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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
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
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
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
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
陈子阳  陈丽  范伟如  [ ... ]卢腾飞  沈少鑫  蒲继雄  
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摘要
由于随机散射效应,相干光束经过强散射介质后,出射光场变成光强呈无序分布的散斑场,因此无法直接从出射场获取入射光的信息。然而,在随机散射过程中,出射散斑场仍然携带着入射光场信息。从散斑场中获取原始信息以实现物体的重建是一个备受关注的研究课题。研究人员针对该问题提出了包括散斑相关、传输矩阵、波前调控及时间反演与相位共轭等技术。着重介绍了基于相关全息原理的散射成像技术,主要包括其原理、发展历史以及最新的研究进展,并对该技术的未来发展趋势进行了展望。
激光与光电子学进展
2021年第58卷第2期 pp.0200001
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
严春满  吴松伦  胡志斌  
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摘要
目标跟踪应用中,针对迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)在模型失配和噪声时变情况下出现精度下降甚至发散的问题,提出了一种基于多重渐消因子的自适应IEKF算法。该算法首先通过一个基于正态分布的限定记忆新息协方差估值器来计算新息协方差估计值,并根据估计均方误差把多重渐消因子分配给各数据通道;再依照χ 2检验原理判断系统是否异常,仅在系统异常时才引入渐消因子;最后利用目标与观测站间的径向距离和方位角信息,实现了IEKF迭代次数的自适应控制。仿真结果表明:与传统IEKF相比,在系统模型失配时所提算法的位置、速度和加速度平均估计误差分别减少86.97%、33.18%和15.56%;在过程噪声时变时则分别减少60.35%、18.42%和6.02%;在量测噪声时变时则分别减少50.60%、18.78%和5.41%。结果表明,所提算法有效提高了滤波精度,鲁棒性也进一步提升。
激光与光电子学进展
2021年第58卷第6期 pp.0628005
欧阳光  荆林海  阎世杰  [ ... ]李慧  唐韵玮  谭炳香  
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摘要
树种调查一直面临着成本高、效率低、精度不高等问题。利用遥感手段能大大提高树种类型调查的工作效率、节省成本;卷积神经网络(CNN)虽然已经在自然图像分类领域取得了许多突破,但是较少有人将CNN模型用于单木树种分类。基于上述考虑,搭建出CNN模型,并与高分遥感影像相结合,进行单木树种分类。在利用高分影像半自动化构建单木树种遥感影像样本集过程中,采用了影像冠层切片(CSI)圈定、人工标注、数据增强等方法;同时为了训练单木树种遥感影像样本集,对5个CNN模型进行针对性改写。通过对比分析发现:LeNet5_relu和AlexNet_mini都未取得最佳分类效果;GoogLeNet_mini56、ResNet_mini56和DenseNet_BC_mini56分别对不同的树种具有最佳分类效果;DenseNet_BC_mini56总体精度最高(94.14%),Kappa系数最高(0.90),是总体最佳分类模型。该研究证明了CNN在单木树种分类中的有效性,能为森林资源调查提供重要的解决方案。
激光与光电子学进展
2021年第58卷第2期 pp.0228002
医用光学与生物技术
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摘要
以银纳米材料作为活性基底构建的表面增强拉曼散射(SERS)检测系统可以改善拉曼技术对生物活性物质检测时信号弱的缺点。本文对18例滑膜型关节炎病患的关节液样本和15例健康人的关节液样本进行SERS检测,收集SERS光谱数据后采用谱峰归属法、主成分分析(PCA)-线性判别分析(LDA)算法对样本数据进行分析。结果表明:关节炎病患关节液样本中的多糖(477 cm -1)、DNA(722 cm -1)、δ(CH2)(1439 cm -1)、鸟嘌呤(N3)(1576 cm -1)和酰胺I带(1676 cm -1)比健康人的多,而糖原(490 cm -1)、磷脂酰肌醇(596 cm -1)、蛋白酪氨酸(640 cm -1)、葡萄糖(1071 cm -1)和蛋白酰胺吸收(1645 cm -1)比健康人低。PCA-LDA算法对该疾病的诊断特异性和灵敏度分别为83.3%和80%。本研究说明以银纳米材料为活性基底的SERS光谱技术对诊断和分析滑膜型关节炎疾病具有一定的可行性和参考价值。
激光与光电子学进展
2021年第58卷第1期 pp.0117001
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