进行透过率测试, 获取3种干扰剂烟雾对不同波段的质量消光系数, 得到4种波段在不同浓度不同干扰剂下的3组透过率曲线。测试结果表明: 在4.8 m烟道上、发烟弹烟雾浓度<1.094 7 g/m3的条件下, 10.6 μm激光透过率较1.06 μm激光高出一倍; 红外热像仪的功用远优于硅CCD相机。
固体发烟剂 透过率 烟箱法 质量消光系数 solid smoke agent transmittance smoke-box testing mass extinction coefficient
哈尔滨理工大学光信息科学与技术系， 黑龙江 哈尔滨 150080
提出了激光以一定角度入射液芯光纤(LCOF)产生空心光束(HLB)的方法。利用Zemax软件对产生系统建模，理论分析了HLB的暗斑尺寸DSS和光束宽度随传播距离、LCOF的长度与芯径的变化规律，并以CS2作为芯液材料，用630 nm半导体激光器对部分理论结果进行了实验验证。研究表明，通过改变激光入射角度可获得DSS可调的HLB，其DSS和光束宽度几乎不受LCOF长度的影响，但与芯径大小有关。该方法操作简便、成本低、DSS调整范围大，可满足不同应用领域的需求。
光纤光学 空心光束 液芯光纤 暗斑尺寸 中国激光
2012, 39(11): 1105002
随着哈特曼传感器测量口径的增大，采样点数对被测波前的空间分辨率、测量精度及动态范围的影响也随之增大,因此通过计算机仿真波前径向斜率拟合过程，分析出采样点数和斜率探测误差对测量精度和测量范围的影响。计算机仿真的波前斜率拟合所用泽尼克多项式达到121项，测量口径2m，测量精度要求λ/50，径向(半径)和切向最少采样点数分别为10点和21点。当径向和切向采样点数分别为40点和250点，斜率测量误差为0.045″时，所测波前的P-V值范围是0-4λ。
哈特曼波前传感器 波前径向斜率 泽尼克多项式 计算机仿真 Hartmann wavefront sensor wavefront radial slope Zernike polynomial computer simulation
