西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
为了提高用于激光半主动导引系统的四象限探测器对激光光斑中心定位的精度，分析了四象限探测器的定位原理，并对不同光斑模型下常用的定位算法进行了仿真分析。在对传统定位算法进行分析的基础上，针对高斯光斑模型下定位算法的不足，结合标准正态分布的特点，对高斯光斑模型下的定位算法进行了合理的改进。通过仿真分析和设计的实验验证，结果表明，改进后的高斯算法的均方根误差比传统的高斯算法减小了60.4%，在一定程度上提高了对激光光斑中心位置定位的精度和线性范围。
四象限探测器 定位算法 高斯分布 光斑中心 激光半主动导引 four-quadrant detector location algorithm Gaussian distribution spot center laser semi-active guidance
中天科技精密材料有限公司，江苏 南通 226009
为了研究G.657.B3光纤的折射率剖面结构对光学性能的影响，通过设计凹陷沟槽结构的折射率剖面和相应剖面参数(ba值、c、Δnc-和Δn+)，并以适宜的气相轴向沉积(VAD)法工艺、熔融技术以及拉丝条件改善光纤的弯曲损耗，满足光纤传输所需的截止波长、模场直径和低水峰的要求。将工艺优化后所制备的光纤预制棒进行拉丝与测试，结果表明：光纤在1383 nm波长处水峰值降低至0.278 dB/km；在1550 nm、1625 nm波长处，弯曲半径为5 mm绕1圈时的宏弯典型值分别是0.081 dB、0.188 dB，完全满足ITU-T G.657.B3的指标需求。
气相轴向沉积法 光纤 折射率剖面 弯曲损耗 截止波长 羟基(OH-) 高斯分布 vapor phase axial deposition process optical fiber refractive index profile bending loss cut-off wavelength hydroxyl group(OH-) Gaussian distribution
1 武汉邮电科学研究院, 湖北 武汉 430074
2 武汉大学, 湖北 武汉 430072
输电线路上的绝缘子长期处于强电场和恶劣环境中,其安全性的监测尤为重要。为了快速精确识别航拍图像中的绝缘子,提出了一种基于Gaussian YOLOv3(You only look once)的绝缘子检测算法。首先,通过增加网络的输出和改进网络的损失函数输出预测框。然后,结合高斯分布的策略输出对应预测框坐标的均值和方差。最后,采用多阶段迁移学习解决小数据集容易发生过拟合的问题。实验结果表明,本算法能准确定位物体的位置,在测试集中的绝缘子检测精度达到93.8%,绝缘子缺陷检测精度达到94.5%,优于同等条件下的Faster区域卷积神经网络和YOLOv3算法,为输电线路的绝缘子智能化检测提供了一定的参考价值。
图像处理 Gaussian YOLOv3 绝缘子 缺陷检测 高斯分布 迁移学习 激光与光电子学进展
2021, 58(12): 1210022
铝合金材料凭借其易加工、 耐腐蚀、 可循环利用等良好性能, 在众多工业领域都得到了广泛的应用, 已成为仅次于钢铁的第二大金属材料。 面对矿产资源的日益匮乏以及大量铝产品到达服役年限, 因此铝合金的回收利用就尤为重要, 再生循环铝对经济、 环境和能源的可持续发展都具有重要意义。 目前, 由于废旧铝合金种类混杂、 形态各异, 很难高效对其分类, 导致优质铝合金降级使用直接铸造成铝锭。 航空航天用铝以2xxx系列和7xxx系列铝合金为主, 由于特殊的使用环境, 其产品质量好、 价值高, 降级使用会造成巨大的浪费。 本文以航空用铝2xxx系列、 7xxx系列以及铸铝A356三个系列的铝合金自动分类为研究目标, 基于激光诱导击穿光谱技术搭建自动化分类检测实验平台, 通过图像识别方式完成对动态样品的定位, 使其准确被激光诱导击穿光谱(LIBS)捕获完成测试, 对于单脉冲LIBS光谱信号, 结合密度分布函数思想, 分别建立三个系列铝合金的多维高斯概率密度分布判别函数, 实现了对2xxx系、 7xxx系以及铸铝A356的高效、 高精度、 连续分类检测。 实验结果表明: 系统完成对1.2 m·s-1传送过程中物料的识别时间为18 ms, 定位激光激发控制偏差小于20.83 ms, 传送中测试样品的最小尺寸为25 mm; 对于高度差异3 mm以内的三个系列铝合金样品, 多维高斯概率密度分布方法的平均预测分类识别准确率可达到99.15%, 平均建模时间仅需7 ms, 与应用广泛的支持向量机(SVM)分类方法相比, 预测准确率相当, 建模时间提高了一个数量级, 该方法分类预测的泛化能力较好, 建模效率高。 该研究验证了基于激光诱导击穿光谱技术对铝合金进行自动化快速分类检测的有效性, 为全自动废旧金属分拣系统的建立提供了理论和技术基础。
激光诱导击穿光谱 铝合金 分类 多维高斯分布 LIBS Aluminium alloy Sorting Multi-dimensional Gaussian distribution 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3901
东南大学仪器科学与工程学院, 江苏 南京 210096
为解决YOLOv3算法在检测道路交通灯时存在的漏检率高、召回率低等问题,提出一种基于优化YOLOv3算法的交通灯检测方法。首先,采用K-means算法对数据进行聚类分析,结合聚类结果和交通灯标签的统计结果,确定先验框的宽高比及其数量。然后,根据交通灯尺寸特点,精简网络结构,分别将8倍降采样信息、16倍降采样信息与高层语义信息进行融合,在两个尺度上建立目标特征检测层。同时,为了避免交通灯特征随着网络的加深而消失的问题,分别减少两个目标检测层前的两组卷积层,简化特征提取步骤。最后,在损失函数中,利用高斯分布特性评估边界框的准确性,以提升对交通灯检测的精度。实验结果显示,优化YOLOv3算法的检测速度可达30 frame/s,平均精准度较原网络提升9个百分点,可以有效完成对交通灯的检测。
机器视觉 YOLOv3 交通灯检测 BDD100K数据集 K-means算法 高斯分布 光学学报
2020, 40(12): 1215001
宁波大学信息科学与工程学院，浙江 宁波 315211
颜色传递是近年来图像处理和计算机视觉领域的热门研究问题，随着立体图像技术的发展，对于立体图像的颜色传递越来越受关注。本文提出一种双目立体图像的颜色传递方法，在完成颜色传递的同时力求提升用户的观看体验。根据用户实际需求，可以对目标对象进行颜色传递，而保持背景的颜色不改变。在本文提出的方法中，由用户指定图像对象，然后用图割的方法进行图像分割，根据所选对象与目标图像颜色特征的多元高斯模型匹配完成颜色传递。为了进一步增强观看效果，本文在颜色传递的同时进行非线性视差优化，从而提高目标对象的深度感。本文从不同立体图像库中随机选取图像进行实验，实验结果表明，本文方法中颜色传递和视差优化的结合，可以很好地提升立体图像的观看体验。
立体图像 多元高斯模型 颜色传递 视差优化 stereoscopic images multivariate generalized Gaussian distribution (MG color transfer disparity remapping
1 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
2 中国航天科技集团公司红外探测技术研发中心, 上海 201109
针对现有描述星点能量分布的高斯模型的局限性, 基于恒星辐射特性和星敏感器的成像特性, 提出了改进的偏正态分布恒星成像模型, 并确定其关键参数向量.根据星敏感器对恒星成像为平稳随机过程的特点, 设计了Kalman滤波器迭代估计星点像斑特征, 提取四个星点像斑特征量, 建立状态空间, 得到特征量在最小二乘意义下的最优估计值, 以此作为参考基准, 利用查表法实现星点成像模型参数寻优求解.地面观星实验结果表明, 基于Kalman滤波可以快速有效地对实测星点像斑特征量进行估计, 相对于高斯模型, 改进的偏高斯模型对星点像斑能量分布的仿真精度更高.
恒星成像模型 偏正态分布 特征提取 Kalman滤波 模型参数确定 迭代估计 高斯分布 Star imaging model Skewed Gaussian model Characteristics extraction Kalman filtering Model parameter determination Iterative estimation Gaussian distribution
1 北京信息科技大学 1. 信息与通信工程学院
2 2. 高动态导航技术北京市重点实验室, 北京 100101
传统的基于可见光通信（VLC）的室内定位算法, 精度相对较低, 误差较大。提出一种RSSI和粒子群混合VLC室内精确定位方法, 该方法通过RSSI算法进行未知节点的初定位, 并利用高斯分布函数剔除误差较大的定位数据, 减少了其对最终定位结果的影响。同时, 通过自适应权重粒子群算法搜索未知节点的最优解, 使得该算法前期较长时间具有最优全局搜索能力, 后期较长时间具有最优局部搜索能力, 能尽快找到未知节点的精确位置。仿真结果表明, 该定位方法比传统的RSSI算法和粒子群算法的定位误差小, 可以大大提高VLC室内定位的精度。
粒子群算法 精确定位 高斯分布 最优解 自适应权重 particle swarm optimization precise location Gaussian distribution optimal solution adaptive weight
湖南文理学院洞庭湖生态经济区建设与发展湖南省协同创新中心, 湖南 常德 415000
工业生产场景下的图像成像环境复杂, 在基于机器视觉的图像处理任务中要对该类图像实施精确分割很不容易。针对这一问题, 应用信息论中的距离测度理论结合高斯分布提出一种基于信息论距离的图像阈值分割方法。在提出方法中运用信息论距离度量分割前后图像信息的损失程度, 通过最小化该距离获取最佳分割阈值, 然后应用该阈值对图像进行分割。最后在工业无损检测图像、红外图像以及医学脑血管造影术图像上与几种经典及较新的图像分割方法进行了实验比较。结果表明, 提出方法获得的结果视觉效果好, 分割精度高, 具有较好的应用推广前景。
复杂图像 红外图像 信息论距离 高斯分布 图像分割 complex image infrared image information-theoretic distance Gaussian distribution image segmentation
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
激光光斑质心定位是星载激光高度计指向角地面定标的关键。基于激光光斑的远场分布 特点介绍了地面光斑质心的定义;从定位精度、抗干扰能力、运算量等方面分析了高斯曲面拟合算法、 强度质心定位算法、平方加权质心定位算法的适应性及优缺点;对地面光斑进行了建模和质心计算, 并分析对比了各质心定位算法的应用特点。结果表明此三种算法对光斑的定位结果一致,且平方加权质 心定位算法最适于场地定标数据处理。
激光技术 质心定位 地面定标 激光光斑 高斯分布 拟合 laser techniques centroid location ground-based calibration laser spot Gaussian distribution fitting
