光学 精密工程
2023, 31(21): 3096
在惯性约束聚变过程中，冲击波速度与靶丸内爆压缩对称性密切相关，任意反射面速度干涉仪（VISAR）与压缩超快成像（CUP）系统的结合（CUP-VISAR）为冲击波速度二维时变诊断开辟了新思路。针对系统重建耗时长的问题，提出并实现了一种针对CUP-VISAR系统的全变分正则化快速重建算法。对弯曲条纹的仿真重建分析结果表明，本文提出的TVAL3H算法对比传统TVAL3算法，峰值信噪比（PSNR）提升了6.86 dB（25 frame）~1.20 dB（150 frame），结构相似性（SSIM）提升了26.67%（25 frame）~14.10%（150 frame），时间消耗降低了92.15%（25 frame）~78.30%（150 frame）。对比广义交替投影（GAP）和交替方向乘子（ADMM）算法，时间消耗降低了57.79%（100 frame，GAP）~77.20%（25 frame，ADMM）的同时PSNR和SSIM差异较小。在同一重构时间量级下，所建立重构算法不同frame条件的PSNR相比GAP与ADMM算法分别提高了1.92 dB（25 frame）~0.84 dB（150 frame）及1.85 dB（25 frame）~0.80 dB（150 frame）；SSIM相比GAP与ADMM算法分别提高了9.23%（25 frame）~4.48%（150 frame）及8.85%（25 frame）~4.46%（150 frame）。
衍射与光栅 压缩超快成像 全变分正则项约束 冲击波诊断 三维重建 哈达玛乘积 光学学报
2023, 43(19): 1911003
1 内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古自治区包头 014010
2 内蒙古工业大学信息工程学院，内蒙古自治区呼和浩特 010051
3 内蒙古自治区模式识别与智能图像处理重点实验室，内蒙古自治区包头 014010
传统无监督域自适应行人重识别算法，抑制伪标签噪声效果差、域间泛化能力弱。针对这些问题，提出了一种基于软伪标签和多尺度特征融合的无监督域自适应行人重识别算法。为抑制伪标签噪声，利用并行网络的预测值作为软标签，通过交叉校对方式对伪标签噪声进行纠偏，为无监督域自适应任务提供更鲁棒的软伪标签。为增强域间泛化能力，利用多尺度特征重构和哈达玛积特征融合方法对深浅特征层信息进行处理，实现源域数据到目标域的风格转换，并结合实例和批量归一化网络解决残差网络域自适应性差的问题，增强网络对源域和目标域的泛化能力。实验结果表明，所提算法在Market-to-Duke和Duke-to-Market无监督域自适应任务中都取得了较好的性能，明显优于相关算法。
光计算 软伪标签 多尺度特征重构 哈达玛积特征融合 实例和批量归一化网络 行人重识别 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2420001
1 中国电力科学研究院，北京 100041
2 清华大学 电子工程系，北京 100084
3 东南大学 电子科学与工程学院，江苏 南京 210096
水下无线光传输以蓝绿激光为载体，传输速度快，实时性强，在海洋勘探、海洋通信等方面起着非常重要的作用。然而光束自身的发散及其受水吸收和散射作用影响，导致传输过程中能量损失，接收端信号微弱。为了提高光束在水中的传输效率，本文提出了一种基于哈达玛基编码算法的光束整形模块，通过空间光调制器对波前相位进行调制，将光束分为参考光束和调制光束，并通过四步相移计算两种光的相位角，在多次变换中寻找最优全息图，聚焦接收端处的光束，减小光能经过水下信道后的损失。该研究成果有效地提升了不同距离下接收端的能量，实验结果显示，调制越精细，光束聚焦效果越好，达到了15 m处接收端中心能量2.3倍的提升。
光束整形 哈达玛基编码算法 空间光调制器 beam shaping hadamard encoding algorithm liquid crystal on silicon
中国科学院西安光学精密机械研究所 光谱成像技术重点实验室，陕西西安710119
在空间调制型哈达玛变换光谱成像仪（Space Hadamard Transforms Spectral Imager， SHTSI）中采用数字微镜阵列（Digital Mirror Devices， DMD）作为编码器件，能够使系统实现小型化、轻量化、高分辨率、高帧频成像。但由于DMD的翻转特性，经过DMD编码后的光学成像面发生12°倾斜，导致SHTSI成像光路和制冷型探测器冷光阑不匹配，造成视场缺失和图像降质。针对这一问题，本文提出一种像面预补偿的新型哈达玛编码光谱成像系统设计方法，在前置成像镜组中采用倾斜和偏心的设计，使得一次像面实现24°倾斜，对DMD在调制过程中产生的像面倾斜进行预补偿，从而消除倾斜成像面造成的图像降质问题。基于该方法设计了SHTSI光学系统，系统全视场点列图RMS小于5 μm，保证系统在全视场范围内能够均匀成像。根据该设计方案研制SHTSI原理样机，试验结果表明，SHTSI系统满足设计指标，对成像数据进行复原，得到复原光谱角距离评价因子优于0.052。
光学系统设计 哈达玛变换成像光谱仪 中波光谱成像 数字微镜阵列 optical designing Hadamard transform spectral imager MWIR spectral imaging digital mirror devices
将压缩感知重构算法应用到哈达玛鬼成像中,以实现在较低采样率下恢复出待测物体的信息。该方案比哈达玛鬼成像的重构次数更少,所需要的采样次数也减少。使用观测时间和计算结构相似性指标这两个参数作为评价图像质量的客观标准,比较SP算法和OMP算法下哈达玛鬼成像的重构结果。经过模拟仿真和实验验证后,发现在哈达玛鬼成像的基础上,采用OMP算法与哈达玛鬼成像相结合,可以得到成像速度更快,成像质量较好的重构图像。
成像系统 计算鬼成像 压缩感知重构算法 哈达玛矩阵 激光与光电子学进展
2021, 58(10): 1011032
南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
光谱测量技术在无损检测、地质勘探、农业普查等诸多方面均有广泛应用, 且随着技术的发展, 相关工艺器件近几年得到了长足的进步。在结合实际应用需求的前提下, 比较全面地介绍了光谱测量技术的发展历史, 以及近年来相关技术的研究现状和发展动态。并且从传统型、计算型、多路复用型三个角度较详细地总结了目前光谱测量的主要形式。着重介绍了包括计算层析、压缩感知、傅里叶变换、哈达码变换等多种光谱测量技术的原理及实现方法, 并分别总结了优缺点。对目前光谱测量技术中亟待解决的问题进行了分析总结, 对未来光谱测量手段的发展进行了展望。
光谱测量 压缩感知 哈达玛变换 傅里叶变换 spectral measurement compressive sensing Hadamard transform Fourier transform 红外与激光工程
2019, 48(6): 0603001
山东师范大学 物理与电子科学学院, 山东 济南 250014
针对压缩感知光谱测量中随机矩阵作为测量矩阵无法获得高质量重建精度问题,提出了一种测量矩阵构造的新方法。介绍了局部哈达玛矩阵的构造方法, 以随机测量矩阵为比较对象, 通过仿真实验对局部哈达玛矩阵在压缩感知光谱测量中的性能进行分析。实验结果表明, 相对于随机矩阵, 新型局部哈达玛矩阵下的重建光谱与原始光谱重合度大大提高, 在100%采样率时, 定量指标MSE为3.2, 实现了光谱的精确重建, 25%采样率的MSE指标水平已经与随机矩阵100%采样率时相当, 局部哈达玛矩阵可以有效的改善光谱重建的精度; 光谱重建时间大约缩短到1/3, 系统具有更好的信噪比特性。
光谱测量 局部哈达玛矩阵 构造 压缩感知 spectral measurement partial Hadamard matrix construction compressed sensing
1 上海理工大学出版印刷与艺术设计学院 上海 200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海 200093
关联成像, 又称鬼成像, 是一种利用空间强度关联或量子纠缠特性来获取物体成像的一种新方法, 是用于物像分离的非局域成像方式。将激光投影仪应用到关联成像, 采用具有良好正交性, 快速计算能力的哈达玛矩阵作为调制矩阵, 由于其元素均为+1和-1, 便于硬件和光学实现, 可以在课堂上完成, 能够快速精确地重构目标图像。该实验方案没有了传统关联成像系统中参考臂的测量, 使用一个没有空间分辨力的桶探测器就可以进行实验。实验结果表明, 在课堂上使用激光投影仪等普通光源实现关联成像过程的可行性。
哈达玛矩阵 关联成像 激光投影仪 Hadamard matrix ghost imaging laser projector
