1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
针对太赫兹扫描成像设备存在的图像清晰度差、边缘模糊等问题，提出了一种基于生成对抗网络的太赫兹图像超分辨率重建算法。首先，在处理太赫兹图像时引入限制对比度自适应直方图均衡方法，有效解决了太赫兹图像对比度低的问题；其次，在生成对抗网络的基础上，提出了一种基于增强注意力机制的残差生成对抗网络，实现了太赫兹扫描图像的超分辨率重建，提升了图像纹理和细节的重建能力；最后利用频谱归一化的U-net网络对生成器生成的重建图像进行判别，增强了训练的稳定性。实验结果表明，提出的太赫兹图像超分辨率重建算法将太赫兹线阵相机所成太赫兹图像的边缘强度提高了7%，峰值信噪比提高了13%，平均梯度提高了12%，结构相似度提高了14%，验证了该算法的优越性和有效性。
太赫兹技术 太赫兹线阵相机 太赫兹图像 超分辨率重建 生成对抗网络 图像质量评价
为了对空域目标的方位角和俯仰角进行有效估计, 提出一种基于稀疏表示的双平行线阵二维 DOA估计方法。首先需构建包含目标方位角和俯仰角信息的 2个空间复合角; 然后利用稀疏表示技术求解其中的一个空间复合角, 以此作为前提条件, 另一个空间复合角就可以解耦为一维波达方向(DOA)估计问题, 利用矩阵运算可以求解出来; 最后根据已求解的 2个空间复合角对方位角和俯仰角进行配对求解。与现有算法相比较, 所提方法受快拍数的影响较小, 在信噪比较高、角度间隔较大的情况下, 具有良好的性能。
稀疏表示 双平行线阵 波达方向 空间复合角 sparse representation double parallel line array Direction Of Arrival spatial compound angle 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 910
1 北京工业大学材料与制造学部，北京 100124
2 齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，山东 济南 250353
3 沧州宏涛智能设备有限公司，河北 沧州 061600
焊缝跟踪是实现自动化焊接的关键，针对激光焊接下的近无间隙焊缝轨迹，提出了基于线阵相机和特征识别算法的焊缝追踪方法。通过线阵相机获取工件表面图像，使用均值滤波对图像进行降噪处理。通过分析图像的灰度值、图像灰度值变化、图像的灰度值梯度、焊缝区域宽度识别焊缝轨迹，实现了无间隙焊缝的识别和跟踪。通过焊接试验测试得到基于线阵相机的焊缝识别方法误差小于0.05 mm。通过对不同间隙的焊缝进行焊缝追踪试验证明了该方法对于间隙小于0.3 mm的焊缝具有良好的识别效果。
激光技术 激光焊接 无间隙焊缝 线阵相机 焊缝识别 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0114007
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210463
1 厦门大学电子科学与技术学院，福建 厦门 361005
2 西京学院信息工程学院，陕西 西安 710123
3 厦门大学信息学院，福建 厦门 361005
基于激光散斑的微振动探测技术具有非接触、系统简单、隐蔽性好、灵敏度高、探测距离远等优点，在医疗、航空、市政、安防、**等各个领域都有广泛应用需求。按照探测体制的发展顺序，从高速面阵相机、光电二极管、线阵相机、卷帘快门相机四个方面综述了激光散斑微振动探测技术的研究进展，讨论了不同体制的优缺点，总结了所采用的振动信号提取方法，并对该技术的未来发展进行了展望。
机器视觉 激光散斑 微振动探测 高速面阵相机 光电二极管 线阵相机 卷帘快门相机 激光与光电子学进展
2022, 59(14): 1415005
1 海军工程大学 兵器工程学院， 武汉430033
2 海军工程大学 电子工程学院，武汉430033
3 武汉理工大学 信息工程学院， 武汉400
提出一种细尺寸、大孔径、高增益的弱反射光纤光栅水听器拖曳线列阵。根据匹配干涉方法选用反射率一致、中心波长相同以及3 dB带宽较宽的弱反射光纤光栅阵列；根据水声传感原理确定弱反射光纤光栅阵列的栅距以应用于5~10 Hz甚低频水声信号探测。采用光纤涂覆机对弱反射光纤光栅阵列二次涂覆，阵列中心波长整体一致漂移，栅距基本不变。采用扎纱机和护套机在二次涂覆弱反射光纤光栅阵列外铺设凯夫拉纤维和聚氨酯保护套形成水听器拖曳线列阵。测试拖曳线列阵水听器单元的声压-相位灵敏度在1 rad/μPa条件下分别为-136.97 dB@ 5 Hz、-139.64 dB@7.5 Hz、-139.36 dB@10 Hz；分析流噪声引起的水听器自噪声功率谱，拖速为8 m/s、频段为1~100 Hz的谱值在45~95 dB （1 μPa2/Hz）范围内。实验和分析结果表明，所提出的弱反射光纤光栅水听器拖曳线列阵甚低频段灵敏度高、流噪声低，有望增强无人航行器的甚低频水声信号探测功能。
光纤布拉格光栅 弱反射 水听器 拖曳线列阵 Fiber Bragg grating Weak reflection Hydrophone Towed line array
1 上海船舶电子设备研究所，上海201108
2 水声对抗技术重点实验室，上海201108
光纤水听器在**应用中有着重要地位，阐述了芯轴型-含空气腔式光纤水听器的传感原理，并对其声压灵敏度参数进行了研究。通过建立有限元模型，分析了其结构以及弹性层参数对声压灵敏度的影响。设计了一种光纤水听器，并对其声压灵敏度和谐振进行分析，仿真结果表明其在500 Hz ～ 9 kHz 的工作区间内可以达到高于-140 dB 的声压灵敏度，此种光纤水听器可用于拖曳线列阵。
光纤水听器 Michelson 干涉仪 有限元仿真 声压灵敏度 拖曳线阵列 optical fiber hydrophone Michelson interferometer finite element method simulation pressure-sensitivity towed line array
凌云光技术集团有限责任公司 相机开发部, 北京 100094
为了满足印刷等高端工业检测中物体快速运动, 需要大幅面、高行频、高分辨率图像采集等要求, 研发了一款微米级高分辨率、高速线阵工业相机。首先, 介绍了高行频、高分辨率国产CMOS图像传感器GL0816的功能与特点。然后, 基于该芯片设计了一套高速大幅面高分辨率线阵工业相机系统, 该系统采用FPGA作为整个系统的控制核心, 以DDR3L SDRAM作为图像缓存器, 以GigE vision2.0协议为输出标准, 以SFP+作为高速图像输出接口。最后, 搭建相机系统测试环境, 对所设计的相机进行系统测试。结果表明: 该相机系统行分辨率为8 192, 可连续采集2 000行作为一帧图像输出, 行频为50 kHz, 动态范围为57.32 dB, 信噪比为40.95 dB, 具有实时图像采集功能。该相机系统具有大幅面、高帧频、高分辨率、高信噪比、宽动态范围等优点, 适用于印刷检测行业快速运动目标捕获成像及图像实时显示。
CMOS图像传感器 高分辨率 线阵 CMOS image sensor high resolution line array FPGA FPGA gigE vision2.0 GigE vision2.0
西安工业大学 陕西省光电测试与仪器技术重点实验室, 西安 710021
针对高速线阵相机实际应用中的可靠触发问题, 提出了一种高速线阵图像采集系统外触发延时时间的测试方法, 提供有效触发设置参数, 可靠捕获动态目标.采用双区截光幕准确获得飞行目标速度, 其中第二个光幕同时提供图像采集外触发信号, 依据区截装置参数及目标速度计算出采集系统接收到触发信号时刻; 对序列线阵图像分析, 以获得实际图像开始采集时刻, 进而得到线阵图像采集系统外触发延时时间.对行频64 000的具体型号采集系统外触发延时时间进行了实际测试, 测试结果与分析表明, 该系统图像采集存在延时, 平均延时时间为152 μs, 方差为3.3 μs, 延时测试精度小于1个行周期.分析了引入延时测试误差的因素及作用原理, 通过10 000 lps和50 000 lps两种行频的线阵相机延时测试系统误差分析实例, 给出了测试系统参数的一般确定方法.
延时测量 成像系统 线阵 触发 图像分析 Delay measurement Imaging system Line array Triggers Image analysis
海军工程大学兵器工程系， 湖北 武汉 430033
针对分布反馈式(DFB)光纤激光水听器的加速度响应影响声压信号探测的问题，研制了一种聚氨酯端面增敏结构的DFB光纤激光水听器。建立了该结构水听器的加速度灵敏度理论模型，理论分析了套筒结构与水听器的加速度灵敏度的关系，仿真分析了水听器两端聚氨酯的弹性模量、泊松比以及高度的差异与其加速度灵敏度的关系，实现了对水听器各结构以及材料参数的优化，并制作了水听器原型样品与拖曳线列样阵，分别开展了加速度灵敏度测试和湖上动态拖曳实验研究。实验结果表明，该结构水听器在20～2000 Hz频率范围内的加速度灵敏度在各频点均小于1.2 dB，与理论分析结果较为吻合，在动态拖曳过程中的变速运动阶段也能对目标形成较高信噪比的稳定波束指向。水听器的抗加速度性能得到了有效预测以及实验验证。
传感器 DFB光纤激光 水听器 加速度灵敏度 对称化设计 拖曳线列阵
