作者单位
摘要
海军工程大学兵器工程学院,湖北武汉 430000
针对遥感卫星和高空无人机在海上航拍的可见光遥感图像中黑极性舰船目标检出率低的问题,提出了一种基于暗原色先验和恒虚警率原理的舰船目标检测方法。这种方法先对目标图像进行预处理,得到其暗原色图(DarkChannelImage,DCI);再将 DCI作为二维恒虚警(2-DCFAR)检测法的输入,以局部统计灰度均值和方差作为目标检测特征,通过选择合适的目标判定阈值及目标空间分布信息完成疑似目标定位;疑似目标集合可以有效地被舰船目标特征矢量进行检验,根据得到的结果判定虚警是否去除,最后得到最终目标检测结果。实验结果表明,该方法对于可见光遥感图像中的舰船目标有较为准确的检测效果,总检出率可达 96.07%,并且对人眼视觉不易判别的黑极性目标有着类似“放大镜”的作用,对黑极性舰船目标的检出率可达 86.71%,较大地提高了可见光遥感图像中黑极性舰船目标的检出率,对优化黑极性目标检测方法创新有一定的指导意义,也为暗原色先验原理的应用提供了新思路。
可见光遥感图像 暗通道 恒虚警 黑极性舰船目标检测 目标特征矢量 visible remote sensing images dark channel constant false-alarm rate black polar ship targets target feature vector 
光学与光电技术
2023, 21(4): 59
陈帅帅 1,2,3钮新华 1,2,*王阳 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083
3 中国科学院大学,北京 100049
在轨辐射定标是极轨气象卫星光谱成像仪定标的重要组成部分,是实现高定量化遥感的重要技术手段。星上定标器以太阳作为长期稳定的参考光源,以定标器漫透射板作为基准传递媒介,漫透射板的标定精度直接决定了星上定标精度。根据风云三号E星轨道特点和光谱成像仪工作模式,星上定标器采用了漫透射板这一特殊形式。针对星上定标器的高精度性能测试技术开展研究,提出了一种基于标准光谱仪的外场漫透射板标定方法,以解决漫透射板双向透射分布函数(BTDF)所需的大口径、高亮度均匀测试光源以及高精度自动控制覆盖测试角度矩阵等标定难题。所提方法以外场太阳作为参考光源,标准光谱仪作溯源传递,秒级高精度自动跟踪转台作角度变换,获得漫透射板的BTDF。结果表明,该方法能获得准确的漫透射板BTDF,标定精度优于2.5%,满足星上定标器的在轨定标精度要求。仪器在轨测试阶段的星上定标系数与同类载荷交叉定标的偏差优于2%。
漫透射板 BTDF 外场定标 定标精度 极轨气象卫星 
光学学报
2023, 43(24): 2412002
作者单位
摘要
合肥工业大学 微电子学院,合肥 230009
针对现有极化码软输出译码器存在的高资源消耗与低资源效率,设计了一种快速低复杂度软取消(Fast Reduced Complexity Soft-Cancelation,Fast-RCSC)译码算法及其译码器硬件架构。Fast-RCSC算法对内部特殊结点进行完整计算,在减少译码周期的同时仍有较好译码性能。基于不同特殊结点公式之间存在相似性,进而通过对引入的特殊结点模块进行计算结果复用以及计算模块分时复用,减少特殊结点模块资源消耗。通过共用存储单元以及对不足存储单元数据宽度的数据进行合并,降低存储资源消耗。在华润上华(Central Semiconductor Manufacturing Corporation,CSMC)180 nm工艺下综合结果表明,设计的译码器在码长为1 024的情况下,面积为2.92 mm2,资源效率为245.2 Mbps/mm2,相比现有软输出译码器有不同程度的提升。
极化码译码器 软输出 资源效率 资源复用 专用集成电路 polar code decoder soft output resource efficiency resource reuse ASIC 
半导体光电
2023, 44(3): 436
Wunan Li 1,2,3,4Yu Cao 2Yu Ning 1,3,4Fengjie Xi 1,3,4,**[ ... ]Xiaojun Xu 1,3,4,*
Author Affiliations
Abstract
1 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 School of Mathematics and Physics, Qingdao University of Science & Technology, Qingdao 266061, China
3 Nanhu Laser Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
4 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
The Shack–Hartmann wavefront sensor (SHWFS) is commonly used for its high speed and precision in adaptive optics. However, its performance is limited in low light conditions, particularly when observing faint objects in astronomical applications. Instead of a pixelated detector, we present a new approach for wavefront sensing using a single-pixel detector, which is able to code the spatial position of a light spot array into the polarization dimension and decode the polarization state in the polar coordinate. We propose validation experiments with simple and complex wavefront distortions to demonstrate our approach as a promising alternative to traditional SHWFS systems, with potential applications in a wide range of fields.
wavefront sensing single-pixel detector vortex retarder polarization centroid polar coordinate 
Chinese Optics Letters
2023, 21(9): 090008
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆 400065
2 重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆 400065
针对极化码在中短码长时纠错性能的不足, 提出了一种基于错误集的极化码改进串行抵消列表(Successive Cancellation List of Polar Codes Based on Error Set, ES-SCL)译码算法。该算法首先根据极化码的信道特性构造错误集, 在极化码编码时根据错误集中的元素设置奇偶校验(Parity Check, PC)位, 其余位置则放置信息比特和冻结比特, 译码器在译码PC位时, 每条路径通过校验函数得到PC位的比特估计, 不执行路径分裂和剪枝, 其余位置则执行SCL译码。仿真结果表明, 在加性高斯白噪声信道下, 当码长为512, 码率为0.5, 误块率为10-5, 最大译码列表数为8时, 相较于PC-PSCL译码算法以及CA-SCL译码算法, 所提出的ES-SCL译码算法获得了约0.18和0.15dB的增益; 当码长为256, 码率为0.5, 误码率为10-5, 最大译码列表数为8时, 相较于CA-SCL, PC-PSCL译码算法, 获得了约0.3和0.35dB的增益; 此外, 采用部分比特分裂译码的ES-SCL译码算法可以在误块率与PC-PSCL译码算法几乎相同的情况下, 减少约50%的排序次数, 具有更低的译码复杂度。
极化码 奇偶校验码 错误集 SCL译码 polar codes parity check codes error sets SCL decoding 
半导体光电
2023, 44(1): 109
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
2 乐普(北京)医疗器械股份有限公司,北京 102200
3 鲁西南医院,山东 聊城 252325
针对现有血管内超声(IVUS)图像分割网络不能保证分割结果之间的拓扑关系符合医学先验知识,影响后续临床参数计算的问题,提出了一种基于极坐标建模和密集距离回归网络的IVUS图像分割方法。首先通过极坐标建模将含有先验知识的二维掩膜编码为一维距离向量;然后构建一个结合残差网络和语义嵌入模块的密集距离回归网络,用于学习IVUS图像和一维距离向量之间的映射关系。同时提出联合损失函数约束网络的学习方向。预测结果最终通过样条曲线拟合被重建为二维掩模。实验结果表明,所提方法在血管、管腔和斑块区域的分割结果拓扑关系100%符合先验知识,Jaccard测量值分别达到0.89、0.87和0.74。该算法适用于一般的IVUS图像分割,分割结果中血管结构定位准确,拓扑关系正确,可提供可靠的临床参数。

血管内超声 极坐标建模 残差网络 语义嵌入 拓扑关系保留 intravascular ultrasound polar coordinate modeling residual networks semantic embedding topological relationship preservation 
光电工程
2023, 50(1): 220118
洪延武 1,2
作者单位
摘要
1 江门职业技术学院机电技术系, 广东 江门 529030
2 长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
在激光-电弧复合焊接中, 由于焊接参数众多及各参数之间的耦合性, 任何一个参数的变化均会对焊缝形貌产生显著影响, 如何选取激光-电弧复合焊接工艺参数, 从而获得良好的焊缝形貌稳定性一直是复合焊接研究的重点。采用极坐标的方法对试验样件焊接形貌进行测量, 以焊缝形貌中心为坐标原点, 每间隔15°对焊缝形貌进行测量, 从而得到对应的24个极坐标尺寸。针对繁多的焊接工艺参数和焊缝形貌, 采用BP神经网络来建立复合焊接平板对接焊主要焊接参数(焊接电流、激光功率、焊接钝边、坡口角度、焊接间隙)和测量得到的24组极坐标尺寸之间的BP神经网络预测模型, 并用遗传算法对预测模型进行优化。根据预测得到的24组形貌尺寸, 通过计算左右对称尺寸差值的方差作为激光-电弧复合焊接焊缝形貌的对称度。研究结果显示, 优化后的焊接工艺参数和极坐标尺寸之间的预测精度在5%左右, 焊缝形貌对称度预测误差在13%左右。此方法对于焊接工艺参数的优化研究具有重要意义。
激光-电弧复合焊接 极坐标系统 遗传算法 焊缝形貌对称度 hybrid welding polar coordinate system genetic algorithm symmetry of welding shape 
应用激光
2022, 42(6): 13
作者单位
摘要
中国人民解放军 63891部队,河南 洛阳 471000
随着2021年5月第5颗地球静止轨道卫星完成部署,整个天基红外系统所有卫星接近部署完成,其对地的监视能力有了大幅提升。文中在大量查阅有关文献和公开报道的基础上,对天基红外系统所有9颗在轨卫星的扫描相机进行了综合性能分析。首先,根据扫描相机的探测器体制以及飞行轨道特性,对其扫描成像体制进行分析,计算获得了所有9颗在轨卫星扫描相机的光学系统参数、探测器参数、地面分辨率、灵敏度等关键参数的估计值。其次,对天基红外系统大椭圆轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,其最优在轨运行方式为两两同步,且单个轨道两颗卫星相差1/4周期;对天基红外系统地球静止轨道卫星的飞行特性及其对地监视任务的综合分析研究表明,东北半球中纬度地区至少有两颗卫星处于优良对地观测位置。最后,根据弹道导弹尾焰辐射特性以及天基红外系统扫描相机的探测参数,计算分析了所有在轨卫星对导弹尾焰最低观测高度,结果表明:东半球北纬40°地区,可同时被4颗以上卫星监视,且部分星载相机具备弹道导弹的点火时刻探测能力。
红外预警 冻结轨道 红外探测器 红外辐射 信噪比 infrared warning polar frozen orbit infrared detectors infrared radiation signal-to-noise ratio 
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210977
作者单位
摘要
北京交通大学 电子信息工程学院 光波技术研究所,北京 100044
针对极化码在光通信系统中的应用研究,文章将极化编码调制和光纤模分复用(MDM)系统相结合,搭建了基于比特交织极化编码调制的MDM系统,并进行了最大似然(ML)检测算法性能的研究。仿真结果表明,极化码的加入大大提升了系统性能,与非编码的MDM系统相比,采用比特交织极化编码调制的MDM系统在同等模式相关损耗(MDL)值下,系统性能提高了约8 dB。文章还展示了ML和最小均方误差(MMSE)检测算法在MDM系统中的性能以及不同模式损耗对系统性能的影响,其中,ML检测算法相较于MMSE检测算法,在误码性能上提升了约3 dB。
极化编码 模分复用 模式损耗 最大似然检测算法 polar coding MDM mode loss ML detection algorithm 
光通信研究
2022, 48(4): 12
林旭城 1,2方俊彬 1,2,*陈哲 1,2
作者单位
摘要
1 暨南大学理工学院光电工程系,广东 广州 510632
2 广东省可见光通信工程技术研究中心,广东 广州 510632
基于发光二极管的水下可见光通信技术是一种照明通信两用的水下无线通信方式,有效解决了水声通信时延大、带宽小、能耗大等诸多缺点。由于海水中各种介质对光的传播造成衰减,降低了接收信噪比,影响通信质量。同时,海水铅直方向介质质量浓度随深度增加而变化,导致光传播吸收和散射系数不是恒定的,影响到纠错编码的参数设置。本文在Matlab平台上使用蒙特卡罗法对海水信道进行了建模仿真,并根据仿真信噪比设计并提出了一种基于极化码的纠错编码方案,以调整编码参数,保证不同信道环境下数据传输的可靠性。仿真结果表明,对于不同的接收信噪比,所提方案都能够调节编码码率以实现无误码传输。因此,所提方案能够根据实际的信道环境来调整编码参数,保证了通信过程的可靠性。
大气光学与海洋光学 水下可见光通信 信道建模 蒙特卡罗法 极化码 纠错编码 
激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2101002

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