期刊基本信息
创刊:
1964年 • 半月刊
名称:
激光与光电子学进展
英文:
Laser & Optoelectronics Progress
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中科院上海光机所
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
范滇元
执行主编:
邱建荣
副主编:
戴琼海 张龙 张雨东 曹良才
ISSN:
1006-4125
刊号:
CN 31-1690/TN
电话:
021-69918427
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
120元/期

本期栏目 2018, 55(1)

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激光与光电子学进展 第55卷 第1期

作者单位
摘要
大连大学物理科学与技术学院, 辽宁 大连 116622
有效提高薄膜硅太阳能电池光转换效率是清洁能源利用领域的一个重要问题。设计了一种以三角形一维衍射光栅为基础的薄膜硅太阳能电池的背部反射器结构,用以有效提高硅太阳能电池的光转换效率。利用时域有限差分(FDTD)法,从光栅结构形状、倾斜角度、光栅周期以及光栅间隔等4个方面分别研究了薄膜硅太阳能电池下表面的光反射率。结果表明,由等腰直角三角形组成的一维光栅结构的背反射能力最强,合理增大光栅周期也将有助于提高硅太阳能电池的背面光反射率。此外,研究还发现,对于间隔型一维衍射光栅结构,平面波入射光会在和光栅周期对应的波长处发生共振现象。利用该特性,一维衍射光栅结构还可作为一种波长选择器。
光栅 一维衍射光栅 太阳能电池 薄膜硅电池 背反射 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 010501
作者单位
摘要
中南大学物理与电子学院, 湖南 长沙 410083
为建立稳定的光纤光栅传感器波长解调系统,利用可调谐法布里-珀罗滤波器的窄带滤波特性实现对宽带光源的线性扫描,采用放在恒温箱的高精度参考光栅标定法布里-珀罗标准具的方法,提供多个间隔相同、幅值平稳的波长参考点。将采集到的原始数据序列采用改进的小波阈值去噪算法(使用新的阈值函数和阈值)进行平滑滤波处理,通过高斯拟合算法的核心思想得到粗峰值序列,再进行二次处理,去掉无效峰,修正部分峰的位置,搭建了光纤光栅位移传感器的实时监测解调系统,与螺旋测微仪相比精度稳定在0.25 mm左右。
光纤光学 可调谐法布里-珀罗滤波器 法布里-珀罗标准具 小波阈值去噪 高斯拟合算法 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 010601
作者单位
摘要
1 中国科学院大学长春光学精密机械及物理研究所研究生部, 吉林 长春 130033
2 中国科学院长春光学精密机械及物理研究所空间一部, 吉林 长春 130033
3 中国科学院长春光学精密机械及物理研究所光电探测部, 吉林 长春 130033
根据激光通信及共口径技术基本原理,对共口径自由空间激光通信光学系统的参数进行了分析,并设计得到了一套离轴式共口径激光通信光学系统。系统光学天线采用离轴两反结构,有效通光口径为160 mm,光束压缩比为10∶1,跟瞄系统采用无焦望远结构,最大跟踪视场为±1 mrad,最佳跟踪精度为2 μrad。利用Zemax软件对系统进行了光线追迹和性能分析,结果表明系统性能优良,波像差优于0.1λ(λ=632.8 nm),并且结构紧凑,公差合理,装配简单,能满足实际应用的需求,对实现中地球轨道(MEO)自由空间激光通信具有一定的工程意义。
光通信 激光通信 共口径 接收和发射系统 望远系统 跟瞄系统 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 010602
作者单位
摘要
昆明理工大学理学院, 云南 昆明 650500
在空间曲面光源的衍射场计算研究中, 将曲面光源视为微小三角形面光源的集合是一种流行的算法。基于坐标仿射变换导出任意三角形面光源频谱完整的解析表达式, 并给出了特殊频率点的解析表达式, 解决了传统方法中部分三角形频谱丢失的问题, 提高计算全息图重建像的质量。通过严格的理论分析及计算, 准确求解并获得二维、三维任意三角形频谱的解析表达式, 简化了求解三维基元三角形频谱的解析表达式, 得到使用面元分割的三维物体计算全息图的快速计算方法。理论模拟及实验结果验证了算法的正确性。
全息 计算全息图 三角形 二维频谱 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 010901
朱达荣 1,2许露 1,2,*汪方斌 1,2刘涛 1,2储朱涛 1,2
作者单位
摘要
1 安徽建筑大学机械与电气工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警技术重点实验室, 安徽 合肥 230601
为了使融合后的多聚焦图像细节特征丰富且边缘清晰,提出一种基于快速有限剪切波变换(FFST)与引导滤波的图像融合算法。利用FFST将源图像分解为低频系数和高频系数。在融合低频系数时,定义一种改进的拉普拉斯能量和(NSML),并设计一种基于区域NSML的低频系数选择方案;针对高频系数富含细节信息的特点,提出一种基于引导滤波的区域能量加权融合算法。然后,通过逆FFST获取最终的融合图像。对比实验结果表明,所提算法在主观视觉效果与客观评价指标方面都取得了较好的结果。
图像处理 图像融合 区域能量 引导滤波 快速有限剪切波变换 改进的拉普拉斯能量和 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011001
作者单位
摘要
1 天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
2 天津大学海洋科学与技术学院, 天津 300072
针对传统人脸表情识别(FER)方法所提取的表情特征较为单一,同时对于表情分类器的选择存在局限性的问题,提出一种融合局部特征与深度置信网络(DBN)的FER方法。该方法首先从人脸表情图像中切割出眉毛眼睛部位与嘴巴部位这2种包含丰富表情信息的局部表情图像,对其分别提取包含纹理信息的Log-Gabor特征与包含形状信息的二阶梯度方向直方图特征,并将这2种特征相融合,获得更有效的表情特征,然后利用融合后的特征训练DBN模型,并用训练后的DBN模型进行表情识别。利用本文方法在三种表情库上进行实验,识别率可分别达到96.30%、97.39%以及95.73%,表明本文方法可有效提高人脸表情识别率。
图像处理 表情识别 特征融合 Log-Gabor特征 二阶梯度方向直方图特征 深度置信网络 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011002
作者单位
摘要
中国矿业大学信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221116
针对传统非局部均值图像去噪算法对纹理细节处理保持不足的问题,提出一种结合模糊边缘补足(FEC)的非局部均值图像去噪算法。利用FEC算法检测出图像的边缘纹理特征图像;基于此自适应选择相似性权重参数,有针对性地对边缘纹理区域和平坦区域进行不同程度的平滑,以防止边缘细节信息的过平滑;用边缘的结构相似性改进非局部图像块的相似性权重,加强相同区域像素的贡献而削弱不同区域像素的贡献,从而达到更好地保持纹理细节的作用。实验结果表明:该方法能够很好地达到去除噪声的效果,同时还能保持更多的纹理细节特征和几何结构特征。
图像处理 图像去噪 非局部均值 模糊边缘补足 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011003
作者单位
摘要
1 河北地质大学信息工程学院, 河北 石家庄 050031
2 河北地质大学河北省光电信息与地球探测技术重点实验室, 河北 石家庄 050031
由于图像噪声强度和边界的不确定性,图像分割算法的抗噪性和准确性是一项具有挑战性的任务,提出两种改进的模糊聚类算法用于图像分割。本文算法共分两步:第一步利用各像素邻域信息自适应地对中心像素进行噪声可能性检测,噪声与图像细节参数用以构建新的加权图像,结合新图像给出两种新颖的模糊聚类算法;第二步对分割结果中可能存在的错分点进行检测并对其进行后处理,从而提高分割准确度和视觉效果。在不同的噪声水平下,利用人工合成图像、Berkeley图像及其他图像对本文算法进行分割实验,结果表明,相比于其他模糊聚类算法,本文算法在分割准确率和ARI(Adjusted Rand Index)上具有优势,而且分割结果图像轮廓清晰,视觉效果更好。
图像处理 模糊C均值算法 噪声检测 后处理 图像分割 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011004
作者单位
摘要
西安工程大学电子信息学院, 陕西 西安 710048
针对鞋面匹配中存在的尺度变化、光照变化以及噪声干扰等问题,提出基于加速稳健特征和对象请求代理(SURF-ORB)算法结合随机抽样一致(RANSAC)算法的鞋面匹配检测算法。采用SURF算法提取鞋面图像特征点;通过ORB算法对提取到的特征点进行描述,得到描述子;采用汉明距离完成初匹配,再结合RANSAC算法对由噪声干扰和光照变化而产生的误匹配点进行剔除,获得较为精准的匹配点对。结果表明:当鞋面图像中存在尺度变化、光照变化和噪声干扰等影响时,该算法能够准确匹配,具有较强的稳健性。
图像处理 SURB算法 随机抽样一致算法 误匹配 鞋面 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011005
作者单位
摘要
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
随着内容分享网络的发展,网络上的视频数据急剧增长,出现了大量的非法拷贝。为了减少版权侵犯纠纷,需要检测出网络上的非法拷贝。视频指纹是实现拷贝检测的关键技术,能够将视频感知内容表示为简短摘要。利用降噪自编码器(DAE)稳健性强的优点,通过逐层训练DAE构建独立提取各帧特征的深度网络,设计了一种基于时空神经网络的视频指纹算法。在此基础上,采用长短时记忆网络提取视频时序特征,并根据慢变特征分析理论设计了网络训练算法。实验结果表明:基于时空神经网络的视频指纹在视频拷贝检测中能够表现出较高的准确率,性能指标优于对比算法。
图像处理 视频指纹 神经网络 拷贝检测 特征提取 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011006
作者单位
摘要
1 河南大学图像处理与模式识别研究所, 河南 开封 475000
2 河南大学软件学院, 河南 开封 475000
针对含有文本、图像、表格和公式等复杂扫描电子文档的倾斜校正问题,提出了一种基于Shearlet(剪切波)变换与多尺度分析的复杂文档图像倾斜检测方法,利用剪切波变换的局部性和方向性,可以得到各个方向的能量值,能量最高的两个分量分别对应于横画与竖画的方向,根据这两个方向可以较准确地检测出扫描文档图像中文字行的方向并进一步确定扫描文档图像的倾斜角度。实验结果表明,该方法可以避免扫描文档中图像、表格等的干扰,具有较好的抗噪声能力,对于具有复杂内容的文档图像有较高的检测准确率。
图像处理 Shearlet变换 多尺度分析 扫描电子文档 倾斜检测 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011007
作者单位
摘要
西安工程大学电信学院, 陕西 西安710048
为了减少不同尺度噪声对三维点云模型重建效果的影响,提出一种基于直通滤波、统计滤波、半径滤波、改进的双边滤波、体素栅格滤波的方法库的点云模型去噪与精简算法。首先利用直通滤波将目标物体提取出来,再依据噪声点离模型主体的距离,将其分为小尺度噪声和大尺度噪声,然后利用统计滤波结合半径滤波去除大尺度噪声,利用改进的双边滤波去除小尺度噪声,最后通过体素栅格滤波进行点云精简来降低空间复杂度,并以三角网格面重建展示该算法的精度效果。实验结果表明,该算法可有效去除点云模型的不同尺度噪声,在不破坏点云本身几何结构的前提下,保证点云精简的均匀化,而且算法执行速度快,重建效率高。
图像处理 点云去噪 统计滤波 半径滤波 改进的双边滤波 体素栅格滤波 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011008
作者单位
摘要
西安建筑科技大学信息与控制工程学院, 陕西 西安 710055
颜色特征能够有效地表征图像的颜色分布。但是,现有的颜色特征提取算法基于单一色彩空间,颜色矩作为最常用的全局颜色特征向量,往往会因为忽略图像的空间特征导致检索错误。针对上述不足,提出了一种基于混合色彩空间分块颜色特征提取算法,并将所提取的颜色特征与纹理特征相结合,用于图像的分类识别中。实验结果证明:无论是国画还是普通图像,分类识别过程中,本文算法相比普通的单一色彩空间颜色特征提取算法,其查准率和查全率均得到明显提高,并且图像分块之后,其查准率和查全率还能进一步提高。
图像处理 图像特征提取 颜色矩 混合色彩空间 分块特征提取 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011009
昝宝锋 1,*孔军 1,2蒋敏 1
作者单位
摘要
1 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
2 新疆大学电气工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830047
为了解决协作表征分类器(CRC)对相似样本误分类概率高的问题,提出一种判别协作表征分类器(DCRC)。该分类器考虑了所有训练样本和每一类样本对协作表征系数的影响,得到判别性强的协作表征系数,提升了对相似样本的判别性。基于DCRC进行人体行为识别研究。首先用深度运动映射图(DMMs)提取深度动作序列特征,得到DMMs特征描述子,然后利用DCRC对特征描述子进行协作表征编码,最后利用新的判别规则进行分类识别。在人体行为识别数据集上的实验结果表明,DCRC对相似动作具有一定的判别性,且识别精度优于现有的方法。
图像处理 人体行为识别 判别协作表征分类器 协作表征分类器 深度图 深度运动映射图 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011010
作者单位
摘要
河南大学计算机与信息工程学院, 河南 开封 475001
为了提高多聚焦融合技术中融合图像系数间的相关性,增强区域信息丰富度,提出一种基于熵率分割和多尺度分解的多聚焦图像融合方法。利用多尺度分解后边缘和细节信息保存在高频子带这一特征,通过模值比较和一致性检测,可以更好地保留图像的细节;同时结合低频子带与熵率分割,把图像中相近的信息系数分到同一个区域中,再根据区域空间频率和能量融合图像,提高系数间的相关性,使得融合图像边缘过渡更加自然;最后,对图像进行逆变换得到融合结果图。实验结果表明,本文方法在主客观评价中都具有较好的表现,能够得到较好的融合效果,适用性高。
图像处理 图像融合 熵率分割 多尺度分解 空间频率 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011011
作者单位
摘要
华北电力大学电子与通信工程系, 河北 保定 071003
针对传统的雾霭图像增强算法效果差,存在晕圈伪影的现象,提出一种基于分数阶微分和多尺度Retinex联合的雾霭图像增强算法。首先将原始图像用分数阶微分算法进行处理,以保留图像低频信息,将处理后的图像由RGB颜色空间转换到HSI颜色空间;然后,用引导滤波器代替多尺度Retinex算法中的高斯滤波器,以提取亮度分量和反射分量,同时以这2个分量之和作为新的亮度层,对饱和层使用伽马校正功能进行增强;最后,将HSI图像再转换为RGB图像。采用客观评价方法对算法的有效性进行评估,结果表明,所提算法去除图像雾霭的效率高,且去雾后的图像没有晕圈伪影。
图像处理 分数阶微分 多尺度Retinex 伽马校正 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011012
作者单位
摘要
北京交通大学计算机与信息计算学院, 北京 100044
高精度解码是DeBruijn彩色结构光三维测量技术的关键问题。针对光照和物体表面纹理等因素导致解码精度不高的问题,提出一种基于色彩迁移技术的DeBruijn彩色结构光解码算法。首先,以结构光编码图像的颜色分布为先验知识,利用色彩迁移的方式对相机捕获的结构光投影图像进行增强和去光照处理,还原结构光投影图像条纹的颜色信息;然后,基于提出的两步精确定位的彩色结构光投影图像条纹中心点亚像素提取算法,准确提取条纹的中心坐标;最后,基于动态规划算法完成特征点匹配。实验结果表明,在光照和被测物体表面纹理导致结构光投影图像质量下降的情况下,提出的解码算法依然能够有效提高解码精度,具有较强的稳健性。
图像处理 色彩迁移 结构光解码 条纹中心点提取 DeBruijn序列 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011013
刘康康 1孟利 1张宁 2,3,*孙振文 2[ ... ]许小京 2
作者单位
摘要
1 中国人民公安大学刑事科学技术学院, 北京 100038
2 公安部物证鉴定中心, 现场物证溯源技术国家工程实验室, 北京 100038
3 江西兴国县公安局, 江西 赣州 342400
光学相干层析(OCT)技术是一种无损、高分辨率、快速的断层成像检验技术。电工胶带是法庭科学领域的一种重要物证。利用自主搭建的频域OCT系统对10种不同品牌的红色电工胶带进行OCT成像检验。从电工胶带的二维OCT图像中提取光程、散射强度比、信号峰个数、衰减系数等特征参数,比较各参数在不同样品之间的统计学显著性差异。对电工胶带样品进行三维OCT图像重建,获得样品的横截面图像。实验发现,上述特征可以有效区分不同品牌的电工胶带。OCT技术可以实现对物证样品的原位、无损、实时检验,且操作便捷、分辨率高,将为法庭科学电工胶带物证检验提供一种新的方法。
成像系统 相干光学层析 无损检测 电工胶带 光学衰减系数 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011101
作者单位
摘要
1 华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
2 北京铁路局机务处, 北京 100086
针对基于数字全息术的分布式孔径综合成像系统,分析子孔径间探测器旋转和光瞳放大率误差对孔径综合成像的影响,提出基于子孔径目标图像配准的误差校正方法。首先采用尺度不变特征变换算法、欧氏距离最邻近法和M估计抽样一致算法进行子孔径目标图像配准,由此计算出子孔径间探测器旋转和光瞳放大率误差。其次对子孔径上的目标光复振幅进行处理,实现旋转和放大率误差的校正。实验结果表明,由子孔径目标图像配准计算出的旋转角度和放大率的相对误差小于0.01,校正后综合孔径成像锐度显著提高。
成像系统 分布式孔径 数字全息 旋转误差 放大率误差 校正 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011102
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 北京华科创智健康科技股份有限公司, 北京 100195
合成孔径(SA)波束形成方法可以实现发射和接收的双向动态聚焦,有效提高成像分辨率,在多阵元相控阵超声内镜系统中有着广泛的应用前景。但由于其单阵元发射能量小,使得回波信号较弱、易受噪声干扰,导致图像的信噪比(SNR)较差。为此,提出一种新的成像算法,将以线性调频信号为载波的巴克码(Barker码)激励方法与合成孔径波束形成方法相结合(LFM Barker SA),利用线性调频信号的宽带特性和Barker编码的自相关特性来弥补合成孔径方法在成像SNR上的不足,同时进一步提升图像的分辨率。经FieldⅡ软件仿真实验表明,与单脉冲激励的合成孔径(Pulse SA)算法相比,LFM Barker SA算法下的图像SNR提升10 dB,轴向分辨率从0.60 mm提升至0.38 mm,实验结果验证了该算法的可行性。
成像系统 内镜超声成像 编码激励 合成孔径 信噪比 分辨率 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011103
作者单位
摘要
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
针对手持靶标视觉坐标测量的广泛应用,提出一种平面靶标测头中心现场两步标定的方法。通过两组不同位姿的靶标图像建立靶标坐标系与摄像机坐标系之间的转换关系,利用第一组靶标平行于成像面不同倾角的图像信息,根据位置不变原理建立目标优化函数,通过Levenberg-Marquardt算法求解出靶标坐标系下测头中心在x、y方向最优化的修正值;再依据第二组靶标相对于摄像机成像面不同倾角的图像信息求解出测头中心在z方向的误差。通过仿真和实验验证了方法的正确性,实验结果表明,测头中心坐标在x、y、z方向的重复性精度分别达到0.077,0.035,0.140 mm,有效地解决了手持平面靶标测头中心现场标定的难题。
测量 测头中心标定 平面靶标 坐标修正 Levenberg-Marquardt算法 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011201
作者单位
摘要
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
为解决6D激光标靶在受非引力外力作用的环境下姿态测量失效的问题,提出了一种基于激光标靶和捷联惯导系统(SINS)的组合位姿测量方法。通过推导卡尔曼滤波状态方程与观测方程,建立组合测量系统的卡尔曼滤波模型,利用卡尔曼滤波校正位姿误差和惯性测量单元(IMU)随机误差。在卡尔曼滤波模型中加入故障检测方法,使组合系统具有自监控功能。当激光标靶姿态失效时,仅使用校正后的SINS数据,保证系统的可靠性。最后,对所提方法进行仿真验证。仿真结果表明,该方法能有效地解决激光标靶姿态角测量失效问题,提高系统抗干扰性和动态性能。
测量 激光标靶 捷联惯导系统 卡尔曼滤波 故障检测 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011202
作者单位
摘要
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
根据数字水准仪条码为不同宽度黑白交替出现的共性特征,提出了一种基于匹配图像与模板图像条目数相同且等宽原理的快速自适应相关匹配条码定位方法。通过对实测图像进行灰度化、剪切与校正等预处理来获取待匹配条码灰度图像,根据待匹配图像与模板图像条目数相同且等宽假设获取每次匹配时匹配图像缩放比例系数,并运用双线性插值方法将待匹配图像转换为与模板图像等宽的匹配图像,将自适应缩放实测图像与模板图像进行移位相关运算来实现条码的匹配与精确定位。水准测量高度实验结果表明:该方法充分利用了视场中条码图像整体信息,具有抗干扰能力强、不依赖编码规则、算法效率与精度高的特点,可广泛应用于不同编码规则条码标尺高度测量。
测量 测绘计量 条码定位 相关匹配 自适应缩放 数字水准仪 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011203
作者单位
摘要
湖南师范大学物理与信息科学学院低维量子结构与调控教育部重点实验室, 湖南 长沙 410006
波导型可调控检偏器是集成光子系统中的核心元器件之一,其输出偏振态具有动态调控特性,在集成光子系统中具有重要的应用价值。提出了一种新型波导型可调控检偏器,该器件采用偏折倒脊型波导结构,利用液晶材料的各向异性和大双折射特性并基于电光效应实现对光束偏振态的调控,完成横电波和横磁波的可调控输出。采用光束传播法对所提器件的光学特性进行了模拟分析,模拟结果表明,该新型波导型可调控检偏器的消光比高达29.8 dB,光损耗仅为0.002 dB,且该器件对波长和制作工艺误差不敏感。所提器件具有动态调控简便、易于设计和制作、结构简单等诸多优点,在集成光子系统中具有广阔的应用前景。
集成光学 可调控性 检偏器 液晶材料 光束传播法 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011301
作者单位
摘要
增材制造俗称3D打印, 融合了计算机辅助设计和材料加工与成形技术。它以数字模型文件为基础, 利用软件与数控系统将各种材料通过挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积, 最终制造出实体物品。相对于传统的对原材料进行切削和组装的加工模式, 增材制造是一种“自下而上”材料累加的制造方法, 使得受传统制造方式约束因而无法实现的复杂结构件的制造成为可能。激光3D打印是众多3D打印技术中的一类, 用激光作为烧结、熔融、光固化的光热源, 发挥了激光的指向性、高亮度、可聚焦等优势。
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011400
作者单位
摘要
华南理工大学机械与汽车工程学院, 广东 广州 510640
激光选区熔化(SLM)是利用高能量激光束将设计好的二维截面上的金属合金粉末熔化,由下而上逐层打印实体零件的一种金属增材制造(AM)技术,具有尺寸精度高、表面质量好、致密度高和材料浪费少的优势,已经成为AM技术在金属零件成型领域中的重要技术之一。阐述了SLM技术的原理和研究现状,总结了其在航空航天、医学、汽车、模具等方面的应用现状,并展望了其未来的发展趋势。
激光技术 金属增材制造 激光选区熔化 粉末材料 轻量化设计 免组装机构 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011401
作者单位
摘要
华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
随着轻量化、结构功能一体化的强劲需求, 高强铝合金复杂精密零件在航天航空等领域应用广泛, 但因其焊接性能和铸造性能差, 传统加工方法难以制备。激光选区熔化成形(SLM)技术是制备该类零件的最有前景的新方法。高强铝合金对激光吸收率低、热导率高、易氧化、含大量易烧损合金元素, 有很强的热裂倾向, 成形难度极大, 因此目前其SLM成形技术远落后于其他材料。但是由于其广阔的应用前景, 近几年发展迅速。总结了国内外高强铝合金激光选区熔化成形的研究现状、发展趋势及存在的主要问题。
激光技术 激光选区熔化 高强铝合金 热裂纹 异质形核 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011402
作者单位
摘要
西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
激光选区熔化(SLM)作为一种直接制造金属构件的增材制造技术,可实现复杂结构件的高精度制造。介绍了SLM技术的发展现状及原理,从材料体系、成形工艺、显微组织及力学性能方面论述了国内外钛及钛合金SLM技术的研究及应用现状,总结了SLM技术加工钛及钛合金过程中存在的问题,及对其未来的发展趋势进行了展望。
激光技术 钛及钛合金 激光选区熔化技术 成形工艺 显微组织 力学性能 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011403
作者单位
摘要
1 大连理工大学机械工程学院精密与特种加工教育部重点实验室, 辽宁 大连 116024
2 上海航天设备制造总厂, 上海 200240
介绍了铝合金增材制造的相关技术研究进展。着重阐述了选区激光熔化、电弧填丝增材制造、激光-电弧复合增材制造在铝合金增材制造领域的优势与发展前景。研究结果表明,选区激光熔化的研究主要集中在成形件致密度的改善、微观组织控制和力学性能提升等方面,现阶段的成形件的致密度已接近100%,微观组织和力学性能优于铸件的但差于锻件的;电弧填丝增材制造的研究主要集中在大型结构的尺寸控制,但较大的热输入量限制了成形结构的性能提升;激光-电弧复合铝合金增材制造的相关研究较少,完善相应的工艺技术及激光与电弧的耦合行为是其发展方向。
激光技术 铝合金 选区激光熔化 电弧填丝增材制造 激光-电弧复合增材制造 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011405
作者单位
摘要
1 黑龙江大学物理科学与技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 山东省立医院皮肤科, 山东 济南 250021
3 视网膜健康中心科研部, 迈尔斯堡 33907
总结了增材制造技术在个性化眼科医疗、精准眼科医疗、移动眼科医疗、眼视光学和眼科仿生领域的近期应用与未来发展前景。激光增材制造技术凭借易于定制和高效率的优势,有望令病人获得更具人性化、更有针对性、更加普及化的眼科医疗服务。
激光技术 激光增材制造 三维打印 眼科 应用前景 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011406
作者单位
摘要
1 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室, 北京 100072
2 东北大学材料与冶金学院, 辽宁 沈阳 110004
随着激光增材制造金属件的质量和性能的提高,金属粉体材料已成为金属激光增材制造技术应用的制约因素,激光增材制造专用金属粉体材料成为了近年来的研究热点之一。针对激光增材制造钢粉体材料,从材料设计、粉体制备、表征评价、样件实例等方面综述了激光增材制造钢粉体材料的国内研究现状,提出了激光3D粉体材料研究和应用中存在的主要问题及发展方向。
激光技术 激光增材制造  粉体材料 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011407
作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 浙江大学材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
近年来,激光在增材制造技术中的应用丰富了增材制造技术类别,拓宽了精度范围和应用领域。概括了激光增材制造(LAM)陶瓷材料技术的类别、原理和特点,介绍了其应用和研究现状。另外,分析了各种技术存在的不足,并对陶瓷材料的LAM的发展前景进行了展望。
激光技术 陶瓷 增材制造 应用 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011408
作者单位
摘要
1 浙江大学材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
2 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
简要介绍3D打印技术的原理,以数字模型文件为基础,运用可黏合材料,通过逐层打印的方式构造物体。重点介绍3D打印玻璃的研究现状,包括非激光式3D打印玻璃和激光式3D打印玻璃,分析3D打印玻璃研究目前存在的问题。通过对原理与应用的详细介绍进一步加深对激光3D打印玻璃技术的认知。最后对激光3D打印玻璃技术进行了总结与展望。
激光制造 玻璃 选区激光熔化 光固化立体成形 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011409
作者单位
摘要
1 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130012
2 吉林大学电子技术与科学学院, 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
现今各个应用领域的器件微型化、功能化和集成化的发展趋势,对微纳加工技术提出了巨大挑战。越来越多器件的核心设计都依赖于高度图案化的三维复杂微纳结构。3D飞秒激光纳米打印(FsLNP)是一种无掩模的、利用飞秒激光直写进行加工的三维增材加工技术。其高度可设计性和远超光学衍射极限的高加工精度能够充分满足复杂技术需求。基于3D飞秒激光纳米打印独特的双光子聚合机制,只要合理设计所需材料的光聚合方案和微纳结构,可以制备一系列效率高且性能优越的微纳器件。简要介绍了3D飞秒激光纳米打印的技术要点、基本原理和目前所涉及的典型应用。
激光技术 飞秒激光 3D纳米打印 双光子聚合 三维微纳结构 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011410
作者单位
摘要
北京大学物理学院, 北京 100871
立体光固化成型、选择性激光烧结和双光子聚合是具有代表性的激光微纳三维(3D)打印技术。其中双光子聚合的特征尺寸能够突破衍射极限,使得在亚波长尺度上精密制造微光学元件成为可能。对这三种激光微纳3D打印技术进行了综述。
激光技术 激光三维打印 立体光固化成型 选择性激光烧结 双光子聚合 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011411
作者单位
摘要
北京工业大学北京市数字化医疗3D打印工程技术研究中心, 北京 100124
综述了近年来3D打印在骨科中的应用和研究的几个层次:3D打印出用于术前模拟手术的模型, 可以形象直观地制定手术方案, 省去手术中多余的步骤, 减少手术时间和风险, 减轻医生的劳动强度;3D打印出基于计算机辅助设计、实现精准化手术的医疗导板和量身定做的植入物, 利用医疗导板可保证手术位置、方向及角度的准确性, 并提高手术的安全性和可预见性;个性化3D打印植入物能更好地满足患者的需要, 但在进入临床前仍面临政策上的挑战。与国外技术相比较, 我国在骨科3D打印方面还存在一定差距, 通过分析指明了我国需要着重发展的技术和对策。最后, 对3D打印在骨科上的应用进行了展望。
激光技术 3D打印 骨科 植入体 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011412
作者单位
摘要
北京航空航天大学机械工程及自动化学院, 北京 100191
利用激光冲击强化(LSP)与电弧增材制造(WAAM)复合技术,改善增材构件微观组织及应力状态,并研究LSP前后WAAM 2319铝合金的微观组织、显微硬度以及深度方向残余应力分布。研究结果表明,LSP能够减小WAAM 2319铝合金的晶粒尺寸,优化残余应力分布。LSP后,增材构件的平均晶粒直径由冲击前的68.86 μm减小到34.32 μm,显微硬度由冲击前的67.8 HV增大到100.6 HV;残余压应力的最大值约为90 MPa,影响深度为0.65 mm。
激光技术 激光冲击强化 电弧增材制造 微观组织 残余应力 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011413
王涛 1,2,*朱惠芳 1,2张翠亭 1姚建铨 2,3[ ... ]牛世兴 1
作者单位
摘要
1 河北工业大学机械学院, 天津 300130
2 南京津淞涵电力科技有限公司, 江苏 南京 211316
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300130
提出了四波长激光多管喷粉准六自由度数控运动的激光增材新结构方法,分析了整体系统结构的线性空间与李子群函数,建立了系统的线性空间数学模型。采用多管喷粉机构喷涂定量Nd-Fe-B稀土永磁体成分,并利用闭环反馈控制四个激光束的功率与角度,进行了选择性与指向性激光辐照,实现了异形永磁件的激光增材成型,成型精度达20 μm,最小宽度低于80 μm,磁能积达474 kJ·m 3。
激光技术 激光增材制造 异形永磁件 准六自由度成型 钕铁硼永磁体材料 四波长激光 多管喷粉 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011414
作者单位
摘要
1 华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
设计了一种工作在太赫兹波段的柱透镜,并且使用三维(3D)打印技术制作出了样品。对样品进行了测试,将测试结果与数值仿真结果以及商用太赫兹柱透镜的测试结果进行了对比。结果表明,两种柱透镜的焦距均在100 mm左右,与仿真结果相符,且打印的柱透镜在不同传播距离下的光斑半峰全宽与商用柱透镜的很接近,证明了3D打印技术可以用于制作太赫兹波段的柱透镜等光学器件。
激光技术 太赫兹 柱透镜 3D打印 焦距 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011415
作者单位
摘要
中国建筑材料科学研究总院,建材行业特种玻璃制备与加工重点实验室, 北京 100024
3D打印技术可实现产品的快速无模制备,有望解决封接玻璃预制件生产过程中模具加工、维护成本高的难题。以玻璃造粒粉和固化剂为原料,将激光选择性烧结技术用于封接玻璃预制件的制备。实验结果表明:封接玻璃造粒粉适用于逐层铺粉的激光选择性烧结成型;制备造粒粉的黏结剂为聚乙二醇,用于激光烧结成型的固化剂为聚苯乙烯,其适宜的添加质量分数为20%;将固化剂与玻璃造粒粉均匀混合,经激光选择性烧结后得到尺寸规则的预成型体,再经加热排胶处理以充分去除黏结剂和固化剂,获得强度符合要求的封接玻璃预制件;该技术可用于封接玻璃预制件等产品的快速无模生产。
激光技术 激光选择性烧结 封接玻璃 玻璃预制件 玻璃造粒粉 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011416
作者单位
摘要
三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室, 湖北 宜昌 443002
提出了一种制备填充型导电复合材料的新方法。基于选择性激光烧结技术,快速制备了类蜂窝多孔石墨骨架坯体;对坯体进行浸渍、干燥、炭化处理后,获得了预制体;将预制体与酚醛树脂粉末复合在一起,获得了新型导电复合材料。研究结果表明,当蜂窝数量为18个时,Y型导电复合材料电导率达0.104 S·cm -1,抗弯强度达20.61 MPa。可通过不同的多孔石墨骨架结构和后处理工艺来调控填充型导电复合材料的力学和电学性能。
激光技术 导电复合材料 类蜂窝多孔石墨骨架 后处理工艺 电导率 抗弯强度 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011417
作者单位
摘要
东华大学机械工程学院, 上海 201620
为实现图像处理技术在冲压件表面缺陷在线检测中的应用,开发了一套冲压件表面缺陷实时在线快速检测系统。使用基于多模板匹配算法获取图像中冲压件的位置,建立感兴趣区域;提出基于拉普拉斯-高斯(LoG)算子的实时浓淡补正算法实现冲压件表面缺陷的增强;使用大津法和形态学操作实现冲压件表面缺陷位置的提取。系统使用MATLAB实现基于LoG算子的滤波算法;使用LabVIEW实现其余算法,并在其中调用MATLAB 脚本节点;使用多线程技术实现高效的检测算法。经实验,系统能够对生产线上每一个冲压件进行快速检测,并检测出有缺陷的冲压件,整个过程耗时在100 ms以内,能够满足在线实时检测需求。
机器视觉 表面缺陷 多模板匹配 浓淡补正 灰度形态学 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011501
作者单位
摘要
江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室, 江苏 无锡 214122
将机器视觉技术引入到了茶小绿叶蝉的自动识别领域, 以实现茶园中茶小绿叶蝉的准确及时预报。采集了自然场景下黄色诱虫板的图像,利用超像素分割算法和多DBSCAN聚类图像融合的方法对采集的图像进行区域分割,保证了目标区域的准确性和完整性。在此基础上,提取了目标图像子区域的L、a、b均值和标准差特征,构建了最小二乘支持向量机(LSSVM)自动识别模型。为解决训练样本中茶小绿叶蝉和其他害虫数量不均衡带来的分类超平面偏移问题,采用改进SMOTE算法和KS算法来提高模型对茶小绿叶蝉小样本的识别精度。结果表明,该算法的整体识别精度可达到99.03%,茶小绿叶蝉的查准率可达91.76%,为茶小绿叶蝉的实时检测提供了有效途径。
机器视觉 茶小绿叶蝉 自动识别 超像素分割 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011502
作者单位
摘要
华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
构建了棋盘复式晶格介质环型光子晶体结构,采用平面波展开法对该结构的完全带隙宽度及结构参量进行了优化。研究结果表明,在优化参数下,完全带隙宽度的最大值为0.160,带隙率可达30.59%。该结构的大完全带隙具有很好的稳定性。
材料 介质环型光子晶体 平面波展开法 完全带隙 复式晶格 棋盘晶格 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011601
作者单位
摘要
凯里学院理学院, 贵州 凯里 556000
借助Mathematica数学软件进行符号计算,先将由G''/G展开法改进得到的F/G展开法进行拓展,然后结合变量分离法得到一系列高维非线性发展方程的精确解。以(2+1)维色散长波方程为例,利用F/G展开法构造精确解的方法是将原来的行波变换扩展为任意函数的变换,行波变换则成为任意函数变换的特例,从而得到(2+1)维色散长波方程的非行波解。通过选择适当的函数,分别构造出(2+1)维色散长波方程的亮暗dromion解(局域解)和周期孤立波解。研究了设定参数下亮暗dromion解随时间的传播情况,以及周期孤立波解随时间的演化情况。
非线性光学 拓展的F/G展开法 变量分离法 (2+1)维色散长波方程 精确解 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 011901
作者单位
摘要
上海大学微电子研究与开发中心, 上海 200072
为了提高硅基微显示器灰度等级及分辨率,同时保持像素灰度线性度,结合模拟幅值调制和数字脉宽调制的优点,对数模融合扫描策略进行研究。介绍了子空间位权值扫描算法及其对扫描效率提高的作用,介绍了数模融合扫描的比特位和灰度调制,以及256级灰度案例推导。结果表明:所述方法能有效降低数据传输所需频率,且随着灰度等级及分辨率增加这一优势更加明显。在256级灰度、1920 pixel×1080 pixel的分辨率时,所需数据传输频率只需52.49 MHz,扫描效率达到92.58%,且线性度为100%。该方法缩小了所需数据传输频率,有效降低了对显示器件的要求。
光学器件 光电器件 硅基微显示 数模融合 高清 子空间 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 012301
作者单位
摘要
1 厦门工学院电子信息与电气工程学院, 福建 厦门 361021
2 华侨大学信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
提出了一种基于石墨烯的中红外波段表面等离激元带阻滤波器结构。该结构由单层石墨烯周期性排列组成。数值仿真结果表明,石墨烯纳米带化学势的轻微改变会导致谐振波长的移动。此结构在中红外光谱范围内的敏感度达1100 nm/RIU,品质因数高达138,可用作高灵敏度的折射率传感器。
表面光学 表面等离激元 石墨烯 带阻滤波器 折射率传感器 有限元方法 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 012401
作者单位
摘要
武夷学院机电工程学院, 福建 武夷山 354300
将(a,b)双模产生算符组合和双模压缩算符先后作用在双模真空态上,构建了算符组合激发双模压缩真空态。采用数值计算方法,讨论了双模压缩参数和组合系数对b模压缩效应、反聚束效应、Q参量及两模间纠缠量等量子特性的影响。研究结果表明,b模光场不呈现压缩效应;随着压缩参数或组合系数u的增大,b模的反聚束效应和亚泊松分布性质均减弱。随着压缩参数的增大,两模间纠缠量增大;双模间纠缠量与算符组合系数间存在非线性关系。
量子光学 算符组合 双模压缩真空态 量子特性 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 012701
作者单位
摘要
1 西北工业大学应用数学系, 陕西 西安 710129
2 中国科学院遥感科学国家重点实验室, 北京 100101
针对点集匹配中异常值的干扰问题, 提出了一种基于贝叶斯学生t分布混合模型(SMM)的稳健仿射点集匹配方法。在贝叶斯框架下, 该算法将点集匹配问题模型化为利用SMM进行概率密度估计的问题。通过引入模型参数的近似变分后验分布, 目标函数转化为最大化完全数据对数似然的变分下界, 利用变分贝叶斯期望最大化(VBEM)算法迭代估计模型参数的变分后验分布。对于学生t分布的自由度参数, 通过最大化完全数据的对数似然进行迭代更新, 并利用斯特林公式近似计算。通过模拟点集和光学遥感图像的配准实验, 验证了该方法的有效性。
遥感 点集匹配 变分贝叶斯 学生t分布混合模型 异常值 稳健性 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 012801
作者单位
摘要
中国海洋大学信息科学与工程学院物理系, 山东 青岛 266100
选用2014—2016年直布罗陀海峡地区中分辨率成像光谱仪(MODIS)观测图像作为数据源,获得了内波时空分布特征。光学遥感图像观测到内波在Camarinal海底山脊东侧生成,集中分布在地中海西部,呈弧形向东传播;内波的时间分布表现为随季度呈周期性变化,每年的第二、三季度为内波活跃期。为了进一步研究直布罗陀海峡内波的生成与传播特性,使用麻省理工学院通用环流模型(MITgcm),通过海面高程变化、等温线变化分析半日潮与海底山脊的相互作用,在海峡口附近生成弧形向东内波,随着水深增大,频散效应增强,振幅减小。在传播过程中,内波分裂成波包,波峰线之间的宽度和弧形半径增大,波包中内波的数目增多。模拟计算结果与光学遥感观测结果一致。
遥感 内波 中分辨率成像光谱仪 直布罗陀海峡 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 012802
作者单位
摘要
1 山东理工大学机械工程学院, 山东 淄博 255049
2 新泽西理工大学交通工程系, 新泽西州 纽瓦克 07102
在机载激光雷达扫描过程中,建筑物背面的地面边缘线常常被遮挡,无法获取精确的建筑物背面边缘点信息,在利用获得的激光点云进行三维重建时,使得创建数字表面模型(DSM)的精度较低。为消除背面边缘点缺失造成的DSM精度降低,提出了一种建筑物地面缺失边缘线的自动提取算法;通过提取建筑物侧面和地面局部点云的拟合趋势面,计算两相邻局部趋势面的交线,并补充缺失部分的边缘点数据;最后采用补充了边缘点的建筑物激光点云重建了建筑物的DSM,并对边缘点补充前后的DSM精度进行了对比仿真实验。仿真结果表明,通过提取和补充建筑物的边缘点可有效提高建筑物重建DSM的高程精度。
遥感 机载激光雷达 数字表面模型 表面边缘点 局部趋势面 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 012803
蔡亮红 1,2丁建丽 1,2,*
作者单位
摘要
1 新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
2 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
土壤水分含量(SMC)的快速估测能促进干旱、半干旱地区精准农业的发展。以渭干河-库车河绿洲为研究区,采用小波变换对反射光谱进行1~8层小波分解,通过相关性分析确定最大分解层数,并对原始反射率至最大分解层数以内的各层特征光谱进行9种常规数学变换处理,然后将土壤反射率与SMC进行相关性分析,并从每层特征光谱的各种变换中筛选出相关系数最大的波段,将其作为敏感波段,通过灰色关联分析(GRA)从中筛选出最佳波段组合,利用偏最小二乘回归建立SMC预测模型并进行分析。结果显示:在小波变换过程中,随着分解层数增加,土壤反射率与SMC的相关性呈先增后减的趋势,L6处通过0.01水平下的显著性波段最多, L6的特征光谱在去噪的同时还能最大限度地保留光谱细节,为本研究中的最大分解层;将小波变换和微分变换相结合可以深度挖掘光谱的潜在信息,提高土壤反射率与SMC之间的关联度;根据所有SMC模型的统计参数综合对比分析可以确定基于L-GRA建立的模型精度最优,其建模集均方根误差为0.026,建模集决定系数为0.710,预测均方根误差为0.030,验证集决定系数为0.965,相对分析误差为2.800;小波变换和灰色关联分析的结合在建立模型时能尽可能少地损失光谱细节,较为彻底地去除噪声,同时还能对无信息变量进行有效去除。
光谱学 高光谱 土壤水分含量 小波变换 灰色关联分析 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013001
作者单位
摘要
1 西安建筑科技大学信息与控制工程学院, 陕西 西安 710055
2 陕西文物保护研究院, 陕西 西安 710075
每种物质都有其独特的光谱信息,因此可以根据光谱信息来鉴定物质。研究了基于统计流形的光谱信息散度颜料识别方法,将统计流形上的黎曼度量作为信息散度中新的度量标准。利用提出的新方法与传统光谱反射率匹配方法对4种常用矿物颜料进行光谱匹配,并将匹配结果进行比较。实验结果表明:利用基于统计流形的光谱信息散度方法,解决了概率变化量的几何度量问题,光谱信息匹配识别物质的精度得到了显著提高。
光谱学 统计流形 光谱信息散度 黎曼度量 光谱反射率匹配 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013002
作者单位
摘要
江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室, 江苏 无锡 214122
粉体的密度作为一项很重要的物性参数,对粉体的流动性能有决定性作用,研究粉体的密度,对粉体加工、包装、输送、存储等具有重要意义。以小麦面粉作为实验对象,采用高光谱散射技术,结合高光谱散射图像特征提取方法中的矩方法,探索了面粉堆密度快速无损的检测方案。实验共采集了474个面粉样本在500~1000 nm范围内的高光谱散射图像,先对图像进行前期预处理,以消除图像噪声,并提取了散射图像的零阶矩特征和一阶矩特征;然后分别利用零阶矩特征、一阶矩特征,及零阶一阶联合特征建立了面粉堆密度的偏最小二乘预测模型。结果表明:相对于单一的零阶矩特征或一阶矩特征,联合特征获得了最好的建模结果;联合特征的预测相关系数RP为0.968,剩余预测偏差为3.95;矩方法可以有效提取高光谱散射图像特征,并可应用于粉体堆密度的高精度无损检测。
光谱学 无损检测 高光谱散射技术 粉体 堆密度 矩特征 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013003
作者单位
摘要
1 华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
2 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
采用平行因子分析(PARAFAC)和交替残差三线性(ART)算法,对石油类污染物进行测量与识别,重点对比分析了两种算法对油种鉴别的差异。在实验中,将以CCl4为溶剂的95号汽油、0号柴油与普通煤油溶液作为研究对象,以不同浓度的石油类物质混合液作为实验样本,利用F-7000荧光分光光度计对样本进行检测,以得到各样本的三维荧光数据。测量样本的组分数估计值预设为3时,采用PARAFAC算法得到的柴油、汽油和煤油样品的回收率分别为(95.60±3.60)%、(94.67±3.66)%和(95.49±4.49)%;ART算法无需预设组分数,其测量得到的柴油、汽油和煤油样本的回收率分别为(96.58±2.17)%、 (95.17±9.17)%和(95.90±8.90)%。结果表明:两种算法都可用于三组分石油类污染物的识别与测量,均能得到较高的回收率;ART算法因无需预先设定组分数而更具优势。
光谱学 三维荧光光谱 石油类污染物 平行因子分析 交替残差三线性 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013004
吴宜青 1,2,3孙通 1,*刘津 1,2,3甘兰萍 1,2,3刘木华 1,2,3
作者单位
摘要
1 江西农业大学工学院, 江西 南昌 330045
2 江西省高校生物光电技术及应用重点实验室, 江西 南昌 330045
3 江西省果蔬采后处理关键技术及质量安全协同创新中心, 江西 南昌 330045
应用共轴双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)技术对食用植物油中重金属Cr含量进行快速定量检测。采用二通道高精度光谱仪采集样品的激光诱导击穿光谱(LIBS),根据LIBS在420~430 nm波段范围确定Cr元素的三条原子谱线 (Cr I 425.39 nm、Cr I 427.43 nm、Cr I 428.87 nm)、CN分子谱线 (CN 421.49 nm)及Ca原子谱线 (Ca II 422.64 nm);然后利用竞争性自适应重加权采样(CARS)方法筛选Cr元素的特征变量及相关影响变量,并应用最小二乘支持向量机(LSSVM) 建立Cr含量的定标模型。结果表明:经CARS方法优选后,波长变量个数由 132个减少为10个,变量压缩率为92.42%;CARS-LSSVM定标模型的相关系数、校正均方根误差及预测均方根误差分别为0.9926、5.287×10 -6和5.860×10 -6,预测集样品的平均相对误差为8.55%,优于单变量及五变量LSSVM定标模型。DP-LIBS技术定量检测食用植物油中的Cr含量具有一定的可行性,CARS方法可以有效筛选Cr元素的特征变量及相关影响变量,剔除冗余及噪声变量,从而有效降低了基体效应对分析元素的影响,提高了LIBS分析的预测精度。
光谱学 激光诱导击穿光谱  竞争性自适应重加权采样 基体效应 食用植物油 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013005
作者单位
摘要
中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
为了建立更准确、高效的烟叶产地识别模型,提出了基于自适应遗传算法的修剪随机森林算法(AGARFP)。该算法根据种群的进化程度,适配不同的选择算子;然后利用改进的自适应遗传算法对随机森林进行修剪。实验选择5个产区的样本构建烟叶产地识别模型,以产地识别准确率作为算法优劣的衡量标准。实验结果表明,AGARFP分类准确率为94.67%,分类效果优于其他方法,从而证明了所提算法的有效性。
近红外光谱 分类 自适应遗传算法 修剪随机森林 高维数据 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013006
张笑河 1,2陈国庆 1,2,*马超群 1,2
作者单位
摘要
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214000
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214000
为研究食用靛蓝的降解过程,使用紫外-可见吸收光谱法建立食用靛蓝的光降解率模型。食用靛蓝吸收光谱中611 nm处的吸光度随光照时间增加而递减,光照8 h后,611 nm处的吸光度接近于0。基于不同浓度食用靛蓝的吸收光谱,通过指数拟合分别建立了食用靛蓝在611 nm处的吸光度-质量浓度预测模型和500~700 nm范围内吸收峰面积-质量浓度预测模型。结果表明:吸收峰面积-质量浓度预测模型的效果更好;将完全降解后的食用靛蓝溶液作为干扰物,与新配制的食用靛蓝溶液混合来验证吸收峰面积-质量浓度预测模型的适用性,模型的平均相对误差为2.7%。将不同光照时间后的食用靛蓝在500~700 nm范围内的吸收峰面积代入该模型中,可获得食用靛蓝的含量,进而可推算出不同光照时间后食用靛蓝的降解率,得到食用靛蓝降解率与光照时间之间的指数关系。所建立的降解率模型的测量精度高,可方便地检测食用靛蓝的降解率。
光谱学 紫外-可见吸收光谱 食用色素 食用靛蓝 降解 光谱分析 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013007
作者单位
摘要
1 上海建桥学院珠宝学院, 上海 201306
2 华东理工大学宝石检测中心, 上海 200237
蓝色的针状蓝线石是水晶中较为少见的矿物内含物。利用宝石显微镜、显微X射线荧光光谱仪、傅里叶变换显微红外光谱仪和显微共焦拉曼光谱仪等仪器对水晶中的针状蓝线石和染色水晶内部蓝色包裹体的形态和颜色分布进行测试和分析,得到的相应的谱学和形态特征可用于水晶及内部蓝线石包裹体的分析和鉴别。
拉曼光谱 谱学特征 傅里叶变换显微红外光谱仪 蓝线石 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013008
作者单位
摘要
河北工业大学控制科学与工程学院, 天津 300131
傍晚至清晨的照度低,成为交通意外、安全事故、犯罪事件的高发时间段。将适用于低照度环境下的热成像摄像机安装于移动平台,实现了监控区域的扩展。首先框选热成像图片中的行人及背景区域,然后提取亮度特征和方向中心对称-局部二值模式纹理特征进行随机蕨分类器的训练及分类;利用检测到的目标扩展训练样本库,更新分类器的后验概率分布,实现了分类器的在线自主学习。通过仿真测试,得到该算法对车载视频的运算速度为242.18 s,误检率为9.53%;对无人机视频的运算速度为14.93 s,误检率为4.52%。该算法的误检率低、分类速度快、便于移植,适用于对实时性要求较高的应用场合,具有一定的实际工程意义。
视觉光学 行人检测 随机蕨分类器 特征提取 热成像图片 在线学习 
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013301
作者单位
摘要
1 中国民航大学航空工程学院, 天津 300300
2 中国民航大学电子信息与自动化学院, 天津 300300
《基于激光诱导及散斑图像处理的航空发动机尾气粒子流场监测关键技术研究》国家自然科学基金委员会与中国民用航空局联合项目(项目编号:U1533111)采用激光诱导白炽光的方法向航空发动机尾气区域发射高功率激光, 激光聚焦区域的尾气粒子将产生高温炽化现象并形成白炽散斑。采用双目视觉测量系统对炽化区域粒子的流场分布进行测量与监控, 建立发动机尾气粒子三维流场分布模型与发动机运行状态之间的关系, 系统测量原理示意图如图1所示。
激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013601