掺铒光纤放大器(EDFA)对相同波长、不同频率的信号放大时，因频率响应不同导致信号失真。为了提高通信质量，介绍了一种EDFA频率响应测试方法，并编写了一套基于Python的数据处理系统。实验结果表明：该测试方法能够完成频率响应测试任务，且能够快速准确地处理数据并实现数据可视化，提高了测试效率。
掺铒光纤放大器 频率响应 数据处理 erbium-doped fiber amplifier, frequency response,
1 国防科技大学电子科学学院湖南长沙 410073
2 国防科技大学气象海洋学院湖南长沙 410073
迭代最近点法(ICP)及其变体是三维点云刚性配准的典型方法, 但此类通过迭代计算逐点距离矩阵实现点云配准的方式, 严重制约了点云的配准效率。本文提出一种快速 ICP算法, 利用 Frobenius范数表示待配准的两幅点云之间的误差函数, 获得误差值最小点位置, 并对此位置进行奇异值分解, 从而得到旋转矩阵和平移向量, 极大压缩了迭代次数和配准时间。在 Standford数据集和 3DMatch数据集上进行试验, 与传统 ICP算法及其变体、3种基于学习的点云配准算法进行对比, 本文方法配准效率最优; 在达到相近的配准精确度时, 提出的快速 ICP方法的迭代次数仅为传统 ICP算法的 0.2倍, 在 Standford数据集上配准所需时间为传统 ICP算法的 1/4, 在 3D Match数据集上配准所需时间为传统 ICP算法的 1/8倍。本文提出的快速 ICP算法在数据量大的点云场景下, 具有更高的效率。
三维计算机视觉 点云数据处理 点云配准 快速迭代最近点法 Frobenius范数 奇异值分解 3D computer vision point cloud data processing point cloud registration fast iterative closest point method Frobenius norm Singular Value Decomposition(SVD) 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(10): 1263
1 中国农业大学信息与电气工程学院食品质量与安全北京实验室, 北京 100083南昌理工学院新能源与环境工程学院, 江西 南昌 330044
2 中国农业大学信息与电气工程学院食品质量与安全北京实验室, 北京 100083
3 内蒙古农业大学食品科学与工程学院, 内蒙古 呼和浩特 010018
4 北京物资学院物流学院, 北京 101149
随着时代发展, 人们对饮食要求越来越高, 从“能吃饱”逐渐变成“要吃好”。 目前人们对食品安全问题十分重视, 因此, 迫切需要一种无损、 快捷的食品检测技术以满足人们的需求。 光谱技术能够根据待测食品样本的物理结构和化学成分推算出其物质特性和组成成分, 在掺伪检测、 新鲜度检测以及有害物质残留检测等方面, 应用前景广阔。 与食品检测中的传统检测技术相比, 光谱技术具有迅速、 精度高、 没有样品损耗以及重复性好等优点, 已经成为食品检测中重要的发展方向。 该文整理了国内外近5年来食品检测中的光谱技术应用相关研究文献, 重点在数据预处理方法、 特征波段选择算法以及数据建模方法三个方面对食品检测中的光谱技术应用进行系统综述。 该文所论述食品检测中光谱技术的应用主要采用多元散射校正（MSC）、 标准正态变换（SNV）以及SG平滑算法对所采集光谱数据预处理; 采用连续投影算法（SPA）、 主成分分析（PCA）以及竞争性自适应重加权采样（CARS）进行特征波段选择; 采用偏最小二乘（PLS）、 支持向量机（SVM）以及人工神经网络（ANN）对检测结果数据进行分析。 同时总结展望了食品检测中光谱技术应用的发展方向: 光谱检测技术与多种食品检测技术相互融合将会成为未来发展方向; 将光谱与在线检测技术相结合, 实现对食品样本在线实时检测, 将会取得更有价值的检测结果; 研发便携式光谱检测设备, 将会更方便地进行食品现场检测, 检测效率将会显著提升, 并且具有很大市场潜力。
光谱技术 食品检测 光谱数据处理 预测模型 Spectroscopy Food detection Spectral data processing Prediction model 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2333
东南大学 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，江苏 南京 210096
数字滤波器是影响海洋重力数据处理成果质量的关键技术之一。该文提出了一种实时正反有限冲击响应(FIR)滤波算法，推导了具有线性相位正反FIR滤波器表达式并设计了实时滤波方案：该算法设计出的滤波器在所有的采样频谱内都满足严格意义上的线性相频特性；基于该算法设计的低通滤波器的阻带衰减大，有利于抑制海洋重力数据中的高频噪声。船载重力试验结果表明，在海洋重力数据处理中上述正反FIR滤波器的滤波器实时性好，滤波效果与事后正反FIR滤波器相当，优于单正向FIR滤波效果。
海洋重力数据处理 实时滤波 正反FIR 线性相频特性 低通滤波 ocean gravity data processing real time filter forward and reverse finite impulse response(FIR) linear phase-frequency characteristics low-pass filtering
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 北京理工大学珠海学院，广东 珠海 519085
3 天临空地海”复杂环境智能探测重点实验室，广东 珠海 519085
非视域成像是指被测目标在相机探测视场外部，被测目标的光信号需要通过中介面反射后被相机采集，进而实施计算成像的一种技术。针对退化的非视域图像，去除中介面影响而获得清晰目标的过程属于一种光学逆问题。因此，中介面的光学散射特性在逆问题中的模型是一个关键。本文采用光子飞行时间测距（TOF）相机，提出一种非朗伯散射特性中介面的近似数值模型，并通过遗传算法求取，基于所求近似数值解，通过Lucy-Richardson（LR）反卷积实现非视域目标的三维重建。实验中，采用了打磨过的聚丙烯塑料（PP）板和亚克力（PMMA）板作为反射中介面，被测目标为表面形状复杂的石膏雕像、抛光塑料面板和多个目标的自然场景等常见实物，应用所提遗传-反卷积算法对非视域目标进行重构，通过重构前后的主观对比以及均方差的客观数据对比，得出重构后深度图像的均方误差是原始图像均方误差的1/7~1/2，表明了该算法的有效性。
光学数据处理 图像重构 散射后测量 相位测量 光学学报
2023, 43(21): 2111002
1 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
光子计数激光雷达由于高灵敏度特性使得获取的回波数据存在大量噪声，对数据进行信号鉴别、相关噪声去除是后续进行三维点云数据应用的前提，因此快速提取信号光子具有很大的实际意义。上海技术物理研究所自主研发多通道光子计数激光雷达，对近海面进行数据采集。本实验对局部距离统计去噪算法进行改进，用于预处理后的数据去噪。将改进后算法与改进前算法和两种基于聚类的经典算法进行对比，实验结果表明，所提算法去噪精度为97.80%，运行时间为0.46 s，优于改进前算法和两种基于聚类的算法，满足多通道光子计数激光雷达信息快速提取的实际需求。
遥感 激光雷达 光子计数 点云数据处理 局部统计分析去噪 聚类 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1428001
1 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
3 松山湖材料实验室，广东 东莞 523808
近年来随着计算机性能的提高，机器学习中的神经网络发展迅速，在诸多领域中得到了成功的应用。在超快光学中，基于神经网络技术的一些应用在过去几年中也受到了越来越多的关注，例如脉冲表征、光纤激光器的锁模、多模光纤传播动力学、非线性动力学的预测以及脉冲传播等。综述了神经网络在超快光学中已经实现的一些应用，包括实验过程中激光器的自调谐、超快传播动力学的表征和控制以及实验数据的处理和物理规律的发掘，展望了未来的应用前景并分析了面临的挑战。
激光光学 超快光学 神经网络 实验控制 数据处理 中国激光
2023, 50(11): 1101003
中国人民解放军92941部队, 辽宁 葫芦岛 125000
在靶场试验任务过程中, 光电经纬仪自主稳定跟踪目标是最核心及关键的环节。目前, 利用单一信息源跟踪模式难以适用于不同的靶场任务类型与环境特点。以靶场光电经纬仪跟踪系统为研究平台, 结合跟踪运动过程中实时测量的本机或外部的数据信息, 提出了利用多种光测信息源融合跟踪方法和相应数据处理算法。通过融合跟踪仿真实验获得跟踪最大估计误差为2.49′, 估计随机误差为8″, 满足光电经纬仪试验任务跟踪精度要求,证明了该方法可有效保证跟踪过程的稳定性与可靠性。
多源信息融合 自主稳定跟踪 数据处理 估计误差 multi-source information fusion autonomous stable tracking data processing estimate error
