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祁亚峰  刘宇宏  刘大猛  
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摘要
肿瘤是一种严重威胁我国居民生命健康的重大疾病。现有的肿瘤诊断方式存在诊断时间长、创伤严重和误判率高等问题,且严重依赖于医生的主观经验。因此,研究出具有智能属性的肿瘤诊断技术对于提升我国的肿瘤诊断水平具有重要意义。拉曼光谱技术是一种无需标记的光学技术,在肿瘤的良恶性判别、肿瘤的亚型分类、切片病理诊断、原位近实时成像等方面被广泛应用。此外,人们将拉曼光谱与人工智能结合发展了具有智能属性的诊断方式。本文主要综述了近三年拉曼光谱技术在各种类型肿瘤诊断上的研究进展,主要从常规拉曼光谱诊断、拉曼成像诊断与探头结合光谱诊断三方面展开介绍,并对拉曼光谱技术在肿瘤诊断中的应用前景进行了展望。
激光与光电子学进展
2020年第57卷第22期 pp.220001
刘飞  孙少杰  韩平丽  [ ... ]杨奎  邵晓鹏  
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摘要
受水体自身吸收和悬浮颗粒强散射的作用,水下光学成像存在严重的“帷幔效应”,造成场景中目标细节信息被淹没在背景散射光中,图像对比度大幅降低。由于目标和背景信息所具有的唯一性和差异性,从光场的偏振特性发展出的水下偏振成像技术可以对水下背景散射光进行有效抑制,利用目标信息光与背景散射光的偏振差异特性将二者有效分离,实现清晰化成像。目前,水下偏振成像技术发展迅猛,已在众多领域具有广泛应用和全新的研究成果。系统地介绍了水下偏振成像技术的基本原理、实现算法和成像效果,并依据现有技术的优缺点对水下偏振成像技术的未来发展进行分析展望。
激光与光电子学进展
2021年第58卷第6期 pp.0600001
杨军  赵金龙  
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摘要
针对经典的函数映射方法存在描述符特征单一、映射矩阵约束不强的问题,构建了一种数据驱动强正则化函数映射方法,用于计算三维模型的对应关系。首先,通过前向传播将源模型和目标模型的方向直方图签名(SHOT) 特征描述符输入残差网络进行训练,获得增强的SHOT特征描述符;然后,用基于函数映射的几何约束代替标签;最后,通过反向传播优化描述符的训练过程,实现了无监督数据驱动函数映射对应关系的计算。在FAUST数据集上的实验结果表明,本方法不仅能降低函数映射网络(FMnet)中模糊对应关系矩阵和测地距离矩阵的计算量,且构建的对应关系准确性也优于现有主流方法。
激光与光电子学进展
2020年第57卷第18期 pp.181507
包宇奔  孙军强  黄强  
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摘要
布里渊光时域反射(BOTDR)技术作为温度和应变测量的分布式光纤传感技术,具有广阔的前景和巨大的应用潜力。与基于其他原理的传感技术相比,BOTDR拥有准确性高、容易铺设、动态范围大、测量范围广等优点。基于BOTDR的原理,阐述了BOTDR的主要性能指标,并回顾了几十年间BOTDR传感的发展历程及其关键技术的进展。内容涉及了空间分辨率的提高、测量距离的拓宽、测量精度的提高、测量时间的缩短,以及温度和应变交叉敏感问题的解决几个方面。从基础设施结构安全监控和地质灾害预警两个方面介绍了BOTDR应用研究的实例,并讨论了其特点。典型的BOTDR已经较为成熟,未来将沿改善软件层、研究现场工程应用和多平台结合的方向发展。
激光与光电子学进展
2020年第57卷第21期 pp.210002
王宗源  胡滨  吴旭东  
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摘要
近年来,多孔石墨烯纳米材料以其独特的物理和化学性质以及在生物、材料、能源、信息等领域的巨大潜在应用,受到了全世界的广泛关注。然而,多孔石墨烯的合成通常采用高温处理或多步骤的化学合成方法,工艺复杂,且难以形成图案化结构。2014年,美国学者提出了激光诱导石墨烯技术,用以实现低成本的图案化多孔石墨烯结构。激光诱导石墨烯技术是一种在普通大气环境中使用激光器在碳前体材料上进行直接激光写入制备三维多孔石墨烯材料的技术。该技术将三维石墨烯的制备和图案化进行了结合,并且不需要传统的湿化学步骤,降低了生产成本。该技术自问世以来就激起了人们的研究兴趣,人们对激光诱导石墨烯的形成机制以及其在能源、传感、环境等领域的应用进行了探究。本文整理了激光诱导石墨烯的各种合成方案,包括激光诱导石墨烯的质量控制、表面特性以及电导率等性质的控制,以及将不同的碳前体转化为激光诱导石墨烯的方法。基于激光诱导石墨烯的特性,本文重点介绍了激光诱导石墨烯近年来在超级电容、传感器、自清洁过滤器、摩擦电纳米发电机以及太赫兹调制器件上的应用。最后,本文对基于激光诱导石墨烯的吸波材料以及超表面的发展前景进行了展望。
激光与光电子学进展
2021年第58卷第1期 pp.0100003
傅里叶光学与信号处理
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徐礼淮  李哲  蒋佳佳  [ ... ]段发阶  傅骁  
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摘要
针对当前人脸关键点检测算法网络模型复杂度高、在计算资源受限时不利于部署的问题,基于知识蒸馏思想,提出了一种高精度、轻量级的人脸关键点检测算法。通过改进残差网络(ResNet50)中的Bottleneck模块并引入分组反卷积,得到轻量级的学生网络。同时提出逐像素损失函数和逐像素对损失函数,通过对齐教师网络与学生网络的输出特征图与中间特征图,将教师网络的先验知识迁移至学生网络,从而提高学生网络的检测精度。实验结果表明,本算法得到的学生网络参数量为2.81M,模型大小为10.20MB,在GTX1080显卡上的每秒传输帧数为162frame,在300W和WFLW数据集上的平均误差分别为3.60%和5.50%。
激光与光电子学进展
2020年第57卷第21期 pp.210703
刘科飞  钟凯  姚建铨  
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摘要
由非线性晶体颗粒烧结成的多晶材料在宏观上是各向同性的,但由于各晶粒取向的随机分布,激光与其发生作用时产生的非线性极化存在相干增强的可能,且非线性转换效率统计均值与互作用长度存在线性关系,这被称作随机准相位匹配(RQPM)。与双折射相位匹配(BPM)及准相位匹配(QPM)相比, 多晶材料的RQPM在带宽方面具有明显优势,因此多晶材料在宽带飞秒激光的频率变换中具有重要意义。近年来,基于多晶材料RQPM的差频(DFG)、倍频(SHG)及高效率光参量振荡器(OPO)等相继诞生,为实现超连续谱及宽带光频梳提供了一种低成本的新选择。对RQPM技术与理论的发展过程及研究现状进行了综述,对超宽带RQPM频率变换的最新重要成果进行了讨论,介绍了多晶陶瓷处理及建模的基本方法,并展望了RQPM发展前景,以期能够为国内超快激光及非线性光学频率变换等领域的研究提供参考。
激光与光电子学进展
2020年第57卷第21期 pp.210001
刘涛  贾遂民  
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摘要
防撞定位算法对于无人机集群的安全飞行至关重要。针对紫外线通信范围广、抗干扰能力强的优点,提出了一种基于无线紫外线通信的无人机集群防撞定位算法。首先,构建了非视距(NLOS)通信模型,并提出了基于接收信号强度的无线紫外测距算法;然后,构建无线紫外线信标通信模型,并通过四节点定位算法实现了无人机的三维(3D)定位;最后,采用向量共享法实现多架无人机之间的有效避撞。仿真结果表明:当两架无人机之间的距离为200 m时,测距精度可达到1.1 m;当参考节点超过6个时,3D空间定位精度趋于稳定,约为97%;向量共享法能够有效实现无人机集群的防撞。
激光与光电子学进展
2020年第57卷第21期 pp.212805
大气光学与海洋光学
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冯帅  熊兴隆  马愈昭  李猛  
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摘要
针对传统大气透射仪收发基线固定、采样空间有限、透过率模型适用性差等问题,设计了一种变基线大气能见度测量系统。该系统的激光发射单元固定,光学接收单元可移动,能在不同基线长度上获得大气透过率。通过测量多点大气透过率并进行最小二乘拟合,得到大气消光系数和大气能见度。在大气能见度分别为200,800,2000 m时,对本系统和传统大气透射仪进行了仿真实验。结果表明,本系统测量得到的大气消光系数均方根误差均低于传统大气透射仪,可以有效减小系统误差和随机误差对测量结果的影响。在大气模拟舱内开展的外场实验也验证了本系统的有效性和稳定性。
激光与光电子学进展
2020年第57卷第21期 pp.210102
孙威  陈蕊丽  骆建新  
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摘要
血迹作为暴力案件现场出现率较高的生物检材,其检验鉴定工作可为案件的快速侦破提供大量信息。高光谱成像技术可对案发现场的血迹检材进行无损、快速成像,相比于检测血迹的化学试剂法和传统的光谱分析方法,高光谱成像技术具有图谱合一的显著优势。在简要分析高光谱成像特点、数据表达方式和数据处理方法的基础上,介绍了高光谱成像技术在国防、生态、食品等领域的应用,重点研究了高光谱成像技术作为血迹检测的一种技术手段在潜在血迹显现、血迹组分分析、血迹分类识别和血迹陈旧度预测中的应用现状,并对其在应用过程中遇到的挑战和后期重点研究方向及发展前景进行了总结和展望。
激光与光电子学进展
2021年第58卷第6期 pp.0600007
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