1 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室，湖北 武汉 430074
2 光谷实验室，湖北 武汉 430074
衍射场作为叠层衍射成像技术（ptychography）的重要约束，其信息的丰富度和准确性将直接影响重构质量。提出一种基于极大似然噪声估计的高动态范围（ML-HDR）叠层衍射成像方法，即在探测器线性响应假设下，构建复合高斯噪声模型，根据极大似然估计求解最优权重函数，由多张低动态范围衍射场合成高信噪比衍射场。对比了单次曝光、传统HDR和ML-HDR三种方法的重构质量。仿真和实验结果表明：相比单次曝光，ML-HDR能将动态范围拓宽8位，重构分辨率提升至2.83倍；相比传统HDR，ML-HDR能提高重构图像的均匀性和对比度，且无需额外标定硬件参数。
计算成像 叠层衍射成像术 高动态范围 相位恢复 极大似然估计 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811011
面向特定湍流扰动风场建立参数化的湍流模型, 对于研究大气扰动影响下的飞行动力学和飞行安全问题具有重要意义。基于民航飞机飞行数据, 提出了大气湍流参数化建模方法。首先, 基于原始飞行数据推算出沿航迹的三轴扰动风分量, 并采用高斯过程回归分离出扰动风中的非湍流分量, 经统计检验提取出符合平稳性和正态性的湍流成分;其次, 基于极大似然估计建立湍流频域模型, 基于自回归过程建立湍流时域模型。实际飞行数据的试验表明, 所建立的参数化湍流模型能够实现湍流风场的定制化建模, 可以进一步应用于飞行安全分析和飞行参数估计。
大气湍流 飞行数据 高斯过程回归 极大似然估计(MLE) 自回归模型 atmospheric turbulence flight data Gaussian process regression Maximum Likelihood Estimation (MLE) auto regression model
双数态是量子相位估计问题中的有用资源，其作为马赫-曾德尔干涉仪输入态，可使得相位测量精度突破标准量子极限。然而，符合计数探测导致双数态的相位分布函数（即似然函数）出现多峰结构，出现相位模糊。针对这一问题，提出一种可消除相位模糊的简便方案，并对其有效性进行分析。该方案的核心是将N光子双数态和单光子分别注入干涉仪中，使得总的相位分布函数具有单峰结构，由此得到唯一最大似然估计量，该估计量的涨落在整个相位区间均优于标准量子极限。
测量 量子度量学 双数态 相位模糊性 最大似然估计
火箭军工程大学导弹工程学院, 陕西 西安 710025
在现有研究中,通常采用无记忆效应的马尔可夫过程模型来描述光电设备的随机退化,忽略了其退化过程中状态之间的长期相关性。鉴于此,首先,基于非线性分数布朗运动提出了一种具有记忆效应的随机退化模型,用于描述测量误差与随机效应影响下的光电设备退化过程;在此基础上,基于弱收敛理论推导得到了首达时间意义下设备剩余寿命的近似解析式。其次,分别采用极大似然估计算法与贝叶斯推理完成了模型参数的离线估计与实时更新,进而实现剩余寿命的自适应预测。最后,将所提方法应用于GaAs激光器的性能监测数据中,实验结果表明所提方法能有效提高光电设备剩余寿命的预测精度。
光学器件 剩余寿命 分数布朗运动 弱收敛理论 极大似然估计 贝叶斯推理 光学学报
2020, 40(24): 2423001
四川大学电子信息学院光电系, 四川 成都 610064
提出了一种利用空间光调制器实现基于相位多样性的散斑成像方法,通过调制空间光调制器(SLM)改变成像系统的孔径函数,记录每次改变时相应的散斑图和孔径函数的变化,然后对记录的多帧结果采用最大似然估计法和拟牛顿算法重建隐藏目标图像。数值模拟结果表明,采用空间光调制器改变非相关成像系统孔径函数的方法,相比以往改变相机位置的方法,能够改善相机位置移动所带来的成像质量下降问题。
相位多样性 多帧散斑成像 拟牛顿算法 最大似然估计 phase diversity multiframe speckle imaging quasi newton algorithm maximum likelihood estimation
红外与激光工程
2020, 49(3): 0305007
1 桂林电子科技大学
2 广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
3 电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
在森林、室内、高空轨道等弱信号环境中, 卫星导航接收机已不能使用传统锁频环正常跟踪接收信号多普勒频率, 针对这一问题, 基于最大似然估计提出了一种改进的锁频环算法, 在传统锁频环混频器之前加入最大似然估计模块, 给出了该算法的推导过程, 结合传统锁频环的实现结构, 提出一种整合了该算法的实现方案。仿真结果表明, 该算法比传统锁频环在频率跟踪性能上有很大的改进。
载波跟踪 锁频环 弱信号 最大似然估计 多普勒频率 carrier tracking frequency-locked loop weak signal maximum likelihood estimation Doppler frequency
山西大学 光电研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原 030006
量子态层析和量子过程层析是刻画量子态和量子操作过程准确度的基本工具。本文主要对编码于二能级铯原子的单量子比特及其单量子操作进行了相关实验研究,对编码在铯原子钟态的量子态(-i|0〉+|1〉)2进行了量子态层析分析,得到其保真度为097±002。我们还对单量子比特的门操作Rx(π)、Rxπ2、Ry(π)、Ryπ2、Rzπ2进行了量子过程层析测量,得到量子门操作的平均保真度为096±003。我们对影响单比特态及其操作过程的保真度的因素进行了分析。
密度矩阵 量子态层析 量子过程层析 最大似然估计法 density matrix quantum state tomography quantum process tomography maximum-likelihood estimation
1 成都理工大学核技术与自动化工程学院, 四川 成都 610059
2 四川大学电气信息学院, 四川 成都 610065
针对数据排列无序、随机缺失及伴随白噪声等问题,提出一种基于因子分析法的三维点云配准方法。将点云数学模型扩展为正交因子模型,从而将点云的配准问题转换为对模型参数的求解问题;采用高斯混合模型对点云进行拟合,并通过最大期望算法(EMA)求解出正交因子模型的因子载荷矩阵;利用因子载荷矩阵完成对点云的配准。在仿真实验中,因子分析算法对随机丢失和带噪声的点云的配准情况,与经典迭代最近点(ICP)算法的配准精度相当,配准效率相比于ICP算法提升了70%以上。因子分析算法不会陷入局部最小值,在快速精确配准和稳定性方面有明显的改进和提高。
机器视觉 点云配准 因子分析 白噪声 极大似然估计 激光与光电子学进展
2019, 56(19): 191503
1 河海大学物联网工程学院, 江苏 常州 213022
2 江苏省“世界水谷”与水世界生态文明协同创新中心, 江苏 南京 211100;
相机的位姿估计广泛应用于计算机视觉和机器人学等领域。针对相机位姿估计的稳定性与实时性,基于正交迭代算法,提出了一种考虑空间参考点不确定性的相机位姿估计算法。该算法的关键思想是在考虑摄像头畸变的情况下,根据参考点的位置特征获得相应权值,并利用加速正交迭代思想对迭代过程中的重复计算进行规整,最小化加权重投影物方残差函数获得相机位姿。模拟数据实验和真实图像实验表明,该算法计算精度更高,速度更快,时间复杂度较低。在空间参考点深度较大或者偏离摄像头光轴的情况下,该算法的时间复杂度和精度均优于现有的正交迭代算法,从而实现了相机位姿估计的实时性。
机器视觉 单目视觉 相机位姿估计 正交迭代 不确定参考点 最大似然估计 激光与光电子学进展
2019, 56(1): 011503
