中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室，安徽 合肥 230026
在实用化的高速量子随机数产生器的应用中，使用Toeplitz矩阵作为后处理方法提取量子随机数随机性已成为一种主要的技术路线。然而，Toeplitz矩阵更适合于硬件计算而不适合软件运算，通常需要搭建专门的现场可编程门阵列（FPGA）电路才能进行快速运算。基于自发辐射放大（ASE）的量子随机产生器，提出一种基于简单哈希函数的快速后处理方式。这种方式的时间复杂度仅为O（N），小于Toeplitz矩阵的O（NlogN），并且相对另一种常用的后处理方法，最低有效位（LSBs）后处理，具有更高的随机数提取效率。实验中由所提后处理方法计算得到的随机数已通过美国国家标准与技术研究所（NIST）随机性检测。
量子随机数 自发辐射放大 哈希函数 后处理方法 随机性检测 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0527001
世界各国目标信息获取与应用需求日益迫切，各国纷纷着力开展新型的目标信息获取技术研究，针对各类目标，尤其是对空中目标进行高效信息获取。在现今的信息化社会中，新型信息获取技术意义重大，可以促进社会发展、提升人民生活水平，同时在完善**体系，保障国民安全方面也作用显著。因此，对新型目标信息获取技术的研究十分必要。基于大气扰动的目标探测技术作为一种新型的信息获取技术体制，利用目标飞行时形成的大气扰动进行目标探测具有不受目标自身性能影响的显著优势，应用潜力巨大。此篇综述基于大气扰动的目标探测技术，对目标大气扰动检测中图像处理方法进行研究，主要分为互相关方法、光流方法、帧间差分法、背景减除法四个方面，阐述其国内外研究进展，分析其技术优劣势及发展技术途径，最后对四种方法以及目标大气扰动图像处理方法未来的发展方向进行展望与总结。
大气扰动 图像处理方法 目标探测 atmospheric disturbance image processing methods target detection 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230044
1 中国电子科技集团公司第三十八研究所, 安徽 合肥 230088
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
应用傅里叶变换红外光谱法进行在线工业窑炉高温气体监测时,湍流形成的噪声会影响光谱信噪比和浓度反演的精度。研究新的红外干涉信号-光谱转换的数据处理方法,该方法与传统傅里叶变换的光谱数据处理方法不同,它以零光程差为基准对齐干涉信号,实现多次扫描干涉信号的平均,同时采用复数窗函数与光谱数据卷积的方法来降低光谱旁瓣引起的光谱混叠程度。这种数据处理算法可以减小湍流噪声对气体浓度反演的影响,提高反演精度,减少计算量,提高光谱数据率。以叠加湍流的一氧化碳被动测量实验为例,分析了采用不同数据处理方法得到的光谱信噪比、光谱相关性和浓度反演结果。分析结果表明研究的信号数据处理方法在湍流噪声存在的在线检测中优于传统数据处理方法,采用新的数据处理方法得到的光谱更加精确(光谱相关性更好),气体反演的浓度也更准确,同时可减少系统计算量并缩短系统在线测量的响应时间,这对于在线监测气体浓度的准确性是至关重要的。
光谱学 傅里叶变换红外光谱法 湍流噪声 干涉信号 数据处理方法 光学学报
2021, 41(17): 1730001
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
近红外无创血糖检测技术的精度目前仍达不到临床应用的需求, 主要的原因为: 一方面人体血糖信号微弱, 并且血液中一些组分的近红外吸收谱带与葡萄糖的吸收谱带存在重叠, 为了从光谱中解析葡萄糖浓度信息, 通常会采用如偏最小二乘(PLS)等多变量回归的方法。 另一方面, 在实际测量中, 必然会存在光源漂移、 测量条件变化等背景干扰, 这些背景干扰对测量造成的影响往往大于血糖浓度变化引起的光谱响应, 因此在建立血糖预测模型之前必须对这些背景干扰进行有效地控制与消除, 否则使用多变量回归方法所建立的血糖预测模型中很可能存在伪相关。 因此为了更好地实现无创血糖检测, 测量系统本身必须具备很高的血糖检测能力, 并且在控制测量条件尽可能稳定的前提下, 采用合适的数据处理方法去除绝大部分的背景干扰。 为此, 对自行研发的无创血糖检测系统的血糖检测能力进行了评估, 证明了本系统能够达到较高的测量精度; 对三名健康的受试者开展了口服糖耐量试验(OGTT)以及口服水耐量试验(OWTT), 对比了本系统在两个不同光源-探测器距离下测得的OGTT与OWTT的光谱数据, 发现在两个光源-探测器距离下OGTT吸光度变化量的方差值都大于OWTT, 但由于受到背景干扰的影响, 三名受试者的吸光度变化量的方差值随波长的分布特点存在较大的差异; 对两个光源-探测器距离下的光谱数据进行差分处理, 对比分析OGTT与OWTT的差分光谱数据, 结果表明OGTT差分吸光度变化量的方差值远大于OWTT, 且三名受试者的差分吸光度变化量的方差值随波长分布特性与葡萄糖溶液的吸收特性基本一致, 证明使用自行研发的无创血糖检测系统配合差分处理方法, 能够有效去除背景干扰, 提取血糖浓度信息。
无创血糖检测 近红外 极限检测精度 背景干扰 差分处理方法 Non-invasive blood glucose detection Near-infrared Limit of detection precision Background interference Differential processing method 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3438
北京京东方显示技术有限公司CELL生产运营部, 北京100176
在TFT-LCD行业, 异物对产品品质的影响约占95％, 直接关系到企业效益。因此, 如何有效控制异物影响成为业内各大企业不断探索的课题。本文分析了Cell异物的成因和分类, 并通过人员作业改善、设备改善、原辅材改善、处理方法改善、环境改善、维修改善等方面研究了异物改善的方向。研究表明, 技术手段升级和现场管理强化结合对异物不良改善有重要作用, 使Cell异物不良整体降低0.84%。
异物 人员作业 设备 原辅材 处理方法 环境 维修 LCD LCD particle personnel operations equipment raw and auxiliary material processing method environment repair
1 北京建筑大学, 北京 100044
2 中国矿业大学（北京）, 北京 100083
3 中国文化遗产研究院, 北京 100029
4 首都博物馆, 北京 100045
彩绘文物是文化遗产研究的重要内容之一。 目前, 许多的化学、 光谱以及数字成像等分析技术应用于彩绘文物研究中, 其中, 高光谱成像技术集光谱分析与成像技术为一体, 具有无损、 快速成像以及“图谱合一”的特点。 其技术特点使得高光谱成像技术在非接触、 无样本的条件下对彩绘文物进行无损研究, 既可以获得彩绘文物的整体形貌特征, 还可以深入分析彩绘文物的光谱特征, 是高光谱成像技术相比于其他彩绘文物研究方法的独特优势。 利用高光谱成像技术研究彩绘文物分为数据采集、 数据分析以及数据应用三步, 其中数据分析与数据应用是研究的主要内容。 通过对高光谱成像技术在彩绘文物中的相关研究成果进行总结归纳, 其数据处理方法主要包括高光谱数据降维、 光谱特征参量化、 光谱解混合以及分类方法四个方面, 并分别描述了四类处理方法的主要功能、 常用方法和已有案例。 从具体应用方向上, 可归纳为视觉增强、 隐含信息挖掘、 保护监测和颜料分析四类, 具体描述了四类应用方向所涵盖的内容以及所解决的问题。 最后对相关研究中存在的挑战和发展前景进行了总结和展望。
高光谱成像技术 彩绘文物 数据处理方法 Hyperspectral imaging technology Painted artifacts Data analysis method 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1852
针对大多数常规红外成像系统单帧成帧时间内探测器组件响应动态范围有限，以及超帧算法需要借助其他复杂装置或专用电路的不足，提出了一种基于不同积分时间帧累加的红外图像超帧处理方法，采用电子学处理方法对整个超帧处理过程进行了研究。分析了限制红外探测器响应动态范围的原因，简单介绍了帧积分方法的原理和利弊。然后对不同积分时间下获得的图像进行了非均匀性校正、帧信息融合和新帧映射。实验结果表明: 本文方法提高了系统的噪声等效温差(NETD)，捕获了更多的场景原始图像信息，丰富了图像的灰度层次，增加了图像的信息熵。该方法能够等效拓展探测器的响应动态范围，增加场景原始信息的捕获，提高成像系统的输出信号信噪比以及探测灵敏度。
红外图像 超帧处理方法 积分时间 动态范围 信噪比 infrared image super-frame processing method integration time dynamic range signal to noise ratio
1 安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
偏振光谱强度调制(PSIM)是一种先进的偏振光谱测量技术,测量数据处理是PSIM偏振光谱仪 解析待测光偏振光谱信息的关键环节。从PSIM技术的调制、解调机理出发,结合相关数字信号处 理理论,给出了从PSIM偏振光谱仪系统的测量数据中,解析待测光4个Stokes矢量元素谱的数学原理, 建立了PSIM偏振光谱仪的测量数据处理流程。搭建了PSIM偏振光谱仪实验装置,分别对平行光管直接输 出光信号及平行光管加透光轴水平方向偏振片后输出的光信号进行了测量实验。利用建立的PSIM偏振光 谱仪测量数据处理流程,对实验装置的测量数据进行了偏振光谱信息解析处理,处理结果与理论分析结 果间良好的一致性验证了PSIM偏振光谱仪系统数据处理方法的正确性。
遥感 数据处理方法 变换域信号处理 偏振光谱仪 remote sensing data processing methods transform domain signal processing spectropolarimeter
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
目前，傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪主要的数据采样方法有He-Ne 激光触发方法和Brault方法。Brault方法使用硬件计数器而且采集到的数据有延时，会增加数据处理的时间，因此讨论了一种基于Brault方法改进的数据采样与处理方法，该方法采用同步数据采集卡，同时采样两路数据，用近似的相似三角形法得到精确的He-Ne激光过零点信息，然后根据三次样条插值方法重采样干涉信号，实现了软件数据采样与处理。将该方法与He-Ne 激光触发方法得到的光谱图进行对比。结果表明，两种方法得到的背景光谱图中H2O 和CO2 的吸收峰与标准吸收谱带一致，基于Brault方法改进的数据采样与处理方法提高了光谱的信噪比，其激光过零点信息可得到动镜扫描速度的稳定性，而He-Ne激光触发方法的采样与处理时间小于改进的Brault方法。
光谱学 傅里叶变换红外光谱仪 采样与处理方法 三次样条插值法 信噪比
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 强激光材料重点实验室,上海 201800
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
以提高磷酸盐激光钕玻璃耐热冲击性能为目的,研究了一种用碱和酸缓冲液相结合处理磷酸盐激光钕玻璃表面的方法。通过对比该方法与303砂细磨、混合强酸处理和化学机械抛光3种方法处理后的表面形貌和机械性能,发现该表面处理方法可以减少玻璃表面的显微缺陷,从而显著提高表面显微硬度、抗折强度。实验结果表明采用该表面处理方法可提高磷酸盐激光钕玻璃在重复频率氙灯抽运下的热破坏阈值和激光效率。
材料 磷酸盐激光玻璃 表面处理方法 表面酸碱处理 表面缺陷
