陈建军   崔继承   刘嘉楠   刘建利   姚雪峰   杨晋   孙慈  

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在短波红外成像光谱技术的应用背景下，对HgCdTe短波红外焦平面探测器进行了一套校正技术研究，包括坏像元校正和非均匀性校正，并提出了先进行坏像元校正后进行非均匀性校正的探测器校正原则。在标准辐射源下，对正常像元的输出值进行正态分布拟合，并通过三σ准则来设定正常像元输出值阈值的方法，确定探测器中坏像元的数量与位置，然后根据短波红外成像光谱技术的应用要求，对坏像元进行光谱二邻域均值替换。坏像元校正完成后再采用运算量小、实时性强的两点法对探测器进行非均匀性校正。综合校正结果显示，探测器坏像元得到有效剔除，坏像元输出值得到良好校正，且非均匀性校正效果明显，图像细节更加丰富。

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张文定   李鑫   白家浩   张录   梅霆   赵建林  

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光纤结构光场作为光场调控的一个重要分支，逐渐引起了研究者们的广泛关注。本文首先基于光纤矢量模式理论，讨论光纤中具有空间偏振/相位奇异特性的结构光场的产生机理；然后，介绍光纤结构光场的产生方法，如长周期光纤光栅耦合法、光纤端面微结构法、轨道角动量转换法等；最后，介绍光纤结构光场在超分辨成像、涡旋光通信、等离子针尖纳米聚焦及非线性频率转换等方面的一些典型应用。

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王佳   张玉虹   张维光  

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基于Mojette变换的层析技术能够实现稀疏投影条件下的层析重建，对于投影采集受限的三维物体测量具有重要的实用价值。为了提高重建算法的精度及其抗噪性能，本文提出了一种基于代数迭代的Mojette变换层析重建算法。该算法在确定最佳投影角度的基础上，结合传统层析技术中的乘性代数迭代算法（MART）进行重建。数值模拟表明，与基于角的重建算法（CBI）相比，该算法对噪声较大情况下的层析重建具有更好的质量。最后，利用该算法对轴对称火焰进行了层析重建。

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李密   尚建力   周唐建   汪丹   徐浏   邬映臣   唐淳  

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开展了零声子线(969nm)抽运Yb:YAG激光器的理论研究和数值模拟，建立了969nm抽运Yb:YAG的速率方程。在相同热负载状态下，通过数值模拟分别得到了969nm和941nm抽运时Yb:YAG板条放大器的光光转换效率和输出激光强度。模拟结果表明：在相同热负载状态下采用969nm和941nm抽运时Yb:YAG板条放大器的光光转换效率基本相当，由于采用969nm抽运时的抽运强度可以提高20%以上，因此采用969nm抽运时可以显著地提高输出激光强度。

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潘岳   丁剑平   王慧田  

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作为光的一个基本属性，偏振态提供的自由度对光场调控具有重要的作用。具有空间结构偏振态分布的矢量光场因其具有不同于传统标量光场的独特性质而被应用于诸多领域，但矢量光场的早期研究主要集中于柱对称的局域线偏振矢量光场。近年来，具有更加丰富偏振态分布的新型矢量光场逐渐获得了关注，这些新型矢量光场的出现丰富了矢量光场的种类并提供了新的调控自由度，因此被应用于焦场调控、光学微加工、光学微操纵和光信息传输等领域。本文扼要地综述了近年来出现的新型矢量光场，包括柱坐标系中的杂化偏振矢量光场、庞加莱球相关的矢量光场、阵列矢量光场、多奇点矢量光场和其它非柱对称的矢量光场，介绍了其进展、设计方案、实验生成、性质研究和相关应用。

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付时尧   高春清  

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矢量涡旋光束是一种新型结构光束，其具有横截面各向异性分布的偏振态，同时携带有轨道角动量。矢量涡旋光束的这一独特性质使得其在光通信、光镊、激光加工等领域具有重要的应用价值。对于不同的应用，所需的矢量涡旋光束的偏振态、相位分布亦不同，因此偏振、相位模式连续可调的矢量涡旋光束生成系统，是矢量涡旋光束应用的重要基础。本文报道了本课题组在矢量涡旋光束的生成方面的工作，主要介绍了腔外模式连续可调的矢量涡旋光束生成方法，以及矢量涡旋光束阵列的生成方法。

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周红仙   朱礼达   赵玉倩   马振鹤   王毅  

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提出了一种应用于谱域相位显微成像的相位解包裹方法，首先利用合成波长相位计算方法得到具有较大噪声的非包裹相位，由非包裹相位的2π整数倍部分计算相位包裹次数，以此对具有较小噪声的包裹相位进行解包裹，该方法消除了现有方法引入的边界分段错误。建立了基于合成波长的谱域相位显微成像系统，对这种方法进行了实验验证，使用压电位移台定量验证了该方法可以用于大梯度边界的相位解包裹，进行了红细胞和倾斜镜面的相位成像，实验结果表明该方法可以用于亚纳米级大动态范围相位成像。

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丁珠玉   樊利   陈建军  

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本文基于自旋反转模型(SFM)，理论研究了由两个各自带有光反馈的主垂直腔面发射激光器(M-VCSELs)输出混沌光平行注入进另一个副VCSEL(S-VCSEL)的主副混沌系统所产生偏振混沌信号的带宽特性。结果表明，在合理的系统参数设置下，两个主VCSELs产生的双混沌光注入方式可使S-VCSEL的两正交偏振分量输出宽带宽的混沌信号。而且，较之单一主VCSEL产生的单混沌光注入方式，等效的双混沌光注入减弱了系统的注入锁定效应，S-VCSEL可在注入强度和频率失谐参数空间的更大范围内获得偏振宽带混沌。进一步研究还发现，对于给定的注入强度，当双混沌光注入的两个频率失谐绝对值同为较大值时，系统更易于产生宽带宽的偏振混沌；对于给定的频率失谐，系统可在两个注入强度参数空间的特定区域实现宽带宽混沌输出，且正的频率失谐条件更有利于此特定区域的扩展。

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朱红求   吴书君   李勇刚   阳春华  

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本文针对炼锌溶液中痕量铜离子光谱信号掩蔽、重叠、干扰严重以及铜离子非线性特性在高、低浓度区间差异显著等导致痕量铜离子浓度检测困难的问题，提出一种基于分区建模的锌液痕量铜离子光谱检测方法。该方法首先采用导数光谱结合小波去噪的方法对光谱信号进行预处理，重现待测铜离子谱峰；其后以相关系数-稳定性值作为变量的评价指标对波长变量排序，并结合支持向量回归（SVR）模型选取最佳波长变量；在此基础上，根据混合溶液中铜离子光谱信号非线性特性将浓度划分区间；最后分别针对每个区间建立粒子群优化支持向量回归（PSO-SVR）模型并计算出铜离子浓度。将所提方法与现有多种回归方法相比较，结果表明该方法将预测均方根误差降低至0.0678，模型决定系数提高到99.61%，最大相对误差为6.94%，平均相对误差为2.74%。

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朱峰   黄珂   陶波   黄超   李高鹏   沈炎龙   栾昆鹏  

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封闭循环的放电引发非链式HF激光器，在重频工作方式下激光脉冲能量会受到激光器内HF浓度以及工作介质消耗的影响。通过对激光器内HF分子浓度的测量和工作介质消耗的分析，研究了HF分子浓度以及工作介质消耗对激光脉冲能量的影响规律。受激光器内HF分子对激光的再吸收以及对激发态分子强弛豫的影响，激光脉冲能量随着激光器内HF分子浓度的升高明显下降，HF分子浓度每增加1×1015cm-3激光脉冲能量下降约1.15%。通过实验分析得到1个激发态HF分子约产生0.8个光子，放电区内SF6的分解率约为1%，单次放电消耗激光器内工作介质总量较少，约1/(2×105)。实验结果表明：HF分子浓度对激光脉冲能量的影响较大，介质消耗对激光脉冲能量影响较小。通过在激光器内加入分子筛，可以将HF浓度控制在1.8×1015cm-3的水平，在两个因素的共同影响下激光脉冲能量下降率约10%。

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郑婷月   唐晨   雷振坤  

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视网膜血管分割有助于眼底疾病的早期筛查，在医学诊断上具有重要意义。本文提出了一种基于多尺度特征融合的全卷积神经网络的视网膜血管分割方法，无需手工设计特征和后处理过程。首先，本文利用跳跃连接构建编码器—解码器结构全卷积神经网络，将高层语义信息和低层特征信息融合；其次，我们利用残差块进一步学习细节和纹理特征；同时，利用不同空洞率的空洞卷积构建多尺度空间金字塔池化结构，进一步扩大感受野，充分结合图像上下文信息。此外，采用类别平衡损失函数解决了正负样本不均衡问题。实验结果表明，DRIVE和STARE数据集的准确率分别为95.46%、96.84%；敏感性为80.53%、82.99%；特异性为97.67%、97.94%；ROC曲线下的面积(AUC)为97.71%、98.17%。本文提出的方法相较于其他方法性能更优。

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蒋晓东   于纪言   黄建森   朱立坤  

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为了解决坦克、装甲车等特种车辆现有观察技术中观察视场狭窄、观察方式不便、软硬件升级困难等问题，扩大载具观察系统的观察视场并提高其观察便捷性，提出了一种基于视角显示的特种车辆舱外观察系统。该系统以舱内900nm红外发光二极管发光点在位置敏感探测器敏感面上成像点作为定位基准，结合MPU9250九轴传感器测量驾驶人员头部姿态信息，推导出驾驶人员实时视角信息。利用Zynq SoC处理器实现硬件SIFT算法，对视角所对应的视频图像进行实时拼接，并送头盔透视显示器显示。同时针对人员视角起伏波动，提出一种基于图像特征的快速电子稳像算法。实验结果表明：该系统对视角解算误差不超过1°；电子稳像算法可以有效降低图像晃动；硬件SIFT算法可将图像特征拼接计算耗时加速至ms量级。该系统满足精度和实时性要求，可实现驾驶人员便捷、全面、连续地观察舱外环境，增强驾驶人员的态势感知能力。

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马红强   马时平   许悦雷   朱明明  

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针对低照度条件下图像降质严重的问题，提出了一种基于深度卷积神经网络的低照度图像增强方法。首先为克服样本数据不足，根据Retinex模型进行人工合成训练样本；其次将原始低照度图像从RGB空间转换到HSI颜色空间，保持色度分量H和饱和度分量S不变，利用深度卷积神经网络对亮度分量I进行增强，最后将HSI图像转回到RGB空间得到最终的增强图像。实验结果表明，与现有主流的图像增强算法相比，本文算法不仅能够有效提升亮度和对比度，改善过增强现象，还能够避免色彩失真，在主观视觉和客观评价指标上均得到了进一步提高。

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杨彪   李迎春   张廷华  

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为了提高光学系统对空间目标的探测能力和初轨确定的精度，常用的做法是增大光学系统的口径，虽然能够取得一定效果，但成本太高。为解决这一矛盾，研究将商业相机组成的相机阵列应用于空间目标的初轨确定。首先介绍了实验所使用的相机阵列系统概况，之后结合相机阵列的技术特点，从空间目标探测能力、空间目标定位精度、初轨确定算法改进三方面分析了将相机阵列应用于空间目标初轨确定的可行性，提供了主要流程，并进行了实验验证。实验结果初步展示了相机阵列系统在提高极限探测星等和初轨确定精度方面的能力，为下一步的研究提供了方向。

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宛雄丰   郝士琦   张岱   赵青松   徐晨露   唐进迎  

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针对星间激光通信系统易受瞄准误差影响的不足，当瞄准误差服从贝克曼分布时，利用三阶中心矩法将其等效为修正后的Rayleigh分布，并结合星间链路传输方程，给出了系统中断概率的闭合表达式，分别在中断概率一定和发射功率一定的假设下，建立了发射功率优化模型和中断概率优化模型，并计算出了两种假设条件下高斯光束经天线发射时的最优均方根宽度。通过数值仿真，给出了考虑瞄准误差时的系统中断概率、最小发射功率与最优均方根宽度之间的数值变化关系。利用该数值分析结果，可在明确瞄准误差分布规律的基础上，选择最优的高斯光束均方根宽度，以实现最优星间激光通信链路性能。

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韩帅涛   陈颖   许扬眉   曹景刚   高新贝   谢进朝   朱奇光  

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基于表面等离子亚波长结构的传输特性与光子局域特性，提出了一种单挡板金属-电介质-金属(Metal-Dielectric-Metal, MDM)波导耦合圆盘级联结构。由圆盘级联形成的孤立态与金属挡板形成较宽的连续态干涉相长相消，形成两种不同模式的Fano共振。结合耦合模理论，分析了该结构形成Fano共振的传输特性，用有限元分析法对结构进行模拟仿真，定量分析了该结构参数对折射率传感特性影响。最后根据折射率变化的物理机制，分析了温度、湿度在实际测量过程中对测量结果的影响，并采用差动传感的方法有效的消除了在传感过程中由于交叉敏感带来的问题。

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孙晗   陈同生  

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由于灵敏性高、无损伤和测量速度快等特性，基于3-cube的荧光能量共振转移(E-FRET)显微成像术是目前最流行的活细胞定量FRET成像技术。为了实现活细胞在线实时FRET定量成像，本文首先提出了一种细胞图像背景自动识别与图像阈值设定的方法：逐像素统计灰度值出现的次数，第一个峰处的灰度值确定为背景值;将背景值的β（经验常数）倍设为阈值，将扣除背景的IDD(供体激发供体探测通道图像)和IAA(受体激发受体探测通道图像)图像再次扣除阈值，负值置零后进行逻辑与运算制作数据筛选的布尔逻辑模板，用于FRET效率和供受体浓度比的数据筛选。利用本文建立的方法对转染了不同FRET质粒的细胞进行了活细胞在线动态定量E-FRET成像，得到了与期望值一致的测量结果。

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王胜春   王昊   赵鑫欣   黄雅平   刘宇鸣  

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列车运行环境下，激光三角测量技术面临的一个主要问题是由于轨道污损、光照变化和不均匀的反射而引入的噪声和模糊，该问题不可避免地对光条中心提取结果造成影响。本文重点研究行车环境下激光条纹图像中心线快速、准确、可靠的提取方法，首先基于ENet深度学习模型实现激光条纹的多区段快速分割；然后通过统计各区段内光条梯度方向的直方图来确定各分段光条的法线主方向，并构造相应的方向模板；最后利用分区域多模板匹配的灰度重心法实现光条中心的亚像素坐标提取。实验结果表明，该方法可以有效克服室外行车环境中各类干扰信息对光条中心提取的影响，单幅轨廓图像光条提取时间仅为2.1ms,误差均值约为0.082个像素且标准差控制在0.047个像素，同时兼顾了光条提取的时效性和准确率。

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王畅   舒勤   杨赟秀   邓世杰  

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三维激光扫描点云由于物体型号不同、扫描设备的角度和距离差异等原因，可能存在多个方向具有不同仿射变换情况。尤其,还伴随着点云排列乱序和随机丢失，使得配准更为复杂。为解决此类问题，本文结合点云统计学特性和形状特征提出带方差补偿的多向仿射配准算法。首先，将求解点云未知放缩因子问题转化为带方差的超定非线性方程组求解问题，并通过二次曲面拟合对噪声方差最小二乘无偏估计；然后，引入点云全局向量特征相似度，以相似度最大化求解放缩因子真解；最后，将多向仿射变换点云的配准转化为点云刚性配准，并以主方向法将点云配准。在仿真实验中表明，本文所提出的算法针对点云随机丢失和带噪声的点云配准情况，相比几种现有配准算法不仅能够成功完成配准，同时具备更高的配准精度和较少的配准时间。

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续贝贝   席丽霞   张晓光   唐先锋   张文博  

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无论是光纤制造商，还是通信运营商，都需要对光纤的色散参数进行准确测量。然而，目前国内尚无商用的色散测量仪，因此色散测量仪的国产化势在必行。本文完成了基于调制相移法的色散测量样机的设计，鉴相部分引入由90度移相器、0度功分和两个AD8302组成的双鉴相电路，实现了相位差的准确测量，克服了AD8302鉴相模糊的问题，并将测量范围由 扩大到了 ；应用最小二乘法对所接收的数据进行曲线拟合，得到了可靠的色散系数曲线；整体采用模块化的设计思想，使用基于F2812的DSP完成对各模块插板的控制以及数据的采集、处理；在LabVIEW开发平台上进行界面设计，可实现良好的人机交互。对样机的性能进行了实验验证，结果表明，对于不同长度的G.652 光纤，在波长1550nm处，累积色散测量的不确定度小于10ps/nm，结果与国外商用色散测试仪相近甚至超越。

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刘加庆   韩顺利   孟鑫   胡德信  

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针对研制的宽波段、高分辨率的渐变滤光片型红外光谱辐射计的标定需要，本文研究并提出了一种分区多点标定的辐射定标方法。原理如下：首先，将测量目标的温度区间分为n个子区间，测量并记录目标温度区间内n+1个不同温度黑体对应的红外光谱辐射计输出数据，并分别计算各个子区间的定标系数；其次，在红外光谱辐射测量时，比对红外光谱辐射计输出数据和记录数据，确定待测目标所属温度子区间；然后使用对应子区间的定标系数进行辐射定标，以提高测量精度。使用该方法对研制的渐变滤光片型红外光谱辐射计进行辐射定标，并根据定标结果反演测量黑体的等效亮温温差。实验结果表明，本方法的辐射定标精度优于1.5K，可应用于红外光谱辐射计的辐射定标。

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张国强   杨燕   岳辉  

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摘要：针对暗通道先验算法存在块状效应和明亮区域透射率估计过小的问题，提出一种基于高斯权重衰减的自适应补偿图像去雾算法，该方法利用边缘检测算子获取边缘信息构造高斯函数来逼近暗通道操作；然后用逼近结果与其高斯函数之间的比值关系，通过多尺度亮度分量自适应补偿估计明亮区域，从而得到粗透射率；其次,使用Kirsch和Laplacian算子构成的一组高阶滤波器进行迭代处理得到细化透射率；最后，结合大气散射模型复原无雾图像。实验结果表明，本文算法不仅能够消除块状效应，改善明亮区域色彩失真问题，而且复原的图像细节明显，明亮度适宜。

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席志红   侯彩燕  

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针对目前卷积神经网络的超分辨率算法存在卷积层数少，模型简单，计算量大，收敛速度慢以及图像纹理模糊等问题，提出了一种多路径模式的局部残差网络模型，在提高图像超分辨率质量的同时又能加快收敛速度。首先，设计更深的卷积神经网络模型来提高精确度，通过残差学习并且使用Adam优化方法使网络模型加速收敛。第二，直接在原始低分辨率图像上进行特征映射，只在网络的末端引入子像素卷积层将像素进行重新排列得到与高分辨率图像同样的大小。实验结果表明，在Set5，Set14，BSD100测试集上，所提算法的PSNR和SSIM均高于现有的几种算法，能够恢复更多的图像细节，图像边缘也更加完整且收敛速度更快。

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陈欣   楼慈波   孟伟  

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基于超对称概念，在超对称光学波导对的基础上设计出超对称三波导结构。并引入了斜波导作为绝热耦合中间介质解决超对称波导器件的定向模式耦合问题。通过束传播方法数值模拟了耦合过程，讨论了斜波导倾斜角对耦合效率的影响，并得出最佳的耦合条件。最后设计了一种基于超对称波导结构的3通道模分复用器，为高速短程光复用/解复用交互技术提供新思路。

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李金瑜   陈友华   韩伟   尚禹   桂志国  

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多角度全内反射荧光显微镜层析成像技术是实现轴向超分辨的主要技术之一，其关键算法是基于交替方向乘子算法对逆问题模型的求解。为进一步提高交替方向乘子算法的迭代速度及收敛性，本文提出了一种基于松弛因子的改进型交替方向乘子算法，其核心思想是对拉格朗日函数的分解迭代过程进行过松弛求解。基于该算法，本文搭建了多角度全内反射荧光显微镜成像系统，采集了不同照明角度对应的不同穿透深度的图像堆栈，利用改进型算法重构了细胞微管的深度信息，给定了系统的轴向分辨率，并与传统交替方向乘子算法进行了收敛速度对比，给出了改进型算法达到最优收敛的松弛因子的取值范围，最后通过对线粒体样品进行长时程拍摄，重构了其三维信息并观测了其融合和裂变的连续过程。实验结果表明，改进型交替方向乘子算法可实现40nm轴向分辨率，并在保证图像重构质量的同时，迭代过程的收敛速度提升了20%以上。

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王霞   张为  

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视频监控中的室内人员检测，在安防等相关领域中具有十分重要的意义。针对目标检测任务，尤其是人的检测，现有方法基本都是针对室外开阔环境中的直立行人，并不适合视频监控条件下的室内人员检测这种应用场景。针对上述问题，本文建立了室内人员检测数据集(IHDD)，提出基于联合学习的多视角室内人员检测网络模型(MVNN)。该模型由输入数据层、特征提取层、可变形处理层、可见性估计层、分类判别层等组成，并加入区域建议模型和多视角模型提升算法的检测性能。在自建的IHDD数据集上的实验结果表明，与现有其他检测算法相比，MVNN算法的检测率更高，即使在面对人体目标呈现多视角、多姿态、存在遮挡等困难情况时仍有不错的检测效果，具有一定的理论研究价值和实际应用价值。

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张哲   孙瑾   杨刘涛  

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基于相关滤波的判别式目标跟踪技术以其稳定高效的跟踪效果成为目标跟踪领域的研究热门。然而在复杂的视频场景中，基于模型更新的相关滤波算法一旦跟踪失败，将很难再重新跟踪到目标。针对这个问题，本文提出一种融合支持相关滤波和关键点匹配的长期跟踪框架。利用多个支持相关滤波器分别对目标进行跟踪和验证，同时建立并实时更新一个目标和背景关键点数据库。在验证跟踪失败后，利用关键点匹配的方法对全局关键点进行分类，根据分类结果对目标关键点分析得到重检测结果。实验结果表明，本文算法在运动模糊、变形、目标遮挡、消失等复杂跟踪场景下具有更好的准确性和鲁棒性。

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江天润   张桂菊   延英  

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金属纳米球阵列结构具有良好的偏振和滤波等光学特性，在玻璃基体内形成有序的金属纳米阵列结构，可以获得具有高透过率、高偏振特性等综合性能良好的光学功能器件。金属介质的复介电常数虚部决定了入射光的散射吸收和消光特性。经典Drude模型在描述大块金属的复介电常数时不考虑局域表面等离子体振荡的影响，而当金属颗粒尺寸为纳米级且小于入射光波长，其影响不可忽略。本文对金属的复介电常数虚部进行Kawabata-Kubo修正，并定量描述表面等离子体产生的光学散射和吸收作用；利用米氏理论和电偶极子理论计算并分析了光入射到单个椭球形金属纳米微粒产生的消光特性；建立椭球纳米微粒周期阵列分布的光学偏振结构模型，采用COMSOL模拟计算可见光到近红外波段的偏振光输出特性。

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熊兴隆   张琬童   李猛   马愈昭  

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为了有效识别光纤周界预警系统振动信号，本文提出一种局部均值分解（LMD）和串行特征融合（SFF）相结合的振动信号识别方法。该方法首先采用LMD-ICA算法去除噪声影响，提取振动信号敏感信息。然后通过提取振动信号的峭度、短时平均过零率、LMD能量熵、近似熵，进行串行特征融合(SFF)构成具有准确描述能力的特征向量。最后采用概率神经网络（PNN）算法进行学习和分类，实现对不同振动信号的识别。现场实验采用四种振动信号对该方法进行验证，其结果表明，平均正确识别率达到96%。在敏感信息识别和特征提取方面明显优于传统LMD算法和SFF-PNN算法。

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金国君   徐恺   檀珺   王玲莉   孟彦龙  

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通过简单的电感耦合等离子体增强化学气相沉积工艺，在室温条件下制备了能够实现折射率渐变的SiO2材料。根据椭圆偏振光谱仪拟合得到的结果，模拟了基于此类材料封装的钙钛矿电池减反特性。通过优化，实现了基于折射率渐变材料封装的超低表面反射，最终在550nm处反射率达到最低值0.5%。该研究为兼顾光学特性的钙钛矿电池封装提供了一种可选的技术方案。

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申芳芳   苏鑫鑫   杨思成   武震林   赵明山   韩秀友  

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设计了面向Ka波段（30GHz）相控阵天线的4阵元子阵集成波导光延时网络。该光延时网络采用相位调制方式将射频信号转换至光域，波导微环处于反谐振状态以实现大带宽、连续可调延时，通过带通滤波仅对一个边带进行延时调控，最后基于差分平衡探测器还原出射频信号。优化设计了级联双波导微环的结构参数,使其每条路径的延时量在0-24.9ps范围内连续可调，延时带宽大于4GHz，实现了±30°的波束扫描功能。对光延时网络链路的增益和噪声系数进行了推导分析，评估了在实际应用中整个延时芯片系统的性能。

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杨书娟   邵永社   张珂殊  

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为解决复杂场景下城区点云分类精度不高的问题，本文提出了基于多尺度自适应特征的分类方法。首先提出了对经典几何统计特征和点直方图特征进行组合，将组合特征集作为分类依据；然后采用了随机森林评估特征重要性，并自适应选取重要特征集；最后基于多尺度自适应特征，实现了点云的分类。实验结果表明，该方法能实现城区点云的高精度分类，能适合任意尺度下不同分辨率的点云数据分类。

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贾科军   郝莉   张守琴  

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提出将码分多址（CDMA）和非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）结合建立ACO-MC-CDMA系统。考虑LED线性工作区范围有限，引起信号限幅。在视线传播（LOS）和散射信道，采用正交恢复（ORC）、最大比（MRC）和等增益合并（EGC）算法，推导了系统信噪比，建立了误比特率（BER）仿真模型。结果表明，增大扩频序列长度，可以提高BER性能。随着用户数增大，MRC算法性能最差，而ORC保持了用户间的正交性，BER性能最好。ACO-MC-CDMA比反转OFDM和单极性OFDM与CDMA结合的Flip-MC-CDMA和U-MC-CDMA系统性能更好。

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孔维平   吴涛   聂玮   徐政   赖荣   何兴道   陈卫东   陈忠平  

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非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)凭借其高选择性、高灵敏度、高时空分辨率等优势逐渐成为NO3自由基的主要测量方法之一。然而由于其使用的光谱仪分辨率有限，不足以分辨水汽的精细吸收结构，导致水汽吸收非线性，进而影响NO3自由基浓度的准确反演。本文介绍了一种基于插值法获取水汽有效吸收截面的方法并用于消除IBBCEAS装置中水汽吸收对NO3自由基浓度反演的干扰。利用不同浓度的水汽吸收谱结合插值法获得了水汽的有效吸收截面，使用该有效吸收截面来反演不同浓度的水汽，反演结果与商用湿度计线性相关系数为0.998。在此基础上测量并拟合了不同水汽浓度下NO3自由基和NO2气体的吸收，从拟合残差上未发现水汽残余结构，水汽反演结果与商用湿度计测量值线性相关系数为0.999。在积分时间30s内，NO3自由基和NO2的探测极限分别为5.8×10-12和3.6×10-9。将本装置应用于夜间大气中NO3自由基和NO2的测量，测得NO3自由基浓度在18.4?22.9×10-12之间，平均浓度为20.2×10-12，NO2浓度在0.6?16.0×10-9之间，平均浓度为9.9×10-9。实验结果表明，利用插值法获得的水汽有效吸收截面能够有效消除水汽吸收对NO3自由基浓度反演的干扰，从而提高NO3自由基和NO2气体测量准确度。

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高琳   宋伟东   谭海   刘阳  

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针对资源三号卫星影像分辨率高，波段数量少的限制，本文提出一种新的多尺度膨胀卷积深层神经网络云识别方法。结合卫星影像特征，设计云识别卷积神经网络结构，网络结构包括为深度编码模块、多尺度膨胀感知模块以及云区预测解码模块。首先，编码模块中通过基础卷积层获取深度特征；其次，联合多尺度膨胀卷积和池化层共同感知，每层操作连接非线性函数，提升网络模型的表达能力；最后，云区预测解码模块中融合对应编码模块中的深度特征，再利用L1正则化上采样算法实现端对端的像素级云识别结果。选用典型云遮挡区域影像进行云识别实验，并与Otsu算法和FCN-8S算法进行对比。结果表明，本文所提网络的检测精度较高，kappa系数得到有效提升。

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黎志文   陆华   李扬武   焦晗   赵建林  

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提出了一种增强石墨烯光吸收率的布拉格光栅/石墨烯/金属薄膜光学结构。运用传输矩阵和时域有限差分法研究了其光传输特性，发现布拉格光栅与金属薄膜之间形成的塔姆等离激元局域场可有效增强光与石墨烯的相互作用，将单层石墨烯近红外光吸收率提高37倍（由2.3%提高到86.44%）。同时，探讨了布拉格光栅的周期、石墨烯位置、入射角度、布拉格光栅层厚度及石墨烯化学势与石墨烯光吸收的依赖关系，发现上述物理参数的变化可有效调控石墨烯光吸收波长及效率。研究结果为高性能石墨烯探测器等新型光电子器件的实现提供了新的途径。

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朱明明   许悦雷   马时平   李帅   马红强  

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为了提高遥感图像中飞机检测的准确性和速度，提出一种特征融合结合软判决的飞机检测方法。首先，舍弃以往手工设计特征加分类器的传统模式，以更快的区域卷积神经网络为基本框架。其次，为了提高网络对小目标的检测性能，依次采用L2范数归一化、特征连接、尺度缩放和特征降维来融合多层特征。最后，为了降低网络在目标高度重叠时的漏检率，引入软判决来改进传统的非极大值抑制方法。实验结果表明，所提方法能够准确快速地检测出飞机，得到检测率为94.25%、虚警率为5.5%、时间为0.16 s的实验结果，与现有的其他飞机检测方法相比，各项指标均得到显著提升。

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张英华   李昂  

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介绍了滤光片对非色散紫外可见成像系统获取污染气体柱浓度的影响。滤光片的中心波长和半高宽度是滤光片的主要性能指标，对污染气体柱浓度的获取起决定性作用。分析了滤光片的中心波长与入射角度之间的关系，发现滤光片中心波长随入射角度的增加向短波方向移动，入射角度40度，滤光片中心波长漂移17.4nm；探讨了半高宽度为2nm、10nm以及40nm，中心波长450nm左右的滤光片对信噪比、线性响应及灵敏性的影响，可通过曝光时间的增长或者图片叠加提高信噪比，灵敏性对比结果显示10nm半高宽滤光片具有较好的灵敏性，同时0.9以上的线性响应系数表明高达40nm的滤光片半高宽度仍然满足非色散成像系统解析污染气体柱浓度的理论条件；对比了半高宽2nm、10nm和40nm滤光片的检测下限，结果表明半高宽10nm的滤光片检测下限最好，约为17.9ppm.m，结果还表明获取污染气体柱浓度的滤光片最佳半高宽在2nm~40nm之间；基于半高宽10nm，中心波长450nm的滤光片对某钢铁厂烟囱的烟羽进行测量，成功获取了烟羽中NO2柱浓度的二维空间分布图。

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于文海   冯迪   梁日   宋凝芳  

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端面图像的保偏光纤偏振轴检测算法大多采用阈值分割方法来识别并定位应力区，进而计算出偏振轴角度。在更为一般的应用环境下，现有算法鲁棒性不强，检测效率较低。为此提出一种利用端面图像对称性特征的偏振轴检测算法，通过图像极坐标变换，实现图像的对称性检测，使用金字塔搜索快速寻找最优对称轴，确定偏振轴向。由于算法利用图像全局性特征而不依赖于应力区边缘点位置的精确定位，从而对图像清晰度要求大大降低。实验证明，所提算法在实现高准确性和精确性（±0.1°）的同时，鲁棒性大幅增强，并且算法速度提升近1.5倍。

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吴敏杨   郭建军   蒋明  

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显微立体视觉系统中体视显微镜景深小，光路复杂，宏观标定方法无法适用。针对此问题，提出一种适用于显微立体视觉的定点旋转标定方法。通过体视显微镜放大倍数与景深的关系，建立数学模型，得到标定板与XY平面所成的最大角度，设计定点旋转平台对标定板进行旋转标定。通过系列实验对标定参数进行优化，得出使标定参数整体误差最小的旋转角度。标定结果表明，主点坐标误差不超过1.8个像素，z分量的相对平移向量最大偏差值小于0.012mm，姿态数为10或10以上时标定结果趋于稳定。

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李帅   张宇宁   王坚   李晓华  

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瞳孔于眼睛，就像光圈于相机，瞳孔可以随外界光线的强弱而缩小或变大，保证人眼在看清物体的同时不会接收到过量的光刺激。瞳孔大小作为光辐射安全计量的一个重要参量，直接影响入瞳光量的大小，同时也会影响人眼对周围光环境亮暗的感知结果。关于瞳孔直径与外界光环境亮度关系的研究自1926年起就有记录。但由于瞳孔的调节机制的复杂性和过去仪器设备的不足，目前还没有一个科学的瞳孔直径估算模型，不同研究人员在不同时期得到的计算模型也不尽相同。本文在对已有瞳孔直径估算模型研究分析的基础上，通过测量不同光环境设置下的受试者瞳孔直径的变化，利用实测数据对现有模型作了对比分析，之后以Stanley-Davies模型为基础，对原有计算模型做了优化修正，提高了模型的计算精度，并将模型适用的视场范围扩大到40度。

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李艳秋   刘岩   刘丽辉  

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16nm极紫外光刻（EUVL）物镜热变形是影响其高分辨成像的主要因素之一。为了给系统热管理提供可靠的技术依据，本文对数值孔径为0.33，满足16nm技术节点的典型EUVL物镜进行了热变形仿真研究。用有限元软件ANSYS仿真曝光过程中反射镜瞬态温度和变形分布。以Zernike多项式为接口拟合变形面，分析热变形对成像性能的影响。研究表明，物镜的最高温升和最大变形为3.9℃和10.2nm，物镜高温态的热变形引起最大波像差RMS和畸变为0.1λ和56nm，超出了合理范围。其中，M3和M4反射镜热变形累加引起的波像差和畸变占比88%和99%，对成像性能的影响起主导作用，需要重点温控。

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王红雨   汪梁   尹午荣   胡江颢   乔文超  

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为满足视觉跟踪算法对于跟踪精度与跟踪速度上的要求，提出一种结合目标检测的多尺度相关滤波视觉跟踪算法。首先，算法通过基于深度学习的目标检测算法找出图像中目标的位置和尺寸；然后，利用相关滤波算法对所给出目标特征进行视觉跟踪，并在多个尺度搜索最优响应；最后，当检测到相关滤波响应值异常，停止对模型更新；当连续数帧响应值异常时，则在全图范围搜索目标位置和尺寸。本算法通过对跟踪状态进行评估和模型更新率自适应调整，解决了传统相关滤波类算法跟踪误差随时间积累问题，且拥有较高的跟踪速度和精度。结果表明：在matlab平台下，平均定位精度0.593，平均交叠率精度为0.784，帧率为65.3FPS。

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潘庭婷   曹文   王鸣  

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本文提出了一种多圆孔复合周期性银膜阵列结构。利用时域有限差分算法对该结构的光学特性进行了探究。仿真结果表明，在线性偏振光入射时，由于结构表面激发的表面等离激元以及纳米孔间产生的局部表面等离激元，使得在透射谱中出现了明显的峰值，展现出异常透射增强现象。本文探究了中心孔与边孔所呈角度、入射光偏振角度对于这种光学透射属性的影响。同时，分析了结构参数（中心孔直径、边孔直径、结构厚度、边孔与中心孔的间距）对于这种光学透射属性的影响，结果表明可通过调节结构参数，来优化结构的光学透射属性。另外，该结构也展现出对于环境折射率的敏感性。以上结果表明，这种结构简单、紧凑、可控、加工工艺简单，在表面等离激元滤波器和传感器中具有潜在的应用前景。

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殷玉龙   孙晓兵   宋茂新   陈卫  

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摘要：分焦平面偏振成像系统具有高实时性、高稳定性、小型化等优点，但空间失调会引入虚假偏振，且微偏振片阵列制造难度大。四分束全Stokes同时偏振成像系统没有时间和空间的失调，具有实时性好、空间分辨率高、精度高、制造难度低等优点，具有很高的应用价值。四分束全Stokes同时偏振成像系统利用偏振分束器、1/2波片和1/4波片将入射光Stokes矢量调制在4幅强度图像中，可解析入射光Stokes矢量，1/2波片和1/4波片快轴装调误差直接影响Stokes矢量测量精度。建立了包含上述两种装调误差的Stokes矢量测量误差方程。分析了波片快轴装调误差对自然光、0°/45°线偏光、左旋圆偏光等七种典型基态入射光的Stokes矢量测量精度的影响，推导了任意入射光Stokes矢量测量误差的表征方法。在邦加球球面和球内选取不同偏振度的Stokes矢量作为入射光，仿真结果表明偏振度越大偏振测量误差越大，选取入射光偏振度为1时的偏振测量精度评估系统。提出一种波片快轴装调误差优化方法，测量矩阵的条件数小于1.84时，选取分束比0.772/0.228可使波片快轴装调误差对系统偏振测量精度的影响最小。为满足2%的偏振测量精度，1/2波片快轴装调误差应在±0.15°内，1/4波片快轴装调误差应在±0.52°内。

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杨远洪   刘琳妮   陈东营   杨福铃   全伟   房建成  

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研究分析了极化碱金属气室的旋光特性，指出极化的原子气室宏观上可等效为一种法拉第旋光晶体， 其旋光系数与原子自旋进动相关。提出采用圆偏振探测光、测量通过气室的左右旋圆偏振光位相差实现原子自旋进动检测的思路。基于改进的全光纤反射型Sagnac干涉仪，搭建了光纤原子自旋进动检测系统，采用圆偏振探测光实现无自旋交换弛豫（SERF）态自旋进动信号的检测。在原子自旋陀螺仪实验平台上进行了验证实验并实现了陀螺效应，实验结果证明了提出理论的正确性。对陀螺性能进行了初步测试，零偏不稳定性为0.29°/h。

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王一霖   杨凌辉   林嘉睿   刘洋   邾继贵  

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高精度现场可溯源的绝对距离测量技术在大尺寸工业生产、航空航天和机械制造领域具有广泛应用。本文提出了一种基于飞秒光学频率梳相关探测的绝对距离测量方法，通过检测测量信号与参考信号产生的相关条纹，实现绝对距离测量。本文研究了一阶相关函数的测量模型，建立了基于非平衡迈克尔逊干涉光路的测量系统，通过拟合一阶相关函数包络并提取其峰值精确判断脉冲重合位置，获得被测距离。设计并配合长导轨进行了3m的绝对距离测量实验，并与商用干涉仪进行实时比对。本文基于大量的实验数据，针对环境因素及系统误差的影响进行了分析，并进行了误差消除与补偿。实验结果表明，该方法在长期测量中，在3m的测量范围内，最大测量误差为5.85 μm，测量标准差2.20 μm。

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侯方   杨子晗   谷文青   于洋   赵敬柱   梁艳梅  

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为了在甲状腺手术中辅助医生对切除的颈部组织进行快速的组织学判断，使用自行搭建的光学相干层析（optical coherence tomography, OCT）系统，对行甲状腺切除术及淋巴结清扫术患者的切除组织进行三维成像，并与二维OCT图像以及病理切片进行了对比。实验对21个病例的切除组织分别采集获得了67幅1000×1000×630像素的高分辨三维OCT图像，对应于6×6×3.8mm^3的成像范围。三维OCT图像可以从不同角度和不同的内部切面进行观察，通过与临床病理切片进行对比，能够清楚地辨别成像范围中的甲状腺、甲状旁腺、淋巴结和脂肪组织，并能够清楚地分辨淋巴结转移病变。高速、高分辨的三维OCT成像为甲状腺手术提供了一种术中病理诊断的方式，在辅助医生进行手术决策方面具有一定的应用潜力。

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徐家乐   周建忠   谭文胜   黄舒   孟宪凯   何文渊  

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在激光熔覆制备钴基合金涂层过程中引入电磁搅拌，考察了有无磁场辅助涂层表面在750 ℃/100h混合盐Na2SO4/NaCl(质量比3:1)条件下的抗热腐蚀性能。试验结果表明，无磁场辅助涂层抗热腐蚀性能较差，热腐蚀60h 后涂层内部出现严重的内氧化和内硫化并产生严重失重现象。相比之下，经磁场辅助的熔覆层由于形成稳定性好的保护性Cr2O3及CoCr2O4尖晶石氧化膜，有效抑制了腐蚀液中S和Cl-离子的向内侵入，在整个腐蚀阶段并没有出现严重开裂剥落现象。电磁搅拌的加入有效细化与均化了熔覆层显微组织，同时也促进了热腐蚀过程中涂层表面保护性氧化膜的快速形成，阻止了熔盐的扩散，可进一步提高涂层的抗热腐蚀性能。

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卫壮志   薛文瑞   彭艳玲   程鑫   李昌勇  

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采用多极方法对涂覆石墨烯的三根轴心非共面的电介质纳米线波导进行了解析分析。计算表明，通过改变工作频率、中间纳米线半径、中间纳米线高度、水平方向上两纳米线之间的距离以及石墨烯的费米能，对这种波导所支持的5种低阶模的有效折射率的实部和传播长度进行详细分析。当工作频率从30 THz增加到40 THz时，所有模式的有效折射率的实部增大，传播长度减小。当中间纳米线的半径从20 nm增加到55 nm时，所有模式的有效折射率的实部增大，传播长度变化各不相同。当中间纳米线的高度从0 nm增加到100 nm时，所有模式的有效折射率的实部减小，除了模式5，其他模式的传播长度都增大。当水平方向上纳米线之间的间距从160 nm增加到200 nm时，除了模式 3和模式4基本不受影响，其他模式有效折射率的实部减小，传播长度增大。当石墨烯的费米能从0.4 eV增加到0.8 eV时，有效折射率的实部减小，传播长度增大。多极法得到的结果与有限元方法得到的结果完全一致。本文是涂覆石墨烯的三根轴心共面的电介质纳米线波导的推广，给出的结果更加普遍。本文的工作有助于涂覆石墨烯的电介质纳米线波导的设计、制作和应用。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2019年第39卷第01期 pp.0124001      

于磊   陈结祥   薛辉  

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本文研究了一种星载太阳同步轨道远紫外成像光谱仪，用以满足对低层大气驱动力与电离层之间的联系与耦合作用探测的科学需求。仪器拟采用双侧向临边探测的方法，对电离层中在远紫外波段产生昼夜不同特征辐射的各种粒子的光谱辐射强度进行探测，进而定量获取低层大气驱动力影响。根据探测机理，进行了仪器系统观测方案设计、仪器性能参数与系统设计、原理样机系统集成、性能测试和地面辐射定标等研究，该研究将为我国未来电离层远紫外成像光谱探测提供一种思路。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第12期 pp.1212003      

周瑜   刘超   王坤博   魏晓村  

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本文针对基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器的特性展开了研究，仿真分析了三路信号的直流分项、交流分项以及相位差对双光束薄膜干涉型光纤传声器的输出性能的影响。通过采用对比法，实验研究基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器的输出特性，实现了灵敏度为193mV/Pa@1kHz、频率响应为200Hz~4kHz@±3dB的声信号测量。本文的研究能够很好的应用于声探测、语音识别等领域。

       PDF全文 (下载：4)        光学学报 ，2019年第39卷第01期 pp.0106001      

刘冬梅   常发亮  

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随着机器视觉和人工智能的大力发展，视觉注意机制作为机器视觉的重要组成部分,受到越来越多的关注。本文提出一种建立在非下采样轮廓波变换基础上的从粗到精的显著性检测方法。模型对输入图像进行非下采样轮廓波分解，对经过Retinex增强的低频分量进行粗糙显著性检测，增强的目的是改善图像亮度均匀性，抑制光照对显著性检测带来的影响；对高频分量进行非线性增强抑制噪声增强细节，随后重构得到高频特征图，在低频粗糙显著图的范围内对高频特征图进行全局和局部的显著性分析，最后经过融合得到精细显著图。在3个数据集上进行对比实验，结果验证了该算法的可行性和有效性。

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李珞茹   徐新   董浩   桂容   谢欣芳  

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针对高分辨率合成孔径雷达（Polarimetric SAR）影像中极化特征呈现的尖峰拖尾等复杂多样的统计特点，本文采用混合高斯模型（GMM）对极化特征建模，并提出了一种约束距离的混合多元高斯分布的参数估计算法。该参数估计算法在贪婪期望最大算法（Greedy EM）框架下设计约束距离函数，自动地估计混合分量个数和模型参数，进而在贝叶斯框架下实现极化SAR影像的地物分类。对RADARSAT-2旧金山等地区三组影像数据的分类结果表明，相比于经典的分类算法，本文的GMM分类算法在总体精度上提高了7%-10%，且对样本的依赖性更小，在城区和耕地区域等异质区域可以得到精度更高的分类结果。

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朱红求   陈俊名   阳春华   李勇刚   龚娟  

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针对锌溶液痕量铜钴离子同时检测存在的灵敏度低、有效波段窄、光谱信号覆盖严重的问题，本文提出了一种多目标优化分数阶微分预处理方法。首先，根据光谱特点确定影响铜钴杂质离子同时检测的覆盖度和失真度，并拟合微分阶次与指标的函数关系与约束条件；然后，基于多目标粒子群优化算法求解；最后，对多目标优化微分阶数方法进行结果验证。结果表明：该方法可重构完全被覆盖的低灵敏度、窄有效波段的离子波峰，解决光谱信号完全覆盖问题并最大程度降低求导滤波的失真度，降低铜钴离子光谱覆盖率。

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柯熙政   谢炎辰   张颖  

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摘要：涡旋光束的检测在信息传输和解码方面具有重要意义，本文利用光栅检测涡旋光束轨道角动量并进行性能改善，该方法相比于利用其它装置或器件而言，实现简单而且能降低通信系统成本。通过将涡旋光束照射到周期渐变光栅和环形光栅的合适位置，观察衍射图中光斑的分布规律便可对入射涡旋光束进行检测。实验结果表明可通过判断光斑中暗条纹数量和朝向便可判断入射涡旋光束的拓扑荷数大小及正负，同时利用相位校正技术或光束复制(fan-out)技术可以使衍射结果中条纹更加清晰，使用两种技术后可将检测到拓扑荷数最高提高到30，该研究也为轨道角动量复用通信中的解复用和涡旋光的产生提供了依据。

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黄敏   何瑞丽   郭春丽   习永惠   刘瑜  

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为了研究显示设备的原色光谱对色觉正常观察者的颜色分辨差异影响，选择了5台红绿蓝三原色光谱能量分布不同的显示设备，基于CIE推荐的5个颜色中心，组织了30名年龄分布在20-27岁的观察者基于5台显示设备开展颜色匹配实验。同时用108个颜色匹配函数对颜色匹配过程进行模拟计算，与颜色匹配实验结果进行比较，并用同色异谱指标量化不同显示设备对观察者差异性的影响，模拟计算和颜色匹配实验结果具有较好的一致性。基于实验选取的4台待匹配设备与目标设备进行颜色匹配实验采集到的285个色差数据，同色异谱指标的最大值为9.59，最小值为3.89。显示设备的原色光谱对观察者的同色异谱差异影响较大，红色受设备的影响低于黄色和蓝色。

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童星   曹丹华   吴裕斌   蒋兴儒  

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纽扣因其表面缺陷形态、大小、位置多变导致缺陷检测成为一个具有挑战性的问题。本文利用缺陷图像信息空间结构相关性，提出了一种基于低秩信息的纽扣图像重建方法。该方法采用低秩约束缺陷图像矩阵，通过回归的方式重构纽扣表面无缺陷图像，并利用差影法分离带有缺陷信息的残差图像,通过局部加权自适应阈值使缺陷有效显现。该方法将最小化残差矩阵的秩转化为最小化核范数，并通过交替方向乘子法求解回归系数，利用正样本实现图像重建。针对构建的纽扣样本测试集对算法性能进行测试，证明本文提出的方法对于多种不同类别的纽扣和不同大小形状缺陷都是有效的，算法准确率达99%，并且算法对于光照也具有一定适应性。

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秦小云   苏丹   贾新月   周玮   郭汉明  

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往复式逐行扫描是一种提高激光共焦扫描显微镜成像帧速的有效方式，然而随着帧速的提高，这种扫描方式在图像重构时会带来更严重的图像错位。本文根据高速振镜运动特性，分析了激光共焦高速扫描显微成像系统逐行扫描下的重构图像错位原理，设计了基于形态学梯度的重构图像错位评价算法，并且结合搜索错位评价最小点的单目标约束粒子群算法实现了重构图像错位校正。经实验验证，该算法适用于成像帧速高达300帧/秒的重构图像错位校正，与初始未进行错位校正的图像相比，经过错位校正后成像分辨率提高了62.93%，同时该算法能够适用于不同种类振镜搭配方式和不同扫描帧速的图像重构。

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刘心燕   孙林   杨以坤   周雪莹   王权   陈婷婷  

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高分四号卫星（GF4）是我国研制的首颗地球同步高分辨率光学成像卫星，具有高时间分辨率和较高的空间分辨率，开辟了我国高轨高分辨率对地观测的新领域。本文针对高分四号卫星数据的特点，提出一种光谱分析与几何算法相结合的云和云阴影检测算法。使用几何校正和辐射定标后的高分四号影像，基于云与典型地表的光谱特征采用光谱差异分析技术识别出潜在云像元，根据有云地物和无云地物的光谱变化率差异计算云概率，两个步骤结合用于检测影像中的云像元；由云和云阴影的几何关系，结合传感器参数识别出云阴影的投影带，然后根据阴影的光谱特征在投影带中设定基于影像的动态阈值，用于检测云阴影。该算法同时考虑了薄云的光谱特征，能较好的识别薄云，而且大大减少了云阴影的识别范围，提高了云阴影的检测精度。采用目视解译法进行了精度验证，发现不同区域类型的云像元识别位置准确，形状完整；将本文提出的动态光谱阈值检测云阴影的方法与云和云阴影匹配法对比，发现动态光谱阈值法识别的云阴影更为精确。

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马选选   陆宝乐   王凯乐   侯瑶   张凯龙   白晋涛  

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设计出一种集可调谐带通滤波器、高精度环形滤波器和光纤环形镜于一体的全光纤复合腔结构可调谐单频窄线宽光纤激光器。可调谐带通滤波器用来抑制纵模模式及波长的调谐，高精度环形滤波器对谐振腔内模式个数进行抑制，光纤环形镜实现对谐振腔内单纵模的选取。采用980 nm半导体激光器作为泵浦源，掺镱光纤在谐振腔内分别作为增益介质和可饱和吸收体，成功实现了1030 nm-1090 nm稳定的宽谱可调谐单频窄线宽激光输出。当泵浦功率300 mW时，1070 nm处得到最大的输出功率18.5 mW，斜率效率达到7.95%，持续一个小时内没有出现跳模现象，功率不稳定性小于1%。泵浦光200 mW时，利用延迟自外差法测量线宽，得到在波长调谐范围内平均线宽为8.7 kHz，驰豫振荡频率为64 kHz。

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徐秋宇   杨凌辉   牛志远   刘博文   张正吉   邾继贵  

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针对大尺寸测量、运动追踪、三维重建、视觉定位等视觉定位测量领域中的多相机定位系统中相机之间无公共视场或公共视场较小时，系统标定困难、方法繁琐、精度低等问题，提出了一种基于精密二轴转台的多相机定位系统一体化标定方法。本方法利用二轴转台提供角度基准，转台一次转过所有相机视场时使各个相机依次拍摄标定图片，求解出各个相机内参以及各相机到转台的外参，利用转台坐标系中转计算相机之间外参，整个标定过程由程序控制，实现了多相机系统采图标定集成化、自动化，大大降低了标定工作量。文章分析了多相机定位系统标定原理，并进行了实验验证，两相机内参重投影误差在0.17pixel，系统定位精度在1mm以内，结果表明，此方法切实可行，精度较高，可操作性强，可被应用于各种应用到无公共视场或公共视场较小的多相机定位系统标定过程中。

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王少宇   伍伟文   龚长城   刘丰林  

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针对大尺寸板状构件成像，计算机分层成像（computed laminography, CL）具有独特优势。因此，本文提出并研究相对平行直线扫描计算机分层成像（parallel translational CL, PTCL）系统。首先，我们主要分析该系统结构可行性；其次，针对该系统图像重建，滤波反投影算法（FDK）被应用于该系统。受制于探测器尺寸，该系统只能采集物体感兴趣区域(region of interest, ROI)投影，引入图像全变差最小化（total variation, TV）优化重建 (SART+TV)对物体进行成像。数值仿真实验和实际试验研究表明FDK以及SART+TV算法能实现该系统图像重建，相比于解析类FDK算法，SART+TV算法能从截断的感兴趣区域PTCL系统数据获得高质量的重建图像。进一步地，验证了该系统的可行性。

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熊义明   邵枫   孟祥超  

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本文针对建筑物检测特定应用，提出一种基于稀疏表示的失真立体图像全参考质量评价方法。首先构建了一种新的失真卫星立体图像数据库，使用角点检测和数字表面模型(Digital Surface Model, DSM) 的高程信息进行建筑物检测，并根据失真图像检测角点变化，提出检测准确率指标，来表示图像的失真程度；然后提出一种客观评价模型，分别提取原始图像和失真图像的SIFT(Scale-invariant feature transform) 特征和BRISK(Binary Robust Invariant Scalable Keypoints) 特征，分别进行字典学习；然后基于稀疏表示的相似性度量构建四个质量分数；最后通过支持向量回归融合质量分数得到最终的客观评价值。在构建的数据库上进行测试，实验结果表明，本文提出的客观评价方法能很好地反映卫星立体图像的质量。

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李艳荻   徐熙平  

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提出一种基于超像素时空显著性的运动目标检测方法。该方法首先对图像进行超像素分割，然后提取颜色梯度和运动梯度特征构建超像素级时空梯度图；用平均加权测地距离来衡量一个超像素相对于其邻域的时空显著程度，构建时空显著图。之后根据时间域上目标的运动连续性，借助熵的概念来表征运动模式的一致程度，构建运动一致图。最后融合时空显著图和时间一致图，并通过自适应阈值处理定位运动目标。从可视化分析和定量评估两个方面与其他相关算法比较，实验结果表明所提方法具有较强的抗环境干扰能力，适用于背景纹理复杂或环境随机变化的视频中运动目标的检测, 检测准确率优于0.92。

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肖功利   徐俊林   杨宏艳   韦清臣   窦婉滢   杨秀华   李海鸥   张法碧   孙堂友  

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提出了一种内嵌矩形金属块纳米圆盘结构，利用该结构形成的法布里-珀罗腔来加强表面等离激元的耦合作用，该结构具有窄带宽品质因子高的滤波性能，可通过多腔耦合形成多通道波分复用器。采用时域有限差分方法讨论有无内嵌矩形金属块和金属块的横纵向宽度及耦合距离对强透射现象的影响，并根据其透射特性实现多通道波分复用器。研究发现，当圆盘谐振滤波内嵌矩形金属块后，滤波器具有较好的强透射现象，其半波宽显著降低，品质因子增加；通过耦合多个内嵌矩形金属块圆盘谐振器构建等离子多通道波分复用器，可实现双通道及三通道解复用功能，各信道共振波长可通过谐振腔内嵌金属块参数调整，传输效率可达到70 %，最小插入损耗为1.549dB，平均工作范围为189nm，且不存在相邻信道串扰。这说明该结构具有较好的解复用分频特性。

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段泽明   姜其立   刘俊   潘秋丽   程琳  

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微束能量色散的X射线衍射分析（μ-EDXRD）在测量小样品或样品微区的物相结构方面具有重要的应用前景。本文报道了本实验室自行研发的微束X射线荧光谱仪开展能量色散的微束X射线衍射分析的方法研究进展。用便携式毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪（焦斑190.7μm）对人民币五角硬币“角”部分表面的微区（4mm×4mm）进行μ-EDXRD扫描测量并进行数据处理后，得到该区域内Cu3Sn(0 8 3)和CuO(2 0 2)等晶相的分布；同时，用台式毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪（焦斑31μm）对一颗直径为1mm左右的矿石颗粒进行了μ-EDXRD二维扫描分析，得到扫描区域内SiO2(3 2 9)和Fe2O3(1 1 6)等晶相的分布。实验结果表明，毛细管聚焦的微束X射线荧光谱仪在开展小样品或样品微区的能量色散X射线衍射分析方面具有一定的应用前景。

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田红   胡学功   王际辉  

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对大功率LED太阳花散热器肋片三角槽扩展表面的散热性能进行了数值模拟与分析，并对肋片长度方向的温度分布进行了实验验证。在考虑自然对流和辐射模型的条件下，研究了肋片表面三角槽的顶角α、槽宽s和槽深d对散热器肋片顶部最高温升ΔTmax、平均对流换热系数h和对流换热热阻R的影响。结果表明：顶角在90°~120°范围内且向肋片根部倾斜的三角槽在增加散热面积的同时改善了流场分布，显著地增强了太阳花散热器的散热性能；相比于槽宽s，槽深d对平均对流换热系数h影响更为显著，较小或较大的槽深会因平均对流换热系数h大幅降低而恶化散热效果。

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梁秀满   刘文涛   牛福生   田童  

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受颗粒碰撞、机械搅拌等因素的影响，运动上升的浮选气泡产生严重的偏转与形变。对此，提出一种水平置位分割方法用于测量气泡的体积和表面积。首先建立浮选工艺过程中运动气泡的观测系统，采集气泡图像。利用基于区域分割的边缘检测方法提取气泡边缘。针对重叠气泡，使用CSS角点检测算法和方向链码标记凹点，以此分割重叠的轮廓；最小二乘拟合重建独立气泡的边缘。然后根据边缘计算气泡的偏转角度，自适应选取分割间隔，最后通过各分割部分的计算累加得到气泡的体积和表面积。实验表明：该方法提取的边缘准确，不易受光照环境的影响；在不同搅拌速率的条件下，测量的气泡体积的平均误差与标准差分别为4.52%与0.057mm3，与其他方法比较精度较高。

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徐亚南   申晋   徐敏   吴繁言   毛帅   王雅静   刘伟   孙贤明  

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宽分布以及近双峰分布颗粒的准确反演是动态光散射测量技术的难题，其主要原因在于测量数据中粒度信息难以得到有效利用。为充分利用自相关函数衰减延迟时段的有效粒度信息，本文提出基于光强自相关函数重构的信息反馈式偏差加权方法，通过逐次利用偏差加权反演，减小下一次偏差，直到信息偏差达到限定的最小值，即反演所得分布重构的自相关函数与光子相关器得到的自相关函数达到所要求的吻合程度。对不同噪声水平下的宽分布和近双峰分布颗粒体系模拟数据的反演表明：与常规加权反演方法相比，这一方法可以获得更为准确的宽分布和近双峰分布反演结果，并具有更好的抗噪声性能。采用标准聚苯乙烯乳胶颗粒实测数据的反演结果验证了这一结论。

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方薇   乔延利   张冬英   易维宁  

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大气中云的存在会严重影响气溶胶的反演精度。经验阈值法是一种常用的云检测方法，其较强的主观性和难以应对环境时空动态变化或星载探测仪差异的缺点，会引起“云”和“晴”边缘分类误差增大，且检测自动化程度较低。为此，本文针对下垫面为陆地的大气云检测，提出一种多通道偏振遥感图像的统计分类与数据融合的阈值优化方法，首先通过半监督Kmeans聚类及其统计特征，决定像元属于“云”和“晴”二类的双亮度阈值；然后在阈值周边分类模糊区，用D-S证据理论获取多通道检测的联合置信度因子，求得模糊区像元分类的细化阈值；最终以顺序决策过程实现“云”和“晴”二类目标的精确分类。为验证所提方法的有效性，本方法用POLDER3载荷遥感数据进行了云检测实验，经与POLDER产品结果比较表明：两者分类符合度95%，经目测发现这些误检大多发生在云边缘处，体现了本方法对于云边缘处分类具有较好的的敏感性。

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王静   杨磊   刘成保   张志清   商建  

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标称网格计算将地球给定区域投影变换成标称图像，是静止轨道卫星图像定位与配准的关键技术。本文分析了以FY-4A、Himawari-8、MTG、Electro-L等卫星为代表的CGMS规范和以GOES-R为代表的两种不同的标称网格定义，详细推导了两种标称网格的计算过程，总结出CGMS规范和GOES-R标称网格异同：前者沿用了过去自旋卫星扫描成像方式，后者是基于“先南北后东西”双扫描镜ABI真实入射光路设计的；两种标称网格都是在卫星空间直角坐标系中定义的，尽管计算方法不同，但可相互转换。文中进一步以FY-4A卫星观测数据为例，给出了由CGMS规范标称图像计算GOES-R标称图像的详细过程，变换后的图像与由GOES-R方式计算的海岸线套合得很好。另外，经比较FY-4A先进静止轨道成像仪扫描角、步进角与GOES-R扫描角、步进角，两者差别在10-16和10-17urad数量级，表明GOES-R标称网格是从ABI的光机结构出发定义的。为方便用户使用，并保证与全球规范的一致性，目前为止 FY-4A L1产品采用国际上普遍接受的CGMS LRIT/HRIT全球规范中定义的标准投影。

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宋浩   苏宁   陈高  

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用以产生阿秒脉冲的偏振控制方案因高次谐波辐射仅发生在偏振门内的线性半个光学周期可得到在整个平台区及截止位置附近皆连续的谐波谱而备受人们关注。本论文利用Ammosov-Delone-Krainov隧穿电离理论和强场近似方法数值模拟了偏振控制方案中两束反向旋转圆偏振脉冲之间强度比对原子的电离几率及高次谐波发射功率谱的影响。研究发现, 若合理控制两束反旋圆偏振脉冲之间的强度比，确保原子的有效电离发生在偏振门的前四分之一光学周期，有利于得到频域上优化的高次谐波发射谱。基于我们的研究，人们可以根据需要在强度比小于1范围内优化选择谐波谱的截止位置和转换效率。

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刘星   陈坚   杨东方   贺浩  

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在空对地遥感检测应用背景下，目标所占视场比例小、视角单一、易受背景干扰且视场高度变化和差异大，给传统深度学习检测算法带来了挑战。针对该问题，本文提出一种场景耦合的多任务目标检测算法。首先，设计了一种新的场景耦合目标检测网络结构，将场景分类特征图和目标检测特征图在同一尺度上进行镜像融合，丰富了网络特征描述的细粒度，其次，设计了差异化激活模块，实现特征通道的重要性筛选；然后，推导了多任务耦合的网络优化函数，实现了目标检测损失和场景分类损失的同步优化；最后，本文建立了空对地目标检测多任务数据集，对本文所提方法的有效性进行验证，实验证明本文算法有效提升了空对地小目标检测的精度和鲁棒性，同时能够自适应不同高度的识别检测多任务需求，为空基无人平台对地智能检测提供了新的思路和方法。

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曹亚敏   武保剑   万峰  

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并行光逻辑运算器件是未来高速大容量全光信号处理的关键器件，也有助于降低信息的传输时延。本文利用光纤四波混频的非相敏放大(FWM-PIA)机理，设计一种多入多出光相位混合运算器(A+B-C,A+C-B,B+C-A)。通过建立并求解级联FWM的非线性耦合模方程组，揭示了光相位运算器输出闲频光与输入信号光之间的固定相移关系，为相位补偿方法的实施提供了理论依据。计算表明，该并行混合运算器的幅度噪声指数和误差矢量幅度（EVM）相位噪声转移系数分别为0.9dB和1.67；当输入四相相移键控(QPSK)信号的信噪比(SNR)大于24dB和EVM小于12%时，无纠错编码的符号错误率(SER)低于10?3。比较了多入多出和多入单出两种相位运算器的性能，由于相位运算器是通过FWM相位匹配关系执行混合运算功能的，它们有相同的相位噪声转移特性，但前者的噪声指数略低0.2dB，其光功率转移效率也比后者高一倍以上。

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寇添   周中良   刘宏强   杨远志   阮铖巍  

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空中远距离点目标没有形状和轮廓信息，其可识别性也处于动态变化中，这给点目标属性和机动模式的辨识带来很大的挑战。为了从光谱特征维度对点目标机动模式进行辨识，本文首先建立了点目标机动模式与光谱信号的映射关系，揭示了目标机动过程中，观测方向点目标具有多光谱辐射特性。然后提取多光谱辐射信号特征，构建了双色比特征空间模型。接着利用高斯混合模型的聚类方法，深入分析了双色比特征空间的迁移和可分性特性，得到了点目标不同机动模式特征子空间迁移矢量和相邻矢量夹角余弦的变化规律，以及特征子空间可分的最小姿态角变化量 和可分距离阈值 ，这为辨识点目标机动模式提供了可行性。最后，根据双色比特征子空间的特性，提出了基于时序特征子空间的点目标机动模式辨识方法，仿真验证结果表明，该方法简单可行，对点目标的机动模式辨识具有较高的灵敏性和可分性，这对解决超视距作战环境中点目标机动信息的获取具有重大意义。

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吴涛   张怀林   孔维平   何兴道   陈忠平   陈卫东  

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随着技术的不断发展，激光吸收光谱技术在呼吸气体分析中体现出的无创优势，使其在呼吸诊断中成为了极具发展潜力的研究领域。二氧化碳（CO2）和水的同位素分别作为呼吸生物标志物和同位素示踪剂，呼出的浓度变化与身体状况密切相关，因此对其浓度进行检测具有重要意义。本文提出了一种基于2.73 μm分布反馈式（DFB）激光器的呼吸气体检测装置，利用波长调制(WMS)技术，选取3659.402 cm-1和3659.934 cm-1处的谱线分别对CO2和水汽同时进行测量。利用二次谐波(WMS-2?)信号对气体浓度进行定标，在CO2和水汽浓度分别小于35%和2.3%时，线性度分别达到了0.99945和0.99679。对呼吸循环过程中CO2和水汽浓度变化进行了实时测量，积分时间0.92 s，探测灵敏度分别为4.33×10-3和1.37×10-4。在56.8 s的采集时间里，CO2的探测精度为0.12%，在最佳积分时间17 min里，CO2的探测极限可以达到1.49×10-4。

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曾祥楷   孙燕斌  

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波导布拉格光栅（WBG）的时延特性有很多重要应用，但一直没有适用于各种复杂WBG时延谱分析的解析模型或通解。为此，用WBG微扰的傅里叶变换和流守恒定律求解耦合模方程而得到WBG相位响应的解析解，通过微分该相位响应解建立了WBG时延谱的半解析型通解。基于该时延谱通解，仿真分析了均匀和线性啁啾光栅的时延谱，并与用其它方法得到的时延谱及其实测谱进行了对比分析，以验证时延谱通解的分析精度和效率。对比结果表明，基于该时延谱通解的分析结果在整个反射带内与用其它方法得到的时延谱计算值及实测值都是一致的；该时延谱通解可用于快速、精确分析任意复杂WBG的时延谱，对有解析型和离散型傅里叶变换的WBG分别具有线性O(N)和O(Nlog2N)的复杂度（N是计算点数）；为分析、设计和应用WBG的相位和时延特性提供通用的基础理论和解析化方法。

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杨忞   达飞鹏  

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圆形标志点检测通常被视为椭圆检测。由于光线、角度等原因，采集到的标志点会出现残缺，另外，背景或物体较复杂时所带来的非标志点边缘，为标志点的精确检测与提取带来干扰。为此，本文提出了一种基于椭圆外切矩形性质的圆形标志点检测方法。通过拟合椭圆的准圆来检测椭圆的中心，利用椭圆外切矩形的几何性质来确定椭圆的长短轴位置及旋转角度。为了去除非标志点的干扰边缘影响，本文进一步构造验证参数，并结合聚类算法，最终提取有效的标志点类。仿真与实物实验表明，该算法拟合精度高、检测性能优良，对具有部分残缺的椭圆有良好的识别效果，且对于复杂情况下的标志点识别仍能保持较高的精度和鲁棒性。

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朱秋立   石磊   魏家华   朱宇   杨汝   周凯航   赵顾颢  

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自由空间量子密钥分配是量子保密通信领域的主要发展方向之一，然而背景光干扰限制了其全天时通信的能力。本文基于相位合成偏振技术，采用离散相位编码构建了自由空间量子密钥分配系统，在时域、空域、频域滤波的基础上，结合大气背景光偏振度模型，加入偏振滤波的方式更有效地抑制了背景噪声。研究表明，大气背景光偏振度等于0.6时，偏振滤波背景光抑制比最高可达5，对比未加入偏振滤波的情况，系统由背景光引起的误码率降低了近80% 。

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朱卓丹   赵尚弘   东晨   谷文苑  

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本文基于kolmogorov及non-kolmogorov湍流模型，分析了大气湍流对光子轨道角动量的散射效应，得到该效应下探测端测得不同轨道角动量模式的概率。在此基础上，文章分析两种湍流条件下轨道角动量编码测量设备无关量子密钥分发（MDI-QKD）的密钥生成率与最大传输距离。仿真结果表明，当光束在大气信道的传输时，光束的径向强度逐渐增大，湍流对光子轨道角动量的散射效应逐渐增加，初始轨道角动量被发散至相邻轨道角动量模式并最终趋于无规则分布，探测端测得初始轨道角动量模式的概率不断减小。进一步，大气湍流下轨道角动量编码MDI-QKD的最大传输距离比偏振编码MDI-QKD远约10km。

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周志立   詹宜巨   蔡庆玲   阮秀凯   蔡启博  

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相干光通信系统中，传统的盲相位搜索算法具有良好的激光线宽容忍度，但高计算复杂度限制了其应用场合。提出了一种低复杂度的相位噪声估计方法。该方法根据激光线宽产生的相位噪声具有缓变的特点，对相位测试范围进行了限定，然后在此范围内搜索最佳相位估计值，从而降低了相位搜索的数目，极大地降低了算法的复杂度。同时，由于该算法避免了盲搜索方法可能存在的少数相位误估计问题，在性能上略好于盲相位搜索方法。最后，在偏振复用相干光通信系统中对该方法进行了有效地验证。

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李非燕   霍宏涛   白洁   王巍  

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影响传统高光谱目标检测精度的因素主要有两个方面：一是高光谱图像固有的光谱畸变造成的图像噪声；另一个是传统方法在处理目标检测，利用空间信息时，会把异质区域与同质区域同等对待，然而异质区域却包含了不同的物质和光谱特征。为了解决以上问题，本文提出了一种空间自适应模型与稀疏表示模型联合对高光谱图像目标进行检测。首先在重建信号时利用了噪声的稀疏表示特性，最大限度地提取噪声中包含的有用信息，确保重建信号的特征更加丰富并接近源信号。其次，提出了一种空间自适应权重模型来检测中心像素点同周围邻域不同像素的相似度，最大限度地利用了空间邻域像素之间的关系。最终的实验结果证明，本文所提出的算法比传统的稀疏表示高光谱目标检测算法更具鲁棒性。

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隋阳   孟钏楠   张歆东   董玮  

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为了简化布里渊散射提取温度的步骤，提高其精度，提出了利用径向基神经网络直接由布里渊增益谱获取温度特征的一种新方案。将各温度布里渊散射谱作为训练集计算温度模型，在使用中直接输入布里渊频谱即可获取温度。对比了平滑拟合以及反向传播神经网络与径向基神经网络三种方案对温度测量的效果，实验分别选取扫频频率间隔为0.175MHz、1MHz、5MHz、10MHz、20MHz时的77组数据，并对不同线宽进行扩展。结果显示基于径向基神经网络方法的均方根误差较小，随着步进频率的增加，均方根误差增长缓慢，20MHz步进频率下单线宽误差达到0.8002℃，多线宽误差1.0814℃。是平滑拟合测量温度方法误差的33.04%和42.88%，并减少了计算步骤。是反向传播神经网络均方误差的40.25%和55.89%，并在一定程度上提高了收敛性。

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孙鹏飞   张连新   李建   王中昱   周涛  

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抛光液粘度是影响射流抛光效果的重要因素，针对硬脆光学元件射流抛光中对抛光液粘度缺乏系统研究的现状，研究抛光液粘度变化对材料去除函数的影响。建立射流抛光连续相、离散相模型和磨损模型，计算不同粘度下磨粒运动轨迹，分析磨料颗粒撞击速度矢量随粘度的变化规律。配置不同粘度相同质量分数的抛光液，结合BK7工件静态采斑实验研究与塑性磨损理论计算，获得不同粘度下的材料去除函数，分析粘度对去除函数的影响机制，并进一步研究由此引起的工件表面粗糙度变化。结果表明：随着抛光液粘度增大，材料去除函数的去除深度减小、去除形状及去除范围保持不变，有利于降低工件表面粗糙度。该研究扩展了现有光学元件射流抛光材料去除理论，并对实际抛光液粘度调控具有理论指导意义。

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李培玄   赵怀慈  

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针对现有的多尺度立体匹配算法对各尺度的代价函数采用相同权值，忽略了各尺度层对整个匹配代价的不同影响，使得误匹配点增加的问题。提出了自适应权值的跨尺度立体匹配算法框架。采用统一的代价聚合函数框架在不同尺度上进行代价匹配，提出利用各像素窗口的信息熵作为不同尺度下匹配代价对整个匹配代价的影响因子;同时为了保证不同尺度下同一像素的代价一致性,在代价函数里加入正则化因子。本文提出的算法框架可以应用在利用多尺度进行代价匹配的算法上，并使原有算法的准确率和鲁棒性得到改善。在本文提出的算法框架下分别用不同代价聚合函数在Middlebury数据集上进行测试。为保证测试的公平性各算法均未进行后续的视差求精步骤，实验表明本文提出的算法有效的提高了多尺度立体匹配的准确率和鲁棒性。

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梁井波   张蓉竹   孙年春  

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为了实现较好的激光相位锁定从而获得利于相干合成的具有高相干性单元光束，可利用光学锁相环（OPLL）来实现本地激光的相位锁定。首先推导了锁相后激光复振幅的互相关函数表达式，并以此评价锁相后光束间的相干性。具体计算了参考光线宽、时间常数T和本地激光线宽差对互相关函数值的影响。通过定义与本地激光线宽差相关的评价参数M，以此表示其它参数一定时，本地激光线宽差对锁相后激光想干性的影响大小。进一步地针对本地激光线宽不一致对锁相效果的影响进行了详细分析，得到了相关参数的合理值范围计算公式。结果表明对于不同的本地激光线宽差范围需要设计不同的OPLL系统时间常数T来实现有效锁相。

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赵太飞   王晶   张杰   江亮  

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针对蛙人在水下协作执行任务时通信保持的需求，研究采用无线光通信技术的节点邻居发现方法。由于光束具有方向性，为了保证邻居发现效果，基于无线光水下传播特性设计了半球形通信节点结构，通过成对使用的方式完成对蛙人周围三维空间的覆盖。在半球形节点结构基础上研究了采用握手交互信息帧的邻居发现协议，通过LED逐向扫描发送交互信息的方式，可以不依靠外部定位信息发现相邻蛙人节点。针对蛙人在运动状态下通信链路容易发生中断的问题研究了通信链路的跟踪保持方法。仿真结果表明在合理选择节点结构参数的情况下，邻居发现方法能有效发现邻居节点建立通信链路，跟踪保持方法也能显著地降低通信链路中断次数。

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刘剑   白迪  

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针对当前机器视觉热点研究的配准问题，提出一种全新的FPFH特征描述与Delaunay三角剖分相结合的三维点云配准方法。首先采用FPFH综合描述特征信息，通过Delaunay三角网建立特征信息的局部关联性，再根据特征点对的对应关系进行采样一致性初始变换，实现初始配准；最后，根据得到的初值采用迭代最近点法进行精配准，获得精确转换关系。分别对简单目标物体及复杂目标物体进行配准实验。实验结果表明，将FPFH特征描述与Delaunay三角剖分结合引入传统点云配准，简化了特征提取复杂度，缩小了特征点对匹配的搜索范围，提升了配准精度及速度，实现对目标物体高效配准，对提高机器视觉匹配特征点效率具有重要指导作用。

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石冬晨   华灯鑫   黄波   雷宁   高飞  

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Nd:YAG激光器的三倍频输出354.7nm和四倍频输出266.0nm都属于紫外波段，都可作为Nd:YAG激光器的三倍频输出354.7nm和四倍频输出266.0nm都属于紫外波段，都可作为水汽拉曼激光雷达的激励光源选择。本文从水汽拉曼激光雷达系统的实际建设出发，分别从后向散射系数、消光系数、大气透过率、臭氧吸收和太阳背景噪声等方面对激光雷达系统的探测性能进行分析，探讨354.7nm和266.0nm激光光源对拉曼激光雷达开展全天时大气水汽探测的影响。在水汽探测中，266.0nm及其对应的氧气、氮气和水汽拉曼波长均位于日盲紫外区内，不受太阳背景噪声影响但遭受臭氧吸收的影响；354.7nm波段无臭氧吸收但受太阳背景噪声的影响。系统仿真结果表明：根据所选激光雷达参数，在分光系统参数一致的情况下，激光雷达系统选用266.0nm激光光源，白天水汽的有效探测距离为2.7km，而选用354.7nm激光光源系统的有效探测距离仅为0.6km，日盲紫外波长的选择可有效提高白天水汽拉曼激光雷达探测距离，实现水汽全天时探测。

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杨爱萍   王海新   王金斌   赵美琪   鲁立宇  

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本文提出一种基于透射率融合与多重导向滤波的单幅图像复原方法。为了避免图像去雾后细节模糊和噪声放大等问题，将图像分解为结构层和纹理层，并只对其结构层进行去雾。基于频域滤波思想提出一种透射率融合方法，解决了现有透射率估计方法中普遍存在的块效应问题和复原图像中存在的晕轮伪影问题。针对透射率优化过程中存在的计算量大、透射率平滑与细节保持之间难以平衡等问题，提出了一种多重导向滤波透射率优化方法。同时，针对目前大气光估计易受图像中存在的白色物体影响问题，提出一种自适应大气光估计方法。实验结果表明，本文算法得到的图像去雾彻底、细节清晰、颜色自然，不仅有效抑制噪声和晕轮伪影，而且显著提高场景对比度、饱和度。

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张恒   李思坤   王向朝   成维  

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提出了一种基于机器学习参数校正的极紫外光刻三维含缺陷掩模仿真方法。本方法采用随机森林、K近邻等机器学习方法，对基于结构分解法的含缺陷掩模衍射谱快速仿真模型的参数进行动态校正，提高了模型的精度及适应性。以严格仿真为标准值，对随机设定的50组接触孔掩模的仿真验证结果表明，经参数校正后，快速模型的空间像仿真误差平均降低了45%，且参数校正前、后的快速模型仿真精度皆优于所对比的改进型单平面近似法（平均仿真精度分别提升4.3倍和8.7倍）。此外，在对像面周期为44nm掩模的缺陷补偿仿真应用中，校正后的快速模型与严格仿真相比，在仿真结果较一致（误差0.8nm）的情况下，单次衍射谱仿真速度提升了约97倍。

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鞠荟荟   刘志刚   姜江军   汪洋  

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针对高光谱遥感图像中存在的条带噪声，提出了一种基于低通滤波残差图的条带噪声去除算法。算法首先使用高斯低通滤波器对图像进行滤波，得到低通滤波残差图；然后借助条带噪声秩为1以及残差图中的细节与条带噪声正交的先验信息，使用正交子空间投影技术将低通滤波残差图中的条带噪声和图像细节进行分离；最后将分离出的细节信息加入滤波后的图像中。通过对上述三步不断地迭代，算法能够自适应地去除图像中的条带噪声，并且能够解决低通滤波法去条带造成图像模糊的问题。实验结果表明，与现有前沿的去条带算法相比，该方法能在保持图像细节信息的同时更加有效地去除条带噪声。

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付秀华   刘文奇   尹士平   刘克武   刘冬梅  

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现有的甲烷红外热成像探测系统仅能探测甲烷单个特征吸收峰，而同时探测两个特征吸收峰能有效提升系统灵敏度。基于甲烷红外吸收光谱，通过光谱拆分法实现了双通带滤波器件的设计。通过调节离子源束流改善了ZnS膜层的折射率，消除了背景噪声。通过引入薄层并使其可控，降低了非周期窄带通膜系的制备难度。经多次实验测试与分析，所研制的双通带滤波器件在3.31μm和7.67μm透过率分别为89.25%、81.97%，达到了提高探测系统灵敏度的目的。

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米小什   赵惠   樊学武   盛立志  

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单光子激光测高技术相比传统的激光测高技术，具有数据量大、重量轻、测距精度高等优势，是激光测高技术的发展趋势。对单光子激光测高的特性，建立了数学模型，用数值计算估计了单光子激光测高的性能，并建立了地物模型，用蒙特卡洛方法进行了仿真，提出了测高数据的滤波方法和一种利用遥感图像优化高程信息的算法。结果表明典型地物模型在正午阳光背景最强烈的条件下，单光子激光测高均方根误差为6.1cm，用算法优化后的误差为2.6cm。

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提汝芳   孙晓兵   李树   陈震霆   乔延利  

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气溶胶遥感中，基于偏振信息反演的气溶胶光学厚度产品质量主要依赖于气溶胶单次散射特性计算的准确度。气溶胶的粒子形状是影响其单次散射特性的重要因素之一。基于T矩阵散射理论，以MODIS海洋气溶胶模型细模态M4和粗模态M9为例，模拟计算了不同纵横轴比椭球形状以及等概率纵横轴比椭球形状分布的非球形粒子单次散射特性。与球形粒子进行比较，发现非球形性对细模态粒子具有起偏作用，而对粗模态粒子具有退偏作用。利用机载大气多角度偏振辐射计（AMPR）的近海海域航飞遥感数据，进行了非球形粒子和球形粒子气溶胶光学厚度的反演试验。反演结果表明，基于非球形模式得到的气溶胶光学厚度与地面CE318太阳辐射计测量结果一致性较好，相对均方误差在0.06以内。本文研究结果为高精度的近海海域气溶胶光学厚度偏振反演提供了理论支持。

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吴庆华   陈慧   朱思斯   周阳   万偲  

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多相机阵列中的相机位姿关系标定是大尺寸测量系统中非常重要的一个环节。建立标定模型，采用圆点阵列平面靶标，通过线性平移，使得靶标分别位于不同的相机视野范围内，获得同一靶标特征点在不同相机坐标系下的坐标；根据靶标特征点在靶标坐标系下的坐标，求解靶标坐标系与相机坐标系之间的位姿关系；根据靶标的线性平移约束，进而求解两两相机之间的位姿关系。经实验验证，对于安装距离约为2300mm的相机，标定误差小于0.002mm。标定过程简单，速度快，可以适用于工业大尺寸测量中的现场标定。

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莫程威   崔海华   程筱胜  

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针对跨尺度数据之间尺度差异导致拼接困难、精度低等问题，提出了一种使用分形维数表征尺度的跨尺度数据拼接方法。利用离散小波变换对原始数据进行多尺度分解，获取其在多个尺度上的近似数据；利用分形维数对数据之间的尺度差异进行表征与衡量，找出跨尺度数据在相近尺度上的小波变换数据；利用迭代最近点算法对对获取的尺度近似数据进行拼接，最终将所获得得到的转换关系应用于原始数据，完成跨尺度数据的拼接。对获取的不同尺度下的三维表面形貌数据进行分形维数的计算，结果表明分形维数能有效表征以及衡量尺度参数。最终的跨尺度拼接结果表明，本文提出的方法能有效地实现跨尺度的数据拼接。

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鲁一冰   刘文清   张玉钧   张恺   余冬琪  

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可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）作为一种痕量气体精确检测的方法，已广泛应用于生活生产之中，其可通过积分吸光度与气体浓度线性关系准确地反演待测气体浓度。其中，由于环境变化和系统噪声等原因，易造成吸光度曲线形变，故需对吸光度曲线进行非线性拟合将其回归至Voigt模型。设计并搭建基于TDLAS的一氧化碳(CO)实时在线监测系统，在此平台基础上，提出三角替代Voigt线型单光谱积分吸光度快速计算方法，并与高斯-埃尔米特（Gauss-Hermite）方法进行比较。其中，三角替代方法浓度反演精度仅下降0.11%，平均计算耗时缩短84.19%。实验结果表明，三角替代Voigt线型拟合方法以极小的精度损失，大幅提高了线型拟合的运算速度。

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闫利   王芮   刘华   陈长军  

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针对现有局部立体匹配算法在弱纹理区域匹配精度低的问题，提出一种基于改进代价计算和自适应引导滤波代价聚合的局部立体匹配算法。该算法首先将增强后的梯度信息与基于梯度进行Census变换的结果相结合构建代价计算函数；然后对图像的每一个像素构建自适应形状十字交叉窗口，并基于自适应窗口进行引导滤波代价聚合；最后通过视差计算和多步视差精化得到最终的视差图。实验结果表明，所改进算法在Middlebury测试平台上对标准立体图像对的平均误匹配率为4.80%。与基于传统引导滤波器的立体匹配算法相比，改进算法在弱纹理区域取得更好的匹配结果。

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朱新山   钱永军   孙亚   姚思如   孙彪  

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随着图像篡改方案性能的逐渐提高，图像的真实性受到很多关注。现有的检测方案仅针对特定的篡改手段，且计算速度较慢。因此本文提出一种基于深度神经网络的图像修复取证方案，其对输入图像的大小没有限制，能对待取证图像实现像素级检测。本文方案集成编码器网络和解码器网络，其中编码器网络由卷积层、BN层、Relu层和池化层组成，以自动提取图像修复遗留的特征；解码器网络包括上采样层、卷积层和Merge层，其将提取的特征图恢复至输入图像大小，同时，本文采用了FPN网络对解码器网络中的特征图进行信息补充。实验采用MIT Place数据集作为训练集，UCID数据集作为测试集，文中对训练集和测试集分别使用了不同的修复篡改算法。实验结果表明，与其他图像修复取证方案相比，本文方案的修复区域定位更精准，处理速度更快，且对不同的修复篡改方法具有鲁棒性和泛化性。

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余达   刘金国   何昕   何家维   陈佳豫   张晓阳   彭畅  

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超光谱成像的应用效果非常依赖获取的图像信噪比（SNR），在高空间分辨率下帧速率高、信噪比低，由于光谱成像包含了空间和光谱两维信息，不能使用TDI 模式解决光能量弱问题；现今多采用摆镜降低应用要求，增加了体积和重量，获取图像不连续，且运动部件降低了航天可靠性。本文提出将超高速电子倍增与成像光谱有机结合，构建基于电子倍增的高分辨率超光谱成像链模型，综合考虑辐射源、地物光谱反射、大气辐射传输、光学系统成像、分光元件特性、探测器光谱响应和相机噪声等各个环节，可用于成像链路信噪比的完整分析。采用LOWTRAN 7软件进行大气辐射传输计算，对不同太阳高度角和地物反射率计算像面的照度，根据电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）探测器的噪声模型，计算出不同工作条件下的SNR。通过对SNR的分析和实验，选择适当的倍增增益，可使微弱光谱信号SNR提高6倍。

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李萌阳   袁晓东   曹庭分   刘长春   张尽力   熊召   陈海平   全旭松   易聪之  

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偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。从数学模型、理论模拟和实际实验三个方面分析了几何结构标定误差与低阶面形测量误差之间的关系。给出了表示几何结构标定误差与面形测量误差之间关系的数学模型，并通过模拟和实验结果对其进行了验证。结果表明，几何结构标定中坐标平移误差会导致倾斜和离焦面形测量误差；被测面分别与相机和显示器之间的距离越大，几何结构标定的误差对低阶面形测量的影响越小。研究结果可以帮助选择合适的偏折术测量系统结构和提高低阶面形测量精度。

       PDF全文 (下载：1)        光学学报 ，2018年第38卷第11期 pp.1112006      

何颖   马戎   李岁劳   郭强  

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多点透视问题是确定相机位姿的基础问题，被广泛应用于计算机视觉、摄影测量、机器人、空间交会以及虚拟现实等场合。本文提出一种在变量投影框架下的多点透视问题求解算法。相机的旋转与平移参数在变量投影的框架下被分开估计。先把平移参数固定，根据Wahba问题的解法求解出最优旋转矩阵。然后应用奇异值分解导数的计算公式计算当前最优旋转矩阵对平移参数的导数，由此计算出代价函数对平移参数的导数。最后，针对平移参数用Levenberg-Marquardt算法迭代优化代价函数，直到精度满足要求为止。实验结果证明我们的算法不仅误差较小、计算效率较高，而且具有较大收敛域。

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曹海霞   赵英飞   何淼   王卫东   王超  

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由于棱镜具有色散不均匀的特点，中阶梯光栅光谱仪二维谱图在长波波段不可避免的存在相邻衍射级次间相互干扰的情况。为了克服这一缺点，同时充分利用探测器像面，本文设计了一种小型分段式的中阶梯光栅光谱仪。通过对中阶梯光栅和棱镜的色散原理详细分析，确定两者参数与探测器之间的关系，结合双缝间隔设计方法，采用双狭缝切换的方式，给出分段式中阶梯光栅光谱仪的设计方法。利用此方法将系统的波段范围165nm-800nm分为165-230nm和210-800nm两部分，焦距设计为200mm，分别采集双波段的二维谱图。使用光学设计软件对光学系统进行光线仿真，结果表明，200nm处的实际光谱分辨率可达0.015nm@200nm，满足设计指标的要求。

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朱帆   于芳苏   吴易明   郝冲  

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为便于在相机标定系统设计前，对标定误差进行预估，分析影响标定误差的因素，指导相机标定系统工程设计，针对P4P相机标定算法，提出了新的算法模型，解决了原算法中方位角、俯仰角、横滚角各姿态角相互耦合的问题，使姿态角求解仅与相机内参和特征点图像坐标相关。在此基础上，建立了误差分析模型，从理论上分析了图像定位误差、畸变、主点误差、焦距误差、特征点位置误差对姿态角标定的影响，并进行了仿真和试验，试验结果表明，标定精度试验值和仿真值一致，误差分析模型准确有效，能够指导标定系统工程设计，具有较高的工程应用价值。

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刘璐   吴晓静   孙伽略   张慧琴   杨勇  

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针对现有表面等离子激元折射率传感器纵向探测深度小、探测范围无法覆盖整个细胞厚度的问题，本文提出一种大探测深度、高灵敏度的活细胞折射率实时测量方法，并利用该方法开展了药物敏感性的实验研究。基于偏振选择吸收效应，搭建了全内反射条件下的石墨烯折射率传感系统，进行了不同质量分数氯化钠溶液折射率的测量，结果表明系统具有9.5×103^ mV/RIU和1.8×10^-7 RIU的灵敏度和分辨率；利用该系统开展了活细胞药物敏感性的实验研究，分别研究了顺铂和紫杉醇作用于Ramos细胞和Jeko-1细胞时生物演化过程中细胞折射率的实时变化规律，验证了折射率变化与其药性机理作用的一致性。

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胡润   吴逢铁   胡汉青   杨艳飞  

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理论分析了螺旋贝塞尔光束的产生机理。根据高斯-谢尔模型的交叉谱密度公式及交叉谱密度传播理论，推导得出了部分相干螺旋贝塞尔光束的表达式。研究了部分相干螺旋贝塞尔光束的传输特性及相干度对其传输特性的影响。结果表明，随着传输距离的增加，光束截面光强分布衬比度逐渐下降，光场分布由贝塞尔型分布逐渐向高斯型分布转变，但是光束仍具备螺旋自加速特性；对于高阶光束，出现了暗核消退现象，并且暗核消退距离随阶数的增加而增加。随着相干长度的下降，贝塞尔光场分布区间逐渐减小，光束的无衍射距离缩短。同时，探讨了光场调控对光束的影响，其中包括了全息片的参数设定以光场相干度的调节。

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曾海瑞   孙华燕   杨彪   张廷华  

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地基光电探测系统是空间目标信号获取的重要探测手段，而曝光时间是影响其探测性能的主要参数。以空间目标的光学特性为基础，计算出系统的极限探测距离、最小可探测尺寸和极限探测星等，分析了其与曝光时间等影响因素的定量关系，结合空间目标的像移模型，得到动态条件下，系统探测能力随曝光时间的变化关系，并进行仿真研究。研究结果表明：目标相对静止时，系统探测能力随曝光时间延长而增加，并趋于稳定；目标相对运动时，系统探测能力随曝光时间延长先增加后减小，并存在一个最优曝光时间，而且此时间与目标相对角速度有关，当相对角速度为26''/s时，最佳曝光时间为0.92s 。

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何宏炜   吴志航   于召新   冯湘莲   江荷馨   高士明  

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本文基于支持向量机(SVM)的机器学习方法提出了空间激光通信四进制脉冲振幅调制(PAM-4)信号的检测算法。利用功率谱密度反演大气相位屏仿真方法结合Taylor冰冻流假设，得到了激光载波经过大气湍流信道的光场信号，叠加接收高斯白噪声后，针对所得的四进制PAM-4信号采用SVM算法进行判决。SVM检测算法与大气信道无关，通过对接收信号数据进行分组，并且对各分组数据交叉验证进行训练学习和参数调整，通过多次二分类确定各电平之间的最优超平面，进而做出信号判决。SVM检测算法得到的误码率性能优于双步盲检测法，在大气湍流较弱的情况下与最优边界检测法的结果相当，说明了SVM接收算法具有良好的性能。

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朱启凡   付跃刚   刘智颖  

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提出了一种可见光谱段内窄带偏振陷波滤波的矩孔光子晶体结构。通过建立矩孔光子晶体模型，将矩孔光子晶体结构等效为介质层-光栅层-介质层周期结构，利用Rugate滤波理论对矩孔光子晶体结构进行分析，结合等效介质理论(EMT)和传输矩阵(TMM)对结构模型的入射光s偏振，p偏振的透过率进行了仿真。并讨论矩孔光子晶体纵向周期数m，光栅层填充比f，厚度d等参数，对偏振陷波的中心波长、带宽以及截止带透过率的影响。针对417nm、497nm、582nm、685nm，设计了带宽为10nm的p偏振偏振窄带陷波结构，仿真并用时域有限差分方法(FDTD)进行验证，结果表明，矩孔阵列结构可以实现可见光谱段内窄带偏振陷波滤波。

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安喆   徐熙平   杨进华   刘洋   闫宇轩  

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针对增强现实系统中的三维跟踪注册问题，提出了一种基于语义目标匹配的三维跟踪注册方法。首先通过改进的SSD深度卷积神经网络对图像进行语义分割，获取场景中不同目标的像素级语义分割结果。在求取相机姿态目标函数时，融合了图像的灰度约束与几何约束，对相机的姿态进行估计。这种结合语义目标的灰度与深度信息的三维跟踪注册方式，避免了由于特征点的缺乏或误匹配问题对算法性能的影响，且能够适应不同结构的场景。实验结果表明，本文的三维跟踪注册算法的误差不超于2.2个像素，且基本满足了实时性的要求。

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陈杰   刘杰   朱立   邓晓   程鑫彬   李同保  

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纳米级长度标准物质是纳米制造中精密测量的基础支撑，其中，基于原子光刻技术研制的纳米标准光栅，可作为高精度的纳米计量传递标准，用于校准扫描探针显微镜（SPM），扫描电子显微镜（SEM）等测量仪器。原子通量是原子光刻技术制备纳米光栅质量优劣的主要影响因素之一。本文通过应用原子炉管喷发量的理论模型，利用理论与实验相结合的方法，比对研究了三类典型原子炉管构型下的原子通量水平，并基于最优原子构型将研制的铬纳米光栅峰谷高度提升到100 nm，使光栅质量得到进一步优化。

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乔潇悦   陈欣   丁国清   蔡潇雨   魏佳斯   李源  

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为提高光刻工艺的精准度，保证光掩模的制作质量，需对光刻机的工作台进行高精度的校准测量。基于最小二乘法原理的自校准方法可以有效分离误差，提高超精密级二维工作台的定位精度。由辅助测量装置栅格板的不同位姿，构建有关工作台误差和栅格板误差的数学模型。根据最小二乘原理，将误差方程转化为正规方程。通过研究位姿方案对关系矩阵的秩的影响，归纳总结出位姿与自校准模型之间的一定规律。依据方程具备最小二乘解的条件，论证了自校准过程中，栅格板必须在初始位姿的基础上经过旋转90度及平移的位姿变换，并进行了仿真实验。结果表明，只有包含这三种位姿的位姿方案才使得仿真计算值接近真实值。此基本三位姿是实现最小二乘法自校准的充分必要条件。

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应璐娜   周卫东  

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为提高激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对土壤元素的检测精度，建立了相关向量机（RVM）土壤元素定量分析模型，并将所建立的模型与已有的化学计量学方法支持向量机和最小二乘支持向量机进行对比分析。选取14个土壤样品，其中10个作为训练样品集，另外4个作为测试样品集。以土壤元素Ni的四条特征谱线作为分析线，进行光谱归一化处理后，利用训练样品集建立相关相量机、支持向量机和最小二乘支持向量机模型。根据所得模型，通过测试样品集测试结果比较可知，在模型预测精度方面，支持向量机较差于其他两种模型方法。但在模型稳定性方面，最小二乘支持向量机要较差与其他两种模型方法。因此，在实际应用中相关向量机在模型稳定性以及预测精度上的优势表明都比其他两者更适用于激光诱导击穿光谱技术定量分析技术。

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蒋章伟   燕艳   李阳   毕云峰  

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激光诱导击穿光谱技术具有原位、快速、非接触、多元素探测的优点，是现场分析领域的研究热点之一。激光诱导击穿光谱信号的稳定性受激发光在目标表面聚焦准确性的影响很大，在海底热液喷口烟囱体探测等应用现场，难以通过对目标样品进行预处理这种常规方法来提高对焦精度，一套快速、高精度对焦系统对LIBS光谱探测有重要意义。将显微自动对焦系统结合图像对比度评价方法应用于激光诱导击穿光谱探测系统中以提升对焦的精度，以双色激光辅助对焦方法扩大寻焦范围并加快对焦速度。测试证明，两种方法结合可以实现2400 的对焦范围和20 对焦精度，并明显提升对焦速度，有望提高现场探测时的LIBS信号质量和光谱采集效率。

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漆宇   刘楚嘉   何涌   郜飞飞   李梓润   庄其仁  

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研究了一种侧面均匀发光聚合物光纤（POF）的制备方法，采用激光打标技术在POF侧面制作变栅距（VLS）光栅型散射点，建立了激光打标VLS散射点模型，由深度很浅的表面凹坑和纤芯内分布着散射颗粒的散射区组成。理论推导出散射点相对散射光功率和VLS栅距计算公式，分析了散射点的散射光功率随散射点凹坑深度和散射颗粒密度的变化规律，以及不同散射点凹坑深度和不同POF侧发光相对出射度下VLS栅距的分布规律。结果表明散射点凹坑深度的微小变化（微米量级）对散射点的散射光功率和VLS栅距的影响很大。而当散射颗粒密度 时，散射点散射光功率随散射点密度的变化不大；当 时，散射点散射光功率随散射颗粒密度变化明显。理论计算了不同散射点凹坑深度和不同相对出射度的VLS栅距分布曲线，并且通过实验验证了理论结果的正确性。通过调节合适的激光打标功率，实验得到亮度均匀度高于90%的侧发光POF。

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解娜   崔庆丰  

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环境温度的变化会导致光学系统热离焦，限制了其在空间环境中的应用。本文提出一种可见光系统被动式无热化设计方法，在常温下满足像质要求的光学系统基础上，根据消色差消热差方程组，计算透镜产生色差及热差能力的综合权重，通过比较权重进行结构分组，并依据分组将初始系统等效成两个单透镜系统进行光学材料挑选以实现无热化设计。采用该方法对一焦距为400mm，F数为4的双高斯型航空相机在-40℃~+60℃的温度范围内进行无热化设计。该系统在各个温度下空间频率为55lp/mm处的调制传递函数值均大于0.4，设计结果表明该设计方法能够使长焦光学系统实现在大温差环境下保持较好像质，光学性能稳定。

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华夏   王新晴   王东   马昭烨   邵发明  

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针对现有目标检测算法在复杂大场景下多目标检测的精度和实时性难以平衡的问题，受深度神经网络卷积核形态启发，模仿人眼视觉机理，改进了基于深度学习的目标检测框架 SSD，提出一种多目标检测框架AP（Adaptive perceive）-SSD，将其专用于复杂大交通场景多目标检测。设计由多形态Gabor和彩色Gabor构成的特征卷积核库，训练筛选最优特征提取卷积核组替换原有网络的低级卷积核组，有效提高检测精度；将单图像检测框架与卷积长短期记忆网络结合，通过使用瓶颈-长短期记忆层提炼传播帧间的特征映射实现了网络帧级信息的时序关联，降低计算成本，实现对视频中受强干扰影响目标的追踪识别；加入自适应阈值策略，降低漏警率和虚警率。实验表明，相比于其他基于深度学习的目标检测框架，各类目标识别的平均准确率提高了9~16%，平均准确率均值提高了14~21%，多目标检测率提高21~36%，检测帧率达到32帧/s，实现了算法精度与实时性的平衡，取得较好的检测识别效果。

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刘栋   戴聪明   唐超礼   魏合理  

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利用中高层大气红外辐射模式模拟分析极光对中高层大气临边红外辐射的影响。模拟结果表明，极光扰动大气时，NO导致2.7 μm、5.3 μm带临边辐亮度相比于静态值显著增大，2.7 μm带辐射不含时变化，5.3 μm带辐射含时小幅变化；CO2和NO+导致4.3 μm带临边辐亮度相比于静态值显著增大，CO2导致其含时变化；10 μm、15 μm带临边辐亮度因CO2 4.3 μm带的关联效应也一定幅度增大，并同样含时变化。因化学反应产生的高振动能级NO、NO+使2.7 μm、4.3 μm、5.3 μm带在包含它们的基带和热谱带的宽光谱范围内都获得增强。根据所获得的辐射特性，初步模拟了一次极光扰动大气的4.3 μm带临边观测事件，并与实测值进行对比分析，验证了模式的正确性。

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程成   汪方杰  

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实验首次实现了基于钠硼铝硅酸盐玻璃的近红外PbSe量子点光纤放大器（QDFA）。在钠硼铝硅酸盐玻璃基底中，通过优化熔融-退火法的热处理条件，制备得到了中心粒径为4.76 nm的PbSe量子点光纤。量子点光纤有强烈的光致荧光谱并相当稳定。QDFA由量子点光纤、波分复用器（WDM）、隔离器（ISO）、泵浦源（LD）等构成。实验表明：QDFA在1260-1380 nm区间实现了信号光的放大，增益波长区间与量子点的粒径大小有关。当输入信号光功率为-17 dBm时，输出信号光增益为16.4 dB，-3 dB带宽达80 nm。实验观测到了明显的激励阈值现象和增益饱和现象。与常规的掺铒光纤放大器（EDFAs）以及少模掺铒光纤放大器（FMEDFAs）相比较，本文QDFA的激励阈值低、带宽宽、噪声小。本文实现的PbSe量子点光纤放大器为扩展光纤通信波带和工业化应用提供了一种新的途径。

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l李占峰   王淑荣   黄煜   薛庆生  

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空间大气光谱遥感定量化研究中，光谱杂散光已经成为限制光谱仪器探测精度的关键因素之一，本文在简介目前光谱杂散光测试与修正常用方法的基础上，详细介绍了光谱杂散光矩阵修正法的核心内容—仪器的光谱杂散光矩阵的标定。然后利用实验室搭建了杂散光矩阵测量装置标定了前向临边成像光谱仪初样机的杂散光矩阵，最后在外场实验中验证了基于仪器杂散光矩阵的杂散光修正方法的精度。

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李兆杰   崔海华   刘长毅   程筱胜   张小迪  

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为解决视觉测量中重建强反射表面时易遇到的过度曝光或曝光不足的问题，本文提出了一种基于自动多曝光的面结构光测量方法。本方法的核心是根据基准点像素值随曝光时间的变化计算出相机响应曲线。利用相机响应曲线和不同曝光时间下图像计算出当前场景测量所需的曝光次数和曝光时间。最后，将具有不同曝光时间的图像序列融合成新的的条纹图像序列进行重建。实验结果表明，算法能够准确计算每次曝光的时间，克服了强反射表面引起的条纹图像饱和或过暗问题，能够实现高动态范围表面反射率物体的三维形貌光学非接触测量。

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易维   曾湧   原征  

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高分三号卫星是世界上成像模式最多的SAR卫星，高分三号SAR图像与多光谱图像融合可以改善图像视觉效果。本研究提出一种新的研究思路：利用NSCT变换模拟出既包含多光谱谱段信息又体现SAR图像细节信息的高分辨率图像，则融合可不拘泥于具体算法。同时本研究中提出2种基于NSCT变换的高分辨率图像模拟方法，采用高分三号3m、5m分辨率SAR图像和高分一号16m分辨率图像进行试验，利用Brovey、IHS、PCA和SVR融合算法验证思路有效性。研究结果表明：传统SAR和多光谱图像直接融合的方法能够保持SAR的细节信息，但噪声明显，且光谱信息损失大；本研究提出的NSCT平均图像和平均NSCT图像可以保留融合结果的光谱信息，且模拟的NSCT平均图像的光谱信息比平均NSCT图像更贴近多光谱。

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王靖锋   崔庆丰  

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为了校正宽波段长焦距复杂光学系统中的三级光谱，提出一种子波段缝合光学玻璃组合选择方法。该方法是将设计波段拆分成多个子波段区间，并将子波段区间进行缝合生成更大的子波段区间直至将整个波段覆盖，同时对所有可能的光学玻璃组合在每个子波段区间列出复消色差方程组。通过最小二乘法对方程组求解，最终得到能够有效校正三级光谱的最优化玻璃组合。采用该方法计算出的光学玻璃组合设计了一个宽波段长焦距光学系统，该系统的波长范围为0.45~1.014μm，焦距为400mm，F数为6，全视场10°。系统共采用3种光学玻璃，7片球面透镜，MTF接近衍射极限。设计结果表明，采用本文提出的方法可以实现在复消色差光学系统中三级光谱残差的校正。

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段微波   李大琪   刘保剑   余德明   陈刚   刘定权  

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保偏反射镜可同时实现光信号高效传递和偏振对比度的调制，是偏振调控光学系统中常用的光学薄膜元件，在星地量子通信、海洋遥感，目标侦察识别等领域有明确的需求。原子氧是低地球轨道中残留大气的重要成分，其高速与保偏反射镜膜层碰撞，产生反应和剥蚀效应。选择金属Ag和Ta2O5、SiO2、Al2O3等多种介质薄膜材料，设计和制备保偏波长在810nm和850nm偏振对比度优于10000：1的保偏反射镜样品；结合保偏反射镜所处的轨道环境，制定不同迎风面条件和剂量的原子氧模拟试验条件，考察保偏反射镜样品偏振对比度的变化趋势。本论文的试验数据和结果，对保偏反射镜长期稳定空间在轨工程应用具有重要意义。

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张清博   张晓晖   韩宏伟  

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由于水体对光的吸收和散射等影响，水下光电图像具有低信噪比、低对比度的特点，导致目标难以识别，这限制了水下光电成像装备的实际应用和发展。为提高目标的探测精度和识别率，本文提出一种包含一维并行卷积和子像素卷积的深度卷积神经网络，利用该卷积神经网络从水下光电图像训练集中学习优化图像质量的参数，实现去噪和对比度增强。实验结果表明，相比于经典去噪方法和对比度增强方法联合处理的结果，本文方法得到的峰值信噪比（Peak signal to noise ratio，PSNR）平均提高2.93dB，均方根对比度（Root mean square contrast，RMSC）平均提高14.41，能够在去噪、对比度增强和亮度提升等方面进行有效的权衡，获得适合人眼视觉感受的图像，且处理单幅图像的平均速度是经典方法的9.46倍。最后用测试集对网络进行测试，网络在一定范围内均能够较好优化图像质量，具有一定的泛化特性。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第11期 pp.1110004      

吕金光   梁静秋   梁中翥   秦余欣  

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在利用空间调制傅里叶变换光谱仪对远距离目标进行光谱遥测时，大气湍流扰动引起的入射光场的波前畸变会影响干涉图像和复原光谱的质量。本文根据大气湍流扰动对光场的相位调制作用，建立了大气湍流的随机相位模型与光场在大气中的分步传输模型，并对大气湍流扰动作用下的干涉图像与复原光谱进行了数值计算，结果显示大气湍流会导致干涉图像的背景产生低频的强度起伏，并致使复原光谱在低频区域出现伴频噪声。采用统计实验的方法对归一化光谱误差与望远系统入瞳放大率及大气相干长度之间的关系进行了统计分析，结果表明，归一化光谱误差的统计均值与望远系统入瞳放大率之间为准线性正相关，而与大气相干长度之间为非线性负相关。依据归一化光谱误差的统计分析结果,便可以根据外场环境的大气相干长度，合理的设计望远系统的入瞳放大率，从而实现对目标光谱的有效探测。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第11期 pp.1130003      

葛宝义   左宪章   胡永江  

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针对长时目标跟踪中目标遮挡、目标出视野等因素导致的目标失跟问题，为提高目标跟踪的速度和鲁棒性，提出一种基于特征融合的长时目标跟踪算法。首先融合目标方向梯度直方图特征、颜色空间特征和局部敏感直方图特征，来增强算法在复杂情况下的特征判别力，提高目标跟踪的鲁棒性，并对融合特征进行降维来提高目标跟踪的速度；然后通过额外的一维尺度相关滤波器来获得目标最优的尺度估计，并通过QR分解来无损降低计算复杂度；最后自适应确定目标检测阈值，在目标遮挡或出视野导致目标失跟时，通过EdgeBoxes方法提取目标候选区域，利用结构化支持向量机重新检测目标位置达到长时跟踪的目的。实验在标准跟踪数据集OTB2015和UAV123上进行。实验结果表明，本文算法较其他最优算法目标跟踪平均精度提升2.5%，目标跟踪平均成功率提升3.8%，目标跟踪平均速度为28.6FPS，满足跟踪的实时性要求。在目标受到遮挡、出视野等情况下，该算法仍能够对目标进行持续准确的跟踪。

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温淑焕   赵燕芳   马金荣   H.K.Lam   王洪斌  

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低照度环境下图片质量下降，同时发现，悬浮在空气中的烟雾、粉尘等物质形成的雾、霾，会导致图像的细节模糊不清，对户外拍照和计算机视觉应用方面造成了极大的影响。因此，如何对退化图像进行去雾处理，提高图像质量，对于图像处理和计算机视觉具有非常重要的应用价值。本文提出了一种基于亮通道和暗通道结合的雾霾天气图像去雾算法。基于退化图像的物理模型，提出了一种空气光散射模型。通过使用先前的亮通道和暗通道的结合来估计大气光值和透射率。该算法可以解决无雾图像恢复时天空区域的颜色失真问题，恢复图像的细节和颜色，提高图像的视觉效果，评估参数用于图像质量的比较。仿真结果表明，本文提出的算法优于多尺度Retinex图像去雾算法。

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倪栋伟   李旭阳   杨明洋   任志广  

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为了提高对广域空间目标的监视能力，设计了一种大视场空间光学探测系统。该系统采用离轴三反式光学结构，工作波段为400~900nm，焦距为64mm，F数为1.25，视场角为30°×30°。系统的主镜和三镜分别采用Zernike多项式和XY多项式自由曲面进行设计，对设计出的主镜和三镜进行光线追迹，获取自由曲面的离散点数据，利用Matlab对获得的离散点进行拟合，得到主镜和三镜的自由曲面面型。同时结合空间目标特性及探测器性能指标，计算出了相应的光学系统参数，确定了系统的技术指标。该探测系统具有9等星的探测能力，可实现对255km处的空间目标进行探测。从系统的点列图及能量分布包围图中可以看出，系统的能量集中度高，成像质量良好。

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臧益鹏   阚瑞峰   聂伟   许振宇   彭于权  

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气体中微量水的定量测量是一项重要而又困难的课题，尤其是在高纯气体的制备中有着极其重要的地位。根据国家标准GB/T 8979-2008，高纯氮中氮气纯度（体积分数）应≥99.999%，其中水含量（体积分数）小于3ppm。本文提出采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)方法对高纯氮气中的痕量水汽进行检测。在自主设计的多次反射池中，首先利用浓度为1007ppm的CH4作为标气，运用1654nm附近甲烷吸收光谱，提出采用三线拟合方法同时拟合三条中心频率相近(小于0.01cm-1)，低态能级相同的吸收线的方法，测量得到了多次反射池的精确光程值;其次,研究了TDLAS系统中激光器干涉背景和周围空气段吸收本底,获得了TDLAS系统的精确本底;最后,利用激光器为1854nm的TDLAS系统（探测灵敏度为1.14ppm）对3个批次南京特气（不同生产时间）的高纯氮气水汽浓度进行测量,通过严格背景吸收扣除,运用多线Voigt线型模型拟合无背景吸收的水汽光谱，获得了高纯氮气中水汽浓度。与国家标准(小于3ppm)进行对比，得到的最大偏差为10.33%。

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娄世良   吴骏   肖志涛   耿磊   张芳   王雯  

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为了实现眼底相机的小型化，设计了一款视场角为30o的免散瞳立体成像眼底相机光学系统。该系统不仅可以实现对眼底视网膜图像的多角度同步采集，还可以实现眼底视网膜600万像素的高清成像。本系统由成像系统和照明系统组成，在成像系统中，通过改进格里诺式体视显微镜成像结构，设计出新型眼底立体成像光学结构，并在该结构中加入前置物镜来提高成像分辨率；在照明系统中，通过设置环形光阑来避免角膜反射光的产生，并加入黑点板来消除网膜物镜产生的杂散光。结果表明，本光学系统对正常人眼的物方分辨率高于200lp/mm，系统总长290mm，场曲值小于28μm，畸变仅为-4.9%，且系统具有较强的调焦能力，能对-7D~+5D(1D=1m-1)屈光度人眼的眼底清晰成像。

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孔德明   张春祥   崔耀耀   李雨蒙   王书涛  

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将三维荧光探测技术和交替惩罚三线性分解（APTLD）算法相结合，提出一种用于混合油液中油种成分检测的方法。首先利用FLS920荧光光谱仪采集拟进行成分检测的主要混合油液（航空煤油和润滑油）在不同体积比配制下共20个样本的三维荧光光谱数据，并利用Delaunay插值法对所获得的三维荧光光谱数据进行校正；然后利用核一致函数确定出APTLD算法解析三维荧光光谱数据时所需的组分数；最后利用均方根误差（RMSE）和相关系数矩阵对APTLD算法解析三维荧光光谱数据的效果进行评价。研究结果表明，经APTLD算法解析后得到的RMSE和相关系数矩阵中非对角线上元素值均满足所设阈值0.05和0.95的要求。在解决三维荧光光谱严重重叠的问题上，APTLD算法优于平行因子算法，达到了对混合油液中油种成分进行快速检测的目的。

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吴晨玥   易本顺   章云港   黄松   冯雨  

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彩色眼底图像视网膜血管分割技术对于临床医学诊断有重要价值。本文提出一种基于改进卷积神经网络的视网膜血管分割方法。首先，本文将残差学习和密集连接网络(DenseNet)相结合，更充分地利用每一层的特征，通过增加短连接（shortcut）的方式缩短了低层特征图（feature map）到高层特征图之间的路径，强化了特征的传播能力。其次，本文在编码器-解码器(encoder-decoder)结构的网络中加入了空洞卷积，用以在不增加参数的情况下增加感受野，从而提取更多细小血管。实验表明，与现存其他深度学习方法相比，本文所提网络结构的参数数量大幅减少，在DRIVE标准数据集上准确率达到0.9556，灵敏度达到0.8036，特异性达到0.9778，ROC曲线下的面积(AUC)达到0.9800，比现存其他深度学习方法的分割效果更优。

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黄凯   陈平   刘伟伟   林列  

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光声成像由于兼具光学成像的高对比度和超声成像对深层组织的高分辨率，在生物医学成像领域有着巨大的潜力且发展十分迅速。光声成像通过在多个角度进行光声信号的采集，可以获得生物组织二维或三维的光学吸收分布图像。但实际的光声成像往往由于硬件条件和成像时间的制约难以采集足够多角度的光声信号。在信号采样不足的情况下，光声图像的重建质量严重下降，出现大量伪迹。针对该问题，本文提出一种基于字典学习与稀疏表示的恢复重建方法对光声信号进行预处理。仿真实验表明，经过本文算法处理的光声重建图像伪迹显著减少，细节清晰，峰值信噪比提高约8dB。同时，不同信噪比下的仿真实验表明，本文算法具有良好的鲁棒性。

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王岩   陈平   龚诚   孙德川   刘伟伟   林列  

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摇头丸、冰毒和海洛因等常见的毒品，在特定波长激发下都可以发射荧光，但是这些分子结构中荧光基团数量较少或者量子效率很低，当毒品的浓度较低时，荧光信号很弱，很难被检测到，这限制了荧光光谱技术在毒检领域的应用。为了提高荧光光谱技术的灵敏度，不同于传统的采用高功率激光器增加激发光能量和选用高灵敏探测器的解决方案，本文从荧光信号的发散特性考虑，利用TracePro软件设计了用于荧光信号收集的光路。光路中，选用抛物面型反射镜和菲涅尔透镜对不同发散角的荧光光束进行准直，然后用平凸透镜和双凸透镜对光束进行缩束，最后用特定尺寸的微透镜阵列对光束聚焦。对设计的光路进行了仿真，结果表明，光路的荧光信号光收集效率为21.08%，比传统荧光收集光路的效率高出6倍。研究工作为改进本课题组已经开发的便携式高灵敏毒品荧光检测系统提供技术参考。

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白景湘   曲兴华   冯维   张福民  

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摘要： 在结构光三维测量中，因单投影仪单相机的测量结构在测量复杂物体时容易出现遮挡与阴影的现象，影响了测量数据的完整性。而使用双投影单相机的测量结构可扩展成像范围，减少阴影部分的面积，提高了测量效率，但如何从部分重叠的相移光栅中分离出原始投影信号已成为该方法的难点问题。本文分析了传统的四步相移法，提出一种基于灰度互补关系的重叠相移光栅分离方法，可以通过调整投影的相移光栅的时间及次序，在不改变原有测量系统结构的基础上实现对重叠部分干扰信号的有效消除。为验证该分离方法的有效性，搭建了测量系统，并进行了相关实验。实验结果表明，利用互补关系可以实现对重叠相移光栅信号的准确分离，获取完整的点云数据，并提高了测量速度。

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汪圣飞   许乔   王健   张飞虎   雷向阳  

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为了提高磷酸二氢钾（KH2PO4, KDP）晶体飞切加工表面质量及抗激光损伤能力，本文对KDP晶体表面典型缺陷的形成原因及抑制方法进行了研究。根据KDP晶体飞切加工表面缺陷的形貌、尺寸及元素组成特征，提出了不同类型表面缺陷的形成原因。通过飞切加工实验及表面染色切削实验证明了成因分析结果的正确性，进一步明确了KDP晶体表面缺陷的形成过程。建立了适用于描述KDP晶体表面缺陷形成过程的理论模型，提出了获得无缺陷晶体表面的工艺条件。根据分析结果对飞切加工参数及刀具结构进行了优化，并开展飞切加工实验验证了缺陷抑制措施的有效性。实验结果表明，飞切条件下KDP晶体(001)晶面的脆塑转变深度变化范围为125nm~268nm，当沿45°方向切削时脆塑转变深度最大，此时只要保证进给量小于36.6μm/r即可避免在晶体表面形成凹坑。此外，通过优化刀具结构可消除晶体表面的凸起缺陷，并最终获得了粗糙度Ra小于2nm的光滑KDP晶体表面。因此，采用本文提出的方法可对KDP晶体表面缺陷进行有效抑制。

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彭旷   曹益平   武迎春  

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针对流水线上在线运动的刚性物体，投影复合光栅可以解决像素匹配和相位展开对不同频率要求的矛盾，但在相位计算时，需对复合光栅进行滤波，该过程会降低重构精度。基于Stoilov算法，本文提出了一种无需滤波的复合光栅投影的在线三维测量方法，通过对复合条纹的设计，低频条纹相移方向与被测物体的运动方向平行，像素匹配后被测物体的运动会被转化为低频条纹的相移；高频条纹相移方向与被测物体运动方向垂直，像素匹配后各帧变形条纹图中高频条纹的光强分布完全一致，可直接进行相位计算，避开了因滤波造成的精度损失。同时在复合光栅中高频条纹的强度远低于低频条纹，可将其看作微弱的背景光，保证在线三维测量精度。仿真与实验验证了该方法的有效性。

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刘建邦   席晓琦   韩玉   李磊   卜海兵   闫镔  

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在锥束CT(cone-beam computed tomography，CBCT)中重建图像的质量被散射引起的杯状伪影、阴影严重干扰，极大地限制了CBCT的应用。本文基于K-N公式对康普顿散射截面的描述，结合比尔定律，分别计算在物体内部设定的每一个散射点对探测器所有探元造成的散射分布的概率，叠加所有散射点造成的散射分布概率，通过调节系数，求出总的散射分布，最后从投影数据中减去散射分布，实现散射伪影的校正。通过仿真和实际实验验证，本文方法能够明显抑制散射造成的杯状伪影与阴影，提高重建图像的质量。

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刘孟思   夏天   程书博  

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本文基于Thue-Morse非周期数学序列设计出一种新型衍射光子学元件—Thue-Morse多焦点涡旋透镜。与菲涅尔涡旋透镜相比，该类型透镜沿轴向具有多个聚焦涡旋且对称位置处的聚焦涡旋具有相等的强度。理论与实验证明了Thue-Morse涡旋透镜独特的光学性质。该类型透镜可以产生涡旋光束阵列，实现多平面束缚金属微粒、低折射率介质微粒等，在微纳光学领域具有潜在的应用。

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张晓男   钟兴   朱瑞飞   高放   张作省   鲍松泽   李竺强  

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使用深层的卷积神经网络对光学遥感场景影像进行分类处理时，需要消耗大量运行时间以获取较高分类准确率，减少网络的层数可以提高分类速度，但同时会降低准确率。为了集成发挥浅层网络速度快和深层网络准确率高的优势，提高遥感影像场景分类的效率，提出了一种基于集成卷积神经网络的遥感影像场景分类算法。首先，构建反向传播网络，完成场景图像的复杂度度量，然后，根据图像的复杂度级别，自适应选择适合其复杂度的卷积神经网络。最后，利用该卷积神经网络对图像进行分类，完成遥感影像场景分类过程。使用所提出的算法对NWPU-RESISC45公开数据集进行实验验证，取得了89.33%（10%训练率）和92.53%（20%训练率）的分类准确率，平均运行时间0.41秒，相比于微调训练的VGGNet-16模型，分类准确率提升了2.19%和2.17%，预测速率提升了33%。优于当前报道的其他遥感影像场景分类算法，证明了所提出算法的有效性和实用性。

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代成刚   林明星   王震   张东   管志光  

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光在水中传播时受到水的吸收作用和水中微粒的散射作用而发生衰减，因水的浊度变化，且水下拍摄时景深不一，导致水下获取的图像雾化程度和色彩偏差不同。传统的去雾算法用于处理这些模糊程度和色差多变的图像时效果欠佳。针对该问题，提出基于亮通道色彩补偿与融合的水下图像增强算法。首先，基于亮通道对原图像进行色彩补偿，获得色彩补偿的图像；再对色彩补偿的图像进行自适应对比度拉伸获得对比度高的清晰图像；最后采用多尺度融合策略对色彩补偿后的图像及对比度拉伸后的图像进行融合。实验结果表明，本文提出的算法可广泛应用于多种水下降质图像，且在无任何先验信息的条件下，能有效提高水下图像对比度和平衡图像色彩。

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陈佩君   冯鹏   伍伟文   吴晓川   傅翔   魏彪   何鹏  

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基于光子计数探测器的多能谱 CT，能够获得多个能量段的能谱信息，在材料识别方面有着独特的优势。由于窄能谱探测及光子计数探测器存在一致性差的问题，造成多能谱 CT 图像中含有较多的噪声和伪影，不利于材料的分解与识别。基于此，本文从重建的角度出发，改进了传统张量字典学习方法， 提出一种基于图像总变分(Total Variation, TV)和张量字典学习(Tensor Dictionary Learning, TDL)图像重建算法，简称 TV+TDL。该算法不但继承了TDL 算法在刻画各个能量通道图像之间相似性的优势，而且通过引进图像总变分作为正则项， 进一步恢复图像微小结构和细节并有效得抑制噪声，提高了材料分解精度。 仿真实验表明， TV+TDL 算法能够有效重建高质量的多能谱CT 图像，并成功实现基材料模型下的材料分解与识别，验证了该方法的有效性和实用性。

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杨彪   胡以华   李敏乐   郭力仁   唐进迎   陈曦  

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激光反射断层成像目标重构的建模仿真是激光反射断层成像雷达目标探测技术的重要环节。针对子光线与面元逐次求交时运算量大问题，提出了一种基于激光束边界面的快速求交算法，提高了运算效率。基于激光雷达信号的时空分布特性，推算出探测目标对信号的响应函数，建立二者的作用过程模型。在以上关键技术的基础上，构建了基于激光反射断层成像的目标重构仿真系统。根据不同采样间隔和不同探测角度对重构图像质量的影响，进行了两组对比仿真实验，在不同条件下运用滤波反投影算法完成了目标二维轮廓的图像重构。

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祝振敏   裴爽   陈世明   张福民  

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立体视觉非接触式测量技术因具备实时性、非接触性以及高精度等优良特性，因而被广泛应用于物体表面信息的三维重构以及工件的在线检测。在视觉测量图像采集过程中，由于镜面反射的存在，高反射率工件物体表面容易产生高光区域，高光区域掩藏了物体固有纹理颜色信息，从而对视觉测量精度造成一定程度的影响。本文以提高工件尺寸的视觉测量精度为目的，提出了一种基于偏振信息的视觉测量图像高光去除方法，在对图像中高光区域进行精确定位的前提下，搭建基于BP神经网络与Gaussian分布函数的视觉测量图像高光去除模型。在此模型基础上，本文针对基于偏振信息的视觉测量方法进行研究，对高光去除后的被测物体图像进行SIFT特征提取并统计特征点数目，相比于自然光照下的图像，其特征点数目有明显增多并且应用RANSAC算法实现左右视图图像的特征匹配。对工件尺寸进行视觉测量精度分析，结果显示该模型下的视觉测量精度有24.08%的优化，从而验证了本文研究基于偏振信息的强反射工件高光去除及视觉测量方法的有效性。

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徐德刚   李长昭   王与烨   唐隆煌   闫超   贺奕焮   姚建铨  

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实验利用一块1mol%氧化镁掺杂的近化学计量比铌酸锂晶体，采用环形腔结构的浅表垂直出射方式构成太赫兹（THz）波参量振荡器（TPO）,实现了高功率、快速可调谐的THz波输出。THz波的输出调谐范围为0.99-3.84THz，频率调谐响应时间为600μs。当泵浦脉冲单能量为150.3mJ/pulse时，在1.59THz处，THz脉冲的最大输出能量为16.28μJ，对应的能量转换效率1.08×10-4。在相同的实验条件下，我们采用传统的驻波腔作为比较，该环形腔结构输出的最大太赫兹波能量是前者最大输出能量的2.35倍。

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朱冉   顾伯忠   徐洁倩   张志永   袁祥岩  

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大口径太阳望远镜主镜直接暴露在空气中，主镜与环境的温差会引起视宁度效应。为降低上述视宁度效应，研究了主镜底部制冷空气的温度、风速及气刀风速对上述视宁度的影响。结合南京大学2.5m多功能望远镜ISMAT的主镜进行热控技术研究，以0.02arcsec的主镜视宁度为优化目标，数值求解结果表明：没有气刀时，满足优化目标的制冷空气温度为283.15K，进口风速为：3.5m/s；有气刀时，满足优化目标的制冷空气温度为283.15K，进口风速为：3m/s，气刀风速为：≥3m/s。

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陈双   殷高方   赵南京   覃志松   张小玲   甘婷婷   刘建国   刘文清  

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快速、准确评估浮游植物初级生产力对海洋生态环境科学研究及理解全球碳循环演变规律等至关重要。针对14C示踪法和黑白瓶法等传统方法表示的初级生产力存在测量周期长、操作繁琐等问题，本文依据生物膜能流理论，基于荧光动力学方法，即通过光源诱导产生可变叶绿素荧光获得光合参数，结合光合电子传递速率“生物-光学”模型，进行基于荧光动力学参数的光合电子传递速率Pe测量研究。通过不同胁迫条件下蛋白核小球藻测试，对比液相氧电极测量的光合放氧速率PO2，验证光合电子传递速率Pe测量浮游植物初级生产力的有效性。结果表明：不同浓度DCMU胁迫下，浮游植物Pe与PO2具有很好的一致性，且二者随胁迫浓度下降明显，PO2与Pe分别降低了71.55%和68.87%，二者的相关系数达到0.934；不同营养盐或光照强度胁迫培养15天，浮游植物Pe和 PO2仍然具有很好的一致性，二者的相关系数在0.955以上。本文基于光合电子传递速率进行浮游植物初级生产力测量研究，为浮游植物初级生产力的准确测量提供了一种方法。

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吴越   刘家祥   方勇华   杨敏  

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为了实现中空型平板波导小型红外光谱仪光谱数据的定量化，在分析实验室常用波长定标方法的基础上，建立了一种基于CO2激光器+积分球的波长定标装置，光谱定标范围宽且具有较高的分辨率，克服了传统实验室定标方法的缺点，提高了定标精度。本文首先介绍了中空型平板波导红外光谱仪的工作原理，接着利用该定标装置对光谱仪进行了波长定标，然后采用多项式拟合算法完成定标数据分析，最后通过对两片窄带滤光片的测量对定标结果进行了验证。实验结果表明：采用CO2激光器+积分球组合方式得到的波长定标方程，中心波长定标误差不超过0.1μm，光谱分辨率可达144nm。

       PDF全文 (下载：2)        光学学报 ，2018年第38卷第11期 pp.1130002      

寇潇文   周宾   胡水明   刘训臣   陈海轩   张勐   刘鹏飞  

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NH3是大气二次细颗粒物主要前体物之一，NH3浓度的准确测量对大气环境监测和保护具有重要的意义。近红外波段激光器成本较低，但对NH3浓度的测量普遍存在受环境中H2O、CO2气体干扰，吸收光程较短等问题。为克服环境中H2O、CO2干扰气体的影响，筛选出中心波长为6521.97cm-1的吸收谱线对大气环境中的痕量NH3浓度进行测量，该谱线不受环境中CO2吸收的影响，且在低压条件下与H2O吸收谱线重叠范围较小，通过多峰拟合可以准确提取出NH3的光谱吸收率。基于分布反馈式激光器搭建了一套腔衰荡吸收光谱测量装置，衰荡光腔由一对反射率高达99.996%的高反镜构成，空腔衰荡时间约96μs，有效吸收光程达到1.6×104m。利用该装置对大气环境中痕量NH3浓度进行了测量，实验结果表明，该测量系统的探测灵敏度可以达到3.9×10-10。

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吴军   王玲容   黄明益   彭智勇  

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以待标定鱼眼相机近似垂直棋盘格获取的单张影像为对象，综合利用多种几何约束分阶段求解基于球面投影成像模型的鱼眼相机参数初值并进行全局优化，主要内容包括：①利用鱼眼图像轮廓对称性计算得到准确的相机主点位置(u0,v0)，并通过轮廓外接矩形扫描搜索巧妙回避了黑色背景下的轮廓点检测困难；②精确拟合棋盘格两组互相垂直平行直线在鱼眼图像上投影椭圆，计算椭圆交点并将其反投影到单位球面获得平行直线灭点，根据灭点方向正交约束给出相机等效焦距初值(fx,fy)及旋转矩阵角度初值；③利用径向对准约束及棋盘格角点信息先线性求解平移矢量(tx,ty)初值，进而建立一元二次方程求解平移矢量tz初值，最后通过最小化棋盘格角点重投影误差对除主点外的全部相机参数进行全局优化，并利用优化参数对鱼眼图像进行立方盒展开实现纠正目的。对海康威视两种型号（视野范围不同）定焦鱼眼相机的标定及其影像纠正试验结果表明，本文方法重投影误差RMSE小于1/3个像素，标定参数对鱼眼图像不同区域的平面透视纠正效果总体上较稳健，中心区域纠正效果略优于边缘处，纠正影像上棋盘格角点直线拟合误差RMSE均小于0.7个像素，效果明显优于网上标定工具箱[27]结果，具有较好的应用价值。

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朱峰   黄珂   李高鹏   栾昆鹏   黄超   马连英   沈炎龙   易爱平  

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利用项目组自己研制的放电引发脉冲HF激光器，测量并研究了激光输出光谱特性。测量结果表明：放电引发脉冲HF激光光谱能量主要集中在振动跃迁v(3-2)，v(2-1)以及v(1-0)三个辐射带，在2.65μm～3.05μm波长范围内测量得到13~16条主要的输出谱线，其中v(2-1)振动跃迁输出能量占比最大，在40%~50%之间。适当的改变充电电压和工作气体总气压可以调节各个振动带输出能量比例。v3振动能级输出能量比例随着激光器充电电压的提高而增大，随着工作气体总气压的提高而减小，v1振动能级则相反。

       PDF全文 (下载：3)        光学学报 ，2018年第38卷第11期 pp.1114001      

郭泰   戴懿纯   杨德华   王斌   金振宇  

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为了实现满足动态性能需求的8 m环形拼接太阳望远镜（8m-RST）主镜控制系统，结合8 m-RST已有的有限元模型和准静态模型，针对环形拼接主镜倾斜传感器采样频率低且边缘传感器和倾斜传感器采样异步的特点，建立了主镜控制系统的数字控制器模型。通过提取系统模型的频率特性参数，获得了采样周期、相对稳定性、积分增益及控制带宽之间的关系。当采样周期为0.1 s且控制器积分增益为1.3时，可得到同时满足系统相对稳定性和控制带宽要求的主镜控制系统数字控制器。最后，引入脉动风干扰模型，通过仿真验证了主镜系统在平均风速较低的脉动风扰动影响下的主镜系统性能。说明控制系统稳定且控制带宽满足0.2 Hz的设计要求，可使主镜系统有效抑制平均风速为2 m/s的干扰。支撑了工程实现8m-RST的可行性，对8m-RST结构设计的改进、倾斜传感器设计和控制器设计都有重要的参考价值。

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王煜   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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报道了一种稳定的小时间抖动、高重复频率Nd:YAG/Cr4+:YAG被动调Q微型激光器。本文利用[001]切割Cr4+:YAG晶体在一定的入射光功率密度下的极化取向特性，采用偏振泵浦的方式，通过让泵浦光偏振方向与晶轴方向平行，Nd:YAG晶体吸收剩余的泵浦光全部用于Cr4+:YAG晶体该晶轴方向电偶极子的漂白，增加了每个脉冲期间Q开关的开关速度，实现了小时间抖动线偏振脉冲激光输出。激光器采用808 nm单管激光二极管作为泵浦源，在重复频率为100 kHz时，实现了输出脉冲时间抖动0.1 μs，即时间抖动不稳定度小于±0.5%，幅值不稳定度小于±0.67%，脉冲宽度为2.6 ns，单脉冲能量为4.8 μJ，光束质量M2为1.17，消光比为300:1的脉冲激光输出。实验结果表明，采用偏振泵浦的方式，通过优化[001]切割Cr4+:YAG晶体取向可以有效减小Nd:YAG/Cr4+:YAG被动调Q微型激光器输出脉冲时间抖动。

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王森   伍星   张印辉   陈庆  

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为实现复杂背景下裂纹目标的有效检测，将多尺度结构化森林引入表面裂纹检测领域，并从提高裂纹检测鲁棒性的角度出发提出一种融合小波边缘检测于多尺度结构化森林的裂纹检测方法。首先利用多幅裂纹图像和相应人工标注的标准结果进行裂纹图像特征通道提取和标准结果的离散化映射，其次利用滤波和降采样特征通道后形成的常规性、相关性候选特征以及离散化后的标签进行结构化森林分类器的训练和验证，最后利用结构化森林分类器对测试的裂纹图像进行多个尺度的裂纹检测。在776幅结构体裂纹图像数据集和600幅钢量裂纹图像数据集上对文中方法、多尺度结构化森林方法以及其他检测方法进行实验的结果表明，本文方法能够在较短的时间内获得最高的检测精度。

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李康文   李享成   陈平安   程用志   朱伯铨  

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摘 要 本文研究设计了具有异质结构且适用于3~5 μm红外光区的一维光子晶体高反射镜。系统地分析了光波在一维周期性光子晶体中的反射特性，通过传输矩阵理论计算和仿真验证了λ/4介质膜系的反射率和最佳禁带宽度。在此基础上，选取Si和Y2O3两种材料，构造了24层一维光子晶体的双异质结构，仿真结果表明在3~5μm红外波段其反射率介于97.418%与99.999%之间。为了降低制备难度和成本，以金属银为衬底，设计了Si和Y2O3为介质层结构的一维金属增强型光子晶体，总层数为9层，仿真结果表明在3~5μm红外波段其反射率介于98.943%与99.979%之间。

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王卓   张云伟   喻勇   樊阳阳  

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针对管道内壁缺陷深度检测问题，建立了一种基于电涡流主动热激励的红外热成像管道缺陷深度检测方法。首先阐述了红外热成像管道缺陷深度检测机理，针对埋地管道检测对热激励的特殊要求，设计了参数可调控的电涡流热激励实验装置，按照管道内壁形状制作了检测试件，通过基于电涡流的主动热激励实验，分析了谐振频率、提离高度、输入电功率等3个重要参数对热激励效率的影响，得出其优化值。在此基础上，对预先设计带有不同深度缺陷的检测试件进行主动热激励并获取红外热图像，通过热图像数据分析发现，缺陷与非缺陷区域间灰度均值的差值随缺陷深度值的变化而变化，一定条件下二者呈单值对应关系，且具有较好的线性度。利用这一规律，通过实验数据拟合建立了槽形和圆形缺陷的缺陷深度检测模型，实验测试显示所建立的模型具有一定的检测精度。论文研究结果表明，在优化的电涡流主动热激励条件下，可以通过红外热图像计算出缺陷深度，所提出的基于电涡流主动热激励的红外热成像管道缺陷深度检测方法具有可行性。

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蒋芸   叶函函   王先华   段锋华   吴浩   吕松  

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大气CO2反演建立在光辐射量遥感基础上，准确地认识不同辐射源及其传输特性是高精度反演的基础。用于气候研究的大气CO2反演，是一种要求优于0.5％（2(10^-6)）的高精度反演，对光辐射量地准确把握尤为重要。作为最常用的全物理反演方法，利用的是O2 A的0.76μm与CO2的1.6μm、2.06μm光谱之间的关系。然而,O2 A吸收带的光辐射中存在的植物叶绿素荧光会在不同程度影响CO2的反演精度。由于叶绿素荧光信号较弱，在以往CO2反演中没有引起足够重视。本文在调研全球植被荧光分布的基础上，模拟分析了荧光对大气CO2柱含量（XCO2）的影响。模拟计算表明，当忽略荧光的影响时，在极端情况下可导致CO2 15(10^-6)的高估；但是同步反演0.755μm处的荧光时，可把反演误差校正到0.5(10^-6)以内。用TCCON (The Total Carbon Column Observing Network)站点Park Falls附近的GOSAT (Greenhouse Gases Observing Satellite)夏季的数据进行反演，发现同步反演荧光可以把误差从6(10^-6)校正到2(10^-6)以内。上述实验结果表明，在高精度需求情况下，植物叶绿素荧光是一个不可忽略的因素。

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郭艳城   刘艳格   王志   姚卓坤  

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本文报道了在少模光纤中写制的纤芯LP01向纤芯LP11模式耦合的长周期光纤光栅具有双谐振耦合现象，且该双谐振耦合峰表现出对温度或应变相反的响应特性，理论和实验上揭示了该现象产生的机理，并基于该现象及特性设计了温度、应变双参量传感器。该传感器与传统的基于纤芯基模与包层模耦合的长周期光纤光栅传感器相比，具有折射率不敏感、光谱稳定、灵敏度高等优势。

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许云鹏   吴婷   李之通   姜梦华   惠勇凌   雷訇   李强  

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空间光束在增益介质中相干涉，产生空间烧孔现象，形成增益光栅，通过四波混频作用形成的增益光栅具有自适应性，自调Q性和空间滤波能力，能够得到全息的共轭输出。但其都起始于腔内的自发辐射，自发辐射容易受到泵浦的影响，而且其带宽很宽，导致输出的频率会有一定的波动。本文通过实验得到了在基于增益光栅的自启动单频调Q激光器中，采用外部注入单频窄线宽的种子源引导形成增益光栅，获得锁定在种子光频谱范围内的稳定的单频的调Q脉冲输出，实验对比了在相同的观察时间内注入输出的频谱稳定程度远高于自启动输出的频谱稳定程度。这一现象也证明了通过外部种子注入形成光栅，利用增益光栅的自适应性能够得到稳频输出的可行性。

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项长铖   周常河  

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本文介绍了TE、TM偏振的布拉格角入射下光栅模式方程的分解，同时严格证明了分解得到的方程与光栅模式对称性的等价关系。光栅模式的对称性对阐释光栅内部衍射过程的物理图像起到重要的作用。本文还讨论了该方程的根的分布性质，这一性质有利于提高计算模式有效折射率的效率。

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白云波   周游   刘世杰   邵建达   徐隆波  

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摘要：为解决应用于高功率激光装置中大口径激光玻璃全口径光学非均匀性难以检测的问题，提出了基于Φ600mm干涉仪的一维子孔径拼接测量技术，基于像素错位误差模拟分析结果，设计并研制了一维大行程气浮型精密扫描拼接平台，实现了对角线接近1m的大口径激光玻璃的全口径光学非均匀性拼接检测，并且对该技术的拼接测量精度和重复性进行了验证。实验结果表明，拼接结果平滑无“接痕”，均匀性拼接测量与直接测量结果相对误差优于0.2×10-6，全口径均匀性重复性优于0.4×10-7，单口径均匀性测量结果与拼接后相同区域的均匀性结果最大差异为0.2×10-6。

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王鹏威   龚文林  

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照明方式对光学成像系统的分辨率有重大影响。本文从光场的相干性理论出发，研究了影响多帧散斑照明下一阶自相关成像和强度涨落二阶自相关成像分辨率的主要因素，理论和数值模拟结果表明：辐照于物面上的散斑横向相干长度大小与一阶自相关成像和强度涨落二阶自相关成像的分辨率呈非单调关系；此外，与传统非相干成像相比，一阶自相关成像和强度涨落二阶自相关成像仅能轻微地提高成像分辨率，而强度涨落二阶自相关成像只是对一阶自相关成像的结果起锐化作用，并不能提高成像分辨率。

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王文锋   张焱鑫   陈瑜   丁伟利  

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针对现有光场深度重建算法只能获取单一视角深度信息，三维建模应用受限的问题，本文提出了大视野图像拼接算法。算法基于3D光场重建的深度图像序列，首先利用双边滤波及插值算法对图像进行去除噪声，然后提出了基于边缘曲率极值的角点检测算法，并通过最小曲率偏差的列间度量匹配实现了图像之间的精确配准，最后采用改进的加权平均方法对重叠区域进行融合操作，既保持了光的连续性和保留了图像中足够的细节，又拓展了图像的视野。实验结果表明，提出的算法有效地实现了光场深度图像序列的平滑拼接，有利于形成大视野深度数据，从而为大场景的三维重建奠定了基础。

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代亮亮   闫连山   易安林   盘艳   蒋林   葛军   潘炜   罗斌  

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本文针对偏振复用16QAM传输系统（PDM-16QAM）提出了一种更低复杂度，线宽容忍性更高的并行载波相位恢复算法，使用两个偏振态内环和外环的符号信息对两个偏振态同时进行相位噪声估计。仿真结果表明，在224 Gb/s传输速率下，本文提出的算法（最大线宽容忍2800 kHz）相比于单偏振卡尔曼滤波器算法（最大线宽容忍300 kHz）线宽的容忍性提高了9倍。此外，相比于传统算法，本文算法并行处理符号个数提升了4倍左右，复杂度更低。最后，在224 Gb/s PDM-16QAM传输实验中对本文算法进行了验证。

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何明芳   陈开鑫   胡哲峰  

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随着在微环谐振腔中观察到克尔光频梳实验的相继报道，相应的理论也逐步完善。目前微环产生光频梳的理论分析方法主要有两种：非线性耦合模理论和非线性LLE模型。在这些理论研究中，一般只考虑了色散和光学非线性效应，而忽略了强泵浦作用下微环谐振腔中热效应的影响。本文主要通过对微环热效应的分析，在非线性LLE方程的基础上加入热效应作用的相移对方程进行修正，仿真了在固定和调节初失谐量两种情况下耗散腔光孤子/光频梳在微环谐振腔内产生的整个过程，分析了两种不同方式产生克尔光频梳的机理，并对比分析了两种方式下克尔光频梳性能和造成性能差异的原因。

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刘峰   樊梦琦   王向军   陈晓昀  

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针对无人机在飞行过程中对飞行高度自主测量的需求，提出了一种借助于单个特征点的异步视觉自主测高方法。方法将内外参分离标定，即在无人机起飞前完成内参标定，外参标定则在透射成像模型的基础上，选取在高空不同位置对地面的同一目标进行拍摄，利用前后获得的图像信息，并结合飞参，最终求解出相对高度数据。该方法计算效率高，为应用型的机上自主、快速测高提供了一种新方法，并在构建的6自由度飞行模拟实验装置上进行了验证。实验结果表明：在测试高度2m以内时，测量的绝对误差小于0.02m，相对误差优于1.5%。该种算法对计算负载的要求低，特别适合于机上快速解算的应用场合，也可拓展至对地目标定位的测量应用中。

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郭志坚  

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利用基于Coulomb-Volkov近似的方法分析了长程势以及短程势在阈上电离能谱中的贡献，确定了能谱中低能结构的起因。同时，为了确定在计算电子与分子离子散射截面时用纯分子代替分子离子是否合理，估算了电子和原子离子弹性散射的微分散射截面，发现在入射电子能量较大时，长程势在激光诱导的电子离子大角度背向散射时的影响可以忽略，证明了在大角度散射时，将原子离子用纯原子来处理是合理的。

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茅正冲   陈强  

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针对AGV视觉引导过程中多分支路径识别与跟踪的实时性与鲁棒性要求，提出一种PCA-LDA与支持向量机相结合的路径识别算法.首先对AGV行驶过程中拍摄的图像进行预处理，并用PCA与LDA对处理后的图像进行降维和特征提取，再利用灰狼算法(GWO)优化后的SVM分类器对图像进行识别。在路径跟踪方面，利用最小二乘拟合方法计算横向偏差与航向偏差。实验表明，PCA-LDA与SVM相结合能够使路径识别率达到99.3%，并且满足实时性要求，路径跟踪误差在20mm以内，满足一般工业环境需求。

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严阳   华文深   崔子浩   伍锡山   刘恂  

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为求解高光谱图像中各物质的分布及含量，将高光谱分类引入端元提取，提出一种新的端元提取方法。首先利用虚拟维度评估端元数目；然后引入高光谱分类的思想，通过k-means聚类算法对高光谱图像进行非监督分类，将各类物质大致分类；在每类物质中提取出光谱值最大的像元，构成端元候选集；最后，依据单形体理论，高光谱图像像元点在高维空间中构成单形体，体积最大的单形体的顶点即是端元。通过模拟和真实高光谱数据证明，此端元提取方法相对传统方法具有高效、准确的优点。

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刘辉   彭力   闻继伟  

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当前行人检测的一个主要挑战是在复杂的场景中检测出不同尺度的行人，尤其是远尺度的行人。由于不同尺度的行人会表现出不同的视觉外观特征，因此本文提出了一种多尺度感知的行人检测算法。首先，通过在全卷积网络结构中引进可形变卷积层，扩大特征图的感受野；其次，通过级联RPN提取多尺度行人建议区域，引入多尺度判别策略，定义尺度判别层，判别行人建议区域的尺度类别；最后构建一个多尺度感知网络，引进Soft-NMS检测算法，融合每个网络输出的分类值和回归值，获取最终的行人检测结果。实验表明，本文的检测算法在基准数据集Caltech和ETH上产生较低的检测误差，优于当前数据集中所有检测算法的精度，并适用于检测远尺度的行人。

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童艳   李丹   李晶晶  

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全光逻辑信号处理是实现全光网的必要技术，而PPLN波导以其独特优势被广泛应用于全光数字信号处理领域。全光或门是全光逻辑信号处理中必不可少的一项基础技术，以往采用PPLN波导实现的全光或门的输出光波均是混频波。本文基于PPLN波导的和频+差频效应（SFG+DFG），在准相位匹配条件下，通过三个PPLN波导的级联设计并实现了单波长输出的全光或门。通过数值计算和仿真得到了信号波形和眼图，并通过计算消光比、脉冲宽度以及峰值功率的延迟时间分析了单波长全光或门的性能。结果表明，本方案能很好地实现单波长输出的全光或门，其输出光波能在光域上直接被使用，从而改善光逻辑器件的衔接，提高处理速度，并为研发新型全光逻辑器件提供了重要基础。

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刘一凡   蔡振江  

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目前常见的多角度融合三维重构算法主要包括ICP算法与SFM算法。针对两种算法的不足，并结合双目相机特点，本文提出了一种基于ICP与SMF结合的双目立体视觉多角度融合三维重构算法。首先采用SFM算法通过双目相机在目标周围拍摄n组图像对，并在每组双目图像对中手动选取目标的初始匹配特征点，并计算其三维坐标生成n组三维点云。接着通过ICP算法计算并优化n组三维点云之间的旋转矩阵与平移向量，完成融合并通过Delaunay三角剖分与插值恢复出目标的立体几何形状，通过纹理映射实现运动目标的信息可视化三维重构。实验结果表明：基于ICP与SMF算法的双目立体视觉多角度融合三维重构算法根据双目相机特点，结合ICP算法与SFM算法的优点，并最大程度克服了两种算法的不足，重构效果良好。

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尹明   粟荣涛   王小林   马阎星   马鹏飞  

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对非保偏光纤放大器进行偏振控制是获得高功率线偏振光纤激光输出的有效途径。介绍了光纤放大器偏振控制的原理，对基于随机并行梯度下降算法（SPGD）的偏振控制进行了理论仿真，分析了算法性能评价函数、扰动电压分布类型、增益步进、扰动幅度等参数对偏振控制效果的影响。利用现场可编程门逻辑阵列（FPGA）执行SPGD算法，控制输出光的偏振态，获得了消光比大于11dB的激光输出。

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王小娟   刘丙才  

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针对股骨假体关节面复杂表面轮廓的检测问题，设计并实现了基于投影光刀的关节面三维轮廓旋转检测系统。本文采用摄像机针孔模型实现检测系统的快速标定；通过优化的重心算法，提取出投影光刀的中心线，并准确获取关节面的截面轮廓线；通过分析投影光刀平面与转轴之间的夹角，完成截面轮廓线的倾斜校正。通过实验，本文计算了检测系统的标定矩阵、截面轮廓线数据以及投影光刀平面与转轴的夹角，最终实现关节面三维轮廓数据的准确重建。实验表明该检测系统具有非接触、高精度等特点，可有效解决股骨假体关节面的轮廓检测问题。

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梅亮  

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沙氏大气激光雷达技术是近几年来发展起来的一种新型大气激光雷达技术。该技术以高功率连续光二极管激光器作为光源，图像传感器作为探测器，在满足沙氏成像原理的条件下实现了对大气回波信号的距离分辨探测。本文介绍了沙氏大气激光雷达技术的基本原理、技术特点、系统结构及其大气回波信号处理的一般方法。总结了近年来沙氏大气激光雷达技术在大气气溶胶及大气气体浓度分布探测等方面的研究进展，并分析了当前所面临的主要挑战。最后，对下一步研究工作及未来发展进行了展望。

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饶刚福   黄林   刘木华   陈添兵   陈金印   罗子奕   许方豪   何秀文   周华茂   林金龙   姚明印  

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为了对脐橙产地进行快速绿色鉴别，提出了LIBS全光学诊断方法。选取江西赣州四区县及湖北、四川等六省市共10产地纽荷尔脐橙清洗表皮后直接采集等离子体羽时间演变形貌图及LIBS光谱，定性分析了脐橙产地鉴别可行性；采用SM15R+MSC预处理脐橙LIBS光谱，分别运用PCA、PCA-MLP鉴别脐橙产地。试验结果显示采用一定的数据预处理方法结合PCA-MLP对全国7省市大地域范围脐橙产地鉴别训练集总准确率97.8%，预测集总准确率95.3%；对赣州4区县小地域范围脐橙产地鉴别训练集总准确率100.0%，预测集总准确率96.2%。试验表明采用合适的数据预处理及分类模型，对脐橙产地绿色快速鉴别具有一定可行性。

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陈高杨   马鹏   李杰   孙立朋   武创   关柏鸥  

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本文实现一种新型取样布拉格光纤光栅传感器，用于温度和轴向应变的传感。为了制作该传感器，我们首先利用特种光纤熔接机在单模光纤上制造出单螺旋扭转结构，然后在该单螺旋结构上利用紫外激光侧写和相位掩模板技术刻写布拉格光纤光栅。该取样光栅反射谱具有等间距、窄带宽的特点，并且可通过调整单螺旋扭转率，来自由改变取样周期。我们通过实验研究了这种传感器对温度和光纤轴向应变的响应，结果表明：当单螺旋扭转周期P=504.0m（扭转率=12.47 rad/mm），布拉格光栅周期=544.6nm，器件长度L=5.0mm时，温度和轴向应变灵敏度分别为10.12pm/℃和1.12pm/με。相较于之前报道过的同类型取样光栅传感器，该传感器具有制作简单、灵活性高、稳定性高、和低成本的优点，且在光纤激光器、传感器、光纤通讯领域展现出应用潜力。

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刘立新   孙罗庚   李梦珠   祝铭  

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激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一种基于原子发射光谱和等离子体发射光谱的物质成分分析技术，具有无需预制样、快速实时、高灵敏度、无损检测等技术优势，在食品安全、环境监测、化学化工、新能源、生物医药等领域获得了广泛的应用。本文利用LIBS 技术对水中铅（Pb）污染进行检测，选择Pb元素的最强峰405.8 nm作为分析线，以Si（390.6 nm）为内标元素，经线性拟合得到Pb的检出限为7.40 ppm。建立了基于生物地理学优化（BBO）算法的定量分析模型，分别测定了不同Pb元素浓度的35份样品的LIBS谱线，其中30组数据被用来训练BBO定量分析模型，剩余5组数据作为测试集以评估模型的分析能力。结果表明，在利用BBO算法模型对水体中铅元素浓度进行预测时，模型的相对标准偏差（RSD）及平均绝对百分比误差（MAPE）指标都相当优异。

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时文俊  

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为了克服图像超分辨重建中四阶全变分正则化模型存在的“斑点”现象和稀疏正则化模型中最优解不唯一的缺点，结合红外遥感图像超分辨率重建的实际需求，提出了一种基于总广义变分正则化的红外遥感图像超分辨重建模型。利用零阶张量空间和松弛解的相关概念，分析了模型的优点和可行性。结合该模型的自身分裂性，采用交替方向乘数法将模型分裂为两个子问题，分别利用共轭梯度法和快速傅里叶变换方法进行数值求解。从测试结果分析，不论模拟图像还是真实图像，提出的模型重建后的图像分辨率有明显提升；客观评价中的不同指标值都优于最近文献中的方法，其中PSNR大约能够提高2dB，SNR大约能够提高1个单位，SSIM大约能够提高0.02个单位，信息熵大约能提高0.1个单位。

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朱磊磊   徐冰冰   金尚忠   刘开元   王杰  

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拉曼光谱分析技术在食品、医学、考古、宝石鉴定、刑事侦查、环境保护等众多领域已得到广泛应用。但拉曼光谱分析中，由于样品及污染物等常会产生强的荧光信号，严重影响样品拉曼光谱信号的检测，从而限制了该项技术的应用。近些年来，发展了多种解决荧光干扰问题的方法。本文综述了各种方法的原理、实现方式、性能特点，对几种常见的荧光抑制方法（荧光淬灭法、光漂白法、紫外/红外光激发法、移频激发法、小波变换法）在不同领域的应用进行具体分析。包括激发波长、荧光来源、荧光信号的变化、荧光抑制效果、对拉曼信号的影响等。不仅展现出每种方法的优势，也说明了其局限性。

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陈溶   陶传义  

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研究了一种通过在掺铒光纤中形成的动态粒子数光栅实现激光振动检测的方法。根据动态粒子数光栅形成机理，设计一种线性双波混频结构的光纤系统。此系统中1490 nm波长DFB光源发出的连续激光通过环形器进入一根3 m长掺铒光纤作为注入光，它被与掺铒光纤另一端光学耦合的压电振动镜反射后形成反射光，掺铒光纤中注入光与后向传播的反射光干涉形成驻波场，通过空间烧孔效应沿光纤纵向形成动态粒子数光栅。压电振动镜对反射光波进行相位调制时，环形器的反射端口输出的双波混频信号可视作输出光波的强度调制。实验中通过此双波混频系统对压电换能器产生的机械振动进行了检测，结果表明：光纤双波混频检测系统具有良好的动态响应特性，能够测量50 Hz~10 kHz 的振动信号，采集到的输出信号频率与压电驱动信号频率吻合很好。

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叶旭辉   吴功平   黄乐  

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野外复杂环境下地线检测是高压输电线路巡检机器人自主越障的关键技术之一，而光照变化和地线表面新旧程度是影响架空地线检测准确率的关键因素，基于此提出了一种基于离线学习的野外架空地线检测算法。离线训练阶段首先采用自适应同态滤波器对输入样本进行光照补偿，然后提取样本的LBP直方图特征，结合离线学习算法SVM训练得到二类分类器；在线检测阶段首先对样本分块，对其分类得到候选地线样本块，然后采用RANSAC算法去除误检块，拟合得到地线在图像坐标系中的位置参数。野外新旧程度不同的试验线路上进行的大量实验表明，该方法对光照变化有良好的适应性，能较准地检测不同新旧程度的架空地线，为后续的地线空间定位与抓线控制奠定了基础。

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汪伟   张黎明   黄文薪   杨宝云   王戟翔   许和鱼   包诗薇  

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太阳漫反射板前端增加太阳光衰减屏的方式解决了定标的动态范围问题。为了实现高精度星上定标，发射前精确测量出太阳光衰减屏透过率是关键因素之一。本文介绍了一套测量太阳光衰减屏透过率的测量装置。该装置需要测量两组数据：安装太阳光衰减屏和不安装太阳光衰减屏透过的信号值，通过求两者在相同几何条件下的比值的方式得出了衰减屏的透过率。提出了采用多项式拟合插值的方式解决在轨角度密集的问题，并计算了拟合插值引入的不确定度优于0.04%。数据结果显示，衰减屏的平均透过率为13.3%，结果的总不确定性优于0.54%(k=2）。结果表明，该装置能够为太阳光衰减屏在轨使用提供数据支持。

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何西   刘诚   朱健强  

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本文提出一种分束调制技术来实现高精度单次曝光相位恢复成像，将待测光束用二维光栅分成由一组彼此相同的衍射光束簇，并同时入射到一个结构已知的调制板上，当调制板为弱衍射物体时，在探测器上形成一组彼此相分开的衍射斑阵列。通过将这些衍射光斑和弱衍射物体的透射函数联合使用，可通过一次曝光迭代计算出待测量光束的强度和相位信息，同时具有GS算法等单次曝光方法的成像速度快和PIE等扫描成像技术的高信噪比和高精度等优点，对ｘ射线成像和高功率激光光束在线监测等领域有重要的实用价值。

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段晨   宗明成   范伟   孟璐璐  

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随着大规模集成电路芯片制造步入1x nm技术节点时代，光刻机的对焦控制变得越来越困难，其精度需要达到几十纳米。本文基于实际的光刻机对焦控制系统架构和光刻对焦原理，开展了浸没光刻对焦控制统计分析方法研究。根据系统结构分析出一系列误差源，研究了这些误差对总离焦误差的贡献方式和关系。研究表明：（1）由于光刻对焦误差中存在非正态分布的误差贡献项，常规正态统计分布使用的3σ原则无法满足99.7%的对焦成功率要求；（2）在28nm、14nm、7nm技术节点集成电路芯片制造过程中，分别采用3σ和4σ原则，浸没光刻工艺总对焦成功率的差别分别高达28.4%、55.1%、62.9%。（3）为了达到99.7%的对焦成功率，浸没光刻机对焦控制应采用4σ原则。

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张小兵   刘海江  

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表面形貌测量是研究密封平面的加工工艺、加工质量及密封性的前提条件。为基于数字全息测量技术实现密封平面表面形貌的在线测量，并针对工业现场对测量结果的可视化显示及三维模型输出等特殊的技术需求，本文将结合数字全息测量技术与虚拟制造技术提出一种密封平面表面形貌的测量方法。首先基于数字全息技术测量密封平面的表面形貌并将测量结果转化为点云；再基于点云生成三维模型，最后利用平面度协同模型间距离分布的方法来评价测量及模型重建精度。此外，本文方法亦可间接测量装配后密封平面上表面形貌间的配合关系。为验证上述方法的可行性，本文分别以某法兰面和某发动机缸体缸盖结合面为例进行了实验，结果说明本文方法能够实现密封平面表面形貌的快速测量并将测量结果以三维模型的形式输出，这满足工业现场对密封平面表面形貌测量的需求。

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张元涛   柴孟阳   孙德新   刘银年  

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为实现高分辨率大动态范围的空间微光成像，提出了基于全局快门科学级互补金属氧化物半导体（sCMOS）图像传感器数字域时间延迟积分（TDI）微光成像方法，推导了数字域TDI成像数据处理方法。然后分析并测试了数字域TDI成像系统信号与噪声传输特性，建立了系统信噪比（SNR）模型。最后开展了数字域TDI微光成像实验，结果表明，本文提出的方法能够明显提高微光成像质量，当数字域TDI积分级数为30时，系统信噪比由未积分的5.04dB提高到19.78dB，同时，所提出的数字域TDI信噪比模型也得到了验证。数字域TDI微光成像技术使得全局快门sCMOS图像传感器具备积分级数连续可调的TDI功能，可实现高分辨率大动态范围微光成像，为空间微光成像系统设计提供了新思路。

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任志君   胡海华   王彦强   李晓东   陈跃  

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提出了一种精确、高效的产生一簇无衍射马丢光束的方案。首先利用稳相技术，给出了振幅调制合并锥镜，能产生马丢光束的理论机制。随后，利用Propalette 8000胶片输出仪，制作了具有角向马丢函数分布的振幅调制胶片，通过胶片紧贴锥镜入瞳面，实验上精准产生了一簇马丢光束。理论和实验结果均表明，本文给出的基于“锥镜和振幅调制”产生马丢光束的方法，具有简单、高效、灵活等特点。

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蒋小波   陈丹平   邹雅   韩帅   杨秋红  

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测试研究了在还原气氛下制备的Sn2+掺杂的SiO2-B2O3-Gd2O3-La2O3玻璃的密度、吸收光谱、光致发光、荧光寿命和X射线激发下的辐照发光。在SiO2-B2O3-La2O3玻璃系统中，随着Sn2+浓度的增加，玻璃的紫外吸收截止波长发生红移，荧光强度增强，且在0.3 mol%时达到最大，随后由于浓度淬灭而降低。随着Gd2O3逐渐取代La2O3，玻璃的密度增大，Sn2+的荧光寿命变短，但没有发现Gd3+离子对Sn2+离子有敏化增强作用。而在X射线激发下，出现了与光致发光完全不同的组成相关性，Sn2+离子的辐照发光强度随着Gd2O3的增加而增强，光谱积分强度从相当于BGO晶体的22%增加到84%，并且不随着Gd3+离子浓度淬灭而减小，显示了在X射线激发下Gd3+和Sn2+之间可能存在能量传递。

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张苗苗   孟炳寰   骆冬根   杨本永   提汝芳   洪津  

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定标精度的检验是确定遥感器性能和开展定量化应用的基础。星载多角度偏振成像仪是一种超广角画幅式的偏振传感器，可以获取目标的多角度偏振成像信息，探测精度是其重要的技术指标。为了检验仪器在自然目标下的偏振、辐射定标精度，设计了测量精度验证试验。通过在晴朗天气对天空成像，得到天空偏振度和辐亮度数据，与同时观测的CE318型太阳-天空偏振辐射计数据进行比对。初步比对结果显示：三个偏振波段平均偏振度差异小于0.02，满足多角度偏振成像仪偏振测量精度的指标要求；但辐亮度差异较大。分析了辐亮度测量结果偏差的影响因素，并校正了定标光源与测量目标间光谱非匹配的影响以及两台仪器观测波段、观测视场非一致性的影响。通过在实验室观测同一均匀稳定的积分球光源，发现两台仪器绝对辐亮度测量的系统偏差为4%~6%，可能与辐射标准不统一、标准传递的不确定度及仪器性能衰变有关。最后修正此系统偏差后，两台仪器490nm、670nm通道的平均辐亮度差异小于1%，865nm通道小于2%，此结果验证了多角度偏振成像仪定标数据的有效性和仪器的测量精度。

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何聪聪   吴雅婷   韩梦欣   孙彦赞   张倩武  

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如何抑制高峰均功率比（PAPR）是强度调制/直接检测（IM/DD）光正交频分复用（O-OFDM）系统面临的一个挑战，选择性映射（SLM）是能有效降低PAPR值的经典算法。本文提出一种改进的SLM方案，该方案利用离散多音调制（DMT），通过一次逆快速傅里叶变换（IFFT）和循环移位相加运算获得多个候选信号，达到降低计算复杂度的目的。仿真和实验结果表明，所提出的SLM方案在保证获得较好的PAPR抑制性能的前提下，显著地降低了计算复杂度，同时提高了系统接收灵敏度。

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安宁   陈煜丰   刘承志   范存波   刘源   宋清丽   温冠宇  

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作为评价卫星激光测距系统（Satellite Laser Ranging，SLR）的一个重要参数，系统的最大探测距离（Maximum Detection Range，MDR）代表着该系统测距能力的强弱，对SLR结构设计具有重要意义。基于激光在大气的传输特性，提出了利用斜程传输理论计算激光在大气的衰减程度，结合激光雷达公式，建立了SLR系统的斜程传输最大测距模型，通过分析数值仿真结果及长春站SLR系统MDR实测值，对SLR系统的最大传输距离进行了系统性研究。结果表明，在一定范围内，SLR系统的MDR值随着望远镜发射仰角的增大而增大。与其他常见的模型相比，利用斜程传输最大测距模型得到的MDR值更接近实验值，其误差率减小了一个数量级，仅为4.3%，表明了该模型可有效计算SLR系统的最大探测距离，这为研究SLR系统特性和结构设计提供了新的研究思路及方案。

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陈艳   李中梁   南楠   步扬   王瑄   潘柳华   王向朝  

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偏振频域光学相干层析成像（OCT）中图像质量受散斑噪声影响较大，散斑噪声会使图像细节变模糊，降低图像清晰度。针对此问题，本文提出了一种分光谱降低偏振频域OCT散斑噪声的方法。该方法将系统的全光谱信号分为多个光谱信号，对每个分立的光谱信号进行窗函数滤波，单独进行常规数据处理，然后将处理后的各个分光谱进行平均合成，达到降低散斑噪声的目的。用Matlab对该方法进行了仿真，同时搭建了实验系统对离体生物样品鸡胸肉进行检测。仿真计算和鸡胸肉样品实验结果表明，该方法可有效降低散斑噪声，提高偏振图像质量。

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于志亮   姜晓明   王岩   李松   曹开锐  

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由于空间激光通信精瞄系统中压电式快速倾斜镜(FSM)存在着迟滞非线性特性，不仅降低精瞄系统定位精度，而且对信标光的捕获以及链路的稳定性造成影响，针对这一问题，本文通过分析压电陶瓷执行器迟滞特性，提出一种基于PLAY迟滞算子改进Prandtl-Ishlinskii（P-I）数学模型及参数辨识方法，并利用该模型对迟滞特性进行前馈线性化逆补偿。为进一步提高系统跟踪精度，在线性化的基础上，设计了静态输出反馈控制器，形成复合控制方法。并以已在轨运行的“实践十三号”卫星所搭载的激光通信终端精瞄系统为基础设计了实验，来验证该复合方法的有效性，对系统输入不同频率下等幅和减幅正弦控制信号进行测试，实验结果表明，改进P-I模型最大拟合误差在1%之内，前馈模型逆补偿使压电陶瓷驱动的线性度误差由5%减小到1%以内，复合控制方法系统跟踪误差降低了80%。

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刘航   卢麟   朱勇   吴传信   张宝富  

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针对大气折射分布对双波长空间激光授时系统引入的授时偏差问题，利用实测气象数据建立了大气折射率分布对授时偏差的影响模型，以此为基础仿真研究了地面终端捕获模式和星上终端捕获模式下双向链路不对称时延差和收发终端位置偏差随不同地区、不同月份和不同天顶角的变化规律。结果表明：大气压强越低，大气温度越高，不对称时延差和位置偏差越小；星上终端捕获模式下的授时偏差达到百皮秒量级；地面终端捕获模式下的授时偏差达到纳秒量级，通过进一步的双向精密对准可将其减少到十皮秒量级。在卫星过顶时间内，不对称时延差和位置偏差随天顶角的变化而变化，并且存在地面终端地理位置差异，需利用模型实时校消不对称时延差和收发终端位置偏差。

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时家明   赵大鹏   刘瑞煌   董海龙  

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现代探测系统从单一工作模式向复合工作模式的转变，对隐身材料提出了某些特殊的要求，而传统材料尚难以实现新的突破。作为一种新型人工结构材料，光子晶体基于光子带隙的高反射特性可以实现热红外隐身。为了研究环境辐照对高反射红外隐身材料隐身效果的影响，本文采用传输矩阵法和蒸发镀膜工艺，设计并制备了中、远红外双波段兼容隐身的光子晶体薄膜。采用电子扫描透镜和傅立叶红外光谱仪分别测量出该光子晶体膜层的实际厚度和中、远红外光谱反射率，所得结果与理论设计相吻合。以该光子晶体薄膜、红外隐身涂层和常规迷彩布作为待测样品进行红外隐身实验，在内部热源和外部环境辐射的共同作用下，测试了这三种隐身材料的辐射温度。结果表明，光子晶体薄膜在中、远红外双波段抑制红外辐射的能力最强，室外环境辐照对光子晶体薄膜对远红外波段隐身效果的影响较小，以及在绝大部分角度范围内对光子晶体薄膜对中红外波段隐身效果的影响较小，其实际隐身效果仍然优于红外隐身涂层和常规迷彩布。

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张海娇   孔慧华   孙永刚  

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能谱CT在数据采集过程中可以区分光子能量，并同时得到多个能量通道的投影。由于单个能量通道只包含了总光子数的一小部分，且大多数光子计数探测器只能承受有限的计数率，所以多通道投影通常含有较大的噪声。为了从噪声投影中重建出高质量的能谱图像，利用不同能量通道下重建图像具有结构相似性，提出一种基于结构先验的加权NLTV（non-local total variation）重建算法。本文设计了简单和复杂两种模型进行仿真，通过比较TV（total-variation），NLTV，加权NLTV，基于结构先验的加权NLTV四种去噪算法的重建效果，表明本文提出的算法对复杂模型和高噪声模型具有明显优势。

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谢臣瑜   李健军   袁银麟   康晴   朱冰清   李孟凡   郑小兵  

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成像区域大气校正仪内部杂散辐射是光学设计以及性能评估的一项重要指标，尤其针对红外波段的光学系统，其内部的杂散辐射不可忽略。为定量测量仪器内部的杂散辐射输出，本文提出了一种基于辐射定标的方法来获取仪器内部的杂散辐射。通过控制变量得到仪器输入与输出之间的线性关系，建立辐射定标的模型，用实验的方法测量了仪器在不同环境温度下的本底信号值，并与理论计算的内部杂散辐射相比较，最大偏差为4.45%，验证了该方法的有效性。该方法可以计算大气校正仪在不同环境温度以及不同增益下的杂散辐射，不仅简化了实验过程，也可以对大气校正仪内部杂散辐射指标进行评估。

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陈琪   张华  

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本文基于新的多形状冰云参数化方案和BCC-RAD辐射传输模式，详细分析了在辐射传输算法中通常使用的HG (Henye-Greenstein)近似对冰云短波辐射传输过程的影响。对于单个冰晶粒子光学性质，HG近似对相函数勒让德展开式第3和第4项系数计算造成了较大误差，最大误差分别为-0.28和-0.33，最大相对误差分别为-55.7%和-73.8%。第4项系数的误差绝对值和相对值均高于第3项系数。进一步分析发现，HG近似在可见光区造成的误差高于近红外区。对于冰云体积光学性质，HG近似同样对第3和第4项系数造成了较大的误差，最大误差分别为-0.18和-0.22，最大相对误差分别为-27.9%和-37.1%。第4项系数的误差高于第3项系数,可见光区误差高于近红外区，与对单个冰晶粒子光学性质的影响一致。HG近似也对有云大气的辐射传输过程计算造成了较大的误差。对短波向下辐射通量造成的最大误差为-2.78W/m2，对短波向上辐射通量造成的最大误差为-1.06W/m2，对短波加热率造成的最大误差为0.27K/d。HG近似低估了短波辐射通量量，高估了云内加热率。因此，在冰云辐射传输计算中需精确描述相函数。

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吴金达   卢瑾   任宏亮   覃亚丽   郭淑琴   胡卫生  

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针对高阶正交幅度调制 (32QAM) 和大线宽相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统，提出了一种基于广义回归神经网络(GRNN)的非线性均衡算法。对接收端进行相位噪声恢复之后的一定样本的训练数据，进行训练学习得到GRNN网络的唯一参数平滑因子，然后对测试数据进行非线性均衡。基于传输速率50Gb/s，传输距离为100km的CO-OFDM系统进行了仿真验证。仿真结果表明，在大线宽下和高阶调制下，GRNN对系统的非线性损伤补偿效果优于相应BPNN网络，且其训练运行时间远远小于BPNN网络。该非线性均衡算法能极大促进CO-OFDM系统在中长距离光纤传输中的应用。

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李竺强   朱瑞飞   高放   孟祥玉   安源   钟兴  

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高光谱遥感影像分类通常基于地物光谱特征，但影像中同时还存在丰富的空间信息，许多研究表明空间信息的有效利用能够显著提高图像分类效果。卷积神经网络(CNN)已成功地应用在图像分类领域，因为卷积网络的特殊结构，对于二维图像分类具有很好的效果。那么如何将卷积网络应用到高光谱遥感影像中成为了技术关键。结合高光谱影像中的空间特征与光谱信息，我们提出一种适合于高光谱像素级分类的深度学习三维卷积神经网络模型（3D-CNN），并在初始分类的基础上利用多标签条件随机场进行优化。实验选取了三个通用公开高光谱数据集(Indian Pines数据集、Pavia University、Pavia Center数据集)进行测试。实验表明分类优化后精度上得到很大提升，总体精度可达98%，Kappa系数达到97.2%.

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王迪   李璇   皮浩洋   杨飞   叶青   蔡海文  

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理论分析了紫外准分子激光相位掩模法刻写光纤布拉格光栅时相位掩模板干涉场的形式以及对比度特征，并结合干涉光场对比度与光纤光栅折射率调制度的关系，通过实验测量证明了随着光纤与相位掩模板距离的增加，相位掩模板形成的干涉光场对比度会越来越低，这种对比度的降低导致了光纤布拉格光栅损耗的增加。进一步的分析显示非±1级衍射能量的增加、紫外光束斜入射角度增加、紫外激光时空相干性的恶化等因素也会导致干涉场对比度降低，因此实验上要尽量避免这些不利因素的影响。本文的研究结果为高功率FBG刻写装置的光源、相位掩模板的选择以及光路调试等具有重要的指导意义。

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胡佳洁   李素梅   常永莉   侯春萍  

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视差是影响立体内容视觉舒适度的主要因素之一。论文首次结合视觉显著特性，通过大量主观实验定量研究视差因素对立体图像舒适度的影响。首先利用立体显著区域提取算法获得显著立体图像，并用眼动仪验证其合理性；然后采用像素平移法对显著立体图像进行视差变换，得到实验素材并进行大量主观实验；处理实验数据，得到舒适视差的定量范围。实验结果表明：人眼对水平视差和对垂直视差的舒适度响应差异很大，水平视差舒适范围为（-0.394°，0.610°），可接受的垂直视差范围为（-0.09°，0.11°）。验证实验的正确率在90%以上，表明本文所得舒适视差范围很好地反映了立体图像的主观舒适度，能为制作立体内容提供更符合人眼视觉特性的定量标准。

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李小龙   王静鸽   张利平   李新忠  

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为研究半球形空腔对等离子体辐射的增强作用，利用不同直径的半球形空腔对激光烧蚀合金钢产生的等离子体进行约束，发现半球形空腔对等离子体辐射的最佳增强倍数随着半球形空腔直径的增大呈现先增大后减小再增大最后减小的规律，且最佳增强倍数对应的延迟时间与半球形空腔直径存在线性关系。分析结果表明最佳半球形空腔直径为10mm，延迟时间为10μs时采用该直径的半球形空腔对等离子体辐射具有最优增强效果；对无约束和半球空腔约束下的等离子体辐射光谱进行了空间分辨测量，研究发现无约束情况下随着膨胀扩张等离子体演变为尺寸较大且强度较低的辐射源，而半球形空腔约束情况下等离子体尺寸较小但是强度较高。研究结果表明，等离子体的辐射增强是半球形空腔对等离子体的三维空间压缩效应引起的，且增强效果受半球形空腔直径的影响。

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张文颖   劳达宝   周维虎   朱浩然  

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针对测角系统在线校准问题，提出了一种基于多读数头布局的自校准方法。通过多组传感器的测量数据，利用圆封闭原则和傅里叶级数的性质，建立测量值与误差之间的函数关系，并基于多读数头布局原理，对自校准读数头布局进行了优化，提高了校准方法对误差的抑制能力，实现单读数头测角传感器的自校准。设计了单轴转台，搭建了自校准测角系统，并进行了实验验证，实验结果表明，测角系统采用自校准方法后，单读数头测角传感器测角误差为6.10″，在相同测量环境下，其校准精度接近借助外部参考标准的传统谐波标定方法。研究表明自校准方法可有效抑制测角误差，提高测量精度效果明显。

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王健   钟哲强   张彬   孙年春  

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惯性约束聚变；复合型光栅；扫动速度；功率谱密度；成丝

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邓杨春   赵军磊   戴云   张雨东  

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在早期的研究中，研究者认为采用出入瞳直径相等的双通系统进行人眼像差测量时，由于两个通道的奇像差相互抵消，造成奇像差(例如：彗差)无法测量。本文建立全新的模拟眼模型进行实验，验证双通系统在波前测量时，是否存在人眼奇像差抵消的现象。采用典型双通系统——哈特曼波前探测系统进行实验，出瞳光阑大小固定为6mm，改变系统入瞳光阑大小（1mm-8mm）。实验表明，双通系统中，人眼奇像差在出入瞳直径相等时可测，且人眼奇像差测量与出入瞳直径差异无关，最终得到人眼奇像差测量在双通系统中不抵消的结论。

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郭凤霞   乌云   李滨   戚俊  

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亮光构件表面缺陷引起的微小形状突变能够通过反射条纹的畸变凸显，因此反射条纹技术可应用于反光物体的表面质量检测。本文提出了一种基于反射条纹图像的冷冲压阀片表面压痕机器视觉检测方法，通过该方法提取阀片条纹图像信息，并进行缺陷特征自动识别。采用滤波去噪和多尺度Retinex算法等系列预处理方法提高图像质量，通过条纹中心线、子窗口像素和及投影向量等特征参量的选择降低计算的复杂度并增加计算系统的鲁棒性。实验表明，基于反射条纹图像的阀片表面压痕检测方法具有高精度、高效率等特点，实现了阀片表面细微压痕的有效识别，识别精度可达0.1毫米，检测效率(单张检测目标耗时2s)满足阀片生产线的实际在线检测需求。

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宋牟平   尹聪   陆燕   朱伟基   吴媖   庄守望  

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相位敏感光时域反射计（φ-OTDR）使用相干性较好的窄线宽光源，传感光纤中激励光脉冲产生的散射光发生干涉，利用干涉光的变化对外界扰动进行检测，具有较高的灵敏度。但传统的幅度检测φ-OTDR的结果难以实现定量检测，需要进行相位解调。基于3×3迈克尔逊干涉仪的相位解调系统是一种较好的解调方案，但直接解调的结果存在空间分辨能力小于传统幅度检测φ-OTDR的问题。采用四路检测方法来保持φ-OTDR的空间分辨能力，只需在系统结构中增加一路检测。同时考虑到窄线宽光源产生的脉冲内干涉对解调造成的不利影响，在提出四路检测相位解调φ-OTDR的基础上，从瑞利后向散射光的角度对基于3×3迈克尔逊干涉仪的相位解调φ-OTDR进行分析,并通过实验进行验证。完成了对5km传感光纤上扰动信号的定量检测，检测线性度为0.9956，解调相位的幅度达到31.85rad，解调系统的空间分辨率与传统的幅度检测φ-OTDR相同。

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郑成林   何顶顶   费庆国  

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为了提高数字图像相关法的抗噪声能力，分析了灰度梯度计算误差对数字图像相关法测量精度的影响，提出了采用Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度，进而通过IC-GN法计算图像亚像素位移的改进算法。首先，基于数值仿真散斑图，研究了灰度梯度的相对计算误差。并分析了采用Tikhonov正则化方法计算图像灰度梯度后，改进数字图像相关法的测量精度。随后结合试验验证了本文方法在实际噪声环境中的抗噪声能力。数值仿真和试验结果表明：灰度梯度对数字图像相关法测量精度有较大影响，而采用Tikhonov正则化方法后，可以有效提高数字图像相关法的测量精度与抗噪声能力。

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张春悦   徐抒岩   许博谦   齐鑫   鞠国浩  

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色散条纹共相误差检测技术需要以一定的方法对采集的色散条纹图像进行处理、分析才能得到所对应平移误差值。与其他色散条纹分析方法相比，主峰位移提取法能够同时适用于大量程与一个波长以内小量程平移误差探测。但是，其探测精度容易受到条纹中心线标定误差的影响。为对该影响进行修正，本文首先通过分析平移误差对双孔衍射图样的影响，提出了一种色散中心线位置自适应提取办法；在此基础上，结合主峰位移提取法基本原理，提出了修正条纹中心线标定误差影响的办法。最后搭建实验光路，验证了所提出修正方法的有效性。实验结果表明，在存在中心线标定误差的情况下，能够取得小于30nm的测量精度，相比修正之前精度大大提高。本方法将有效提高主峰位移提取法的抗干扰能力与工程实用性，对于基于色散条纹图像的共相位误差检测技术具有重要意义。

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李雪艳   蒋燕义   姚远   毕志毅   马龙生  

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通过将光学腔与外围热屏蔽层之间的热传递模型等效为多级RC积分电路，计算得到光学腔的温度对外界环境温度变化的响应特性。用此方法探讨了当热屏蔽层的质量限定时，热屏蔽层与光学腔的距离、热屏蔽层的层数和厚度对光学腔的温度响应特性的影响。计算分析结果表明，热屏蔽层与光学腔的距离从40 mm减小至5 mm、可使光学腔的温度响应时间增加一倍；热屏蔽层的层数从一层增加至三层时，且增加光学腔的最内层热屏蔽层的厚度，可使光学腔的温度对快速环境温度变化的敏感度减小一个数量级以上。通过采取优化后的光学腔的热屏蔽层设计，有望提高锁定于光学腔的稳频激光的频率稳定度。

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王文秀   傅雨田   董峰   李锋  

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针对红外船只图像较模糊导致的目标准确率低、速度慢等问题，提出了一种基于深度卷积神经网络的分类算法。首先采用基于标记分水岭分割算法，提取红外船只图像中的连通区域，并对原图相应的目标位置进行标记和归一化处理，提取候选区域。然后，采用深度CNN网络（改进的AlexNet）进行船只目标识别，将提取的候选区域送入改进的AlexNet进行特征提取和预测，得到最终检测结果。分水岭方法可大大减少候选区域检测时间，减少深度CNN网络识别时间。利用实验室自制的红外成像系统获取近千张红外船只数据，并对其平移缩放形成的数据集进行仿真实验，结果表明，标记分水岭与深度CNN网络的结合，可有效识别船只目标，本文方法具有良好的性能，能够更加快速、准确地识别红外船只目标。

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杜虎兵   张少锋   宇建红   李军宁  

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相移阴影莫尔是一项成熟的物体表面三维轮廓测量技术。但是该技术的性能还有优化的空间。为了提高阴影莫尔技术的精度且不增加装置的复杂性，本文提出了一种随机相移阴影莫尔三维轮廓测量技术。提出的方法采用立体视觉方法对阴影莫尔装置结构参数进行标定，运用三帧随机相移算法提取测量相位，从而大大简化了现有阴影莫尔技术的测量过程。由于基于随机相移思想，假定相邻帧条纹图间引入的相移不等且未知，提出的方法可以有效地降低相移器的应用要求。另外，提出的方法在相位解调过程中不受背景光影响，且对条纹图非正弦光强分布不敏感，具有精度高，应用容易的特点。实验表明，提出的方法精度高，速度快，优于现有的典型算法。

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武伟   王世刚   赵岩   钟诚  

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集成成像需从不同角度记录3D物体的空间信息，因此计算量大，时间长。针对这一问题，本文提出窗截取的立体元图像阵列快速生成方法。模拟真实透镜阵列的结构，建立采样模型，根据显示平台光学参数计算得出虚拟3D物体对应每个虚拟透镜元中的图像即立体元图像，然后采用窗截取的方式生成立体元图像阵列。改变采样点和窗函数可以生成任意孔径任意排列结构的立体元图像阵列。实验搭建基于LED的集成成像显示平台，设计了与LED匹配的方形、六边形、圆形孔径的透镜阵列，选取不同类型的3D模型对比立体元图像阵列的计算时间和立体显示效果，其结果表明：在不改变立体显示效果的前提下，当立体元图像的分辨率高于透镜阵列的采样率时，本文所提方法更快。

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吴嘉宝   张示城   胡依奇   林功伟   钮月萍   龚尚庆  

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基于腔内极化子的量子理论，本文从实验上研究了腔内电磁诱导透明现象。采用铷原子气体，通过升高铷气室温度，使原子数目大量增加。当集体强耦合满足时，弱的控制场也能实现腔内电磁诱导透明以及线宽的显著压窄。随着温度的继续升高，即耦合效应的增强，腔线宽被进一步压窄。

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常永莉   李素梅   胡佳洁   韩旭  

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对影响立体图像观看舒适度的因素进行研究是立体成像技术领域的关键问题之一。本文结合视觉注意机制特性，定量研究饱和度因素对立体图像舒适度的影响。首先，得到立体显著度图，利用模糊隶属度原理和掩膜对其优化获得最终的显著立体图像，并用眼动仪对所得立体图像显著区域的正确性进行验证；然后，采用改进的逐级逼近法进行主观实验，通过大量的实验数据得到显著立体图像的舒适饱和度匹配图和差异图。实验结果表明，双目视图舒适饱和度平均差异值最大可为0.29，即左右视图饱和度差异不能过大。验证实验表明本文所得舒适饱和度范围能够更好地反映立体图像的舒适与否，该成果不仅为立体图像舒适度的研究提供了新的依据而且为立体内容的制作商提供了技术标准。

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冯凤珍   白丽华   郑晓晓  

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使用经典系综模型研究了Mg原子在低于重碰撞阈值激光强度下的非序列双电离（NSDI）。周期量级线偏振激光脉冲条件下，当激光强度为1×1013 W/cm2时，末态关联电子动量谱（CMD）中的电子对主要分布在第二、四象限，这与之前实验上低强度激光脉冲驱动惰性气体原子NSDI中观察到的反关联情形一致。当激光强度为3×1013 W/cm2时，CMD中的电子对主要分布在第一、二、四象限，在第一象限出现的电子对呈现了明显的关联行为。分析重碰撞和双电离之间的延迟时间显示，不同的延迟时间对应着不同的电离过程。对于延迟时间小于半个周期的双电离事件，两个电子倾向于反方向出射。而对于延迟时间大于半个周期的双电离事件，存在同方向出射的电子。延迟时间在电子出射过程中扮演了重要的作用。

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侯立飞   杜华冰   车兴森   韦敏习   余波   杨国洪   刘慎业  

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本文在微带结构CVD探测器的基础上，利用同轴结构输出部件结合RC隔离直流电路，制作了单端连接同轴探测器。该探测器主要用于激光等离子体的X射线测量。探测器采用圆柱体CVD金刚石，直径为4mm。金刚石一个端面镀有网格状电极，另一端镀有圆盘状电极。网格状电极既可保证偏压正常施加，也可使X射线可直接照射至金刚石表面。探测器的时间响应特性实验是在短脉冲激光装置上开展的，实验结果显示探测器上升时间为61ps。CVD金刚石探测器的时间性能研究为探测器的优化改进提供了基础。

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朱冰青   袁银麟   康晴   张梦雅   郑小兵   方勇华   李健军   吴浩宇   丁蕾   李孟凡  

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带内相对光谱响应度是检测和评估偏振遥感器带内响应非一致性的基本参数。本文采用基于激光泵浦氙灯光源的单色仪、消偏器、参考探测器和45°分束镜，搭建了一套偏振遥感器相对光谱响应度测量装置。该装置采用消偏器消除单色仪输出的偏振特性，通过光谱偏振分析仪进行消偏精度测量和验证。采用分束镜同步测量的方法，降低光源的非稳定性影响，提高测量精度和效率。采用大气校正仪490nm和870nm偏振通道作为应用案例，开展了带内相对光谱响应度的整机测试实验。实验结果表明大气校正仪中心波长测量极差值与带宽均值的比值精度在0.25%以内，满足带内响应非一致性优于0.6%的定标要求。

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高岗   李俊   刘旭安   史博   汤玉泉   庞涛   郑青   孙礼明   董凤忠  

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本文针对水泥行业中袋式除尘器破袋检漏定位问题，提出了基于分布式光纤振动传感的检漏定位方法。分布式光纤振动传感系统灵敏度高，可以检测到布袋破损后粉尘气流对光纤产生的微振动信号，以此判断布袋是否破损，并通过时域差分法来定位破袋。搭建了一套相位敏感型光时域反射仪(φ-OTDR)，通过室内模拟实验得出该系统最大信噪比为10dB，实际空间分辨率23.7m，同时验证了该系统能够响应低频粉尘气流扰动信号。在现场平台实验基础上，结合支持向量机(SVM)算法对现场测试数据识别分类，平均破袋识别准确率可达97.8%。结合φ-OTDR分布式系统与SVM算法可以有效解决袋式除尘器破袋检漏定位问题。

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孙晶   黄普明   幺周石  

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大气湍流引起的光强闪烁使得空间光通信系统性能恶化，而分集接收技术可有效改善这一影响。为进一步分析其对相干接收系统性能的影响，基于BPSK调制、外差相干接收，建立了Gamma-Gamma湍流信道模型下自由空间光通信分集接收系统模型。分析了不同湍流强度和接收天线数下，分别采取最大比合并(maximum ratio combining, MRC)、选择合并(selection combing, SC)和等增益合并(equal gain combining, EGC)时对应的系统误码率和通信中断概率，并与相同接收口径下的传统单天线接收系统进行了性能比较。研究表明：MRC、EGC分集接收对大气湍流下的相干通信系统性能有明显改善，而SC分集接收仅当平均信噪比低于某一阈值时对系统性能有所优化。

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