赵欣   聂兆刚   张芳腾   马琳   郭德强   赵韦人   徐华伟   Takayoshi Kobayashi  

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采用飞秒激光技术驱动和探测原子的相干集体运动，对于在微观尺度上调控物质特性具有普遍的物理意义。本项工作采用亚10飞秒脉冲激光对半导体单壁纳米碳管的两个最低电子跃迁进行选择性泵浦，诱导产生了沿碳管径向振荡的低频呼吸模式(RBM)和沿轴向振荡的高频伸缩模式(GM)。通过变换泵浦光带宽，探测到最低单激发态泵浦和双激发态泵浦对两种声子振幅及初始相位的影响。研究发现RBM和GM的振幅，以及GM的初始相位得以明显调制。机理研究显示，超宽带双激发态泵浦下，轴向的电子相干运动可能被激发起来，进而通过相干电-声子耦合对声子场产生影响，调制了碳管晶格结构振荡模式的参量。这提供了一种通过对电子运动的激发来调控声子振荡特性的可能性。

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王凯宇   陈志国   傅毅  

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摘要:相关滤波目标跟踪算法是基于目标模板与待测图像之间的相关性大小实现目标的定位与跟踪，尤其是核相关滤波器（kernelized correlation filters，KCF）的提出更是将这一快速准确的算法推向了一个新的高度。通过对KCF算法的深入研究发现相关滤波器在抗遮挡性能方面有着严重的不足，尤其是在目标短暂消失的情况下十分容易出现跟踪丢失的情况。为了解决KCF在遮挡性能方面的缺失，本文提出了将KCF与前后向误差检测算法相结合的方法，通过前后向误差算法检测遮挡现象，并在遮挡发生后及时保留原目标模板，最后进行小范围的预测并结合原模板重新定位目标位置。通过实验，此方法能有效解决目标短暂完全消失的遮挡状况，并在目标重新出现后进行有效的追踪。

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陆经纬   陈鹤天   马肖攀   陈继民  

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针对人脸认证系统的欺骗攻击,传统方式主要包括照片和视频攻击。随着3D打印技术的不断发展，使用3D面具进行欺骗攻击逐渐成为新威胁。在剪切波变换基础上，结合人脸三维几何特征和局部区域纹理变化，针对3D面具欺骗攻击提出一种利用多层自编码网络进行特征融合以识别攻击面具的方法。通过非下采样剪切波变换从目标人脸3D图像中提取低频子带和高频子带。在低频子带上利用尺度空间函数对特征点进行检测，对特征点进行定位及方向分配，生成特征描述子。将其与高频子带上提取的纹理特征，输入栈式自编码器和softmax分类器进行融合分类。在基于柔性TPU材质3D打印面具BFFD数据库上试验表明，多特征融合方法相比于以往单独使用纹理特征的方法在反3D面具攻击的准确率得到了显著提升。

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黄冬梅   吴国健   魏立斐   魏泉苗   戴亮  

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遥感图像具有多时相、多语义、多波段等特点, 鉴于敏感遥感图像涉及国家机密信息及搜索效率低下的重要性, 利用云平台进行遥感图像安全外包搜索已是大势所趋. 本文提出了加密遥感图像的安全外包搜索方案, 对存储在云平台的遥感图像进行SCAN模式加密, 再通过异或运算和Johnson-Lindenstrauss(JL)转换得到一份双密文, JL转换的遥感图像用于在云平台进行搜索, 异或加密的遥感图像用于图像解密. 实验结果表明, 本方案可以有效保证云平台上遥感图像的安全性; 同时, 加密图像搜索的准确率高, 搜索效率较同态加密提升93.03%, 且计算复杂度低, 通信成本低, 适合于云计算平台部署应用.

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黄振鑫   陈庆生   孙佳忆  

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阐述激光电离空气成像的理论与可行性，描述激光电离空气成像方式与装置，提出激光电离空气成像可触控的理论方法和方式，首次提出认为只有用低功率飞秒激光电离空气成像，才能让人能够触碰，并提出通过检测激光回波相关参数，来检测图像是否被触碰的触碰检测方式和向成像位置发射触碰检测信号，通过三角定位法进行触碰检测的方式，提出带有触感的可应用于实践的空间可触控成像的方式，即全息投影成像、雾屏成像与激光电离空气成像相结合，全息投影成像或者雾屏成像用来形成基本图像，激光电离空气成像用来形成按钮图像用于触控并形成触感，同时给出了一种新型的动态捕捉与探测装置的定位方法，以及用其进行触控检测的方式。

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何颖   马戎   李岁劳   郭强  

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针对测角误差与定位误差对精度的影响持平的高精度应用场合，我们提出能够同时考虑测角与定位误差的相机姿态估计算法。首先将定位误差的协方差投影到单位球上后与测角误差的方差融合；用块松弛法解决投影过程依赖于待估计参数本身的问题；然后以融合后的方差作为加权最小二乘平差的协方差阵；最后解这个最小二乘问题则得到相机姿态。该算法统一了位置测量误差模型与角度测量误差模型。我们应用该算法于导弹发射车定向系统的实验结果证明了该算法的有效性。

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任杰   吉霞霞   王琦   彭雪峰   杨晓晖  

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制备聚合物：有机金属卤化物钙钛矿复合材料是提高钙钛矿薄膜形貌均匀性及其发光器件性能的一种有效方法。我们采用聚氧化乙烯作为聚合物添加剂，以不同比例的甲基溴化铵和溴化铅（Ⅱ）制备了复合材料薄膜，研究该比例对薄膜形貌，结晶性，光物理以及电致发光特性的影响。进一步探讨了复合材料中聚合物添加剂种类和含量对其特性的影响。多层结构器件的最大发光效率为6.4 cd·A-1，较文献报道的单层结构器件特性有显著提高

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李斌   张敏   周恒   李竣屹   凌云   石林   邱昆  

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随着机载光纤网络的大量应用，在用于机载光纤检测的光时域反射仪中实现故障自动识别，对于生产和检修部门具有重要意义。针对传统故障识别方法过程复杂、用时长、准确率低等问题，本文提出了一种基于小波包分析和支持向量机的光纤故障自动识别方法。对光时域反射仪采集的数据进行事件点定位，选择最优基小波和尺度完成事件信号的分解和重构，提取归一化的小波包能量作为事件信号的特征向量；建立支持向量机模型，将特征向量作为输入进行训练和测试，最终实现故障识别。实验对机载光缆中由连接器引起的反射事件和弯折引起的非反射事件进行二分类测试，总样本数为2500。实验结果表明，当训练样本数为1750，测试样本数为750时，该方法对机载光纤中反射事件和非反射事件的正确识别率为99%，耗时3.03秒；相比于采用基于反向传播神经网络的识别方法，准确率提升了2%，且耗时仅为其1%左右。目前已成功应用于自主研发的机载光缆组件外场检测设备。

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张海燕   汪丽春  

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采用分子动力学方法，研究了简单金属Ag固液界面在低于熔点温度固化过程中的动力学过程及缺陷俘获。结果发现，金属Ag的界面温度存在某个特征值，生长速度在这个特征温度附近达到最大值。同时发现液体在产生晶体时缺陷以空位为主。计算结果表明缺陷浓度与界面温度之间存在线性关系，缺陷浓度随着界面温度的降低而逐渐增大，对应特征温度附近发生转变。同时发现缺陷浓度与生长速度相关，在高于特征温度，二者存在一个近似线性关系且与方向无关，但在低于特征温度下，（100）方向和（110）方向存在着明显的各向异性，表明缺陷俘获与生长机制转变有关。

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周单   董秀成   张帆   陈威  

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为满足高速复杂流场中投放物位姿高精度测量要求，分析图像噪声对位姿估计误差的影响。在传统非线性优化位姿算法基础上，提出了自适应重投影误差的单目位姿估计优化方法。该方法以位姿估计初值为中心设置约束区间，建立新的罚函数将约束非线性优化转化为无约束非线性优化，分析像平面重投影误差与约束区间关系并建立相应的数学模型，根据模型自动调节约束区间，进行自适应重投影误差约束非线性优化位姿估计参数。仿真结果表明所提方法在不同大小图像噪声下的重投影误差，位姿估计参数都有最优解，且优于传统非线性优化算法，具有较高的位姿估计精度。

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周海铭   李柘林   牟楠   杨昊   罗丰华  

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利用5kW碟片激光器对1.1mm厚的先进高强钢进行对接填丝焊，采用正交试验设计激光工艺参数，并借助万能力学试验机、显微硬度仪、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对这些焊接接头的拉伸强度、显微硬度、表面与截面组织进行分析，研究激光工艺参数对焊接接头力学性能及组织的影响。结果表明：在试验参数范围内，激光功率与焊接速度是影响接头性能最主要的参数。在合理的工艺参数下，即线能量大于阈值(390J/cm)时，可以获得均匀、连续以及表面光滑的焊缝形貌，抗拉强度为母材的90%以上。接头均存在熔合区硬化和外侧热影响区软化现象，焊缝组织主要由板条马氏体和先共析铁素体组成，热影响区组织因回火马氏体的大量出现而发生软化，它影响接头拉伸性能。

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柯熙政   陈云   张颖  

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针对光纤纤芯折射率分布为倒抛物线分布的光纤结构，在光纤的纤芯与包层之间增加低折射率层构成了改进的新型光纤。该光纤可容纳高阶轨道角动量（OAM）模场，通过归一化截止频率的计算得到光纤可支持12种模式，最高可容纳拓扑荷数为3的OAM模式。计算得到简并模式LP11与LP21的有效折射率差均可达到2.1?10-4，简并模式LP31之间有效折射率差可达到10-3，能够有效地使矢量模式简并分离，对越高阶的模式简并分离效果越好。最后分析了此光纤结构低折射率层的分布对于光纤可容纳涡旋光束模式数目的影响。

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邢莹莹   亓利剑  

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粉色蛋白石为蛋白石和坡缕石的矿物集合体，该类蛋白石的矿物组成和谱学特征与传统的具有变彩效应的蛋白石有着明显差异。采用常温、变温红外光谱、差热分析等分析测试方法，就粉红色蛋白石的热变异行为等问题进行研究与初步探讨。结果表明，粉红色蛋白石红外吸收谱带表征了硅氧化物蛋白石和硅酸盐矿物坡缕石的振动特点，其结构水伸缩振动所致的红外吸收谱带主要表征为4000~3000 cm-1范围内一组强度不一的红外吸收谱带；结构水、结晶水以及吸附水倍频、合频组合频振动所致的红外吸收谱带主要集中于8 000~4 000cm-1范围内，随着温度的升高，吸收谱带的相对吸收强度呈下降趋势，吸收峰也出现了不同程度的漂移、分裂或者新增，吸收谱带随温度变化的表现进一步验证了各类谱峰的归属。

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牛金科   梁斌明   庄松林   王国旭   雷雨  

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本文基于二维光子晶体的负折射和亚波长成像特性，提出了一种可以实现超分辨成像的共聚焦透镜系统。在焦点位于透镜下表面中点时探测针孔处取得最大的光源能量透过率，此时透镜的物方焦点光斑半宽为0.532个波长,小于入射波长。系统中探测端针孔可以起到增大信噪比的作用，当针孔宽度和波长的比值t小于0.9时，探测针孔处可以得到小于0.5个波长宽度的像点，实现超分辨成像。由于针孔的大小还决定着系统的轴向分辨率，当t为0.9时，其轴向分辨力为2.1个波长。

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闫苗   赵红东   李宇海   张洁   赵泽通  

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在进行遥感图像多分类识别时，针对使用传统方法遇到的分类模型特征提取困难、分类精度不理 想、分类种类少等问题，研究了卷积神经网络模型（CNN）在高光谱遥感地物多分类识别中的可行性及不同CNN 模型对高光谱遥感地物多分类的识别效果。从 ISPRS提供的Vaihingen 及 Google Earth 中采集数据,制作了包含 6 类地物的数据集一，在此基础上增加至 10 类制作数据集二，再增至 14 类制作数据集三。通过预处理图像数据，设置网络结构、调整模型参数、对比网络模型等，上述三类数据集的地物分类识别率均达到95%以上。通过分析不同 CNN 模型对高光谱遥感地物多分类识别效果的影响，证实了 CNN 在高光谱遥感地物多分类识别应用的算法可行性且具有较高的识别能力。实验结果为 CNN 在高光谱遥感地物多分类识别中的应用提供了一定的参考价值。

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张华峰   李继军   陈方   郁春潮   孙利辉  

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基于非线性薛定谔方程，我们研究了具有光格子的局域非线性介质中存在的单通道和多通道多极格子孤子的光场分布、稳定性和动力学行为。研究发现：系统中存在同相和反相两种类型的多通道多极格子孤子；值得注意的是，在单通道情形下，只存在反相多极格子孤子，同相的多极格子孤子是不存在的；三种类型的格子中，同相多极格子孤子的稳定性最差,而多通道反相多极格子孤子的稳定性最强。在撤去光格子的情况下，三类格子孤子呈现出不同的动力学行为。同相多极格子孤子分裂成相应数目的光束后，或合并成一个光束、或能量重新分配、或周期性碰撞。而反相多极格子孤子分裂后，光束相互排斥，两个边带光束沿直线路径向前传输，且轨迹与原传播方向的夹角相等；在传播常数较小时，可能会出现光束弥散。这些性质对全光路由、全光开关等全光控制技术的研究有一定的参考作用。

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高琳   欧阳虹   范勇   王俊峰   巫玲  

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本文针对光栅投影三维形貌恢复术中相位展开过程存在误差传播的问题，设计了一种新的相位展开算法。该算法基于傅里叶变换方法获得被测量单帧图像的包裹相位，根据已知标准平面的绝对相位与包裹相位的关系逐点确定相位展开的整数倍参数，使包裹相位不受相邻像素误差影响而独立展开。本文对该算法流程进行了详细描述，并通过模拟实验和真实实验表明，本文算法比现有的基于单帧图像的相位展开算法具有更高的恢复准确度和测量效率。其模拟实验精度（RMSE值）达到0.00036rad，单帧（含26万个像素点）的展开时间为0.04s，具有与直接相位展开算法同级别的效率，适用于实时三维测量系统。

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朱小波   车进  

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针对现存行人重识别算法不能较好地适应光照、姿态、遮挡等变化的问题，提出一种基于特征融合与子空间学习的行人重识别算法。首先对整幅行人图像提取HOG特征和HSV直方图特征作为整体特征，再在滑动窗口内提取CN颜色特征和两个尺度的SILTP特征。为了使算法具有更好的尺度不变性，对原图像进行两次下采样，对采样后的图像再提取上述特征。提取特征后，采用核函数分别将原始特征空间转换到非线性空间，在非线性空间内学习一个子空间，同时在子空间内学习一个相似性度量函数。在三个公开数据集上的实验表明所提出的算法可以较好的提高重识别率。

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周宁   朱昭昭  

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随着数字图像处理技术的革新，图像修复技术成为新的研究热点。Criminisi算法作为优秀的图像修复算法代表，在修复部分破损图像时获得较好的视觉效果，但也有其不足之处。该算法在进行匹配块搜寻时，待修复块提供的信息量较少，进而导致搜索匹配块时可匹配范围小。针对这一问题，本文提出一种基于粗糙数据推理理论的改进Criminisi图像修复算法，粗糙数据推理旨在扩展搜索空间、增加搜索数据、扩大搜索范围、加深搜索深度。本文提出的算法在搜索规则有以下改进：通过图像结构信息将图像内容划分为一个数据集，然后通过粗糙数据推理扩充待修复块信息量，扩大匹配块可寻范围，以此搜索匹配块，修复破损图像。实验结果和数据表明，与经典的Criminisi算法相比，改进后的算法能够扩展匹配块的数据量，搜索到更多数据，获得较好的视觉效果，提高了图像的峰值信噪比

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王展   王可   王伟超  

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光谱仪器采集光谱数据时，散射噪声会对光谱数据产生影响。同一种矿物物质在不同颗粒度和浓度状态下的光谱数据曲线会产生偏移。上述情况会降低光谱数据的匹配精度。针对该情况，本文研究了基于多元散射校正融合增广拉格朗日消除光谱数据散射噪声和偏移的方法，先用该方法对光谱数据预处理进行校正后，再结合光谱角方法进行相似度匹配测量。实验选取了六种矿物和壁画颜料光谱数据样本，使用光谱匹配方法分别对原光谱数据和消除散射噪声和偏移后的光谱数据进行了匹配计算和分析。实验结果表明，使用多元散射校正融合增广拉格朗日方法消除散射噪声和偏移校正后的光谱数据匹配精度高于未校正的光谱数据，提高了识别效果。

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王向军   白皓月   倪育博  

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针对目前人眼视线跟踪的人机交互技术尚不成熟的现状，提出了一种基于立体视觉的瞳孔空间形态的桌面式双目视线跟踪方法。根据低灰度值分布初步定位瞳孔中心；利用瞳孔区域径向导数极坐标图提取瞳孔边缘点坐标，并使用RANSAC椭圆拟合瞳孔边缘；采用ORB算法配准双目瞳孔边缘点坐标；通过最小二乘法拟合结合立体视觉计算的瞳孔边缘空间点坐标，最后根据瞳孔空间形态解算出视线方向。实验结果表明，瞳孔中心定位速度达到300fps，双眼视线跟踪速度达到15fps ,视线跟踪最大误差为2.6° 。实验证明本方法具有较好的准确性、鲁棒性、实时性，可应用于人眼视线跟踪的人机交互领域中。

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田会娟   洪振   郝甜甜   张辉  

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提出了一种基于数码相机图像的眩光测量方法。系统推导了眩光源位置指数、立体角、眩光源亮度的解析表达式，采用自适应阈值方法提取眩光源轮廓信息，并进行实际办公室照明现场的图像采集和统一眩光值UGR参数计算与分析。实验结果表明：由该方法计算的位置指数、立体角、眩光源亮度的平均相对误差分别为1.319%，4.296%，3.001%，当背景亮度为12.910cd/m2时，统一眩光指数UGR计算值为12.606，其相对误差为4.326%。该方法计算简单、精度高，易于硬件实现，可应用室内照明的眩光测试与分析，并为开发方便、快捷的眩光测试系统提供了理论支撑。

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杨剑锋   张建鹏  

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针对传统跟踪方法在严重遮挡情况下出现目标跟踪漂移和丢失的问题，本文在核相关滤波跟踪框架下提出一种鲁棒的长时间目标跟踪算法。在跟踪过程中引入包含遮挡信息的组合置信度测量方法用于稳健更新。如果核相关滤波算法中置信度的结果表明目标被遮挡，则引入块均值漂移算法来跟踪目标。利用局部信息获取目标的最终位置。用OTB-13测试库中的8组视频序列测试算法的性能，相比传统的核相关滤波算法，精确度增加了0.7%，成功率增加了5.7%，在遮挡挑战下的测试结果表明在目标发生严重遮挡时，该算法仍具有较好的跟踪效果。能实现目标长时间稳定的跟踪。

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吴海华   王亚迪   钟纪红   彭建辉   陈奎   魏正英  

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本文利用SLS技术快速制备多孔石墨骨架，并对其进行表面电镀铜处理，以期改善石墨骨架与铜合金界面润湿性。实验研究了石墨预制体状态、电镀工艺参数对镀层的沉积速率、表观形貌以及镀层与石墨预制体结合状况的影响。研究结果表明：石墨预制体经过多次浸渍酚醛树脂加碳化处理后，可以使其更致密、导电性更佳，从而提高镀层的沉积速率，快速得到形貌完整的镀层；只有选择合理的电镀工艺参数才能在得到较快沉积速率的同时，保证镀层表观质量。

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宋小庆   王慕煜   邢松   赵梓旭  

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调制技术是提高可见光通信系统性能的关键技术之一。高速LED可见光通信链路的脆弱性以及多径效应带来的码间串扰(ISI)，极大影响了系统的通信性能。为此，学者们提出了O-OFDM调制技术。本文总结了O-OFDM调制技术的研究进展，从调制策略上对近年来提出的调制技术进行了分类，并分别以DCO-OFDM、ACO-OFDM、Flip-OFDM和U-OFDM四种调制技术为代表进行了机理分析以及对VLC通信性能的影响分析，对下一步工作进行了展望。

       PDF全文 (下载：0)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第01期 pp.010603      

耿贺辉   赵宏   卜鹏辉   马跃洋   庄义颖   付镇涛  

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球体由于其旋转对称性和成像不变性，在双目视觉中作为球型靶标具有独特优势。然而球体在像面的成像一般不是标准圆，而是椭圆，其椭圆中心与球中心点在像面的成像点并不是同一个点，这就会对球心的空间定位带来误差。为了找到真实的球心成像点坐标以提高球心的定位精度，我们建立并分析了空间球的成像模型，基于针孔成像模型和透视成像原理，提出了一种球心成像点的高精度定位方法。该方法结合相机焦距，对边缘点进行畸变校正后的可直接拟合出球心成像点坐标。仿真分析了边缘噪声以及边缘提取不完整对所提方法的影响。最后通过实验验证了所提方法可以显著提高球心坐标的定位精度，适用于双目视觉中球靶标的定位以及其他需要对球心进行定位的应用中。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021501      

徐冬宇   厉小润   赵辽英   舒锐   唐琪佳  

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针对单模型评价图像质量容易产生过拟合的问题，提出基于多模型融合的高光谱图像质量评价算法。以图像噪声、模糊度和云含量为降质特征，建立遥感图像主观评价库，分别选用支持向量回归方法和集成决策树方法对带有评价值的训练集图像建立质量评价单模型。将两个单模型评价结果线性回归拟合得到模型融合的图像质量评价结果。同时介绍广义回归神经网络模型作为参照，分别从均方误差、回归拟合指标、分类准确率、训练时间等四个方面对几种模型进行对比。实验结果表明本文所提模型融合算法具有较高的拟合精度、较强的泛化能力和相对较少的训练时间。

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李婧御   陈宽   陈国飞   李扬彦   曾爱军   辛煜  

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在常温常压下，采用手持式激光诱导击穿光谱仪(Handheld Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Handheld LIBS)对铝合金中的镁、钛元素进行定量分析以验证其稳定性及可靠性。手持式LIBS内置1064nm Nd:YAG 脉冲激光器，光路为反射式同轴结构。实验中采用AvaSpec-Mini 2048光谱仪，测量波长范围在240~420nm之间。选取镁元素在285.17nm、383.83nm处的特征谱线、钛元素在323.45nm、334.94nm处的特征谱线，结合偏最小二乘法建立定标曲线模型。同种元素在不同特征谱线下的定标曲线斜率接近，线性相关系数R值均在0.9893及以上。且测量结果与标准值具有较好的一致性，测量值相对误差均在7.20%及以下，样品中镁、钛元素检出限可达到10-4量级。说明手持式LIBS能够实现对铝合金中镁、钛元素的定量分析，从而验证了手持式LIBS具有一定稳定和可靠的性能，对激光诱导击穿光谱仪便携化的发展具有十分重要的意义。

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刘剑   刘丽华  

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准确、快速的提取结构光条纹中心是三维测量系统中的关键问题，针对现存的结构光条纹中心提取精度与速度之间的矛盾，提出一种全新的基于Hessian矩阵与区域增长相结合的激光条纹中心提取方法。首先，采用自适应阈值法提取图像的感兴趣区域，利用灰度值最大法确定像素级条纹中心的初始位置；其次，利用Hessian矩阵求初始点法线方向上的亚像素级光条中心点；最后，将光条中心点作为种子点进行区域增长迭代运算，从而精确的提取条纹中心。区域增长算法解决了传统方法中存在大量高斯卷积运算的问题，提高了条纹中心的提取速度。实验结果表明，该算法提取的条纹中心准确度高，满足三维测量系统中实时在线的要求。均方差（RMS）小于灰度重心法2.02pixel，提取速度相对于Steger法提高了40倍。

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赵小虎   尹良飞   朱亚楠   刘鹏   王学奎  

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针对深层卷积神经网络模型的训练复杂、调参技巧和经验要求高、理论分析难等问题，本文提出一种训练效率高、可解释性强以及理论分析简单的图像分类算法。基于主成分分析网络（Principal Component Analysis Network，PCANet）进行特征提取，并采用宽度神经网络（Flat Neural Network，FNN）分类图像，可以通过直接计算得到模型参数。根据训练数据集自适应决定宽度神经网络节点数目，增加节点时不需要重新训练，只需要调整局部参数。实验表明，本文所提模型能够快速训练，预测准确率较传统的PCANet框架以及传统深层神经网络具有较强的竞争力。

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王书宇   陶声祥   杨钒   艾磊  

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在距离选通式激光成像中，由于图像模糊而导致目标识别率偏低一直是一个难题。近年来，随着深度学习在目标识别领域的不断应用，本文提出一种基于保留特征卷积神经网络模型KFCNN(Keep-Feature Convolutional Neural Network)用于激光选通图像中的目标识别。与传统的卷积神经网络不同，KFCNN使用一个特征保留层来提高模糊目标的识别率，提高目标识别的鲁棒性。首先，KFCNN通过增加特征保留约束项及正则化来优化特征保留目标函数并进行训练；其次，通过减小特征保留目标函数值来保证训练样本在模糊之前和之后的特征映射相一致，最终实现特征保留性。实验结果表明，KFCNN改善了因模糊造成识别率降低的问题，进而提升了距离选通式激光成像中对指定目标的识别率。

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栗科峰   黄全振   卢金燕  

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当前,基于可见光谱人脸识别技术的效率和精度受光照、姿态、遮挡、表情变化和照片欺诈等因素影响较大，尤其是夜视环境下的人脸识别难题亟待解决。提出了一种基于热红外光谱的人脸特征提取算法，首先对热红外人脸图像进行数据建模获取极大化数据模型，估计并调整混合模型参数到高斯混合模型；然后提取热红外高斯混合人脸图像的等温特征，实现热特征图像的重建；最后通过计算概率邻近指数来度量个体间的相似度给出识别结果。UCHThermalFace数据库的实验结果表明，该方法应对夜视环境下的多姿态、特征变化、随机遮挡和眼部噪声样本具有较高的识别精度和鲁棒性，大大提高了人脸识别系统夜视环境下的抗干扰能力。

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肖禹泽   陈晓冬   徐勇   杨晋   盛婧   梁浩林   汪毅  

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针对医用超声内镜系统中合成孔径算法旁瓣噪声严重、时间复杂度高等问题，本文利用图形处理器(GPU)的高速并行处理能力，提出了一种基于相干系数的实时合成孔径算法。通过引入相干系数，对超声回波图像中的旁瓣噪声进行有效抑制；通过GPU对算法进行并行处理，提高算法的运行速度。使用仿真数据和实际暗斑回波数据进行实验验证，表明文章所提出的算法可以有效改善超声回波图像质量；在回波图像数据量为153MB时，相较于合成孔径算法，运算速度提升了16.29倍，达到6帧每秒(fps)的处理速度，满足医用超声内镜实时处理的要求。

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卞宏友   左士刚   曲伸   杨光   王伟   王维  

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结合金属零件激光沉积成形工艺薄壁件结构特点，为减小激光沉积成形层温度梯度及制件残余应力，进行了分区环形扫描验证性试验，试验表明：采用分区环形扫描路径，可有效减小成形件的残余应力。提出了一种分区环形扫描路径生成算法，首先为避免扫描线过长引起的翘曲变形，结合激光沉积成形扫描线极限长度，提出一种基于扫描线极限长度阈值内极值点搜索的分区算法，对独立轮廓组进行分区；然后针对薄壁件壁厚多变的结构特点，依据壁厚判断的扫描方式优选准则，采用中线扫描与环形扫描相结合的算法，生成分区适应性环形扫描路径；同时为避免扫描环间过渡区的过熔覆，采用端点偏置算法实现扫描环间的平滑过渡连接；最后为减小层面温度梯度和制件残余应力，提出一种基于四色定理的分区扫描顺序优化算法。

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何宇航   李强   高波   魏小红   柴立群  

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针对大口径非球面透镜透射波前检测，提出了采用计算全息元件(CGH)作为光路相位补偿元件进行检测的方法。大口径非球面透镜透射波前通常采用球面干涉仪进行检测，为了达到零位检测的目的，往往在光路中需要加入相位补偿元件以补偿高阶像差。传统的折射式相位补偿元件其精度溯源比较困难，导致检测数据缺乏可信度。通过设计制作CGH作为相位补偿元件，可以达到零位检测目的。本文针对大口径非球面透镜的透射波前检测，设计加工了相应的CGH作为相位补偿元件，并与传统的折射式补偿元件进行了对比测试，测试结果表明：两种相位补偿方法的测试数据具有良好的一致性，PV值差值为0.034λ，RMS值差值为0.006λ，因此CGH作为相位补偿元件具有相当高的测试精度。

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李高松   李金华   单鹏超   冯伟龙  

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摘要：裂纹和硬度已经成激光熔覆不可回避的问题。本文探究了比粉、比能以及送粉电压比对熔覆层裂纹及显微硬度的影响特性，消除了熔覆层的裂纹，保证熔覆层的硬度。方法：采用光纤激光器在冷模具钢的表面制备出含有原位WC增强的镍基合金陶瓷涂层。采用倒置金相显微镜观察熔覆层裂纹的宏观形貌以及冰晶状WC随比粉、比能和送粉电压的变化情况。采用显微硬度计，测量熔覆层的显微硬度。结果表明当WC和镍60AA送粉电压比超过3：2时熔覆层的裂纹不能通过调节比粉和比能来消除，熔覆层显微硬度随比能增大而减小随比粉的增大而增大，且熔覆层的增高量符合多项式分布准确率高达96%以上。当WC和Ni60送粉电压比低于3：7时WC对熔覆层的硬度基本没有影响，当送粉电压比超过4：6时显微硬度跳跃式增加到780HV。结论：根据比粉和比能公式对基体增高量和熔化深度的影响特性，进行调节激光熔覆的工艺参数即能消除熔覆层的裂纹又能保持熔覆层的显微硬度在840HV左右。

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徐志刚   赵媛媛   周亮  

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零位走动量是衡量瞄具稳定性的重要指标之一，由于普通瞄具对零位走动量要求较低，因此在测量其零位走动量时往往忽略了瞄具的重复装卡误差对零位走动量的影响。但在高精度瞄具的零位走动量的测量中，重复装卡误差是不能忽略的。本文基于自准直仪原理，设计了一套自动消除重复装卡误差的装置。该装置由半反半透镜的自动贴合装置及光电自准直仪组成。以压力传感器配合压电陶瓷微位移器件（PZT）形成一个微动微调闭环反馈系统，实现对半反半透镜的姿态的实时调整，确保半反半透镜与瞄具物镜的端面完全贴合。经实验验证，该装置在5°测量范围内可达到2″的测量精度，足以满足对高精瞄具零位重复装卡误差的测量要求。

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单倩文   郑新波   何小海   滕奇志   吴晓红  

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针对目标检测与识别在精度和实时性方面的要求，提出了一种基于改进多尺度特征图的目标快速检测与识别算法。首先，算法在原始 SSD 模型（Single Shot Multibox Detector）的基础上，利用卷积神经网络自动提取多尺度特征图；然后，构建一种有效的卷积特征图融合模块，并引入轻量级的压缩型双线性融合方法， 丰富上下文信息；再进一步结合通道注意机制，自适应地学习特征图各通道之间的相互关系，强调有用信息、抑制冗余信息，提高特征图的判别能力；最后，将增强后的多尺度特征图用于检测模型。实验结果表明，与同类算法相比，所提算法的效率更高，明显提升了识别精度，同时速度达到 63fps，较好地平衡了识别精度与速度之间的关系。

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成春阳   黄渊博   卢鑫   徐灵丽   李敏   范新南   张学武  

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针对传统的车道线检测系统采用单路前视摄像头在夜晚场景下易受强光照干扰和在复杂场景下易出现误检漏检的问题，提出一种基于主动红外滤光环视成像的车道线检测算法。在成像阶段，利用四路基于主动红外滤光成像的车载摄像头采集车辆四周的场景信息，再基于透视变换和图像融合得到具有360度俯视效果的环视图像。在车道线的检测阶段，提出一种基于凝聚型层次聚类的车道线检测算法。首先，基于车道线的形状特征设计一种具有较强针对性的模板匹配用来提取出车道线边缘点，再以凝聚型层次聚类对边缘点聚类，并以RANSAC算法对车道线进行直线拟合。最后，结合先验信息和卡尔曼滤波器以进一步提高检测准确性。实验结果表明本文所提算法能够较好地消除车道线检测过程中的强光照影响，并在一定程度上有效地降低误检漏检率。

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金志樑   王沛沛   郭立泉   李伟民   王海洋   熊大曦  

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为有效改善战斗机夜间投弹训练时地面靶标不清晰的现状，提高投弹训练效率，本文设计了一种基于大功率高光密度LED光源的投弹照明灯。首先以非成像光学理论为基础，ZEMAX软件为透镜组优化软件，建立了以大口径高透过率菲涅尔透镜为核心元件的准直光学系统。其次，采用焦距1500mm的柱面菲涅尔透镜对准直光束进行一维方向的扩散，再将灯具以6.85°的倾斜角度照射靶面，实现大面积光斑照明。为验证系统设计的可行性，通过TracePro进行仿真分析，得到光斑水平方向和垂直方向的发散角度分别为18.1°和2.46°。最后完成了样机的加工和装配。经实地测试，可以在靶标上投射出一个清晰、对比度强的类似椭圆形亮斑，中心最大照度可到110lux，能够满足战斗机夜间投弹训练的要求。

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李广森   延凤平   王伟   乔楠  

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本文设计了一种平面-立式相结合，能够通过三维耦合方式实现多波段宽带电磁诱导透明效应的超材料。通过三个立式开口环与平面闭合方环的相互耦合，实现了该超材料结构于0.68THz与1.09THz双波段的电磁诱导透明现象，带宽分别可达0.38THz与0.74THz。通过拆分表面金属结构并相互对比，分别研究了该超材料结构实现多波段与宽带电磁诱导透明效应的物理机理，同时分析了三个开口环的间距与臂长对电磁诱导透明强度与带宽的影响。仿真分析表明该超材料结构能够于太赫兹波段实现多频点高强度的慢光效应，同时具有较高的折射率灵敏度，在光缓存器件与折射率传感领域有一定的应用价值。

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崔鹏飞   杨凌辉   林嘉睿   邾继贵  

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激光测距是现代测距技术中的重要组成部分，特别在精密测距领域发挥关键作用。以先进制造、空间任务等为代表的大尺寸精密测距应用中，测距量程要求在数十米甚至上千米，测距精度要求亚毫米甚至微米量级，同时要求测量快速高效，这对激光测距光源的灵活性、稳定性及溯源性都是极大挑战。飞秒光学频率梳以其丰富的频谱成分、优于10-11量级相对稳定度和直接参考到微波频率基准的溯源能力成为激光精密测距研究的有力工具。时域内，其飞秒脉冲可提供高精度时间分辨；频域内，其大量精密稳定的谱线成分使新测量原理成为可能。介绍了飞秒光学频率梳测距研究现状，以主要利用飞秒光学频率梳的时频域特性分类归纳，概括了各种方法的原理及特点。目前，飞秒光学频率梳测距已在大量程范围内达到微米甚至亚微米量级测量精度，并有潜力实现多目标同时测距。随着测量效率的提升，必将在大尺寸精密测距中广泛应用。

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彭星玲   李兵   李玉龙  

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微纳光纤布拉格光栅（MNFBG)的强倏逝场传输和波长选择的光学特性，使其对周围介质折射率与浓度的变化具有较高的灵敏度和可靠性。本文首先阐述了MNFBG的制备方法，并分析了MNFBG折射率与浓度传感原理,然后对MNFBG应用于折射率与浓度传感的研究进展进行了综述，最后总结了提高MNFBG折射率与浓度传感灵敏度的方法，分析了目前研究存在的问题，展望了MNFBG折射率与浓度传感器的发展方向。

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赵太飞   屈瑶   许杉   邵军虎   张杰  

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在紫外光(UV)散射通信系统中，脉冲展宽和噪声会对信号产生严重影响。为降低系统误码率、提高通信距离，加入低密度奇偶校验码(LDPC)进行码元纠错，对比了开关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)副载波强度调制的性能，并仿真分析了BPSK副载波强度调制下不同编码效率、不同译码方式的LDPC码对非直视(NLOS)紫外光通信系统误码率的影响。结果表明：BPSK副载波强度调制的性能优于OOK调制，编码效率越小的LDPC码的纠错能力越强，置信传播(BP)算法和对数似然比置信传播(LLR BP)算法译码性能几乎一致，均优于最小和算法。在小角度、短距离时非直视紫外光通信系统误码率更小，当误码率为时LDPC(672，168)码与未编码序列相比，通信距离提高约1倍。

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张薇   吕晓琪   吴凉   张明   李菁  

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分类是医学图像在计算机辅助诊断和模式识别领域的一个研究热点。精确地对人体解剖结构和病变区域进行分类能够最大化地辅助医生更精确、更快速地诊断病情。针对医学图像的特殊性，本文首先从图像预处理、图像分割、特征提取、分类方法四个方面对典型医学图像分类进行总结分析；然后介绍分析了深度学习理论在医学图像分类中的应用；最后针对现有的医学图像分类研究方法提出不足，展望了深度学习领域的最新理论在医学图像分类领域的发展趋势。

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刘星明   王辉静   唐琪   管明祥   蔡铁  

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自由曲面物体的三维建模是视觉和计算机图形领域的重要研究内容，然而目前绝大部分三维建模集中在几何模型重建的研究，忽视了模型表面纹理色彩重建的研究。本文提出一种基于光学的三维实拍纹理重建研究方法，利用采集的纹理照片映射到几何模型表面，实现几何表面的纹理色彩的融合处理。与现有的方法相比，本文建立了纹理映射优化函数，优化目标物体和纹理照片的映射，然后再通过表面的纹理进行融合处理，最大程度上保证了目标物体的逼真三维纹理重建。此外，本文还针对目标模型局部缺失或未采集到的局部纹理进行了修复，保证了重建目标模型纹理的完整性。本文提出的基于实拍三维纹理重建方法能够精确重建目标物体的表面纹理信息，拓展了三维建模在虚拟现实、文物展示的应用。最后，通过不同类型实物的实验结果验证了算法的可行性和有效性。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第12期 pp.121506      

周艳宗   王冲   刘燕平   夏海云  

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相干测风激光雷达采用外差探测方式，其后向散射信号经由本振光得到放大，其信噪比理论上可达到量子极限，具有高时空分辨、高精度的特点。相干测风激光雷达广泛应用于测量风切变、大气湍流、飞机尾流、阵风以及重力波等。目前，国内外研究机构分别开展了相干测风激光雷达的研究工作。本文介绍了相干测风激光雷达的发展历史，详细介绍了各波段相干测风激光雷达的最新研究进展，并对相干测风激光雷达的发展趋势进行了简要总结。

       PDF全文 (下载：2)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第12期 pp.120008      

张启航   刘玉柱   祝若松   金峰   周冯斌   尹文怡  

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大气颗粒物中的重金属污染对人体健康具有巨大危害，对其中的重金属元素的快速检测意义重大。利用激光诱导击穿光谱技术对大气颗粒物样品进行重金属元素的快速分析，结果显示在大气颗粒物样品中含有Na、Al、Si、Cu、Mg、Fe等元素。采用内标法，以Na元素为参考元素，对大气颗粒物中的Pb元素进行定量分析，通过拟合得到定标曲线，并计算出Pb元素的检出限为47.7mg/kg。实验结果验证了LIBS用于大气颗粒物中重金属元素定性与定量分析的可行性，为监测大气颗粒物重金属污染提供了实验依据。

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张思雨   李从利  

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对于航拍图像中存在的厚云遮挡问题，提出一种改进Criminisi算法的图像修复去厚云算法。根据航拍图像分辨率较高、地表信息纹理复杂的特点，从以下几个方面予以改进：首先通过改进优先权函数确定最优待修补块，完善最优匹配块搜索策略找到最佳匹配块，减少了结构传播错误和累积错误、增加匹配的准确度；然后根据像素点的亮度局部方差选择适合的样本块尺寸；最后定义了新的置信度更新函数。厚云区域掩膜通过综合逐步细化的云检测方法和形态学开运算获得。模拟数据和真实数据实验结果表明，本文算法相比于传统Criminisi算法，补全效果更为自然，能更好地修复航拍图像中的厚云区域。

       PDF全文 (下载：7)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第12期 pp.121012      

张坤   乔世权   周万珍  

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随着三维扫描技术的迅猛发展，点云数据的数据量变得异常庞大，这对点云计算的性能提出了更高的要求。因此，如何有效提高算法的执行效率一直是该领域的研究热点和难点。日益增大的数据量隐藏了丰富的3D形状模型，将形状模型参与到点云计算过程中，为提高点云计算的执行效率提供了一种新的方法和思路。本文利用3D几何特征分析技术，获取与形状相关的特征参数，并使其参与到点云分割过程中，提出了ShapeSegment分割方法。利用Octree算法组织点云数据，发现数据之间的相邻关系，依靠点云数据的密度自适应地双向线性调整Octree并建立数据索引；使用规则图形建立3DShape模型库，实现模型与分割区域的匹配，进而提取分割区域的形状参数，为提高点云数据计算的精度和速度奠定基础。将ShapeSegment与聚类分割(K-means)以及区域增长法(region growing)在分割效果和分割时间上进行了对比，验证了基于形状的点云分割算法的可行性以及算法的鲁棒性。

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刘晓琳   高智星   隋洪志  

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激光诱导击穿光谱（LIBS）技术作为一种新颖的元素分析技术，在加强国际保障方面极具有应用潜力。为将LIBS技术应用于核材料的监测分析中，实验中采用波长为1064nm的脉冲激光诱导产生等离子体光谱，利用多通道光栅光谱仪完成光信号的探测，系统地研究了不同实验参数对光谱特性的影响。选用氧化铈的特征谱线446.02、500.91nm进行分析。实验结果表明，靶点位置、激光聚焦位置到透镜的距离、激发能量及延迟时间对氧化铈LIBS光谱信号均有较大影响。通过优化各实验参数，可获得较高光谱强度并能达到较好的信背比结果，确定了LIBS技术用于氧化铈分析的最佳实验条件，从而为后续进一步开展氧化钚成分分析提供数据参考。

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袁瑞峰   刘明   惠梅   赵跃进   董立泉  

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针对传统双目深度传感器受原理限制仅能在双目重叠区域得到深度图,具有视场小的缺点,提出了一种基于双目视觉的深度图像拼接方法。利用预先标定好的双目深度传感器经过运动采集到具有一定重叠区域的两张深度图,考虑到深度图与左目图像像素点一一对应,深度图的特征信息较少,对左目图像进行特征提取并匹配,计算出单应性矩阵,进而以此单应性矩阵对两幅深度图进行拼接,并结合单应性矩阵对深度图深度进行矫正,得到最终深度图拼接结果。仿真和实验结果表明,本方法可以有效扩大双目深度传感器的视场,得到的拼接深度图与单传感器采集到的深度图基本相同。

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李东晖  

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结合动态激光散斑统计特性，考虑黑白散斑图像的无失真压缩问题，设计黑白散斑图像无失真编码器(C2SIC)，编码器由图像切割、位移估计、预测、上下文形成与熵编码组成，主要特点包括散斑位移估计的快速算法，基于散斑统计特性的优化预测，以及自适应算术编码，实验结果显示，黑白散斑图像无失真编码器(C2SIC)的压缩性能取得了较大的提高。

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龙鑫   苏寒松   刘高华   陈震宇  

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现有的深度学习损失函数很少能让人脸特征达到理想的特征分类标准——最大类内特征距离小于最小类间特征距离；并且目前的深度学习网络结构一般都存在参数量大、复杂度高的缺陷。鉴于上述两个原因，本文在开集协议下设计了一种基于角度距离损失函数和密集连接卷积神经网络的模型，实现了深度人脸识别。本文设计的网络结构使用基于角度距离的损失函数，让人脸特征的区分度更高，满足特征的理想分类标准。同时，本文提出的神经网络结构采用目前最先进的密集连接模块，很大程度上减少了传统网络结构的参数冗余，模型更加简洁轻便。经过大量的分析和实验，本文算法在LFW数据集上的人脸识别准确率达到了99.45%，在MegaFace的人脸确认任务和人脸验证任务中分别获得72.534%和85.348%的人脸识别准确率，验证了本文算法在人脸识别任务中的优越性。

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马永杰   李雪燕   宋晓凤  

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在实际交通环境中，所采集到的交通标志图像质量往往受到运动模糊、背景干扰、天气条件以及拍摄视角等因素的影响，这对交通标志自动识别的准确性、鲁棒性和实时性提出了很大的挑战。为此提出了改进深度卷积神经网络AlexNet的分类识别算法模型，该模型在传统AlexNet模型基础上，以真实场景中拍摄的交通标志图像数据集GTSRB为研究对象，将所有卷积层的卷积核修改为3×3大小，在2个全连接层后加入dropout层；并且为了提高交通标志识别精度，在网络模型第五层后增加两层卷积层。实验结果表明，改进后AlexNet模型在交通标志识别方面具有一定的先进性和鲁棒性。

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张宏伟   张凌婕   袁小锋   宋执环  

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为实现熔炼过程除尘风机转速的自动调节，提出了基于图像分析技术的烟雾浓度分级的方法。通过采样窗对烟雾图像从上至下进行采样，形成“时间”序列，进而对每个采样子图进行DCT特征提取，提取的系数视作该“时刻”的HMM隐含状态产生的的观测值，一幅图像则分割成一个完整的HMM序列。实验中，通过对四种工况分别建立HMM模型，每种工况各用30幅图像训练估计模型参数，再对待测烟雾样本图像进行分类。实验结果显示，采用HMM模型分类的准确率达95%，优于LSSVM识别效果。

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冯傲   乐小云   张小富  

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激光半主动制导技术极大地提高了导弹命中率，激光器作为目标指示器的核心器件，其研究进展对整个激光制导武器系统意义重大。本文首先介绍了用于目标指示器的激光器的发展历程和研究现状，然后阐述了当前该激光器的主要技术原理和方案，分析了其优势和不足。最终对该激光器的未来发展方向进行了展望。

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张海峰   邓华荣   龙明亮   程志恩   张忠萍   赵罡   王家亮  

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多台望远镜同时进行信号接收可有效增加激光回波数和提升目标激光信号探测能力。多望远镜接收测量系统间时间同步精度直接影响测量数据误差。分析了光纤时间频率传递在多望远镜测量系统时间频率同步方法，并测试了所采用的光纤时间频率传递系统装置性能，其时间同步精度达62ps，变化率约4ps/天，满足卫星激光测量要求。基于双望远镜信号接收激光测距系统及光纤时间频率传递装置，开展了单望远镜激光发射、双望远镜信号接收的卫星激光观测试验。通过与卫星精密轨道比较，双望远镜联合获得的卫星距离测量外符误差小于6cm，可应用于卫星精密定轨。试验结果验证了光纤时间频率传递方法在多望远镜信号接收激光测距应用的可行性。

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林伟平   张雷   王君涛   陈月健   徐浏   汪丹   周唐建   童立新   鲁燕华   高清松  

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报道了一种波长为1319nm的准连续Nd:YAG平面波导激光放大器。种子源为基于侧面抽运棒状Nd:YAG激光头的振荡器，放大器的激光增益介质为平面波导结构Nd:YAG。YAG平面波导的尺寸大小为0.6mm×10mm×60mm，中心区域0.1mm×10mm×50mm为掺杂区，周围均为非掺杂YAG。放大器的抽运源为半导体激光器阵列，抽运光经过耦合后从后端面进入平面波导材料，种子光从前端进入后单通放大输出。Nd:YAG平面波导与两个微通道热沉焊接起来实现良好的散热条件，端面镀1319nm、1064nm和808nm高透膜层。在抽运电流为110A，重频为200Hz时，获得了36mJ的1319nm激光输出，光光效率为8.3%。

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李丽媛   李文韬   许海燕   张卓   谢迎娟   张学武  

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相机的位姿估计广泛应用于计算机视觉和机器人学等领域。针对相机位姿估计的稳定性与实时性，基于正交迭代算法，提出了一种结合空间参考点不确定性的相机位姿估计算法。算法的关键思想是在考虑摄像头畸变的情况下，根据参考点的位置特征获得相应权值并利用加速正交迭代思想对迭代过程中的重复计算进行规整，最小化加权重投影物方残差函数获得相机位姿。模拟数据实验和真实图像实验表明该算法计算精度更高，速度更快，时间复杂度较低。在空间参考点深度较大或者偏离摄像头光轴的情况下，该算法的时间复杂度和精度均优于现有的正交迭代算法，实现了相机位姿估计的实时性。

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徐华锋   崔巍   张洲  

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光镊是利用高度聚焦的激光束所形成的梯度力势阱对微纳粒子进行捕获和操控的技术，在生物、物理、化学和医学等领域有着非常广泛的应用。相比于传统的单透镜聚焦系统，4π聚焦系统的主要优势在于可以形成更小的聚焦光斑，从而可以极大地提高微粒的捕获效率。本文基于4π聚焦系统，理论研究了径向偏振高斯光束的紧聚焦特性及其对金属微粒的辐射力，并与传统的单透镜聚焦系统结果进行比较。研究结果表明，相比于传统的单透镜聚焦系统而言，通过选择合适的光学参量，4π聚焦系统可以获得具有三维球形结构的聚焦光斑，能够极大的增强横向和轴向的梯度力，从而提高金属微粒三维捕获的稳定性。最后，本文还详细讨论了微粒在不同离焦和离轴距离时对光阱刚度的影响。

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赵宗泽   王春阳   王宏涛   王双亭  

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机载激光雷达系统可以直接有效地获取地物的三维点云信息，为数字高程模型生成和建筑物检测与三维重建提供强有力的数据保障，但原始点云数据会不可避免地会产生高、低噪声点。本文提出了一种基于多窗口顶帽变换的机载激光点云噪声去除算法，首先，根据原始点云间隔对点云进行内插生成网格，分别获取了最大和最小网格数据；然后，对网格数据进行聚类，根据每个聚类区域的尺寸设置阈值检测出初始噪声点所在网格区域；最后，利用白、黑顶帽变换理论分别对最大和最小网格数据进行处理，最终检测出高、低噪声点所在网格区域。利用ISPRS数据对此方法和其他方法进行对比试验分析，结果表明，本文提出的去噪方法不仅可以较好地去除噪声点，也可以较完整地保存原始点云的细节信息。

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陈雪辉   李翔   吴超   张遥  

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为研究具有一定速度和角度的水射流在水射流辅助激光加工碳化硅材料中对加工槽体深度、宽度、热影响区的影响，利用Fluent软件分别模拟不同速度和不同入射角度的水射流对材料表面冲击力大小的影响，从理论上分析冲击力对加工结果的影响并进行相关实验验证。结果表明：水射流速度相同，随着射流入射角度增加，对槽体表面冲击力逐渐增大。与无水激光加工相比，水射流辅助激光加工对所得槽体的深度影响较大，宽度影响很小或基本无影响，热影响区显著降低；槽体底部和槽口处存在较少熔渣和重凝层，加工质量较好。

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李卿   赵国瑞   闫星辰   马文有   余红雅   刘敏  

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针对Ti6Al4V合金植入体存在的应力屏蔽问题，采用选区激光熔化技术成型了不同孔径和孔隙率的多孔Ti6Al4V合金结构，研究了样品的相对密度、成型精度、微观组织和压缩性能。结果表明原始打印态多孔Ti6Al4V合金结构显微组织为细针状α’马氏体组织。不同相对密度的多孔钛合金结构，其相对密度从0.420升高到0.548时，弹性模量从15.1GPa升高到25.7GPa，而抗压强度也从223MPa升高到了352MPa。此外，多孔钛合金压缩断裂发生在支杆连接处，断口与水方向成~45°夹角，断裂方式为脆性断裂；多孔钛合金弹性模量、抗压强度随相对密度增加而升高，其关系满足Gibson-Ashby模型。

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刘鸣   舒勤   杨赟秀   袁菲  

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点云配准是三维建模过程中的关键问题之一，快速高精度的配准是点云配准研究的重点。提出一种利用独立成分分析（ICA）的点云配准方法，通过对两组点云数据作独立成分分析，得到其独立分量、混合矩阵以及解混合矩阵。由于独立成分分析存在模糊问题，两点云的独立分量可能存在顺序和符号上的差异，在F范数最小的优化准则下可以得到两独立分量的最优变换矩阵。进一步地，根据点云数据与独立分量之间的关系，实现点云的精确配准。实验结果表明，该算法配准速度快，具有较高的配准精度。

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李洪路   刘红婕   蒋晓东   黄进   曹林洪  

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本文提出并建立了荧光成像技术无损探测熔石英光学元件亚表面缺陷，利用该方法获得不同加工工艺下熔石英光学元件的亚表面缺陷。结合熔石英光学元件损伤性能研究，分析了熔石英光学元件亚表面缺陷与其损伤性能的关联关系，结果表明熔石英光学元件损伤阈值与荧光缺陷密度具有很好的反比关系，即亚表面荧光缺陷较少的样品损伤性能较好。这说明利用该技术方法可以有效评价熔石英光学元件的损伤性能。本文研究结果对光学元件加工技术具有指导意义。

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朱峰   黄珂   黄超   李高鹏   栾昆鹏   沈炎龙  

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放电引发非链式脉冲HF激光器在全谱输出条件下典型的输出谱线约16条，谱线集中在2.65~3μm波段，大气中H2O分子在2.7μm附近的吸收带对HF激光能量衰减有较大影响。利用放电引发非链式脉冲HF激光器，研究获得了宽谱脉冲HF激光在空气中的吸收衰减规律。研究结果表明：全谱输出条件下脉冲HF激光在激光器出口处的吸收系数约为0.066m-1，传输40m后吸收系数降低到0.01m-1附近。吸收系数随着传输距离的增加而减小，并趋于稳定。通过对非链式脉冲HF激光2.8μm以下输出光谱的抑制，在激光器出口处吸收系数减小到原来的1/3，约为0.022m-1，一定程度上降低了空气吸收对激光能量的衰减。

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刘飞   李佳鑫   赖俊霖   何春桥  

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为提高多频外差解相对被测物细节的分辨能力，并抑制解相产生的跳跃性误差，本文提出基于多频外差的全频解相方法。通过绝对相位与光栅节距之间的关系，转换不同节距的光栅包含的细节信息，使三维重构在细节处更清晰，同时相比传统方法，本文提出的方法抑制解相产生的跳跃性误差的约束更少。仿真分析表明全频解相方法解相后无跳跃性误差，且无需额外的误差校正。实验结果证明全频解相方法三维重构精度高，且重构表面更平滑，细节更清晰。相比传统方法，平板实验表明全频解相方法的解相误差标准差减小44%。

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霍跃华   范伟强  

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摘 要 为了解决煤矿井下复杂光照条件导致人脸识别率低的问题，提出了一种适用于煤矿井下复杂光照条件下的人脸识别方法。首先利用小波分解将人脸图像分解为低频和高频部分，对低频部分利用直方图均衡化处理，增强图像对比度；同时采用引入模糊隶属度因子的小波去噪模型对高频部分进行滤波处理，并通过新的PAL模糊增强算法对高频部分进行模糊增强，在不同阈值下的非线性变换得到不同尺度，不同方向的特征图像，并进行反模糊处理；最后对处理后的低频和高频部分进行小波重构。实验表明：在井下复杂光照条件下，本文提出的人脸识别方法能有效改善人脸图像的整体效果，增强图像的细节信息，且平均识别率能够达到94.45%，显著提高了井下复杂光照下的人脸识别率。

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高树国   刘云鹏   李欢   田源   范晓舟   孙路   孟令明  

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综合互相关法和莱文博-马乃特算法(Levenberg-Marquardt，LM)算法，本文提出了互相关-LM算法以拟合布里渊频谱的中心频率，此方法发挥互相关法无需给定初值且对噪声不敏感的优点，将其用来寻找迭代初值，得出的精度较低结果作为初值输入LM算法中进行迭代，最终得出布里渊散射频谱的精确信息。同时提出了新的双峰布里渊谱的拟合方法和出现双峰时的布里渊峰值选择原则。此算法有效提高了拟合精度和拟合效率,使得拟合误差在1MHz以内，拟合度达0.9988。为了检验其实用性,使用其对变压器绕组进行变形检测，对改造过的外表面敷设光纤的绕组施加两处应变，互相关-LM算法能精确提取中心频率，解耦出应变信息，平行测试误差在3MHz以内，拟合度可达0.9964，均方根误差在0.005左右，并能实现应变的精确定位，充分证明了此方法的优越性和实用性。

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刘菲   张楷亮  

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设计了玻璃基底上的边对边型纳米棒聚合体周期性阵列结构，研究其磁共振机理，并用以实现Fano型共振。在横向激励下、即外加电场垂直于纳米棒长轴时，平面型纳米棒三聚体可实现单次Fano共振，而金属—绝缘体—金属型纳米棒聚合体可实现双Fano共振。用有限元法模拟分析了聚合体阵列的场分布和消光谱，研究了其在可见光至近红外波段内共振峰的特性与实现机理。分析表明，纳米棒局域表面等离激元共振模式的近场耦合与叠加，激发其磁表面等离激元，从而得到Fano型共振。尤其金属—绝缘体—金属型纳米棒的引入，为双次、乃至多次Fano共振的实现提供更多可能。所设计纳米棒聚合体阵列的Fano共振损耗小，品质高，其带宽仅为30-50 nm，有望应用于多波长生化传感检测、光开关等器件中。

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茅正冲   陈海东  

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摘要 针对传统核相关滤波器(KCF)无法处理严重遮挡问题及光照变化等问题，本文提出一种结合快速角点检测与双向光流法的长期核相关滤波跟踪算法。首先利用KCF跟踪器在目标位置上提取融合方向梯度直方图特征、颜色属性特征和灰度特征的多通道特征，计算输出响应图并得到所跟踪目标的峰值旁瓣比(PSR);然后通过比较PSR与经验阈值判断目标是否被遮挡;当目标出现遮挡时，在快速角点检测的角点基础上利用双向光流法重新检测下一帧目标位置，并采用一种新模板更新策略来应对严重遮挡的情况。通过与相关滤波领域的若干算法进行对比试验，验证了本算法对处理遮挡和光照变化的高效性及鲁棒性。

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杜闪闪   韩超  

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针对总变分修复算法对于划痕以及文本的去除上，迭代次数较多，对边缘细节信息保持性不理想，并且存在阶梯效应，修复后的图像峰值信噪比较低的缺陷，在原算法正则项中加入对数运算以及附加方向梯度算子，从而避免了阶梯效应，减少了迭代次数，使图像在边缘细节处的平滑力度降低。经过仿真证明，改进后的算法减少了迭代次数，并且可以很好的保留图像的细节信息，具有较好的修复效果。

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陈晓文   李宾中   汤明玥   邓涵凌  

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为研究截断光束在非Kolmogorov湍流中的扩展区域，求解了湍流距离 、 及瑞利区间 解析式，将传输路径划分为三个区域，并对三段区域作了相关数值分析。研究表明，第一区域和第二区域长度随相干参数 、截断参数 的增大而缩短，第三区域起点随 、 的增大而减小； 和 越小，忽略湍流在瑞利区间内对光束扩展影响的可能性则更大；三个区域内，湍流距离随广义指数的变化依次加剧。本文对主要结果给出了相应的物理解释。

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孙晓霞   庞春江  

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摘 要?针对目标追踪过程中由于目标快速运动及尺度变化导致追踪失败的问题提出了一种基于全卷积对称网络的目标尺度自适应追踪算法。首先利用MatConvNet框架构建全卷积对称网络，使用训练好的网络得到实验图像与模板的多维特征图，两者通过互相关操作，选取置信分数最大的点为所追踪目标的中心位置；其次对中心位置进行多尺度采样，通过比较每个样本的方差与模板方差，将小于模板方差一半的错误样本过滤掉；建立目标模板和样本概率直方图，计算模板与样本间的海林洛（hellinger）距离，选取合适的尺度作为目标追踪的窗口。实验选取了在OTB-13中包含目标快速运动与尺度变化属性下的追踪序列来测试算法性能，并与其他10种追踪算法性能比较，本算法追踪成功率为0.832，精确度为0.899，高于同类型深度学习追踪算法，平均追踪速度达到42.3帧/秒，满足实时性的需求。

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王涛   李战   王盛   乔伟林   吴军  

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叶片是航空发动机的重要部件，由于工作环境恶劣，容易出现损坏。对损坏的叶片进行修复是比较经济的做法，模型重构是航空发动机叶片修复的关键技术之一。论文研究了一种基于散斑视觉测量的叶片模型重构方法。首先，采用散斑视觉系统采集获得叶片曲面散斑点；其次，通过散斑点立体匹配求解得到局部点云数据；然后，通过点云拼接得出叶片整体点云；同时，根据叶片点云曲率提取边界点，通过三次B样条曲线对叶片点云边界点进行拟合，得出叶片包络曲线；接着，用包络曲线和点云重建叶片模型；最后，论文给出了方法的实验验证，证明了方法的可行性。

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王旭   刘毅   李国燕  

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针对视觉背景提取算法（Vibe）在复杂环境下检测出现鬼影现象、动态背景因素形成噪声干扰等问题，提出一种改进的视觉背景提取算法。通过创建辅助样本集，对复杂环境中像素点的重要特征信息进行收集；引入像素点鬼影因子和区域复杂度分析，自适应调节各像素点的匹配阈值和更新速率；最后通过基于滑动窗的像素点闪烁程度分析，将可能被误检为前景的噪声点向辅助样本中依概率更新。多场景下对比实验表明，该算法实现错分率降低至1.49%，且在检测时能快速消除鬼影现象、有效抑制动态背景产生的噪声干扰，同时保证前景目标能被完整识别，在复杂环境下的检测结果更加准确。

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杨锦   刘玉德   石文天   张飞飞   祁斌   韩冬  

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选区激光熔化技术近年来发展迅猛，因其可以加工出形状复杂、性能良好的零件而得到广泛的应用。尽管如此，其成型效率却较低，而提高铺粉层厚可以有效地提高成型效率。本文选用400W激光功率对200μm层厚的气雾化316L不锈钢粉末进行单熔道及块体实验，通过分析成型件致密度、微观组织、拉伸性能、缺陷机理等进行工艺优化。研究结果表明，激光功率400W、曝光时间120μs ~160μs、搭接率50%~60%时，样件的致密度可达99.99%。成型过程产生的缺陷主要为未熔合缺陷可通过调整工艺参数进行避免；微型孔洞及球化现象无法完全根除，但减小曝光时间可以抑制球化尺寸。成型样件微观晶粒为等轴晶及柱状晶，拉伸性能良好，可以得到屈服强度530MPa、拉伸强度635MPa、延伸率31%的拉伸件。

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宋凝芳   胡雪妍   徐小斌   蔡伟   高福宇  

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实芯保偏光子晶体光纤由于在双折射、温度、抗辐照等方面具有独特的优势非常适合于光纤陀螺应用，然而目前其损耗较传统光纤大得多，影响着光子晶体光纤陀螺性能的提高，空气孔内壁表面粗糙度引起的散射是导致损耗的原因之一。针对实芯保偏光子晶体光纤散射损耗，建立了光纤散射模型，仿真计算了散射损耗0.179dB/km；搭建了全自动测试装置，测量灵敏度可达1pW，散射角测量范围可达15°~165°，光纤旋转角度分辨率可达1°，实现了三维散射球的测量，得到散射损耗为0.23dB/km，验证了理论仿真结果的可靠性。

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陈立里   张正道   彭力  

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近年来，卷积神经网络已广泛应用于目标检测领域。然而基于卷积神经网络的方法所需要的计算量大，目前此类方法难以在计算能力有限的平台上运行。本文提出了一种基于Single Shot MultiBox Detector的快速检测方法：Faster-SSD。在计算量有限的平台上达到了实时检测同时保持高精度。首先，将SSD的基础网络更换为ResNet-34。其次，在生成预测框阶段，先求得满足条件的先验框，再生成对应类别的预测框。第三，提出了一个可变最低阈值的方法来减少计算量。最后，使用在线难例挖掘来去除简单样本。实验结果显示，该方法在PASCAL VOC 2007测试集上达到76.9mAP，在NVIDIA Jetson TX2上达到14FPS。

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李默晶   王志乾   杨文昌   刘绍锦  

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摘要：针对莫尔条纹图像在精密测量方面的应用需求，提出了一种基于图像局部自相似性和去块效应后处理的超分辨率算法。该算法利用莫尔条纹图像的局部自相似性，首先将原始低分辨率条纹图像插值，得到初始高分辨率图像，然后寻找各高分辨率图像块的低分辨率最优匹配块，从高、低分辨率图像块对中提取先验知识，完成单帧图像的超分辨率重建。由于本算法对图像进行了块操作，在重建结果中引入了块效应。针对该问题，本文同时提出了一种能够快速消除块效应的后处理算法。实验结果表明，将本文提出的两个算法结合使用，能够有效提高图像质量，同时消除重建图像中块效应的影响。本算法不需要借助外部图像，计算复杂度低，适用于莫尔条纹图像超分辨率重建。

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宁宇   彭佑多   颜健  

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提出了一种大范围光电跟踪传感器并介绍了其工作原理，搭建了试验平台并开展了传感器高度角和方位角的视场范围及其跟踪精度的实验研究。实验结果表明：传感器在方位角的视场范围在-180°~+180°之间，高度角的视场范围在-90°~+90°之间，能满足传感器响应范围广的要求；精跟踪精度较高且误差为±1.5°，能满足太阳能光伏发电对跟踪精度的要求。所作研究能为该类太阳跟踪光电传感器的开发和使用提供依据。

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李佳   段平   姚永祥   程峰  

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提出一种加速分割特征算法与快速视网膜关键点描述子结合的图像配准算法。算法首先对图像建立尺度空间，并在此基础上利用加速分割特征优化算法（FAST）检测图像特征点，结合Harris算法对特征点进行过滤，保留强角点用于图像配准；其次，结合视网膜的特征点描述法（FREAK）对检测的特征点进行描述，计算其特征向量，采用汉明距离替代传统的欧氏距离进行图像匹配，并采用随机一致性采样（RANSAC）方法精炼匹配点来避免由于噪声和物体位置移动等原因产生的误匹配。本文从配准精度和配准时间两个方面对本文方法与尺度不变特征变换算法（SIFT）、二进制鲁棒独立基本特征算法（BRIEF）及原始FREAK算法进行对比实验分析，结果表明本文提出的方法具有配准速度快、准确性高、稳定性好等特点。

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任瑜   刘芳芳   韩瑜   傅云霞   邾继贵  

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激光多边测量网是基于激光跟踪仪多站测量的大尺寸坐标测量网络。跟踪仪的位置、数目，即网络布局，是影响测量网性能的关键因素。本文在遗传算法基础上，提出基于网格的布局优化方法。该方法以覆盖能力、测量精度及总体成本作为多目标评价函数，以全局网格和局部网格对布局区域进行划分，通过全局搜索和局部搜索相配合，无需初始布局即可全局寻优。实验表明：相较于经验布局，该方法更易获得符合测量要求的网络布局，大大降低对操作人员测量经验的要求，具有良好的实用性。

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刘艳珍   李国辉   崔艳霞   冀婷   郝玉英  

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钙钛矿材料因其可调带隙工程、高吸收系数、长程平衡载流子传输距离等光学、电学特性而在光电探测领域表现出光明的应用前景。钙钛矿晶体包含了微晶/多晶薄膜、块体单晶和低维纳米单晶等不同形貌。本文依次介绍了基于不同形貌钙钛矿晶体制成的光电导型、光伏型、晶体管型与光电倍增型光电探测器的发展历史及研究现状，展示了不同类型器件在光谱响应率、探测率及响应速度等性能参数方面所表现出的不同特征。接着，本文总结了钙钛矿光电探测器在柔性、窄带探测、自驱动及阵列化等特殊性能方面所取得的研究进展。随后，还介绍了钙钛矿与其它半导体材料构成的异质结构光电探测器及全无机钙钛矿光电探测器的研究进展。最后，我们总结了全文并对钙钛矿光电探测器的发展前景做出了展望。

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王芳   寇人可   罗寰   王海晏  

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针对机载光电雷达随着使用频次的增加，其探测距离将会与出厂时的指标产生严重偏差的问题，首先分析了机载光电雷达的工作原理，得出了光雷的最大探测距离受目标的辐射强度、大气条件、光学系统等的影响；其次，根据光雷的探测原理，提出了新型便携式光雷测试系统的设计思路，在设计中利用黑体和特制平行光管模拟无穷远目标红外辐射强度，衰减片与步进电机、传动齿轮结合来模拟不同的大气条件，最终确定其样机，并进行了红外衰减片的计量测试；最后阐明了新型便携式光雷测试系统的使用方法及测试结果。该测试系统便于携带、测试效率较高、适用于极端恶劣的环境条件，且可推广至各种类型的红外探测系统的性能测试当中。

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王一   宋宝根   赵延军  

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在基于条纹投影的物体表面形貌测量中，条纹相位畸变是影响物体测量精度的主要因素。为了准确判断条纹相位是否发生相位畸变，在相位矫正算法中借助傅里叶变换，从频域中分析条纹图样，形成了一种基于频域分析辨别干涉条纹相位畸变的技术。利用迈克尔逊干涉的基本原理搭建平行光束干涉投影装置，将干涉条纹投射到光屏上，通过CCD相机进行图像采集，并将得到的干涉条纹图像传输到PC上，利用小波滤波滤除图像上的噪声和干扰，通过傅里叶变换将空域图像转换为频域图像，分析频域图像中的基频临近位置的能力分布信息，判断是否发生相位畸变。实验结果表明，该方法能够准确判别采集条纹图像是否发生相位畸变。

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陶程   殷安民   应志奇   王煜帆   束学道   彭文飞  

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为了实现在不同温度下对表面微缺陷的定量检测，本文采用有限元研究了激光激发的声表面波与表面微缺陷的作用机理，然后在位移信号中选取出能定量表征缺陷深度的特征量（振荡信号），进一步分析了缺陷深度和宽度的变化对振荡信号的影响，最后根据表面波与缺陷后沿作用的位移场，解释了振荡信号的来源。数值结果表明，RR波后出现的振荡信号（特征点A、B）来源于透射表面波在缺陷后沿所产生的振荡，在同一温度下，其特征点A、B到达时间差随表面缺陷深度的增大呈线性增长的趋势，与缺陷宽度的变化无关。最后，根据特征点A、B的到达时间差与缺陷深度之间的关系式，并结合表面波声速与温度之间的关系实现了不同温度下缺陷深度的定量计算。研究结果将为高温下检测表面缺陷提供理论依据。

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闫克丁   薛亮   黄华川   王绶玙  

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生物细胞的成像是生物和物理领域中的重要研究方向，尤其是对于大量细胞的测量与分析对于生物研究、疾病诊断有着重要的研究价值和意义。然而传统的显微检测仅局限于细胞形状定性观察，且受视场限制，观察细胞数量通常难以达到统计要求。本文将定量干涉显微和视场扫描结合，设计并实现了用于大量细胞成像与分析的定量干涉显微流式细胞仪。定量干涉显微可以恢复细胞的相位分布，结合视场扫描，可以对大量细胞信息进行获取与分析。分别选用扩展主程序分析算法、正则化光学流场算法或傅里叶相位恢复算法，并结合不同扫描方式，能够实现对大量细胞相位面积、相位体积和圆率等不同参数进行测量与统计，该系统有望在大通量高速细胞检测中获得应用。

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滕文秀   温小荣   王妮   施慧慧  

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从高分辨率遥感影像中提取单木树冠信息能够有效提高森林资源调查与管理水平。针对单木树冠提取方法在郁闭度较高的阔叶林中提取精度低的问题，提出了一种迭代H-minima改进分水岭的高分辨率遥感影像单木树冠提取方法。首先利用形态学开操作平滑图像，再采用Sobel算子提取梯度图像并利用均值滤波去噪；然后利用一组h值在梯度图像上迭代识别树冠标记，利用虚假标记检测方法过滤无效标记；最后引入对称原则限制分水岭淹没过程，避免树冠标记过生长与无标记树冠合并。以高分辨率遥感影像作为数据源，同时采用传统的标记控制分水岭算法和本文提出算法提取单木树冠，从单木位置和树冠轮廓两个方面以及样地和单木两个尺度对单木树冠提取进行精度评价，结果表明，本文算法提取树冠的F测度为92.71%，比标记控制分水岭算法提高了31.99个百分点，该方法能够有效抑制过分割、减少欠分割，提高单木树冠提取精度。

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刘婷婷   郝强   曾和平  

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飞秒光学频率梳是当今激光技术领域的重要研究方向。近年来，得益于保偏光纤及器件制作工艺的持续进步，全保偏光纤超快激光器和光学频率梳发展迅速。本文着力于从技术角度回顾全保偏光纤光学频率梳的发展过程。首先，简介光学频率梳的原理、结构和关键组成部分。接着，就锁模脉冲自启动等关键技术进行了讨论；其次，介绍了超短脉冲放大及压缩技术，包括啁啾脉冲放大、非线性放大、分离脉冲放大等放大技术方案；随后，介绍了与载波相位偏频信号（f0）锁定相关的超连续谱产生和自参考拍频探测技术，实验上获得了高达40 dB的f0信号；最后，本文介绍了几种常用的锁定重复频率（fr）和f0信号的方法。

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孙超   吕俊伟   宫剑   仇荣超   李健伟   伍恒  

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近年来，基于深度学习的单幅图像超分辨率方法已经取得了显著成就。但这些方法没有利用图像的高频信息，生成的图像相对平滑。本文利用小波能够提取图像细节的特性，提出一种小波变换与深度网络相结合的单幅图像超分辨率方法。首先利用二维离散小波变换将图像分解为低频子图和三个方向的高频子图，将低分辨率图像与高频子图作为深度网络的输入。其次，对已有的深度网络进行改进，去除部分模块简化网络结构，减少卷积层数量减少网络负担，再修改网络通道使其与小波变换完美结合。最后进行小波逆变换，得到超分辨率图像。对本文方法进行测试，并将结果与其他方法进行比较。实验结果表明：本文所提方法在主观视觉效果与客观评价指标上均表现良好。

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郭阳   艾勇   陈晶  

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摘 要 为了解决机动车尾气监测系统中所监测尾气红外图像的配准问题，提出了基于双重尺度搜索遗传算法的图像配准方法。该方法以互信息为相似性度量，对传统遗传算法的交叉变异概率公式进行调整，利用本文提出的双重尺度搜索遗传算法作为优化算法，实现了机动车尾气红外图像的高精度配准。采用该方法进行配准实验得到的横向平移量 、纵向平移量 和旋转角 的均方根误差为0.0949、0.0447和0.0000，优于其它方法的结果，验证了该方法的有效性。相对于基于自适应遗传算法和蚁群算法的图像配准方法，该方法精度更高，稳定性更好；相对于Powell算法，该方法抗噪声能力更强，更适合尾气图像配准，为后续污染气体浓度反演与计算打下了良好的基础。

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李钱   万敏   鲁燕华   许夏飞   任怀瑾   谭昊  

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报道了最大输出功率为1.3W，波长为910nm-930nm的单频、可调谐锥形半导体激光放大系统，研究了锥形半导体放大系统输出功率和注入电流以及种子光功率的变化关系。功率为13.6mW，波长为920nm的单频种子光经隔离器和聚焦透镜后，功率减小为12.4mW，入射到注入电流为4A的锥形放大器中时，输出激光的功率可达1300mW，增益达到20.21dB，线宽660fm。此外，当种子光功率从0增大到13.6mW时，放大功率随种子光功率的增大而增大。该系统获得的激光可以用于四倍频后窄线宽连续可调谐中（深）紫外激光的研究。

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杨卫梅   刘刚   欧全宏   安冉   符致秋   李建美   时有明  

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种子老化影响田间出苗率，粮食陈化影响食品品质，因此，老化种子的鉴定对农业生产和粮食安全具有重要意义。本文利用红外光谱三级鉴别法（傅里叶变换红外光谱（FT-IR）结合二阶导数红外光谱（SD-IR）和二维相关红外光谱（2D-IR））对不同储藏年份的豆类种子进行区分研究。结果显示：3种豆类种子的傅里叶变换红外光谱图总体相似，主要由蛋白质和碳水化合物的吸收峰组成；不同储藏年份原始红外光谱仅在1800-700cm-1范围内有微小差异，几个吸收强度比随储藏年份增加呈现下降趋势，利用吸收强度比进行方差分析显示不同储藏年份种子的吸光度比有显著差异。不同储藏年份种子的二阶导数红外光谱（1800-700cm-1范围内）吸收峰形状和强度存在明显差异。在二维相关红外光谱中，不同储藏年份的蚕豆和红豆种子（在860-1690cm-1范围内）及黄豆种子（在1350-1800cm-1范围内）的自动峰和交叉峰出现的位置、数目及强度存在显著差异，其中数目随储藏年份增加而减少、强度随储藏年份增加而减弱。3种豆类种子在老化过程都显示出明显的光谱差异，表明FT-IR结合SD-IR及2D-IR可以快速区分不同储藏年份的豆类种子，有望发展为简单、快速鉴别种子老化的光谱方法。

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朱学超   唐萍   杨益   魏青松  

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针对激光选区烧结（Selective Laser Sintering, SLS）增材制造的多孔堇青石陶瓷初胚强度低的问题，加入碳纤维实现增强效果。SLS成形堇青石/碳纤维复合材料初胚，经高温烧结获得陶瓷试样；表征了微观结构，并研究了该陶瓷的孔隙率、力学性能和尺寸精度在不同SLS工艺及高温烧结温度下的变化规律。SEM结果显示：碳纤维通过粘结颈粘结穿插在堇青石基体中，随烧结温度增高，堇青石熔化变形，孔隙率降低。XRD结果显示：烧结温度在1350 ℃-1400 ℃时，堇青石为μ相，当增大到1425 ℃时，μ相向α相转变。抗压实验显示：碳纤维有效增强了初胚的韧性和强度，应变可达到50%，抗压强度达到2.5MPa，较不加碳纤维时增加0.96MPa；随烧结温度的增加，烧结后的试样的抗压强度不断增加，在1425 ℃时达到最大值5.48 MPa。最后采用优化工艺制备了异形多孔试样。

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鞠荟荟   刘志刚   汪洋  

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针对现有的高光谱异常检测算法大多只注重挖掘目标和背景光谱上的差异，忽略了目标和背景空间结构上的差异，导致检测结果不佳的问题，提出了一种基于空谱联合的局部高光谱异常检测算法。为了充分利用高光谱图像的光谱信息和空间结构信息,算法逐波段地进行异常检测。首先通过建立双窗来衡量待测像素相对背景的光谱异常程度和空间结构异常程度，进而获得待测像素相对背景的异常指数，然后遍历图像获得各个像素的异常指数，最后将各个波段像素的异常指数对应相加作为算法的检测结果。两组高光谱数据上的实验表明，与现有前沿的异常检测算法相比，提出的算法能够更好地压制背景突出目标并且对噪声具有很好的鲁棒性。

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林洪沂   刘虹   张顺钦   李昱坤  

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利用初始透过率89.5%的Co:MgAl2O4 晶体（掺Co2+镁铝尖晶石）作为1.3 μm波段可饱和吸收体，采用简单紧凑的双镜平平谐振腔，实现了1319 nm Nd:YAG激光器高效率低阈值被动调Q运转。当抽运功率为10.0 W时，获得平均输出功率为490 mW，最窄脉冲宽度为18.3 ns，重复频率为17.5 kHz，对应单脉冲能量为28.1 μJ，峰值功率高达1533 W的脉冲激光。结果表明，Co:MgAl2O4晶体在1.3 μm具有良好的可饱和吸收特性。

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宋露   冯元华  

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流式细胞术是测量分选悬浮液中的单细胞或其他生物粒子的一种现代生物分析技术。目前的流式细胞仪有非成像式和成像式两类。其中非成像式的流式细胞仪虽有着10万个细胞每秒的高吞吐量但无法提供细胞形态学信息，成像式的流式细胞仪虽然能得到细胞的形态学信息，但受传统CCD等面阵列成像传感器的帧率限制其只有每秒约1000个细胞的吞吐量。针对这一问题，本文提出并设计了一种基于光学相干检测技术的超快流式细胞定量相位成像系统，其有效线扫描成像速度可达100MHz。细胞成像实验结果表明，本实验系统可获取高对比度的细胞定量相位图像，以及5万个细胞每秒的理论吞吐量。

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汪丽华   涂铮铮   王泽梁  

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针对吸收马尔可夫随机游走方法未能充分抑制显著图的中心背景区域和丢失位于图像边界的显著目标问题，本文提出一种基于流形正则化随机游走的图像显著性检测方法。首先对输入图像以超像素作为节点构造全局图，通过吸收马尔可夫随机游走算法计算得到初始显著图，再对初始显著图利用自适应阈值分割获得鲁棒前景查询节点。然后为有效利用图像全局信息和局部信息的互补性，构建局部正则图以获得局部最优相似度矩阵。最后将获得的局部最优相似度矩阵和前景查询节点信息应用于流形正则化框架中得到最终显著值结果。通过在ASD、MSRA10K和SED三个公共数据集上进行实验验证，结果表明该算法在显著性检测的查准率和查全率等评价指标方面均有提升。

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刘鹤元   黄翠莺   黄梅婷   张新平  

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研究了金纳米颗粒在超短激光脉冲作用下发生的形貌变化，以及由此导致的等离激元共振光谱的变化。由于此类等离激元的变化是金纳米颗粒经过熔融、团聚、重新凝固的过程，等离激元共振光谱由绿光变化到红光以至近红外光谱区,我们将其定义为等离激元“相变”效应。利用化学合成的金纳米颗粒胶体制备了随机分布的金纳米颗粒阵列构成的薄膜结构。将飞秒激光脉冲作用于薄膜表面，监测了激光作用过程前后样品的显微结构图像和消光光谱的变化。实验结果表明：金纳米颗粒在激光脉冲作用下发生微区熔融、团聚等物理过程，导致金纳米颗粒形貌的变化和等离激元共振光谱的红移。

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杨欢   陈子伦   刘文广   陈金宝  

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光子灯笼是近几年兴起的一种光电子器件，在天文光学中具有重要应用价值，可实现多模系统与多个单模系统之间低损耗耦合，其一端是一根满足特定模式条件的多模波导，另一端则由一束相对较细的单模波导组构成。本文主要分析了光子灯笼的工作原理和几种特定的实现方式，以及这几种特定结构下的特点以及相关应用进展。最后介绍了光子灯笼在天文光学、多路复用、模式控制、高能激光方面的应用和研究进展情况，同时对光子灯笼作为一种低损耗光波导器件在未来光学系统中的应用做了展望。

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李欣   高明   冯斌  

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为了提高光电成像系统对目标的探测识别能力，提出了一种彩色偏振成像的目标-背景对比度增强方法。基于菲涅尔原理，分析了目标偏振度随入射光波长的变化规律；采集不同偏振片旋转角度下的彩色偏振图像，从中分离出红、绿、蓝各通道下的0度、45度、90度、135度四幅偏振图像，并分别计算各通道的偏振度图像，将红绿蓝三通道偏振度图像合成为新的彩色偏振图像，得到较彩色成像原图更为丰富的图像信息。搭建了彩色偏振成像实验系统，以矢量角度距离以及对比度计算为两种客观评价指标，开展了两组目标-背景的对比度观测实验。实验结果表明，利用该彩色偏振成像方法使目标与背景的矢量角度平均距离提高了0.13，对比度平均提高了0.11。

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何雪东   周盛宗  

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尽管基于相关滤波的跟踪算法获得了有竞争力的精度与鲁棒性，一个快速和鲁棒的尺度评估是可视化目标跟踪一个挑战性的问题。现有解决尺度估计的跟踪算法大多采用尺度金字塔表达尺度,对每一帧都进行同样数目的尺度模板采样和检测评估，这对于尺度不变化和变化很少的视频帧是冗余的，并且帧与帧之间尺度变化一般不大，固定的尺度因子会严重影响跟踪算法的实时性。针对大多数跟踪算法无法解决尺度变化问题和现有尺度解决方案存在冗余和固定的问题。论文中提出了一种基于核相关滤波框架由粗到细快速和新颖地解决尺度估计方法，考虑到单靠响应图峰值进行比较存在不稳定性，使用检测响应图与期望输出图的欧氏距离作为峰值的可靠程度，两者的乘积作为最终比较结果，该方法先使用三个尺度因子确定目标尺度变化方向，然后在尺度变化方向求解最优尺度。提出的算法在OTB-100中的26个带有尺度变化属性的基准序列进行实验，实验结果证明了我们的方法能够很好的解决尺度变化问题。最后，我们提供与现有先进跟踪算法的定量和定性比较，与核相关滤波(KCF)相比，距离精度提高了18.8%，成功率提高了19.6%。而且跟踪速度上是鲁棒视觉跟踪的精确尺度估计(DSST)的2.5倍，是特征整合尺度自适应核相关滤波跟踪算法(SAMF)的6倍。

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孙林   崔庆丰  

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杂光系数是评价光学系统成像质量的重要指标。运用实测方法得到杂光系数，需要在光学系统加工完成之后进行，且如果实测结果不理想，须对光学系统的杂光抑制方法进行调整以增强其抑制效果。针对上述问题，提出了一种在光学设计阶段求得杂光系数的方法。该方法运用光学仿真软件TracePro为光学系统建模、分析和光线追迹，运用数学分析软件Matlab将仿真结果拟合，求出杂光系数。该方法的优点是将杂光系数的分析与计算提前，准确评价光学系统的杂光抑制能力。

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张红颖   王赛男   胡文博  

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估算监控场景中的人数是安防监控的重要任务之一，当人群密集、行人之间存在遮挡时人数估计困难。因此针对密集场景下的人数估计问题，提出了一种改进的基于卷积神经网络的人数估计方法。为了改善摄像透视造成的畸变影响，分别利用深层网络和浅层网络提取人群特征，深层和浅层网络分别设计了不同核大小的卷积层，并将提取到的特征通过一个具备多尺度提取能力的结构进行融合。实验结果表明，改进后的网络模型获取的人群密度图更加贴近原场景信息，人数估计结果也更加精确。

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叶云   王小林   史尘   张汉伟   奚小明   周朴   许晓军  

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与主振荡功率放大结构的光纤激光器相比，高功率光纤激光振荡器具有结构紧凑、成本低廉、抗反射回光能力强、稳定性好等优点。随着光纤器件和工艺的发展，全光纤激光振荡器实现了5kW近衍射极限输出。围绕掺镱光纤激光振荡器，详细介绍了空间结构振荡器和全光纤结构振荡器的研究进展及其面临问题。并根据高功率光纤激光振荡器的主要限制因素非线性效应和模式不稳定，从特殊设计增益光纤和振荡器全局优化设计两方面，对高功率光纤振荡器功率进一步提升的技术途径进行了初步探讨，以期为实现万瓦量级单模光纤激光振荡器提供参考。

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骆传凯   卢芳   尹晨旭   韩香娥  

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涡旋光束可以有效地提高通信系统的信道容量，但是大气环境下光通信信道受大气湍流影响，故涡旋光束大气湍流传输特性研究具有重要意义。大气湍流广泛采用Kolmogorov谱模型来描述，但近年来对大气湍流的研究表明，大气湍流还具有非Kolmogorov谱特征，本文开展了非Kolmogorov谱湍流下涡旋光束传输特性的研究。本文基于分步傅里叶传输和相位屏法研究了湍流内外尺度、广义指数因子、折射率结构常数对拉盖尔-高斯光束在不同传输距离下的光斑尺寸、螺旋谱分布、拓扑荷探测概率等参量的影响，仿真结果表明拓扑荷探测概率与以上参量密切相关。本文最后提出了一种计算涡旋光束闪烁指数的数值方法，并据此计算分析了大气湍流对通信误码率的影响。

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王道累   胡松  

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摄像机标定在机器视觉系统研究中占据非常重要的组成部分，本文主要针对摄像机标定方法中的传统优化算法收敛性差，精度不够高等缺点提出了一种基于量子粒子群优化算法的摄像机标定优化方法。首先通过Matlab标定程序快速获得摄像机的内外参数，然后结合量子粒子群（Quantum-Behaved Particle Swarm Optimization , QPSO）算法对摄像机内参数进行进一步优化计算，实验结果表明该优化算法能够快速收敛，精度高，能够一定程度上提高摄像机的标定精度。

       PDF全文 (下载：0)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第12期 pp.121502      

乔梦霞   熊木地   崔婷婷   李景润  

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针对固定红外摄像机视频监控，在夜雾天况下获得的成像效果差以及监控范围有限等问题，本文通过运用带云台的LED红外摄像机，并结合红外成像与可见光成像的特点，提出了一种变焦式夜雾天彩色视频构建的方法。该方法在天气状况良好的白天利用可见光成像特点实现全景图像接拼，然后将红外图像与全景图像配准从而构建出视场角一致的可见光背景图像。在能见度较低的夜雾下利用红外成像系统提取运动目标，然后通过掩膜融合算法和配准参数，将运动目标同比例的融合到可见光背景图像相同位置中，最终实现变焦式彩色视频构建。实验结果表明，该方法能够满足对监控范围广，夜雾天全天候彩色视频实时监控的要求。

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郑联慧   纪晓东  

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激光技术在远程声音监听中得到了广泛的运用。然而激光在传输过程中，会受到大气抖动的影响。大气抖动产生的像差，会引起成像面光斑弥散和能量利用率下降，从而降低了远程声音采集的质量，这不利于激光监听技术在实际环境中的应用。本文以像差为研究对象，研究像差对激光远程声音采集的能量利用率的影响，并对此进行了理论推导。分别分析了不同类型、不同大小的单阶Zernike像差和大气湍流对远程声音采集质量的影响，并进行了数值计算。实验结果表明，不同类型、不同大小的像差对能量利用率的影响不同，并随着像差的增大而降低；不同大气湍流对能量利用率的影响不同，能量利用率基本上随着D/r0的增大而降低。本研究为提高远程声音监听质量提供理论依据和参考。

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巩稼民   蔡庆   侯玉洁   任帆  

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在光网络中当多个波长同时输入，由于有限的网络节点，在网络链路中多个波长会竞争同一个输出端口从而使通信网络受阻，为了改善以上问题，本文将碲基喇曼波长转换器应用在20?20 Mesh-Torus网络中并对网络阻塞率的影响进行了研究。在BPP网络模型下，对碲基波长转换器的输入波长数S以及转换度d对Mesh-Torus网络阻塞性能的影响进行了仿真分析，结果表明：当转换度d相同，S=4时，阻塞率变化范围为0.088~0.0945，S=6时，阻塞率变化范围为0.0960~0.0995，S增加会减缓网络通信受阻的时间使阻塞率增长较慢；当输入波长数S相同，转换度d增加时，阻塞率在原来的基础上降低的范围约为0.0005~0.004。 因此将碲基波长转换器应用到Mesh-Torus网络中降低网络的阻塞率是可行的。

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李磐   师红星   符聪   薛亚飞   邹岩   郑也   刘小溪   王军龙   王学锋  

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本文报道了激光清洗用高能量纳秒脉冲掺镱光纤激光器。该激光器采用主动调Q技术产生纳秒脉冲，经过两级主功率振荡放大（MOPA）器后，获得高能量和高平均功率。在重频为100kHz时，其最高输出平均功率达到302W，脉宽为203ns，脉冲单脉冲能量为3mJ，主放大光光转换效率为84%。利用该激光进行了激光除锈实验，证明该激光器稳定可靠，可满足激光除锈、激光除漆等多种应用需求。

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刘燕平   王冲   夏海云  

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激光雷达对于实现隐形目标或大气、海洋、陆地等方面的高分辨率多参数探测具有重要意义。相对于传统的单独时域或频域处理，时频分析在激光雷达信号分析、解译和处理等方面可以提供更多的信息。时频分析在激光雷达中的具体应用包括大气参数的特征分析与提取、信号去噪、运动目标成像与检测以及微多普勒特征分析等。本文在简要阐述各种时频分析原理特性基础上，着重介绍了时频分析在激光雷达中的最新应用进展。

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成悦   李建增   褚丽娜   李爱华  

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本文提出了一种通过置信度判别将模型更新方法和尺度变化加入到相关滤波器中的目标跟踪算法。在跟踪过程中时常会遇到较多遮挡及相似干扰的情况，如果持续更新模型参数极易导致误跟或跟丢，因此本文采用置信度参数定性地判别跟踪质量，置信度低时停止更新，防止引入误差，提高正确率。确保准确跟踪后，再对尺度大小进行检测和更新，本文提出较为快捷的尺度更新方式，简化冗余代码，使跟踪更精确的同时降低时间代价。实验证明，本文算法在精度和正确率上分别比原算法提升了38%和33%，且性能也比几种现有算法更优，应对遮挡和尺度变化的情况具有更高鲁棒性。

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乔伟   陈重江  

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在临床应用中，许多患处血液流速的测量都需要在无菌操作下进行。而传统的基于超声换能器实现的光声流速测量方式都需要在检测区域与探头之间填充超声耦合介质，从而无法实现无菌操作，限制了这种检测方式在临床上的应用。本文报道了一种非接触式光声多普勒流速仪，利用低相干的麦克尔逊干涉仪探测光声信号实现了流速测量。与超声探头为探测装置的光声多普勒血流仪相比，该方法可以实现非接触式的光声流速测量。在模拟血液样品实验中，我们定量的测量了横向流速，其速度范围在0-3mm/s,同时获得了截面流速图像。另外，活体小鼠耳部流速图像证明了该方法可以非接触、定量的测量血流信息。

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陈晓铃   胡娟   张志群   马丽   陈华   方青  

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硅光子阵列波导光栅是实现硅基光子集成的重要器件，本文根据不同器件结构和各种材料介绍了该器件的研究进展，器件结构主要包括常规对称型、反射型、级联型和MMI输入型，与常规对称型阵列波导光栅相比，反射型阵列波导光栅使器件尺寸更小；级联阵列波导光栅通道串扰性能更优越；MMI输入阵列波导光栅能获得平坦化输出光谱。硅材料具有高的折射率，因此硅纳米线阵列波导光栅弯曲半径极小，器件更加紧凑；而氮化硅阵列波导光栅具有良好的通道串扰和偏振性能。同时，本文还对器件的温度和偏振问题进行了分析，并对硅光子阵列波导光栅的未来发展提出展望。

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吴涛   苏宙平  

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本文提出了一种用于扩展LED光源的配光的自由曲面透镜设计的方法，该方法操作简单且收敛性好。运用加权叠加点光源轮廓曲线的方法来设计用于扩展LED光源配光的自由曲面透镜。首先构建反映照度均匀性的评价函数，其自变量为三个权重因子。当评价函数取得最小值时，照度的均匀性最高。运用粒子群算法优化权重因子使评价函数达到最小值。运用这种方法，设计了一个扩展LED光源自由曲面透镜，使目标面上均匀度从初始结构的78.93%提高到最佳的90.04%，同时光效保持在92%以上。最后对透镜分别进行加工误差分析和横向公差分析，结果表明：当加工误差范围在(-1.0~1.0 μm)内，横向位移误差在（0.0~0.2mm）范围内的时候，对于目标面照度均匀度的影响较小。

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卢欣春   袁颖华   孙颖奇   赵舒迪   罗勇钢  

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本文基于交叉非对称式切尔尼-特纳系统，研制了一种宽光谱高分辨率微型分光光度计，其整机尺寸为80 mm×45mm×26 mm、波长范围为200~900 nm、分辨率为1.0nm。采用三次多项式拟合的方法对光度计进行了波长标定，得到实测光谱波长与标准光谱波长之间的最大误差在0.1nm范围内，并搭建了一套实验测量系统对样机进行了性能验证，结果表明该样机满足技术指标要求，可应用于水质在线自动分析仪器中进行多种水质参数的监测。

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杨梅   谭泽富   蔡黎   姚雪  

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针对大角度斜光照和极度暗光照不均环境下的人脸图像，提出了基于各向异性Retinex变换的人脸图像光照补偿方法。首先，根据人脸图像的统计特性分析光源的方向，利用prewitt算子检测出人脸边缘，结合人脸纹理的几何特性，引入曲率、斜率、对称性等实现对人脸边缘与光照不均引起的人脸伪边缘的区分；然后，以Weickert的结构张量为基础，基于不同类型边缘提出了改进各向异性扩散模型，将该模型与Retinex算法相结合，从而实现人脸图像光照补偿。实验结果表明，改进的各向异性扩散方法能够提升图像亮度，突出纹理细节，消除光照阴影的同时增强人脸边缘。

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张娜   王成龙   梁飞   朱国栋   赵雷  

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摘要：聚光型太阳能热发电作为一种重要的可再生能源发电技术，对开发利用太阳资源、保障能源的供给、节能减排具有重要的作用和意义。本文分别对槽式系统、线性菲涅尔系统、塔式系统，蝶式系统四种聚光型太阳能热发电系统接收器表面能流的测试和研究进展进行了分析回顾，针对接收器表面非均匀分布的能流特征带来的挑战和相应提出的解决方法进行了分析总结。接收器表面非均匀的能流分布，导致局部温度过高，对系统的安全高效运行带来不利影响，顾需要对聚光集热系统进行优化改进。针对四种光热发电方式，解决方法主要从以下三个方面入手：（1）优化传热流体的换热能力；（2）优化吸热器材料的性质；（3）优化聚光系统。

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黄东振   赵沁   刘华巍   李宝清   袁晓兵  

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针对现有的卷积神经网络方法所生成的视差图中细节损失严重的问题，提出了一种结构上的改进。首先，将原有网络中特征提取部分的4层卷积结构提升到7层，最大化提高了精度；其次，网络引入了所提出的双金字塔结构，将多尺度降采样信息和特征信息进行了融合，保持了输入图像中的原始细节信息。实验结果表明，改进后网络的错误率从3.029%降到了2.795%，所生成视差图的主观视觉效果有了明显改善。

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郑天然   张颖   耿远超   黄晚晴   刘兰琴   孙喜博   王文义   李平   张锐   胡东霞  

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在激光驱动惯性约束聚变研究中，为了抑制激光等离子体不稳定性，需要应用光束匀滑技术。研究具有不同性质的光束的匀滑效果具有重要意义。本文从理论上阐述了光谱色散匀滑（SSD）的物理内涵，即SSD的焦斑匀滑效果来源于远场相位随时间的演化，在实际应用中不存在“运动”焦斑的物理图像。在此基础上，建立了远场强度分布形式不变但空间位置随时间变化的“强度扫动”光束的理论模型，通过数值模拟的方法研究了其匀滑特性，并与SSD的匀滑效果进行了对比分析。

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周昆鹏   白旭芳   毕卫红  

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提出了一种基于紫外和荧光多光谱融合的水质化学需氧量(COD)的检测方法。实验样本为包含近岸海水和地表水在内的实际水样53份，采用标准化学方法获取样本的化学需氧量的理化值，利用紫外-可见光谱仪和荧光分光光度计采集样品的紫外吸收光谱和三维荧光光谱并对光谱数据进行处理和建模。采用蚁群-区间偏最小二乘法(ACO-iPLS)作为特征提取算法，采用粒子群优化的最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)算法作为建模方法，分别建立了基于紫外吸收光谱数据和单激发波长下的荧光发射光谱数据的预测模型，以及紫外-荧光多光谱数据级融合(LLDF)模型和特征级融合(MLDF)模型，并对各类模型的预测效果进行了对比。结果表明，基于紫外和荧光多光谱特征级融合模型(MLDF-PSO-LSSVM)的预测效果为最优，该模型预测水质COD的精度更高，其校正集决定系数，检验集的预测决定系数，外部检验均方根误差RMSEP=1.1297mg/L。本文为水质COD的快速检测提供了一种新的研究思路和解决方法。

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张佳宁   郭震宁   林介本   李建鹏   陈中行   薛冬冬  

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为提高新生儿黄疸病的光照治疗效果，通过光谱匹配技术，设计并研制了一种新生儿黄疸治疗光源，并将研制的特殊蓝光LED光源与市面上的蓝光LED光源、蓝光荧光光源以及白光光源对体外胆红素标准液进行光照实验，研究胆红素溶液在不同光源下的降解情况。方法：在相同的辐照强度下，将四种光源分别对浓度为130.932 的胆红素溶液进行照射，每组光源接受的光照时间分别是1h,2h,4h,8h，然后采用了化学氧化酶标法检测胆红素的吸光度。结果：与白光光源相比，蓝光LED光源与蓝光荧光光源对胆红素溶液均有明显的降解效果，其中本课题组自制的特殊蓝光LED的降解效果最佳。结论：光源光谱是影响新生儿黄疸病治疗效果的重要因素，特殊蓝光LED能够有效的降低胆红素浓度，对新生儿黄疸病的治疗提供重要的医用价值和意义。

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鲍振强   李艾华   崔智高   苏延召   郑勇  

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在外部环境和图像视角变化的情况下，传统视觉闭环检测算法的精度和鲁棒性变得很差。为此提出了一种融合多层次卷积神经网络特征的闭环检测算法，高层次的卷积特征包含较多的语义信息，可以应对图像视角的变化；中等层次卷积特征包含更多的几何空间信息，对光照等变化具有更好的鲁棒性。所以充分利用中高等层次卷积特征的特性，进行组合式相似性度量提高了闭环检测的精度与鲁棒性。然而，卷积特征向量的维度特别大，为此首先对卷积特征向量进行了降维处理。最后在Gardens Point数据集上的实验结果证明了利用多层次卷积特征的图像匹配检测效果好于其它单一层。另外针对不同时刻所拍摄图像中的动态干扰因素，进一步提出了图像动态干扰语义滤波机制，利用过滤掉动态干扰的图像进行匹配，在Tokyo24/7数据集上的实验证明了此方法的可行性和有效性。

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杜梦聪   刘倩倩   Marion Lang   王秀翃   王璞  

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细胞激光器是指在流体环境中，将荧光蛋白、生物兼容的荧光染料、荧光素等和细胞有机结合在一起，在谐振腔光反馈作用下使弱信号得到振荡放大实现细胞的激光输出，是激光光子学和生命科学交叉领域的前沿研究方向。本文详细阐述了目前已报道的基于法布里波罗腔和回音壁模式微腔的细胞激光器的研究现状和基本原理，由于谐振腔对于光信号的反馈放大作用，与传统的荧光信号相比，激光信号能够有效增强传感探测的灵敏度、提高分辨率，通过分析细胞等生物组织中发射激光的光谱、模式等信息来研究细胞内部的生理变化过程，为将来在医学治疗诊断方法、生物材料三维超分辨成像、可集成光源的研究等领域提供了新的技术和设计思路。

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罗远智   彭润玲   喻治俊  

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基于液体透镜的光学变焦系统，由于无需机械运动即可达到变焦的目的，近几年来在光学应用中备受关注。本文在双液体透镜的基础上，设计了一种导电层连通的三液体自变焦补偿透镜，该液体透镜采用圆柱型结构，可通过控制电压改变透镜中两个液体界面的曲率半径以致达到自变焦补偿功能。文中对该液体透镜的结构进行了详细的分析，并求得该液体透镜的最小化结构表达式。依据高斯理论探讨了透镜相关参数对新型液体透镜的变焦性能包括变倍比以及视场角的影响。

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傅灵逍   陈广锋   陈革  

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运用机器视觉技术解决织物探边问题是当今织物探边领域的主要方法，探边算法是定型机中提高织物探边速度与精度的关键。本文针对实际生产中对探边系统的要求，研究了多种图像处理算法应用于织物探边时存在的问题，通过对采集到的具有多种特征的织物灰度图像的分析，提出了一种自适应阈值的探边算法。该算法可以快速、准确地得到不同织物的边缘位置。实验证明，该算法的探边精度可达0.1mm，算法运算规模小，满足探边算法对高速度与高精度的要求，为后续探边系统的整体设计提供了支持。

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赵恒   安维胜  

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针对现有显著性检测算法在复杂背景图像目标完整性检测不足和背景错误突显的缺陷，提出一种结合深度学习的图像显著目标检测算法。算法基于一种改进的跨层级特征融合的RFCN深度卷积神经网络，网络模型包含基础特征提取，跨层级特征融合两个部分。首先通过改进的深度卷积网络模型对输入图像进行特征提取，利用跨层级联合框架进行特征融合，从而生成高层语义特征初步显著图；然后，将初步显著图与图像底层特征融合进行显著性传播获取结构信息；最后，利用条件随机场（CRF）对显著性传播结果进行优化得到最终显著图。将提出的算法与其他多种算法在ECSSD和DUT-OMRON数据集上进行测试对比，得到的PR曲线图，F值和MAE的效果优于其他9种算法的结果。实验结果表明：本文算法对复杂场景图像的显著目标检测相比于已有的多种算法鲁棒性更好，对显著目标检测的完整性得到提升，对背景进行了更有效的抑制。

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赖淑妹   黄志伟   王仰江   陈松岩  

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金属纳米材料因其特有的局域表面等离激元共振特性（LSPR）而广泛应用于半导体材料发光、太阳能电池、表面增强Raman散射探测、光电化学领域。对LSPR进行理论模拟、参数优化对于实际实验工作具有一定的参考价值，能够有效地辅助实验工作的开展。在众多的金属中，Ag由于其在特定波段极低的吸收损耗，而被视为优秀的LSPR候选材料。本文以Ag纳米结构作为研究对象，利用有限元差分法（FDTD），对圆柱形的Ag纳米结构的近场局域增强和远场散射特性进行了系统的模拟及分析。结果表明Ag纳米结构的尺寸、间距及衬底折射率均会对LSPR 效果产生显著的影响，进而可以利用改变结构参数来调控Ag纳米结构LSPR特性。

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葛朋祥   李桂华  

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摘要 数字图像相关法（DICM）在位移测量中对搜索速度和测量精度均有较高的要求，在亚像素级测量中一些不错的算法在速度和精度上很难兼顾。为此本文提出一种组合式的DICM算法，即以自适应遗传算法为基础快速得到亚像素级的最大相关系数点，以该点为拟合窗口，通过样条插值和二次曲面拟合得到亚像素位移值。以模拟散斑图为研究对象，对组合式算法的测量精度、测量稳定度、搜索速度进行了对比分析。结果表明：组合式DICM算法在搜索速度、测量精度、结果稳定性上比单纯一个算法有明显的综合优势，满足DICM在亚像素级位移测量上对速度、精度的要求。

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陶志勇   王浩童   王藜谚  

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针对传统指静脉系统在鉴别未知类别指静脉时采用的被动比对拒绝会出现严重的干扰识别以及识别效率低等问题，本文提出一种基于卷积神经网络的主动鉴别未知类别的指静脉识别系统，并称之为ULDFV（Unknown Label Deep Finger Vein，深度未知指静脉）模型，该模型采用深层Inception ResNet V2作为基础模型，构建基于卷积神经网络的未知类别识别方法，在此基础上挖掘Softmax分类结果建立类ROC验证阈值主动获取算法，在确保已知类别指静脉的高识别准确度的同时，实现了未知类别指静脉泛化成类的目的。在实验中，通过自建与公开指静脉数据库验证，该模型具有较好的准确性与安全性，具备一定的实际价值。

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张艺赢   曹妍   陈宇翔   牟向伟  

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摘要:以提高镍基合金激光切割质量为目的，针对正交法最优工艺参数限制于固定因素水平，提出用BP人工神经网络对切割样本进行训练函数拟合，以工艺参数：电流、脉宽、切速以及离焦量为输入数据矩阵，以挂渣宽度、切缝宽度以及切割完整度的综合评分作为输出数据矩阵，找出最小误差的隐含层节点，以此模型预测激光切割质量，最大误差为10.46%，最小误差1.89%。采用综合评分作为遗传算法的适应度值，工艺参数作为变量，在实际应用的工艺参数范围内，即电流200～230A，脉宽0.8～1.4ms，切速150～300mm/min，离焦量-1～1mm，随机选择50个种群作为最初寻优群体，然后对这些寻优群体进行交叉、变异和迭代等操作寻找最优适应度值及对应的最佳工艺参数。理论预测最优适应度值为98.4098，实际值为89.525，误差为9.03%，该验证样本明显优于25个实验样本，其挂渣平均宽度为81.5μm，切缝平均宽度164μm。

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孙琦云   徐军   高旸   王婷  

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为了解不同类型气溶胶的消光特性及粒子多次散射效应对可见光传输性能的影响，选取400nm、488nm、550nm、694nm波长和海洋型、沙尘型、水溶性、烟尘4种常见气溶胶，基于Mie散射理论和建立的稳态蒙特卡罗计算模型，研究了可见光的大气传输衰减特性。结果表明，单个粒子散射强度随入射波长的增大而减小；海洋型、水溶性、烟尘粒子的消光效率因子随波长的增大而减小，沙尘型粒子则相反；海洋型、沙尘型、水溶性粒子的消光以散射为主，烟尘粒子则以吸收为主。稳态蒙特卡罗方法模拟多次散射效应结果表明，光波在海洋型气溶胶中透过率最大，在沙尘型、水溶性和烟尘气溶胶中依次减小；随着能见度的增大透过率逐渐增大，当能见度达到一定程度时多次散射过程中吸收作用可以忽略不计。该结论有助于在特定类型气溶胶光学厚成像路径中，构建更加准确的图像退化模型。

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史紫腾   王知人   王瑞   任福全  

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基于卷积神经网络的超分辨算法与传统的超分辨算法相比有很大的优势，但仍存在训练时间较长，重建图像纹理不够清晰等一些需要改进的问题。基于此，本文在原有的卷积神经网络超分辨重建算法基础上进行优化：放弃原有的ReLU函数，改用新的激活函数；改变网络结构，图像重建由最后的反卷积上采样来实现；采用优化效果更快更好的自适应矩估计优化算法替换原本的随机梯度下降优化算法。分别在Set5和Set14测试集上进行对比实验，结果表明，改进算法在较少的训练时间下，重建效果不仅在客观评价指标上有了很大提高，PSNR最多提高了2.33dB，而且在主观视觉效果上纹理更加清晰，边缘更加完整，重建效果更好。

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宋哲   于伟行   宋佳   王妍   田小凡   赵趣   王安鸽  

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光学桥接器是空间相干通信接收端的核心器件。利用晶体的双折射和双反射现象以及电光效应，设计了一种具有集成结构的2×4 90°空间光学桥接器。该桥接器仅由一块电控双折射晶体和一块检偏双折射晶体构成。电控双折射晶体通过对光波4次全内双反射和电光调制实现了信号光与本振光的分束和耦合，通过调节控制电压产生了90°相移。检偏双折射晶体通过双折射效应获得了4路具有90°相移的信号光与本振光混合光束。该桥接器具有结构简单、损耗小、性能稳定等优点，适合用于空间相干通信系统中。

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任璐   李锵   关欣   马杰  

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针对脑肿瘤MRI中由于噪声、低对比度、脑肿瘤边界模糊等原因造成脑肿瘤分割不足的问题，本文提出一种改进的连续型最大流算法的脑肿瘤MRI三维分割方法。首先针对Flair、T1C和T2三种模态MRI图像使用中值滤波和快速模糊C均值聚类进行预处理得到预处理图像；其次按照大量实验统计确定的融合比例Flair:T1C:T2=5:1:4，对各预处理图像进行线性融合得到三维融合图像；再次采用快速模糊C均值算法对三维融合图像进行聚类得到三维欠分割图像；最后使用本文提出的改进的连续型最大流算法对三维欠分割图像进行精准分割，即通过分析三维欠分割图像的结构特征和统计特征，提取参数实现改进的连续型最大流算法，去除散点后得到最终分割结果。实验表明，相对金标准的Dice值为0.90，Precision值为0.94，Recall值为0.86。本文提出的改进的连续型最大流算法的脑肿瘤MRI三维分割方法能够自动、准确地分割出三维脑肿瘤区域，可以满足医学临床需要。

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王民   郝静   要趁红   史其琦  

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手语特征提取的传统算法仅仅依靠底层特征完成识别，难以获得高层语义特征，进而对手语理解产生分歧。针对这一问题，本文将图像语义分析的思维引入手语识别研究中，提出一种优化全卷积神经网络算法。采用全卷积神经网络提取手语图像的语义特征，并通过判别随机场进行语义标注做后期平滑处理，恢复像素间的细节信息，来完成手语识别。实验结果表明本文算法具有较强的鲁棒性，能有效学习到语义特征，与传统算法对比分析表明，此方法能精准的识别到手语，其平均识别率达97.41%。

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王永洪   刘俊伟   张明义   张春巍   王明明   赵国晓  

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提出了一种利用光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating, 简称FBG）测试模型管桩桩身轴力的方法，探讨了模型管桩应变变化与光纤光栅中心波长稳定性和漂移的关系。光纤光栅封装在模型管桩外管加工槽体内，模型管桩内管采取直接粘贴光纤光栅的方法，将应变片分别粘贴在模型管桩内、外管光纤光栅同一位置。对模型管桩施加竖向压力后产生的应变进行测试，并将光纤光栅及应变片的测试结果与理论公式进行对比分析，发现两者存在误差，但在测试要求范围内。外管施加5 kN竖向荷载时，光纤光栅测得的最大应变为59.2，相对误差为4.9%；内管施加5 kN竖向荷载时，光纤光栅测得的最大应变为122.3，相对误差为7.2%，均满足工程测试要求。

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梁明大   陈丽   林伟涛   陈永昊  

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噪声的存在严重降低了数字全息技术再现像的信噪比和空间分辨率。在无透镜傅里叶变换数字全息中，通过对CCD记录的干涉图进行一次傅里叶变换，可以重建物光场。本文根据干涉图上不同的像素点，对再现像中噪声的强度分布贡献不同的特点，提出一种新的降噪方法。该方法将CCD输出的干涉图划分为多个区域并调换各个区域的位置，得到多幅互异的新干涉图，然后将所有新干涉图进行再现处理，经过叠加平均，可得到一幅噪声水平更低的再现像。该方法表明，划分的区域越多，最终的再现像的质量会越高。

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靳鸣   贺定勇   王曾洁   周正   王国红   李小璇  

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采用激光熔覆技术在16Mn钢表面制备2205双相不锈钢/TiC复合涂层，研究TiC含量对熔覆层微观组织、显微硬度以及摩擦磨损性能的影响，并讨论了熔覆层中TiC颗粒的溶解、析出行为与熔覆层性能之间的联系。结果表明，随TiC含量的升高，熔覆层稀释率逐渐增大。熔覆过程中TiC发生溶解及析出现象。当TiC含量较低时，熔覆层中大部分原始TiC颗粒全部溶解并析出，析出相包含TiC以及少量(Cr0.2，Ti0.8)C、MoC，弥散分布在熔覆层中；当TiC含量较高时，熔覆层中大量原始TiC颗粒只发生部分溶解。随TiC含量增加，熔覆层的显微硬度逐渐提高。当TiC含量达到15 wt.%时，显微硬度最高可达612 HV。此时熔覆层的磨损失重最低，约为2205不锈钢熔覆层的1/4。

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环鹏程   陈文刚   王晓南   郑知   朱天才   张敏   陈长军  

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利用IPG YLS-6000连续光纤激光对800MPa级和1000MPa级的双相钢(Dual Phase steel，基体马氏体含量分别为36.0%和45.0%)进行激光拼焊实验，研究了基体马氏体含量对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响。通过光学显微镜(OM）和扫描电镜(SEM)观察焊接接头的显微组织和宏观形貌。采用显微硬度计，万能材料试验设备和Erichsen试验机测试了焊接接头的硬度、拉伸性能和成形性能。结果表明，两种焊接接头均由全马氏体区和不完全相变区组成，其中全马氏体区包括熔合区、粗晶区和细晶区，不完全相变区包括混晶区和回火区，各微区显微组织类型一致。1000MPa级双相钢焊接接头全马氏体区域的宽度为1592.6μm大于800MPa级双相钢(1411.0μm)，而不完全相变区域的宽度和显微硬度下降幅度分别为624μm 和9.8%大于800MPa级双相钢的399μm和5.7%。全马氏体区使得焊接接头马氏体含量升高而塑性下降，导致延伸率下降，其中马氏体含量增幅达4.2%的800MPa级双相钢焊接接头的延伸率降幅达3.7%大于1000MPa级双相钢的1.8%。1000MPa级双相钢的焊接接头由于其不完全相变区的显微硬度下降幅度(9.8%)和宽度(624μm)大，在杯突实验中沿不完全相变区直接开裂并扩展，杯突值为母材的85.0%；而800MPa级双相钢焊接接头则垂直于全马氏体区方向开裂，杯突值达母材的91.7%，成形性能好。

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王可   王慧琴   殷颖   毛力   张毅  

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为了解决传统光谱匹配算法对同色系不同颜料物质光谱数据匹配识别精度不高的问题，提出了一种自适应阈值的编辑距离光谱匹配算法。研究了如何利用编辑距离对光谱反射率曲线差别敏感的特性来提高匹配精度，同时通过自适应设定编辑距离的判定条件来降低算法在匹配同种物质在不同条件下光谱数据的误差。实验结果表明：与传统光谱匹配算法相比，自适应编辑距离算法的匹配精度更高，对于颜料的识别结果更好。

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郭瑞   党建武   沈瑜   刘成  

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针对有雾天气下获取到的彩色图像进行清晰化处理，提出了一种基于NSCT变换的雾天图像清晰化算法。将雾天图像映射到HIS彩色空间，对亮度分量H、饱和度分量S分别处理。采用NSCT变换处理亮度分量H，对含有大多数能量的低频分量取反并进行改进的单尺度Retinex算法处理后再次取反，并与直接进行改进的单尺度Retinex算法处理的低频分量线性叠加；对包含图像大多数线性细节的高频分量采用提出的一种快速双边滤波器处理。然后对处理后的高低频分量进行NSCT逆变换，得到处理后的亮度分量。再对饱和度分量S进行颜色拉伸，实现颜色补偿。将处理后的各分量图像反向映射到RGB颜色空间，得到清晰化后的雾天图像。实验结果表明，本文算法对浓雾图像细节及颜色保真度取得了较好的效果，与其他算法相比，图像的标准差、信息熵、峰值信噪比都有所提高。

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吴佳琛   曹良才   陈海龙   彭翔   金国藩  

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基于光学原理的三维扫描技术通过光学系统对物体空间外形进行扫描，获取物体的三维信息，具有非接触性、高精度和高分辨率等优点。目前，工作距在1m内的结构光三维扫描重建精度可达0.01mm量级，点云数量可达百万量级。而采用纹理重建技术能进一步呈现扫描物体的色彩、材质等信息，提高了重建物体的真实感。由于相机误差和光照环境等因素影响，在纹理映射后容易产生接缝和模糊、重影等现象。通过建立相机模型，推导了三维空间点和二维图像间的映射关系，归纳造成纹理残留处理痕迹的原因；分类介绍不同策略下消除纹理重建中残留处理痕迹的方法，总结其研究成果在纹理重建中的作用；针对纹理重建中尚存在的不足，对彩色三维扫描的纹理重建方法的发展方向进行了展望。

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马国栋   王延深   史小田   范光华   刘会英  

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本文提出了一种利用一字线激光器和CCD组件，进行自动化焊缝检测的方法, 对激光焊接的自动化具有重要意义。首先采用一字激光器作为光源照射焊缝，利用CCD获取一字线激光与焊缝交点的影像。然后根据对CCD所捕捉图像的灰度特征进行特征识别，对图像处理后的焊缝特征点进一步处理，并对系统进行建模，求解其在机器人基坐标系下的三维信息，从而准确拟合出焊缝线。最后采用KCF（Kernelized Correlation Filter，核相关滤波器）目标跟踪算法，实现对直线焊缝和曲线焊缝目标的准确定位和跟踪。

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陈光   丁克勤   冯其波   高瞻  

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端接光纤光栅应变传感器具有无多峰、栅区不直接受力和各点受力相等等优点，在基片式和夹持式等传感器封装中得到广泛应用，但由于粘接层的剪切变形，导致光纤光栅测量应变与基体结构应变不同，需要准确获得光纤光栅应变与基体结构应变的函数关系，以提高应变的测量精度，为此本文推导了线黏弹性表面粘贴式端接光纤光栅应变传递方程，建立了瞬时响应和准静态响应下光纤光栅和基体之间的平均应变传递模型；讨论分析了影响平均应变传递率的因素，给出明显优于栅区粘接式光纤光栅应变传感器的粘接层参数影响规律，通过有限元仿真验证了理论方程的有效性。提出的模型为端接光纤光栅应变传感器的设计与应用提供依据。

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班晓征   李志华   李贝贝   徐敏达  

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为了提升稀疏采样环境下的图像重建质量，针对广义全变分模型重建图像时不能充分利用图像本身结构自相似性信息的不足，本文建立了一个非局部约束下的改进广义全变分图像重建模型。该模型引入了变化域非局部自相似性作为图像重建的先验信息，同时在八邻域空间计算多方向的广义全变分正则化约束，从而更好地保护了图像的结构特征，进一步地，本文使用增广拉格朗日理论对模型进行去约束化、求解，提出了基于改进广义全变分的图像重建算法。仿真实验表明，本文提出的重建模型和图像重建算法可以有效地去除图像中的伪影和噪声，满足稀疏采样情形下对图像重建质量的要求。通过同著名的L1-Bregman、TVADM、TVAL3和TGVADM重建算法进行比较，本文算法所重建的图像不论是主观视觉效果，还是各个客观评价指标均有不同程度的改善和提高。

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谢小彤   朱海涛   刘贺   何钦江   傅仁利  

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以YAG:Ce3+荧光粉为原料采用固相烧结法制备YAG陶瓷。通过溶胶-凝胶法在粉体表面包覆活性SiO2同时添加CuO-TiO2复相烧结助剂改善YAG陶瓷烧结性能。借助激光粒度仪、紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜等手段对粉体粒径、包覆前后光学性能、显微形貌进行分析，并结合硬度及断裂韧性等力学性能的表征研究了YAG陶瓷结构和性能。研究结果表明：通过臼式研磨与球磨能够有效降低粉体的粒度，SiO2包覆促进了陶瓷的致密化烧结过程；当包覆量(质量分数)为2%时，YAG陶瓷烧结温度降低至1 575 ℃，致密度达到96.3%，洛氏硬度为87.6 HRA，断裂韧性为1.8 MPa?m1/2。CuO-TiO2复合烧结助剂的助烧效果优于CuO单一烧结助剂，当CuO-TiO2掺杂量(质量分数)为2%，CuO:TiO2=1:2时，YAG陶瓷的烧结温度降低至1 450 ℃，洛氏硬度为88.5 HRA，断裂韧性为1.7 MPa?m1/2。

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杨恢先   徐唱   曾金芳   陶霞  

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摘要 针对目前基于韦伯特征的人脸识别算法没有充分利用方向信息且提取信息不充分的问题，提出一种多方向韦伯梯度直方图（MWGH）的人脸识别方法。首先在原始差分激励的基础上增加邻域像素梯度，然后提取改进的差分激励和韦伯梯度特征，将改进的差分激励与韦伯方向进行量化并分块提取二维直方图进而转化为一维直方图特征，将韦伯梯度分块后沿韦伯方向累积提取直方图特征，最后连接两个特征形成组合特征，利用最近邻分类器分类。通过在YALE、ORL和AR人脸库的实验可看出，所提算法具有良好的识别效果，且对光照、表情和部分遮挡变化有较好的鲁棒性。

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韩玉川   侯贺   白云瑞   朱险峰  

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提出一种通过种子边缘点提取闭合点云边缘的算法，通过搜索视角控制边缘点云搜索方向，可提取尖锐边缘与相交边缘。算法通过模拟点与点之间“拉力”的聚集程度来判断一个点是否具有边缘点的特征。首先构建kd-tree以便快速查找点云数据。其次定义点云的邻域半径，通过计算位于种子点邻域内点的边缘系数来选择新的种子边缘点，并通过搜索视角来控制点云搜索的方向，最终提取出闭合的点云边缘。选择不同的种子点与搜索视角可提取不同的边缘。通过实验分析邻域半径和搜索视角对算法边缘提取效果的影响，并采用合适的领域半径与搜索视角，对尖锐边缘与相交边缘进行提取，获得了准确的点云边缘，从而证明了该算法的有效性。

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陈青青   唐瑛   王可宁   陈海滨   马志波  

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为了精确提取相关干涉信号的峰值位置，为光楔式光纤法珀传感器的相关干涉解调机制提供理论借鉴，文中数值模拟了三种典型的光源光谱分布的相关干涉信号，并对所获得的相关干涉信号进行了详细的对比分析，综合讨论了不同光源光谱分布条件下，光谱带宽对相关干涉信号宽度、幅值以及对比度的影响。分析结果表明，光源在光谱上具有高斯分布且较大带宽时得到的相关干涉信号噪声较小，条纹稀疏，信号对比度更高，便于准确寻峰，实现高精度解调。

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于瑾   陈超   高楠   张宗华  

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针对利用标定板的传统相机标定方法精度和灵活性不高的缺点，本文提出了一种基于相位标靶的相机标定方法。该方法首先使用LCD (Liquid Crystal Display) 液晶显示屏产生红、蓝正交正弦条纹图案，通过傅里叶变换和空间相位展开从一幅条纹图得到水平和垂直两个方向的展开相位图，作为相位标靶；然后将相位标靶任意摆放在相机景深范围内几个不同的位置，建立世界坐标与像素坐标间的精确映射关系；最后标定相机的内部参数并且利用重投影误差评价标定结果的精度。实验结果表明该方法在每个标靶位置只需采集一幅条纹图即可得到两个方向的展开相位图，与原有方法相比简化了标定步骤，并且重投影误差达到0.042 pixel。

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王文悦   董睿歌   杨文龙  

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在流体密度测量中，纹影设备的灵敏度是实验测量结果的关键。为了研究空气流速、温度以及装置参数对于实验的影响，设计了以热风枪为扰动区的灵敏度测量系统。通过成像分析，给出了不同温度和不同空气密度下的像面图分析情况。发现纹影系统的灵敏度可以由像面上热风枪的温度变化（像面条纹数）来衡量，即纹影设备灵敏度越高的系统，可分辨的热风枪扰动后成像面中得到的条数越多，能够分辨的温度区间越大。利用ZEMAX进行模拟验证，实验结果和理论分析基本一致。结果表明，热风枪扰动法可以便捷、有效地衡量透射式纹影设备的灵敏度，为纹影系统灵敏度的测量提供了一种简洁有效的方法。

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刘亚楠   孙荣禄   张天刚   李眉葭  

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在Ni60+10%Ti3SiC2混合粉末中添加不同质量分数的稀土氧化物CeO2，采用激光熔覆技术在TC4基材表面制备了TiC+TiB2增强Ni基自润滑复合涂层。分析研究了CeO2含量对涂层物相组成、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明，添加不同含量CeO2时激光熔覆涂层物相成分基本不变，主要由基底γ-Ni、陶瓷增强相TiC和TiB2、金属间化合物Ti2Ni及润滑相Ti3SiC2组成。添加适量的稀土氧化物CeO2可以减小涂层增强相尺寸，细化晶粒。当CeO2添加量为1.5%时，熔覆层的显微硬度值可达1400HV0.3左右，比未添加CeO2时提高了约40%，超过基体材料的4倍。涂层最低摩擦系数稳定在0.22-0.24之间，最低磨损量为1.7mg，涂层具有良好的自润滑耐磨性能。

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虞历尧   曹念文   沈吉  

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利用中国气象局南京综合观测基地的Rayleigh-Raman-Mie激光雷达，对南京北郊对流层气溶胶进行观测分析。通过软阈值滤波的小波去噪方法对波长为607nm的Raman回波信号进行平滑，利用激光雷达Raman通道的实验数据反演对流层高空的气溶胶消光系数，结合波长为532nm的Mie散射信号反演对流层高空气溶胶后向散射系数和激光雷达比。实验结果表明：软阈值滤波的小波去噪方法可以很好地去除噪声信号，提高反演结果的准确性；在晴空的天气条件下，南京北郊高空气溶胶消光系数的变化范围为0.03-0.07km-1，后向散射系数变化范围为0.011-0.024km-1sr-1，激光雷达比的变化范围为22-52sr，表明南京北郊高空存在一定含量的气溶胶；实验期间测多次测得卷云，卷云的激光雷达比为17±10sr。

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陈明猷   唐昀超   邹湘军   黄矿裕   冯文贤   张坡  

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针对复杂环境下不同形状物体的快速识别、定位以及表面检测，满足智能机器在线作业时对复杂环境中的目标进行同步性抓取以及表面检测等需求，研究了异形物体的多目标快速识别、定位、立体匹配及点云后处理算法。先基于鲁棒主成分分析识别出场景中的新增目标，再运用改进k均值聚类对各目标进行图像定位。然后通过支持向量机筛选出感兴趣区域，并借助外极线约束进行一维搜索获取双目图像中的待匹配区域，快速获得局部三维点云。最后，进行特定的点云去噪处理。实验结果表明，相比于传统方法，本算法有效降低了程序运行时间，并有效抑制背景及各种噪声，提高了在复杂环境下获取点云的精度和自适应性，是一种鲁棒、有效、快速的三维点云获取算法。

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魏天问   王冲   上官明佳   尚祥   夏海云  

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在光子计数模式的激光雷达应用中，回波信号动态范围大，为了提高远场信号的信噪比,近场信号基本处于探测器的非线性响应区，需要进行校准。针对这一问题，本文提出了一种校准方法，其原理是：激光雷达的远场回波信号处于探测器线性输出区间，无需校准。依据脉冲激光雷达方程,使用远场信号反演得到修正的近场信号,并与接收的回波信号作比较，得到校准因子。进一步，使用校准因子修正前后的数据分别反演了能见度，并与能见度仪的探测结果做了比较。结果显示：对于未修正的数据,远场信号反演得到的能见度与能见度仪的平均偏差和标准差分别为0.57km和1.89km，而近场信号的平均偏差大于10km。由修正后的数据得到的能见度与能见度仪的结果符合得很好，平均偏差和标准差分别为0.43km和0.76km。

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田青   袁曈阳   杨丹   魏运  

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摘 要 行人检测是实现智能交通与客流监控的关键技术，目前使用深度学习方法训练模型已经在行人检测领域取得了良好的效果。但是当训练样本质量不佳，训练的模型往往不能得到令人满意的效果。为提高雾霾天气与曝光较强环境下的行人检测效果，本文提出将暗通道去雾算法应用于深度学习的样本预处理中，并使用快速深度卷积神经网络训练行人检测模型。在实验中，首先对一万张样本图片采用暗通道去雾算法进行预处理，之后分别使用有无暗通道去雾算法预处理的样本图片训练模型，最后比较这两种模型在不同场景下的模型检测准确率。实验结果表明，使用暗通道去雾预处理后的样本训练得到的深度模型具有更好的检测效果，在多种场景下的检测率都得到提升。

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王彦强   吴桢  

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利用地基大的光学望远镜获得衍射极限成像是许多天文观测的重要目的，受大气扰动限制的分辨率可以通过在望远镜瞳面添加非冗余孔径掩模、采用闭合相位技术来突破。本文介绍了非冗余孔径掩模技术的发展、原理以及应用；建立了将此技术应用于双星探测的数学模型，并进行了计算机模拟及实验研究。研究结果表明，通过对非冗余孔径掩模获得的干涉图的处理，获得闭合相位，以此对双星模型进行拟合，能够获得双星的对比度与角间距。

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张浩   陈昌红  

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极光的形态与行星际磁场及太阳风等空间物理过程有着密切关系，通过对极光进行合理分类有助于了解很多太阳和地球相互作用以及地球自身磁层变化规律等信息。目前，大多数对极光分类的研究是基于单帧图像的，而关注极光序列的帧间动态关联的研究还比较少。本文提出一种基于深度学习的极光序列分类方法,有效结合卷积神经网络（CNN）特征丰富的空间域信息和长短时记忆网络（LSTM）捕捉序列信息的优势，并利用极光的属性对CNN网络添加反馈约束调节使特征更契合极光图像。本文在中国北极黄河站的全天空成像仪（ASI）极光图像数据库上进行有监督的极光序列分类研究和无监督的极光事件检测，实验结果表明了本文方法能有效用于极光序列的表征，为海量极光序列的自动分类提供了可能性。

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梁梓豪   高社成   冯元华   刘伟平  

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针对传统布里渊光时域分析（BOTDA）技术测量速度慢的问题，本文提出并设计了一个基于相干检测数字光频梳（DOFC）的快速BOTDA传感系统。利用相干检测DOFC，在不扫频的情况下重构传感所需的布里渊增益谱（BGS）和相位谱（BPS）；通过BGS和BPS的结合，传感光纤的布里渊频移分布可在不作任何平均处理的情况下快速获得，能极大地缩短BOTDA传感系统的响应时间。通过实验测试，传感系统在10km传感光纤上的响应时间为0.1ms，其温度和应变的探测精度分别达到了1.6°C和44με，相应的温度和应力测量最大偏差分别为0.3°C和小于10με。实验结果表明，基于相干检测DOFC的BOTDA传感系统可快速实现温度和应力的长距离、高精度传感。

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孟春宁   陈梓铭   冯明奎   赵强  

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在线课程的兴起大幅扩展了知识的受众面，在线教学视频的压缩比及制作效率是影响其传播与分享的重要技术指标。为进一步提高教学视频的压缩比及其制作效率，针对教学视频中有效信息暂留时间持续较长、信息展示区域固定等特点，提出一种基于关键帧检测和指示符运动建模的智能教学视频压缩算法。首先检测投影区域作为每帧图像的有效区域，减少知识冗余；然后通过变化检测确定视频帧的类型，并对光标和激光笔投映点建立指示符运动模型，进一步减少教学视频特有的知识冗余；最后基于OpenCV与MFC针对关键帧编码及指示符运动模型设计了相应的播放算法用于视频回放。实验结果表明，针对以幻灯片投影区域为有效信息的教学视频，与H.264标准相比，本文算法在相同PSNR值下，可使码率平均降低约88%，且编解码过程满足实时要求，无需额外人工剪辑，可大幅提高在线教学视频的制作与传输效率。

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

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微波作用环境会影响激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）中等离子体的光谱信号强度和稳定性。实验选择镉(Cadmium, Cd)浓度为15mg/kg的叶菜样品作为研究对象，对比分析了四种（双针、单针、环形、双环）形状微波探针和三个探针位置（前、中、后）传导微波对等离子体的的光谱信号强度和稳定性的影响，优化微波辅助激光诱导击穿光谱（Microwave assisted laser-induced breakdown spectroscopy，MA-LIBS）实验中的微波环境，达到更好辅助增强效果。分析MA-LIBS光谱图发现，Cd元素的等离子体光谱信号增强了2.58倍，Si、P元素的等离子体光谱信号强度增强了3.08倍和2.70倍，有较好增强效果。选择合适形状的微波探针和微波加载位置可提高微波辅助效果，增加LIBS技术的应用性能。

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刘艳珍   崔艳霞  

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有机无机杂化钙钛矿材料具有优异的光电性能，广泛应用于光伏电池、光电探测器、激光器等领域。有机无机杂化钙钛矿纳米材料具有丰富的形貌，如量子点、纳米线、纳米棒、纳米片，其中纳米线具有光学各向异性与优良的机械灵活性。本文利用自组装生长的方法制备了钙钛矿阵列纳米线，研究了基于不同浓度的前驱体溶液对纳米线形貌的影响。合成的钙钛矿纳米线被进一步应用于光电探测器中，其响应速度小于0.1 ms，在2 V偏压，光功率密度为0.037 mW/cm2的660 nm LED光源下响应率与探测率分别为18.46 mA/W与3.24?1010 Jones，更低的入射光功率密度与更高的偏压会得到更高的响应率与探测率。

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陈方杰   韩军   王祖武   张国强   成坚炼  

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针对图像拼接技术中特征精匹配耗时长，图像配准精度低导致拼接区域模糊等问题，提出一种基于改进GMS(Grid Motion Statistics)和加权投影变换的图像配准算法。该方法使用ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法进行图像特征提取，再利用暴力匹配算法进行图像粗匹配。然后将图像划分成多个方形网格，进行网格特征数量统计，通过计算五宫格特征分数来剔除错误匹配，得到精匹配特征点集。最后通过引入距离权重系数获得加权投影变换模型实现图像配准。将本文算法与其它方法在拼接序列集上进行测试比较，实验结果表明，所提算法在配准精度上平均提高28.7%，在特征精匹配速度上提升43.6%，拼接的全景图像无明显几何错位和畸变，整体成像自然。

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王雅兰   王庆  

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单晶光纤处于光纤和晶体介质之间的特殊结构使其同时具有了光纤和晶体介质的优点。单晶光纤的增益高、热管理简单、非线性效应对其影响小，在超短脉冲放大中得到了广泛的应用。本文对单晶光纤放大器在超短脉冲放大中的研究进展进行了综述。首先介绍了单晶光纤常用的两种制备方法：微拉伸法和激光加热基座法；随后以提升单晶光纤放大器放大效率的各种方法作为主线，分别介绍了Nd:YAG和Yb:YAG掺杂下的单晶光纤放大器以及一些具有特殊结构的新型单晶光纤放大器在超短脉冲放大中的研究进展；最后对单晶光纤放大器的应用前景以及未来发展趋势进行了展望。

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李此君   刘云鹏  

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由于因驾驶员的因素引发的交通事故比例居高不下，因此研究一种通过分析驾驶员活动状态对异常驾驶行为正确识别分类的识别方法具有重要的意义。本文提出了一种基于协方差流形和基于二分类思想的多类LogitBoost分类器的异常驾驶行为识别方法。首先提取图像的纹理、颜色和梯度方向等基础特征，以克服基于单一特征识别驾驶行为的不足；并利用协方差流形进行多特征融合，以消除特征冗余，同时降低由于不同特征数值差异过大可能对图像处理及识别带来的影响；最后使用基于二分类的多类LogitBoost分类器进行分类识别。针对不同目标的正确识别率可达81.08%，实验结果表明，相对传统的直接使用LogitBoost多分类方法，基于LogitBoost二分类器的多类分类方法较大幅地提高了多分类的正确率。

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王健健   李永倩  

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布里渊光时域分析（BOTDA）系统以其抗电磁干扰、传感距离长和能够实现光纤沿线温度和应变等参量的分布式高精度测量等特点，得到了广泛的关注，并已应用于电力线缆、石油管道、大型建筑等结构的健康监测和故障诊断等领域。BOTDA系统的空间分辨率、传感距离、测量精度和测量时间等方面的性能存在着相互制约的关系，如何改善BOTDA系统性能一直是分布式光纤传感领域的研究热点。由于BOTDA系统的传感距离、测量精度和测量时间均与系统信噪比密切相关，因此提高系统信噪比并兼顾空间分辨率对改善系统性能至关重要。本文综述了提高BOTDA系统性能的相关技术方法，包括放大技术、脉冲编码技术、双边带探测技术、检测技术和多波长技术，分析了存在的问题并对未来的研究进行展望。

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包青岭   丁建丽   王敬哲  

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为了更加精确的分析土壤光谱中不同水分吸收带内的光谱吸收特征参数在估测土壤含水量的重要性。本文以新疆渭干河-库车河绿洲为研究区，采集土壤样本38个并进行土壤光谱反射率及水分含量的测定。利用去包络线消除法提取反射光谱水分吸收特征D、Ra、La、A、DA、S，分别为最大吸收深度、吸收谷右面积、吸收谷左面积、吸收谷总面积、面积归一化最大吸收深度和对称度。与土壤含水量进行相关性分析，通过随机森林方法对光谱水分吸收特征参数进行分类，获取各参数对土壤含水量的重要性。运用多元逐步回归模型，建立土壤水分含量反演模型。结果如下：（1）最大吸收深度D和吸收面积A参数与土壤含水量的相关性最高，同时2200nm与1400nm波段范围内的光谱吸收特征参数与土壤水分含量的相关性优于1900nm波段范围内的光谱吸收特征参数。（2）得到对土壤含水量影响较为重要的前五参数，分别为D2200、La2200、A2200、D1900和Ra2200。（3）SMC的最佳预测模型是A2200、D2200建立的多元逐步回归模型，其Rc2=0.88，RMSEC=2.08，Rp2=0.89，RMSECP=2.21，RPD=2.80。随机森林分类能得到对于土壤含水量影响较为重要的光谱水分特征参数，为干旱区精准土壤水分快速估测提供了新的观点。

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周锋全   袁帅   郭政儒   郝强   徐晖   曾和平  

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本文介绍了一种新研发的高功率、便携式光纤飞秒激光系统。该系统通过半导体可饱和吸收锁模光纤激光器作为种子源，通过光纤布拉格光栅对波长进行选择。振荡器输出的种子光经过两级单模掺镱光纤、一级双包层掺镱光纤预放大后，进入主放大系统。主放大系统采用大模场掺镱光子晶体光纤放大，并通过控制放大过程中产生的非线性积累，有效的调制非线性效应对脉冲的影响。加入声光调制器，使输出重复频率可调。并通过透射式光栅对，对输出的脉冲进行压缩，最终获得平均功率1.34 W，重复频率300 kHz，工作波长1030 nm，脉冲宽度202 fs的激光输出。对应单脉冲能量4.5 μJ，峰值功率22 MW。整套激光系统便携、稳定、成本较低，可以进行广泛的生产应用。

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谭雯丹   庞铭   江国业   付威   张啸寒   胡定云   崔静   杨广峰  

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建立了高强化柴油机气门座激光相变硬化温度场数值模拟模型，模型中考虑了相变潜热和材料的热物性参数随温度的变化，分析了不同激光工艺参数（激光功率、激光扫描速度、激光光斑半径）对激光相变硬化过程中温度场的影响，结果表明：伴随激光功率的增加，相变硬化峰值温度升高，温度场呈现拖尾的彗星状，且硬化深度和宽度同步增加；伴随激光扫描速度的增加，相变硬化峰值温度降低，温度场彗星拖尾形状变小，硬化深度和宽度同步减小；伴随激光光斑半径的增加，相变硬化峰值温度降低，并且峰值温度点会发生偏移，温度场彗星拖尾形状变大，硬化深度随光斑半径的增加而减小，硬化宽度不随光斑半径的增加而同步变化。在相同激光工艺参数下，数值模拟与实验结果基本吻合，验证了模型的有效性。

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王睿   江伦   宋志化  

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车载平显系统（HUD: Head Up Display）可以让驾驶员更快速地查看车速、导航等相关信息，缩短驾驶视觉盲区时间，减少交通事故，提高驾驶体验。为加快车载HUD的普及，研究基于数字微镜元件（DMD）的微型投影系统，并以符合车身结构的反射式光学系统为核心，给出了仿真模型。借助投射投影屏，图像多次反射后进入人眼，形成位于挡风玻璃前端的虚像。设计目标显示，虚像距离为2.5m，驾驶员不需要改变视距便可查看图像内容；水平可视范围140mm，垂直可视范围60mm，给出眼睛在不同位置看到的图像光学传递函数，均接近衍射极限，表示图像清晰，设计效果较好。图像视场角为水平12°，垂直6.75°，在不干扰驾驶员视线的情况下提供了足够的显示面积 。

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李浩宇   朱荣刚   何勇  

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本文对传统时空条纹图法相位提取技术进行研究，通过对移相条纹图本身存在线性载频时移相量的修正，完善了该技术。另外，本文将这项技术应用到光纤干涉条纹投影三维面形测量中，其相位提取结果与传统的四步移相法、重叠四步平均法和改进迭代法相比，不仅有效抑制了光纤干涉条纹投影装置中移相器移相不准确和环境因素等引起的移相误差，同时还能够消除杂散光等引起的高频噪声，起到滤除高频噪声的作用。

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李巧月   商钢城   田强   陈曦   韩习习   周玉   李雷达  

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扫描电镜（SEM）图像能够直观的显示微观世界。在SEM成像的过程中，需要反复调整设备参数来保证图像的对比度，这个过程费时费力。因此，本文提出了一种基于多尺度的SEM图像对比度失真的无参考质量评价方法。该方法能够指导成像参数的选择。首先，建立了SEM图像数据库并进行主观实验得到相应的主观平均意见分数（MOS）。然后，根据人类的视觉系统具有多尺度特性，提取了图像不同尺度奇异值分解域相似度、频域和熵共10个特征，再结合MOS值通过支持向量回归训练回归模型。最后,利用该模型来预测图像的质量分数。实验结果表明，本文提出的方法能够与主观评价结果保持很高的一致性，其性能优于主流的全参考和无参考质量评价方法。

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朱婧文   刘文好   印剑飞   刘礼城  

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方差加权信息熵作为一个鲁棒的红外背景复杂程度定量描述指标，在红外弱小目标检测这一应用中可以取得不错的效果，但是计算复杂导致算法实时性差，很难在工程上得到应用，为了能快速的在红外复杂天空背景中识别到弱小目标区域，对传统的基于图像方差加权信息熵的滤波算法进行改进。先对图像进行显著性区域分割，粗略地得到的显著性区域，仅对显著性区域计算双分析模板区域方差加权信息熵差值，根据复杂天空中典型区域的双分析模板区域方差加权信息熵差值的特点将候选目标区域识别出来。实验表明：用本文算法既可以排除大量的复杂天空背景干扰区域，又大大减少了算法运行的时间。

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孔德飞   贾东方   冯德军   王肇颖   葛春风   杨天新  

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孤子自频移效应是指当孤子脉冲在光纤中传输时通过拉曼自泵浦将高频能量不断抽运到低频的现象，因为其在全光波长变换、超快全光开关、全光解复用和慢光产生等领域中有很多潜在应用，近年来得到广泛研究。本文对单模光纤中的孤子自频移效应进行了数值仿真和实验研究，分析和验证了光纤和光脉冲的各种参数对孤子自频移的影响。首先，利用分步傅里叶方法进行数值仿真，发现频移量随孤子脉冲峰值功率，色散和光纤非线性系数的增加而增大，随孤子脉冲宽度的增加而减小。其次，实验研究了2km单模光纤中的孤子自频移效应，通过调节孤子峰值功率实现了5.44~26.64 nm的连续可调谐移频，所得结果与数值仿真结果一致。研究表明，通过灵活调节孤子脉冲和光纤的各个参数，可以有效地调节孤子频移量，这为孤子自频移的多种实际应用提供了指导。

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张航   陆建东   刘锐   马佩服  

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在使用二次支撑鳞甲面法(SQM，Supporting Quadratic Method)设计均匀方斑透镜时，为了优化所生成的初始基面，保证映射关系不变形并使优化曲面整体连续光滑，建立了Zernike正交多项式曲面插值重构算法。在初始基面上对每一个子面选择映射守恒点(型值点)并按照相邻关系划分9点系统。然后针对9点系统利用多项式的低阶项建立线性方程组并根据其唯一解构造部分曲面。最后将所有部分曲面拼接得到完整的连续光滑的优化曲面。这种算法一定程度上可以简化SQM初始基面后期优化，用于均匀方斑透镜设计可以得到良好的效果。

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鲁祥友   戴林   鲁飞   方舒超   周可  

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如何解决大功率LED用在空间密闭狭小的汽车大灯照明中的散热问题，是制约大功率LED应用在汽车大灯中所要解决的技术瓶颈之一。本文提出一种以铜粉为烧结芯的汽车LED大灯用平板微热管组散热装置。针对车灯运行的不同工况，研究了热阻、环境温度及翅片组上的对流换热系数等参数对散热器性能的影响，最后进行微热管车灯散热实验。结果表明：正常工作的环境下，当LED灯的功率为60W时， LED结点温度为67℃，散热器的热阻稳定在0.61K/W；复杂环境温度和高功率工况下，LED结点温度都低于120℃，翅片上的对流换热系数大于80W/m2.K以后，LED结点温度趋于平稳；同时，实验验证了散热器的性能，在输入功率为50W的情况下，热管式散热器LED结点温度为58℃，说明该新型热管式散热器能满足汽车LED大灯散热的要求。

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郭心骞   邱选兵   季文海   邵李刚   刘淑平   李传亮   马维光  

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本文提出基于经验模态分解(EMD)的多次滤波方法来降低多光程吸收光谱中的干涉噪声。首先从理论上分析并确定了降噪的次数，然后对直接吸收和波长调制两种光谱技术探测得到的不同浓度的CO2 (3001 - 0000)带P(16)谱线进行多次EMD干涉去除和降噪处理，并与多次平均和低通滤波两种降噪方法进行对比。结果表明多次EMD去噪能有效滤掉光谱信号中的干涉和随机噪声，且去噪后直接吸收和波长调制二次谐波信号幅度与待测气体浓度均满足较好的线性关系，系统的探测极限能达到35*10-6。而多次平均及低通滤波两种方法对干涉的滤波效果较差。为了进一步证明多次EMD去噪在可调谐半导体激光吸收光谱系统中的可行性，本文还测量了不同压强和温度下CO2标准气体的光谱信号，多次EMD滤波处理后的光谱信号中干涉的幅值降低倍数达到两个量级，信噪比提升为两个量级左右。

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曾昭鹏   张江乐   魏志尚   吴军   陈芳平  

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物体形貌的三维重建技术是当前视觉测量领域研究的热点，当前工业相机进行双目视觉测量的方法存在设备费用昂贵、操作过程复杂、需专业软件和相关技术人员进行后期处理等不足，针对这些方面的不足，本文研究了基于智能手机摄像头的三维重建方法，利用智能手机从不同角度拍摄多张图片,通过手机相机定标、图像预处理、特征点检测和匹配、基础矩阵和本质矩阵计算、奇异值分解的方法来实现图像的三维模型重建。实验结果表明，本方法基本可以达到千元级工业相机的测量精度，满足基本的日常应用三维形貌建模需求，可以极大地拓展视觉测量的应用范围。

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郭永兴   匡毅   熊丽   刘文龙   吴恒  

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光纤光栅的粘贴封装工艺对传感器的性能有重要影响，目前光纤光栅传感器设计中最常用的两种封装方式是光栅全部粘贴封装和预拉伸后光栅两端的光纤粘贴封装。本文对该两种封装方式下的光纤光栅在测量灵敏度、线性、重复性、蠕变、温度补偿等决定传感器核心性能的参数开展了实验研究。每种封装方式均选用了三支参数相同的光纤光栅布置在同一等强度梁上，并布置一支自由状态的裸光栅作为温度参考，开展了应变感测特性和温度补偿特性方面的对比实验。得到如下研究结论：1、两种封装方式的六支光纤光栅在灵敏度、线性、重复性方面均具备良好的一致性，抗蠕变能力均良好；2、温度补偿测试中，同种封装方式的光栅自差分补偿的效果明显优于和参考裸栅差分补偿，光栅两点粘贴封装方式的自差分补偿效果最好，达到9pm以内，优于光栅全部粘贴封装的20pm以内；光栅两端粘贴封装与参考裸栅差分补偿的效果最差，最大达53pm。本研究结论可为光纤光栅传感器设计、监测信息处理提供科学参考。

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茅正冲   沈雪松  

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针对Vibe算法在目标检测过程中存在鬼影且易受动态背景的干扰等问题，本文提出了一种基于多尺度变换的Vibe算法。在建立背景模型前，首先对输入的视频序列进行金字塔变换，得到顶层、中层、底层三种不同分辨率的图像，然后在不同分辨率下进行Vibe前景检测，并对检测结果进行融合，减少了动态背景的影响；同时本文提出了一种鬼影消除策略，结合帧间信息，加入二次判断策略，加快了鬼影的消除；最后，为了更好的适应动态环境，提出了一种背景复杂度量，根据背景的复杂程度，自适应地调整阈值。实验结果表明，改进的算法加快了鬼影的消除，对动态环境噪声的干扰有良好的鲁棒性。

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宋萍   刘以安  

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为了提高天波超视距雷达目标定位精度，提出一种利用改进蜻蜓算法优化极限学习机的多基地天波超视距雷达目标定位模型。首先，为了避免蜻蜓算法陷入局部极值，将Logistic混沌映射、反向学习策略和变异过程引入蜻蜓算法，形成改进的蜻蜓优化算法；然后，用改进的蜻蜓算法对极限学习机的权值和隐层偏置进行优化；最后，将优化后的极限学习机应用于多基地天波超视距雷达定位。理论研究和仿真结果表明，该方法能够实现目标的高精度定位，且定位精度和可靠性优于目前常用的天波超视距雷达定位方法和基于BP神经网络、RBF神经网络的目标定位算法。为多基地天波超视距雷达系统提供了一种新的目标定位方法。

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庞博清   王帅   杨平  

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本文提出了一种基于波前像差模式系数求解的相位解缠算法。该算法是基于波前可以利用Zernike多项式进行精确表示来实现的。它通过求解对应Zernike多项式的系数，实现了快速精确的相位解缠。以基于二元像差模式测量的波前传感技术中的相位解缠为研究目标，利用数值仿真对该算法的可行性进行了验证。

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刘爽   高雪松   田宗军   赵全忠  

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讨论了国内外提高抗激光损伤性能的技术方法，指出不同方法对提高抗激光损伤性能的优势。主要从微观组织、材料体系、涂层制造方法、损伤阈值、反射率和吸收率等几个角度展开叙述。综述了不同材料制造涂层技术提高抗激光损伤性能的研究进展，最终从微观组织、组织颗粒、新的研究方法展望将来的研究方向：研究颗粒直径对抗激光损伤性能影响，并将Matlab、Ansys等软件应用到提高抗激光损伤性能研究领域。

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仝申   袁博宇   李亮  

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本文利用马赫-曾德尔干涉仪研究了磁场环境对铁磁性金属局部腐蚀过程的影响机制。结合了传统电化学方法——动电位极化测量研究了纯铁电极在0.1 M 氯化钠溶液中局部腐蚀，利用CCD采集电极/溶液界面处干涉条纹视频图像，随后采用傅里叶变换和自适应带通滤波器分析干涉条纹，最后通过干涉条纹动态相位重建再现电极/溶液界面局部腐蚀动态过程。结果表明，没加磁场时，电极/溶液界面的中间区域首先出现局部溶解现象，随着电位的增大电极/溶液界面局部腐蚀程度加深，最后整个电极/溶液界面达到活化溶解。在外加磁场条件下，电极表面的腐蚀程度与磁场强度正相关，呈现出明显的边缘腐蚀现象。因此外加磁场能够加剧铁磁性金属的电化学腐蚀。

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谢申汝   叶生波   杨宝华   王学梅   何红霞  

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针对Vibe(Visual background extractor，视觉背景提取)背景提取算法不能有效地去除目标阴影以及不能快速消除鬼影现象的缺点，提出了一种改进的YUV_Vibe融合算法。该方法通过扩大样本的邻域选取范围，从而有效避免了同一样本重复选取；将更新因子从16调整至4，且将样本更新个数变为2，提高背景更新速率，加快鬼影现象消除速率；将YUV颜色信息特征与Vibe相融合，消除了阴影影响；通过融合双模型的构建，有效地减少了阴影误检测率。通过视频数据集对算法进行实验论证，检测结果表明，改进了的YUV_Vibe融合算法在准确度与识别率上都有提高，且实验检测的结果更准确。

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张桐喆   苏育挺   郭洪斌  

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近年来，图像搜索重排序在改善基于文本的初始图像搜索结果方面获得了越来越多的关注。本文中，提出一种基于最大间隔原理的半监督图像搜索重排序学习算法。所提算法在最大间隔原理框架下，首先利用超图正则化保持标注及未标注样本在原始空间中的局部近邻关系，增强算法的鲁棒性；其次，利用少量的标注样本构造优先关系对，将样本间先验的相关性等级信息引入到目标函数中以更好地指导重排序模型的学习。在公开数据集MSRA-MM 1.0上的实验结果表明所提方法能更好的将符合用户需求的结果靠前优先呈现给用户，提高搜索性能的准确性。

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冷晓春   罗守一   李延葆   金伟芳  

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为了研究304不锈钢光纤激光焊接模式的影响因素，参考均匀试验设计的思路，以激光功率、焊接速度、离焦量为变量，设计了一组试验。通过对试验结果中焊缝成形的分析，获得光纤激光焊接热导焊和深熔焊的特征形式；通过定量计算，对焊接模式与各焊接参数及其交互作用之间关系进行分析，确定焊接模式的影响因素。结果表明：304不锈钢光纤激光焊共有四种焊缝成形形式，其由热输入密度（激光功率、焊接速度、离焦量三者的交互作用）决定。当热输入密度小于43.04 J/mm3时，焊缝为圆弧形，对应的焊接模式为热导焊；当热输入密度大于66.82J/mm3时，焊缝为钉头形或钉状，对应的的焊接模式为深熔焊。除此之外，还存在一种中间过渡状态，其所对应的热输入密度也处于两种焊接模式之间。

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黄战华   方石   张亚男   蔡怀宇   张尹馨  

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空间激光准直系统常采用位置传感器（PSD）作为光电接收单元，半导体激光器作为光源。由于PSD本身具有非线性，激光光源出射时具有衍射特性会导致准直系统在空间不同距离处响应情况不同。为了减少空间激光准直系统工作时，在不同空间距离处所需要的重复标定工作，本文提出了一种模拟PSD探测半导体激光光斑位置的方法。该方法通过设计相关光学系统获取PSD靶面非线性数据及激光光强分布数据，完成了对PSD对光斑强度重心响应的模拟。之后本文利用了实际实验对仿真结果进行进一步验证，实验结果表明本文所设计的仿真系统能够较好地重现实际PSD探测过程，在0-4.5mm的相对位移范围内最大误差仅为0.026mm。

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方国明   彭起   马浩统   乔山   边疆   陈丰   刘欣城   谭玉凤   贺壁   董理  

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相位调制器是相干合成孔径望远镜中光束合成机构的关键部件，精确测量相位调制器的运动信息是相位调制器控制的核心技术之一。本文提出了基于平面法线向量的三自由度(俯仰角，方位角和轴向位移)测量方法，基于法线向量的变化解算角度和位移信息。本文对所提方法进行了详细描述，并分析了影响测量精度的因素。实验结果表明，旋转角α和γ的转动范围分别为0~0.44 mrad和0~0.28 mrad，位移移动范围0~3μm；测量范围内角度误差小于3.3 μrad，位移误差小于50 nm。本方法具有结构简单、测量精度高等优势，可广泛适用于相位调制器等相关三自由度测量。

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薛雅迪   王劲松   樊纯璨  

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提出了一种基于二次圆周补偿的虹膜边界定位算法。本方法以近似半径补偿与近似圆心补偿为核心，对虹膜内边缘与外边缘进行定位。内定位时采用最小灰度均值法粗略定位内边缘，然后根据粗定位结果提取内边缘图像，采用圆心补偿的方法进行内边缘细定位。外定位时根据近似半径补偿进行粗定位，再根据近似圆心补偿进行外边缘细定位。为了验证该算法的准确性与及时性，本文从CASIA虹膜库中提取了50个不同个体的2000张不同虹膜图像进行了验证。以霍夫变换与基于改进的粒子群算法进行参照，进行对比实验，实验结果表明，本文的算法在定位准确性与及时性上都优于其他两种算法。

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任智伟   吴玲达  

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受到传感器状态、成像机理、气候、光照等条件影响，高光谱遥感图像存在严重的畸变和失真。本征图像分解（Intrinsic Image Decomposition，IID）是计算机视觉及图形学领域应用广泛的图像处理技术，能够获取图像的本质特征。论文将本征图像分解引入高光谱图像处理中，对原始图像进行本征图像分解。提出一种基于自动子空间划分的高光谱本征图像分解方法。首先对高光谱图像进行子空间划分，对每个子空间应用基于最优化的本征图像分解方法进行分解。对分解得到的反射率本征图像进行高光谱图像分类处理。实验结果表明，基于自动子空间划分的高光谱本征图像分解能够较大程度地提高高光谱图像分类的精度。

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李佳妮   张宝华  

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卷积神经网络（Convolutional neural networks,CNN）在人脸识别领域得到普遍应用，其特征提取效果优于传统方法，辨认精度高。然而在复杂环境中实现图像识别，表情变化、姿态改变、遮挡情况、复杂光照环境等一系列影响因素，使得识别鲁棒性差。本文提出一种特征匹配融合结合改进卷积神经网络的图像识别方法。针对LBP算子提取的特征信息局限以及不能准确描述图像轮廓信息的问题，使用HOG和LBP分层特征融合的方法在卷积神经网络对训练集进行特征提取；再将匹配提取的特征图片输入到改进的卷积神经网络训练、识别。实验结果表明，以ReLU为激活函数、输出层用Softmax分类器，对ORL、YALE和CAS-PEAL人脸库上进行实验，并通过Tensorflow框架训练，该方法识别率分别达到了99.2%、98.7%、97.2%，高于其他对比算法。

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梁希月   侯梦迪   张婷婷   邱诚玉   王文杰  

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本工作基于我们制备的高品质法布里-珀罗（FP）光学微腔，研究了一种基于激光信号的腔内高灵敏度熔解（HRM）曲线检测方法，即采用FP光学微腔作为微激光腔，嵌入式饱和染料作为增益介质，产生的激光信号作为检测信号，通过温度扫描，实现了对碱基错配DNA分子的高灵敏度检测与筛查。我们分别研究了25个碱基对和50个碱基对的目标DNA及碱基错配DNA的熔解曲线；理论及实验结果表明，基于激光信号的HRM检测技术具有低的熔解温度和高的信噪比。

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梁欣丽   张泽  

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本文由Smoluchowski方程和Nernst-Planck方程出发，推导出负极化纳米悬浊液中有效折射率分布与光强分布呈e指数关系，提出了利用Airy光束在负极化纳米悬浊液中诱导弯曲波导，分析了所诱导的波导结构的波导尺寸。由于负极化纳米悬浮液的饱和非线性，所诱导弯曲波导结构可以非常稳定。为了验证所提出方法，数值仿真模拟了不同Airy光束在负极化纳米悬浊液中诱导的弯曲波导，讨论了波导性质与诱导光束和负极化纳米悬浊液参数之间的关系。结果表明，通过控制入射艾里波束的传播行为，综合考虑选取合适的诱导光束和负极化纳米悬浊液，能够实现诱导不同尺寸的弯曲波导。研究结果为在介质中建立波导结构提供了一种新的途径，可能在实际中得到很好的应用，特别是在光束相干合成，光子集成，光学操纵等方面的应用。

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庄秋慧   王三强  

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为了提高其膜层厚度的精度，研究了一种提高光电极值法监控精度的新方法。以此提高判读点的精度，改善光学极值法停镀时有随机误差的缺点通过算法的处理，把监控信号和光学厚度间的非线性关系转变成了线性关系，并推算出最佳起判时间，避免监控薄膜沉积时引起的非线性误差而影响极值点的判别。

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杨恢先   张孟娟   刘建   曾金芳  

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首先，将图像3×3邻域像素灰度值与8个Kirsch模板算子卷积，得到8个方向的边缘响应值，然后，将近邻边缘响应值按照逆时针方向分别作差和作和，得到两组8个方向的边缘响应差值和和值，将两组边缘响应值取绝对值，取各自最大值的方向编码成一个二位八进制数，构成DOLDP码。

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王秋实   庞博   张亦卓   胡文华   李忠建  

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依据激光武器对金属材质目标的硬杀伤需求，本文探索了长短脉冲复合激光在铝材损伤方向的应用。基于激光与材料相互作用中的热效应原理，本文讨论了材料表面反射率、激光与材料耦合系数等对于损伤机制的影响，数值计算了长脉冲激光辐照对于2A12铝材的热效应、短脉冲激光对于铝材的冲击压强及损伤时间。然后按照长短脉冲激光对于2A12铝材的损伤机制，搭建了长短脉冲复合激光器，设计了激光辐照试验系统。实验结果显示，设计的长短脉冲复合激光器，能够对2A12铝材实现有效加速损伤；对于实验中使用的样品，损伤时间有效降低。使用长短脉冲复合激光的损伤效果，好于单独的长脉冲和短脉冲作用，可满足激光武器对部分金属材质目标的硬杀伤需求。

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李海洋   李巧霞   王召巴   潘强华  

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实现管状构件螺纹处裂纹检测对于设备安全运行十分必要。本文搭建了激光超声检测实验平台，采用热弹效应和激光干涉接收方式，观测了点聚焦激发横波的指向性及内表面处缺陷对超声信号产生影响，完成了圆管工件的B-SCAN成像，实现了对圆管型螺纹构件内表面裂纹的定位。结果表明，点聚焦激光激发横波信号在作用点法向夹角32.1°方向上的能量最强，与理论分析相符合；结合圆管构件内表面缺陷的B-SCAN成像和峰值-角度变化可以实现内表面裂纹的检测和定位，缺陷宽度的检测误差为20%。本文研究成果为激光超声工业应用推广提供了实验依据。

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王洪建   李永亮   李平  

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激光加工技术具有速度快、精度高、范围广、质量好等优点，在许多重要领域扮演了重要的角色。镁铝合金具有质量轻、硬度高等特性，在航空业等领域被广泛应用。首先利用热力学方程进行激光切割镁铝合金的仿真实验，建立三因素镁铝合金切割分析模型。然后开展光纤激光切割1.0mm厚度的AZ31B合金材料工艺试验，获得激光功率、切割速度对激光切割质量的单因素试验数据，分析各因素对镁铝合金切割质量影响规律，获得三因素正交实验方案，为激光镁铝合金切割工艺研究提供参考。

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徐娇   钟哲强   黄人帅   张彬  

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当薄膜元件曝露于外界环境中时，空气中的颗粒物会沉降在薄膜元件的表面并形成表面污染物，从而影响薄膜元件的使用性能。为对薄膜元件的使用寿命进行预估，基于光学薄膜元件的热力学理论，建立了强激光连续辐照下薄膜元件的热分析模型，分析了强激光辐照下不同种类的表面杂质诱导薄膜元件热熔融损伤和热应力损伤的过程。在此基础上，统计了在不同口径和不同表面洁净度等级的薄膜元件上，可诱导薄膜元件热损伤的杂质数量，进而定量分析了杂质诱导薄膜元件热损伤的总面积，并计算了薄膜元件上热损伤的面积超过总面积的3%时所需的曝露时间。研究结果表明，在强激光连续辐照下，杂质尺寸处于一定范围时会诱导薄膜元件热熔融损伤和热应力损伤，且其热损伤的方式与杂质类型密切相关。薄膜元件的口径越大、表面洁净度等级越高，表面杂质粒子的数量越多；单个杂质诱导薄膜元件热应力损伤的损伤点面积较之热熔融损伤的损伤点面积更大。

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钟素艺   夏天   王草源   彭操   陶少华  

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应用Rudin-Shapiro(RS)非周期序列，提出了一种能简易制作且可在轴向产生两个低色差图像的RS光子筛(RSPS)。基于角谱理论，研究了光子筛筛孔的最小直径与对应波带片的最外环宽度的比值对RSPS聚焦特性的影响，数值仿真结果表明，当光子筛筛孔的最小直径是对应波带片最外环宽度的1.398倍时，RSPS能在轴向产生相等高强度的双焦点。不同于RS波带片(RSZP)的环带结构，RSPS的孔状结构更容易制作。此外，对比分析了RSPS、RSZP和Thue-Morse波带片(TMZP)的聚焦成像特性，理论研究结果表明，RSPS在轴向两个焦平面产生的图像的色差比TMZP的色差低，与RSZP的色差近似一样。因此，RSPS在多色成像，X射线显微等领域将具有广阔的应用前景。

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童祎   夏珉   杨克成   李微   郭文平  

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激光雷达强度值能在一定程度上反映目标反射特性，但由于受到距离，入射角，大气衰减效应等多种因素的影响，并不能直接作为目标分类的重要特征。本文针对常用车载扫描激光雷达，在对激光雷达强度值进行理论分析的基础上，通过实验的方式固定了其他因素对强度值的影响，建立起了激光雷达强度值和表征目标反射特征参数间的关系模型。经过实验发现，半椭圆角度因子能更好的描述目标漫反射强度值随入射角的变化规律，激光雷达强度值与接收功率间为线性转换规律，在盲区范围外，目标漫反射强度值随距离并不表现平方反比变化规律，而是呈现一定负指数规律。在实际应用中，可以结合雷达运动，获得同一目标在不同相对位置处的强度值代入模型中反演与目标反射特性相关的参数 ， 以及 来实现对不同目标的区分。

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程春梅   李渊   韦玉春   涂乾光  

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对于沿岸水体，传感器接收到的水体辐射信号受到沿岸陆地高反射率的影响，图像对比度降低，邻近效应影响显著。有效剔除大气衰减和邻近效应，准确获取水体表面反射率，是水色遥感定量反演的重要前提。基于2016年4月29日太湖沿岸水体的实测光谱数据与同步过境的高分一号WFV影像，使用6S辐射传输方程剔除大气衰减的影响，并使用核函数表达大气点扩散函数，进行邻近效应校正。实验结果表明，邻近效应校正后图像更清晰、对比度增大，水体信息细节更丰富。三个同步实测样点的邻近效应和6S校正结果相比，平均相对误差分别降低了10.8%、5.24%和10.39%，邻近效应校正改进了水面遥感反射率的辐射探测精度。

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王国友   郭有能  

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利用直接的量子反馈方法控制一个量子比特的量子相干性，研究了与一个单模腔相互作用的一个量子比特的量子相干性动力学演化。采用 norm 相干性和量子相对熵相干性来描述量子系统的相干性，分析了量子反馈和外部驱动对系统的相干性演化的影响。研究表明，两种相干性表现出相同的动力学特性：量子反馈减慢了量子相干性的衰减速率因而在一定程度上保护了量子相干性；如果考虑外部驱动，则在强驱动下长时极限的稳态的量子相干性变为零，而在非强驱动下，调节驱动强度到足够大时，长时极限的稳态的相干性达到一个不再随驱动强度的增大而变化的最大值。

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余越   胡秀清   闵敏   许廷发   何玉青   陈林   徐榕焓  

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美国新一代环境气象卫星NPP/JPSS增加了VIIRS DNB微光昼夜成像通道，它继承了DMSP/OLS收集全球微光成像数据的能力，并在性能上有大幅提升，利用VIIRS DNB数据可以进行夜间城市灯光探测。针对中国中东部经济快速发展区域城市灯光产品迫切需求，本文综合考虑云层、月光、太阳照射、闪电、火灾等因素的影响，对低质量数据和非灯光特征数据进行识别和剔除，采用VIIRS DNB多天夜间数据进行融合，将多天无月光有效灯光辐亮度数据平均生成中国中东部地区夜间城市灯光月合成产品。通过对本算法生成产品与NOAA业务城市灯光产品辐射亮度值进行对比验证，两者具有可比性。本文开发的城市灯光融合产品算法为后端的衍生应用及其它夜间微光遥感产品的反演奠定了技术基础。

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夏媛   程学武   李发泉   李亚娟  

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钠多普勒激光雷达通过发射单模窄线宽的589 nm脉冲激光，激发80～110 km高度大气中存在的碱金属钠原子获得共振荧光散射回波信号，可实现中层顶区域大气参数的探测。激光稳频和移频是窄带钠多普勒激光雷达实现中层顶大气风场和温度高分辨探测的关键技术。本文介绍了一种应用于钠激光雷达系统的种子激光稳频和移频方法，利用归一化的饱和吸收光谱信号实现了589 nm种子激光频率的精确锁定，频率长期稳定度在2.2 MHz左右；设计了级联双通声光移频装置获得了钠原子D2线光谱上三个工作频率的窄线宽激光输出。通过钠多普勒激光雷达的探测实验，获得了高分辨的钠层风场和温度探测结果，并将温度探测结果与卫星探测结果进行了对比。

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李广济   陆健   王程民   张宏超   周大勇  

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利用有限元数值模方法，对一维In0.3Ga0.7As太阳能电池在1070nm连续激光辐照下的输出特性进行了研究。首先通过计算零偏压下太阳能电池内部载流子复合速率分布，验证了模型的有效性，然后基于该模型计算了偏压对载流子复合速率分布的影响，以及太阳能电池结构对激光电转换性能的影响，结果表明：随着正向偏压的增加，空间电荷区复合速率迅速增加，并占主导地位，这是影响激光电转换效率的主要因素；电池的短路电流随着pn结深的增加呈指数衰减，开路电压随基区厚度的增加先增加然后趋于饱和。最后计算了在100mW/cm2的激光功率密度下太阳能电池的IV曲线，为太阳电池的设计提供参考。

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刘雪莹   任学藻   徐玉虎  

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利用相干态正交化法讨论了非旋波近似下Tavis-Cummings模型（TC模型）中两非全同的量子比特间的纠缠动力学问题，两量子比特初态取交换对称的Bell态，光场初态取真空态，分析了同一耦合强度（g1=g2=g）下不同跃迁频率（w1,w2）的量子比特和光场（w0）对两量子比特间纠缠演化的影响。研究发现：弱耦合（g=0.01）时，当其中一量子比特的跃迁频率与光场频率（w1=w0=w）相同，另一量子比特的跃迁频率（w2）与光场频率（w0）对称失谐（即失谐量w2-w的绝对值一定，失谐量分别取正值和负值），这两种情形下，量子比特间的纠缠完全相同；耦合强度较大（g=0.2）时，由于非旋波项的作用，上述两种取值情况的纠缠演化不再完全相同，仅在w2与w0对称小失谐时，两量子比特间的纠缠演化接近相同。

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马家君   谢泉   田泽安   刘健宁   蒋军彪  

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激光陀螺抖动机构谐振频率随温度等环境因素的变化，从而导致抖动偏频不稳定，本文研究了基于锁相环的激光陀螺抖动机构谐振频率跟踪技术。在对抖动机构和锁相环传递函数分析的基础上，应用自动控制理论，给出了锁相环频率跟踪精度、同步范围等性能指标与抖动控制参数的一般关系。结果表明，增大锁相环开环增益能减小频率跟踪稳态误差，同时将导致锁相环同步范围减小。采用低开环增益启动陀螺再采用高开环增益跟踪抖动机构谐振频率，能保证100 ms内自动跟踪陀螺谐振频率，在-40 ℃ 到 70 ℃温度范围内抖动机构谐振频率跟踪精度优于0.015 Hz。此分析结果对提高激光陀螺的生产效率及可靠性提供了重要参考。

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崔岩   谢楠   张西光   周鑫昌   褚金奎   关乐  

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研究了东海海域的天空光偏振分布模式及规律。基于瑞利散射理论对天空偏振分布模式进行仿真，利用图像式全天空偏振模式测试系统对东海海域的天空偏振分布模式进行测试，对比分析测试结果与仿真结果。针对海上利用偏振度模式获取子午线方向不准确的问题，本文提出了利用偏振方位角信息判断子午线的方法，确定了在太阳高度角大于85度或太阳高度角低于25度时利用偏振方位角定位子午线方向。结果表明：东海海域的天空光偏振分布模式符合瑞利散射理论；利用该方法获取子午线方向与理论仿真一致。

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张文涛   唐安琪   张玉婷   占平平  

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中文摘要石墨烯是一种具有二维碳纳米结构的半导体材料，拥有多种优良的光学特性，在微集成电路、材料科学等方向有着广泛的应用前景。近年来，石墨烯在太赫兹波段的研究已被用于光电子器件，而其他二维硫属材料在太赫兹波段的研究鲜有报道。因此，本文结合理论和实验两方面对高阻硅衬底的石墨烯以及类石墨烯二硫化钼(MOS2)、二硫化钨(WS2)在太赫兹波段的吸收机制进行研究。通过太赫兹时域光谱系统来测得不同泵浦光功率下透过类石墨烯材料的太赫兹光谱，并进行计算分析得出它们的透射谱、光电导率和吸收光谱图。研究结果表明：通过改变光场条件同样可以对两类类石墨烯材料进行调制；对于MOS2、WS2，当施加光场时，其吸收主要是二硫族化合物激子作用引起的。

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庾繁   温泉   雷宏杰   黄良坤   温志渝  

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综述了近年来阵列检测型、光栅扫描型、滤光片型、傅里叶变换型和阿达玛变换型等多种类型微型近红外光谱仪的关键技术国内外研究进展，详细讨论了各种类型的优缺点、适合的应用领域及存在的问题。最后，对微型近红外光谱仪的应用和发展趋势进行了总结和展望。

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郭帅   赵金凤   陈智辉  

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为了提高生物检测的灵敏度，增强量子点的远场定向发光强度显得尤为重要。因此本文提出一种放置在金属银反射板及SiO2 隔层上周期分布的金属银纳米屋顶结构，其中每个屋顶结构的直径为172.5nm，量子点位于中间两个相邻屋顶结构的缝隙内。通过使用时域有限差分算法，研究了量子点位于不同位置下以及不同数量的金属银纳米屋顶结构对于量子点远场发光强度的影响。通过计算表明：当有4个周期的纳米屋顶结构时，且量子点处于中间相邻两个屋顶结构的缝隙内部，可以有效的提高量子点的远场发光强度，相较没有屋顶结构时发光强度提高了4倍多，从而提高了生物检测的灵敏度。

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王金旺   杨凌辉   史慎东   赵显   张正吉   徐秋宇  

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针对复杂场景下大空间室内高精度导航应用提出一种基于空间测量定位系统（workshop Measurement Positioning System，简称为wMPS）和激光雷达的组合建图、定位算法。采用wMPS对激光雷达位姿进行精确估计，融合激光雷达点云数据完成栅格地图绘制，实现机器人在导航时能够识别周围环境的信息，然后考虑在导航时容易缺失wMPS的测量信息的情况，根据雷达获得的实时数据与栅格地图通过粒子滤波算法反算雷达的位姿，最后将粒子滤波的结果进行线性卡尔曼滤波处理，并进行算法仿真与实验。仿真与实验结果表明，组合导航系统保证了地图的可靠性和动态导航精度，使系统整体性能得到很大提升。

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胡金凤   刘娟   刘彬   陈佳   梁红勤   廖云程   蔡旭辉  

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本文提出了一种基于金属-介质-金属（metal-insulator-metal，MIM）表面等离激元波导双短腔共振系统(double-stub resonator，DSR)，通过短腔腔模之间的相互干涉，实现表面等离激元诱导吸收（plasmon-induced absorption, PIA）效应。利用时域有限差分方法（FDTD）对其传输特性进行了数值仿真分析。对相位响应特性仿真分析发现PIA窗口会出现明显的反常色散现象，该反常散射效应可应用于实现表面等离激元波导中的快光效应。另外，本文还提出一种基于PIA效应的多开关功能应用，并通过仿真分析了短腔腔长和折射率变化对PIA窗口的影响，优化了开关功能的结构参数。以上特性在表面等离激元光开关、滤波器等方面具有潜在的应用价值。

       PDF全文 (下载：0)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第10期 pp.102401      

彭晏飞   武宏   訾玲玲  

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哈希方法是大规模图像检索中生成哈希码的有效方法，现有的哈希方法首先提取描述图像整体的特征，然后生成哈希码，但这样得到的哈希码不是十分精确，因而不能得到更精确的检索效果，针对这个问题，提出一种采用卷积神经网络提取图像特征，利用哈希算法与限制生成对抗网络输入的噪声变量为二进制，共同学习图像的二进制哈希码，并利用汉明距离对图像进行相似性比较，最后完成对图像数据的有效检索的方法。在标准图像数据集上进行实验，实验证明：该方法可以有效的进行图像检索，相对于比较的哈希方法检索性能也得到了提升。

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易清明   谢志煌   石敏  

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为了降低高效视频编码(HEVC)的帧内编码计算复杂度，本文提出一种应用于预测模式决策和编码单元大小决策的帧内模式快速编码组合算法。在预测模式决策方面，根据基于哈达玛变换的代价信息对预测模式自适应选择，有效减少预测模式遍历数量与率失真优化计算复杂度。在编码单元(CU)大小决策方面，提取CU纹理特征信息线下训练支持向量机，利用级联支持向量机对编码深度进行快速决策。实验结果表明，本文算法与原始HM16.0参考模型相比，能够平均降低56.2%的编码时间，且比特率仅增加0.09%。与现有的优秀算法相比，本文算法进一步降低了编码时间，并具有更好的编码质量。

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尚秋峰   胡雨婷  

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布里渊光时域分析(BOTDA)技术是基于光时域反射(OTDR)和受激布里渊散射(SBS)效应的一种重要的分布式光纤传感技术。由于具有多参量传感、精度高、距离长等优势，特别适用于大型基础设施、石油化工、电力通信网络和海底光缆等长距离、大范围的高危领域的故障定位和健康监测。传统BOTDA仅能进行静态测量，这大大限制了BOTDA的应用场合和发展前景。综述了目前基于BOTDA的各项动态测量技术，详细分类并介绍了动态BOTDA的测量原理，讨论了影响其传感速度的基本因素和研究难点，并展望了未来BOTDA的发展前景。

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何丽鹏   林峰  

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为满足紫外波段对产品的检测跟识别需求，设计出一套宽光谱、较大视场、较大光圈、结构紧凑的紫外工业检测光学系统。其设计要求为:工作波长为240nm-320nm、全视场角为40°、系统焦距为15mm、F/#为3、系统总长小于60mm的紫外工业检测镜头。该系统采用MS20-UV型的紫外CCD，分辨率为1920×1080、像元尺寸为5.48um×5.48um。本设计从成本及像质的综合考虑，最后采用全球面透射式且非胶合的方案。该系统采用反摄远物镜为初始结构，利用Zemax光学软件进行设计；并结合工艺要求对设计结果进行公差分析、确定公差误差的来源，并进行相关结构的优化，给出优化前后的蒙特卡罗模拟结果的对比；最终设计出全视场的调制传递函数（MTF）在100lp/mm范围内均大于0.5，场曲小于0.1mm、畸变小于1.3%的紫外镜头。与其他紫外系统对比，该系统同时具有成像质量高，分辨率高、畸变低、焦距短、结构紧凑的优点。

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郭亚   李璞   郭龑强   郭园园   郭晓敏   刘香莲   刘义铭   王云才  

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实验研究了切割超连续谱实现实时、高速全光量化的方案：利用光滤波器件对不同强度光采样脉冲产生的超连续谱进行光谱分割，从而实现对光采样脉冲的实时量化。不同于以往频域离线分析，本文从时域上实验实现了对光采样脉冲的实时、高速全光量化。具体地，重频10 GHz的光采样脉冲经功率放大后耦合到400 m的高非线性光纤中产生超连续谱，通过3个可调谐的光滤波器对其进行不同波长的光谱切割，在线实现采样率10 GSa/s、量化精度2-bit的实时全光量化，量化后脉冲时序的消光比可达10 dB以上。

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张松龙   谢林柏  

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现有的基于深度学习的显著性检测方法中，如何充分利用各级卷积特征，是当前显著性检测研究的关键问题。为解决这一问题，提出了一种基于融合全部卷积层特征的全卷积神经网络显著性检测方法。首先，将全部卷积特征映射到内部的多个尺度中，在每个尺度上联合各级的卷积特征预测显著图，然后融合各尺度的显著图得到融合显著图。最后通过全连接条件随机场平滑显著图和优化显著边界。实验结果表明，该方法在ECSSD数据库和SED2数据库上具有较高的准确率、召回率和较低的平均绝对误差，为目标识别、机器视觉等应用提供更可靠的预处理结果。

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王姣姣   赵泽平   刘建国  

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平衡相干检测技术能够大幅度提高系统的灵敏度，在相干光通信和微波光子系统中得到广泛应用。作为相干检测的核心器件，平衡探测器近年来已成为人们的研究热点。本文阐述了平衡探测器的工作原理、器件结构和性能参数，概述了平衡探测器的最新研究进展，并对平衡探测器发展过程中所存在的问题和发展趋势进行了分析。随着光通信技术的发展，平衡探测器将在高速、高射频功率、高响应度和高共模抑制比等方面不断优化，封装模块将朝着高集成度、低成本和低功耗方向发展。

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宋志化   江伦   曹海帅   佟首峰  

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在同轴两片反射镜光学天线的空间激光通信终端中，入射高斯光束的中心最高能量部分被次镜及次镜支架遮挡，导致部分能量的损失。为了减小损失的能量，提高系统发射效率，将非球面整形镜应用在发射端准直扩束系统中，实现高斯光束到平顶光束的整形，以减小次镜及次镜支架遮挡损失的能量，同时对光束进行准直扩束。所设计的非球面整形系统入射面直径d=3 mm，出射面直径D=12 mm，波长λ=1550 nm，玻璃材料BK7，输出面上的光强分布接近均匀，发散角 =1.216 mrad。最后，将传统球面扩束镜与非球面整形扩束镜进行了对比分析，在同等参数条件下，采用非球面整形扩束镜的发射端的发射效率有11.1%的提高。

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徐宏   杨利伟   杨会生  

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主动支撑系统能够为大型光学望远镜的主镜提供面形控制及定位的能力，单体镜面形主动控制技术及拼接镜共相位成像技术因而得到了迅速发展。该文回顾了近年来主动支撑系统及促动器在大型光学望远镜中的应用，并对其进行了总结，归纳出了几种常见的主动支撑系统及促动器，比较了它们的特点，陈述了主动支撑系统与微位移促动器之间的内在联系。最后对未来应用于望远镜主镜的主动支撑系统及促动器进行了展望。

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曹宇剑   徐国明   史国川  

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对机动变换的装甲目标进行快速精确检测是低空无人机的一项重要性能要求，但目前的主流检测方法自身的旋转不变性不足以有效地应对这一挑战。结合深度卷积神经网络（convolution neural network ，CNN）提出基于旋转不变Faster R-CNN的低空装甲目标检测方法，该方法在Faster R-CNN框架的基础上进行改进，引入旋转不变层，通过在模型的目标函数上增加正则化约束条件来加强目标CNN特征旋转前后的不变性。实验选取坦克等三种典型的装甲目标缩比模型，在室内外模拟不同场景条件下的低空侦察环境，利用偏振高光谱相机获取目标的侦察模拟图像作为样本数据用于模型验证。在对比试验中，旋转不变层有效实现了2.4%的平均检测准确率的回升，初步验证了改进方法的有效性。

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李强   刘振泽   曹慧   李义  

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为了灵活配置LED显示大屏幕的关键参数以满足不同的显示需求，本文设计了一种全新的FPGA系统框架，基于二级缓存分时编码寻址原理，以最少的硬件资源实现2048x32个LED像素点点对点动态寻址，实现灵活动态设定LED走线方式。250Mhz高频时钟作为基准时钟，采用灰度控制优先原则，保证显示效果为前提完成LED控制信号生成。经过实验验证，采用本文设计的FPGA系统架构LED接收卡，能够成功驱动不同分辨率，不同扫描方式，不同LED走线方式的LED大屏幕。增强了LED显示控制系统的兼容性与灵活性。

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纪利平   宋梓钰   孙亚萍   王兴盛   李成玉  

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摘 要 为了研究单脉冲皮秒激光对铜片烧蚀结果的影响，利用COMSOL多物理场仿真软件建立铜片双温模型。用控制变量的方法，模拟计算光斑半径及入射激光能量对电子系统温度及晶格系统温度的影响，预测烧蚀形貌。模拟计算结果表明：在单脉冲激光照射下，光斑半径越大，烧蚀深度越小，面积越大；入射激光能量越高，烧蚀深度越大，面积越大。实验与仿真对照进一步验证仿真的可靠性。

       PDF全文 (下载：8)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第10期 pp.101402      

刘美菊   王旭东   李凌燕   高恩阳  

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