邵任之   李宾  

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随着阿秒激光技术的快速发展，产生脉宽100as以下的阿秒脉冲已成为可能，而现有的阿秒脉冲测量方法在该时域区间下却难以准确的复原脉冲的光学参量。为了实现100as宽度以下脉冲的测量，本文构建了Streaking光电子能谱的终态动能分布的动力学模型，并在实施该模型的基础上提出了等值线复原方法。该方法考虑了辐射脉冲对应的电子波包的真实动量-时间分布，与传统的FROG-CRAB复原方法采用中心动量近似有着本质的区别。在对比脉冲宽度小于100as脉冲的重构结果时，发现等值线复原方法比FROG-CRAB复原方法得到的脉冲宽度和啁啾参数都具有更小的误差和更高的准确度，这为超短阿秒脉冲的测量和复原提供了一种全新的更加可靠的复原方法。

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陈家金   王贵师   刘锟   谈图   高晓明  

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利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池，采用免标定波长调制吸收光谱技术，实现了乙炔气体的痕量探测。相比于传统的波长调制技术，免标定波长调制技术具有系统结构简单、灵敏度高和浓度、光功率免标定等特点，可以提高系统的探测灵敏度和测量精度。实验中使用中心波长为1.53 μm的DFB二极管激光器和有效光程为10.5 m的柱面镜光学多通池，采用免标定波长调制吸收光谱方法对C2H2气体进行了探测，并利用Allan方差对系统性能进行了分析。此外，还对免标定波长调制方法与传统的波长调制吸收光谱方法进行了对比分析。实验结果表明，使用免标定波长调制技术时，系统的测量误差小于5 %，测量精度比传统波长调制方法提高了3.5倍，积分时间为1 s时的系统探测灵敏度为0.127 μL/L，积分时间为118 s时的系统探测灵敏度可达0.031 μL/L。

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李长伟   陈笑   蔡园园   王晓青   冯帅   王义全  

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边发射激光器作为全光集成的关键器件之一日益受到人们的广泛关注。传统无机半导体激光器因材料、工艺等问题不利于平板全光集成，与之相对应的有机半导体激光器则展现出了巨大优势，它可以有效规避无机材料谐振腔依赖于解理面的难题。本文基于有机共轭聚合物MEH-PPV的脊型波导，利用光子晶体特殊的光调制特性，模拟设计了一维边发射有机光子晶体激光器。利用光子晶体的带隙结构和带边效应构建了由光子晶体全反镜和透反镜形成的谐振腔，在谐振腔内的脊形波导上引入一维缺陷型光子晶体，利用光子晶体缺陷模特性抑制了多纵模竞争，并在此基础上分析了复合结构所导致的边界模效应，得出此类非金属微腔激光器腔长设计的经验公式。模拟结果表明该一维边发射有机光子晶体激光器可实现中心波长588nm,半高宽0.131nm的单纵模激光输出。

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邱康   易本顺   向勉   肖进胜  

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字典的选择影响基于稀疏编码的图像超分辨率重建模型的重建质量。本文提出了一种基于协作稀疏表达的字典学习算法。在训练阶段，通过K-Means聚类算法将样本图像块划分为不同的聚类；构建基于同时稀疏约束条件的协作稀疏字典学习模型对每个聚类训练高、低分辨率字典；应用基于L2范数的稀疏编码模型将图像超分辨率重建过程中输入图像块由低分辨率到高分辨率的映射转变为简单的线性映射，并针对不同聚类求得相应的线性映射矩阵。在重建阶段，输入图像块通过搜索与自身结构最相似的聚类来选择相应映射矩阵获得重建后的高分辨率图像。实验结果表明，本文算法通过改进字典学习过程实现了更好的图像超分辨率重建质量。

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杜军   杨娜   丁云鸿   白勇强   曲彦臣   赵卫疆  

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为了能够充分利用相位调制信号中的多普勒频移信息，本文依次将相位调制信号的直流和拍频分量中的鉴频参量相结合构造新的鉴频参量。在理论和实验上，通过依次比较的方法证明新鉴频参量在继承相位调制拍频信号振幅多普勒频移测量方法特点和优势的基础上，测量动态范围约提高1倍，测量精度提高约6倍。为了能够利用闲置的回波信号光功率，本文又提出了基于新鉴频参量的双边缘相位调制多普勒频移测量方法，理论证明其可以将测量灵敏度再提高1倍。

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童莹   魏以民   沈越泓  

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非约束环境下采集的人脸图像复杂多变，稀疏保持投影（Sparsity Preserving Projection，SPP）降维效果不理想。鉴于此，本文提出一种基于全局约束的监督稀疏保持投影（Supervised Sparsity Preserving Projection based on Global Constraint，SSPP-GC）算法。通过引入监督超完备字典和类内紧凑度约束，增强同类非近邻样本的重构关系；并且，在低维投影时增加全局约束因子，使得投影矩阵既考虑了样本的局部稀疏关系，也考虑了全局分布特性，进一步消除异类伪近邻样本的低维映射影响。在AR库、Extended Yale B库、LFW库和PubFig库上进行实验仿真，大量实验结果验证了算法的有效性。

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张世辉   杨萌   董利健  

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针对视觉目标中存在的遮挡现象，提出一种基于谱聚类实现深度图像遮挡边界检测的方法。该方法首先定义了一种新的遮挡相关特征──有效标准差特征；其次基于遮挡相关特征利用均卡方集距抽取部分像素点并构建相似矩阵；然后基于相似矩阵利用Nystrom逼近方法近似估算全部像素点的拉普拉斯矩阵及逼近特征向量，并对得到的逼近特征向量进行聚类分析，从而把深度图像中的全部像素点划分为遮挡边界点和非遮挡边界点两大类；最后可视化遮挡边界点得到深度图像中的遮挡边界。实验结果表明，所提方法对深度图像中目标物体的遮挡边界检测具有较好的有效性和普适性。

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周海英   杨阳   王守义  

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针对多目标跟踪算法中经常会面临的各种挑战，如相机的突然运动、遮挡、误检和外观相似等情况，提出一种基于核相关滤波（KCF）的分步关联框架。首先，该算法采用基于卷积神经网络的目标检测器检测目标，获得准确的检测结果。然后，为了更好地预测目标的运动状态，通过加权融合三种特征的跟踪结果，为每个目标建立一个基于KCF算法的快速跟踪器。此外，为了有效地降低碎片化轨迹的数量，该算法通过跟踪片的置信度分步关联轨迹，并在遮挡的情况下，利用在线随机蕨重新检测目标。最后利用关联成功的检测信息自适应更新KCF算法中的尺度。从实验中可以得出，与现存优秀算法相比，所提出的算法能够在各种复杂的条件下，表现出强大和高效的跟踪性能。

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王纪武   鱼鹏飞   罗海保   李晨阳  

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基于线激光的空间曲面轮廓非接触测量是目前工业产品在线尺寸精确检测应用的有效方法。为了提高非接触三角测量系统的精度，需要准确表达被测轮廓的截面特征线。针对凹凸不平的被测工业零件表面，采用单一光滑处理的的拟合方程很难精确表达截面轮廓特征，因此提出了以曲面轮廓特征点为边界点进行分段的多项式曲线拟合，然后再进行叠加来产生一条连续的轮廓曲线方法。通过比较采集的被测物体数据点集与拟合产生的对应曲线，结果表明该方法不仅可以有效消除线激光提取过程中产生的锯齿问题，提高测量精度，而且，该拟合曲线能够真实表达被测表面的轮廓特征，具有重要的实际应用价值。

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杨靖   章海锋   张浩   刘佳轩  

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为了在TE波下获得可调谐的超宽带吸收频谱，在TM波下获得较高的反射率，在理论上设计了一款基于等离子体超材料的且加载集总电阻的电磁吸波体。对该吸波体的吸收率、反射率、表面电场图、表面电流图和能量损耗图进行了仿真计算，并研讨了结构参数a和e以及电阻对吸收率和反射率的影响。研究结果表明，通过激励不同的等离子体谐振区域不但可以改善其吸收特性，而且还能获得可调谐的吸收频谱，改变参数a和e可以拓宽TE波的吸收频谱，并且TM波的反射率将接近于1，改变电阻R1的阻值对吸波体的吸收性能影响较大，改变电阻R2的阻值对吸波体的吸收性能影响较小。本文设计的电磁吸波体不仅能够实现对TE波的超宽带吸收，还能实现TE波和TM波的极化分离。

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邹华东   贾瑞清   张畅  

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分析了影像测量仪移动机台定位误差成因，比较了无误差补偿和采用线纹尺进行定位误差补偿两种情况下机台的定位精度。为克服线纹尺补偿时由人工采点造成的瞄准误差和摆正误差，提出了采用阵列实心圆标准精密样板对进行平面综合定位误差补偿的方法，该方法首先进行样板摆正，通过图像采集获取实心圆图像，通过图像处理的方法获取每个圆心坐标并实时画出在采集图像中，该圆心标记用于为调整样板坐标系与移动坐标系平行而转动标准样板时的摆正比对。摆正后通过移动机台到每个阵列圆圆心与图像中心重合的位置，记录对应的坐标点对，通过多项式拟合的方法获取拟合系数并用于机台定位误差补偿。该方法在VMS300的影像测量仪机台上进行了测试，经过补偿后仪器的定位精度达到2μm,精度得到有效提高。

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吴永红   朱莎   许蔚   张海明  

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随着光纤传感技术的发展，近年来分布式光纤传感技术被用于结构裂缝的监测，其中主要有准分布式光纤传感技术FBG，以及分布式光纤裂缝传感技术OTDR、BOTDR、BOTDA、BOCDA及最新的高空间分辨率的PPP-BOTDA和DPP-BOTDA。这些技术应用于结构裂缝监测各有其优缺点，本文主要对国内外把这些技术在结构裂缝中的应用情况进行概括。同时对分布式光纤裂缝监测参量的力学解析分析，对畸变光信号的处理，实验研究及实际应用中存在的问题这些分布式光纤裂缝传感技术难题进行了分析。

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闫万珺   张春红   覃信茂   张忠政   周士芸  

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采用第一性原理方法对不同浓度的P原子掺杂二维SiC的几何结构、电子结构和光学性质进行了研究。结果表明：随着P掺杂浓度的增加，晶格常数逐渐变小。本征二维SiC是具有2.60 eV带隙的直接带隙半导体，价带和导带主要由C-2p层电子和Si-3p层电子构成；P原子掺入后形成了n型掺杂，带隙随掺杂浓度的增加而减小；P掺杂后二维SiC的价带主要由C-2p，Si-3p和P-3p态电子杂化构成，导带主要由Si-3p态电子构成。P的掺入削弱了C-Si键的共价性，增加了离子性。对光学性质的分析表明，P掺杂的二维SiC在0 ~ 2 eV的低能区出现了新的吸收区，扩大了二维SiC的光吸收范围，且吸收系数和折射率n0随掺杂浓度的增加而增大，表明P掺杂能有效提高二维SiC对可见光和红外光的吸收。研究结果对二维SiC在光电子器件领域的应用开发提供了一定的理论指导。

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宋培帅   马静   马哲   张淑媛   司朝伟   韩国威   宁瑾   杨富华   王晓东  

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最近二十年，量子定位系统(QPS)作为新型导航技术因其特有的信息传输优势得到飞速发展。本文简要介绍了卫星导航与惯性导航系统的原理及各自面临的问题，主要阐述了量子定位导航系统的概念与基本原理，量子导航的优势，量子导航的分类及国内外发展状况，并就目前量子导航所面临的问题及其发展前景，提出了相应的观点。

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季宪泰   陈珂宇   周燕   文世峰   魏青松   陈志平  

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为了提高激光选区熔化（SLM）成形模具钢的耐腐蚀性能，延长注塑模具的使用寿命，制备Cr与S136模具钢的混合粉末，采用优化的SLM成形工艺制备Cr/S136试样，通过XRD、SEM和耐腐蚀性能测试等研究Cr含量对SLM成形模具钢组织和性能的影响。结果表明，Cr使Cr/S136试样中孔洞、裂纹等缺陷数量增加，降低致密度；随着Cr含量的增加，成形试样中马氏体含量先减少后增加，当Cr添加量为10 wt.%时，试样全为马氏体；Cr能够细化晶粒，Cr添加量越高，成形件的组织越细小；硬度由于裂纹的增加而降低，当Cr添加量为10 wt.%时，硬度降低了约20%； Cr可在试样表面生成致密的钝化膜，提升耐腐蚀性能，当Cr添加量太高时，由于裂纹数量的增加，耐腐蚀性能也相应降低。最终得到最优的Cr添加量为4 wt.%。

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杜广胜   丛明   刘毅   刘冬  

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针对未知特征点匹配关系下的单目相机位姿估计问题，提出了一种基于软指派算法的相机位姿估计算法。该算法结合了正交迭代算法和软指派算法，以三维（3D）特征点和二维（2D）特征点的物方空间共线性误差作为确定特征点之间匹配关系的指派依据和计算相机位姿的目标函数值，通过迭代方式确定特征点的匹配关系和相机的位姿。其不仅能处理3D/2D特征点一一对应的情况，而且能够处理同时存在遮挡的3D特征点和错误的2D特征点的情况。合成图像的实验结果表明，在含有图像噪声、遮挡的3D特征点和错误的2D特征点情况下，该算法的成功率在82%以上，真实图像实验也对算法的性能进行了验证。

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项衍   刘建国   张天舒   吕立慧   付毅宾  

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激光雷达作为主动遥感探测大气环境的一种设备，具有较高的时空分辨率，是大气环境立体监测的重要手段之一。激光雷达可以满足对边界层高度、云层高度等定性探测需求，但对于颗粒物浓度等相关定量探测的精度还有待提高。为此，本文针对环境领域中最常用的米散射激光雷达，通过讨论气溶胶光学特性的反演方法流程，来分析研究影响反演结果准确度的不确定性因素。分析表明，为获取高稳定性和高可靠性的的探测结果，需要设置合理的累加次数、信号去噪方法、气溶胶消光后向散射比、标定高度和标定值等，此外还需要对反演算法进行定期标定，主要包括几何重叠因子标定、瑞利散射标定、能见度仪标定、太阳光度计标定、湿度标定、颗粒物浓度标定等。通过这一系列配置和标定后，多台激光雷达数据可以达到较高的一致性和准确性。

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薛阳   张亚飞   杨天宇   徐云炯   孙伟  

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针对自然环境中因摄像机抖动造成无法准确检测运动目标问题，该文提出一种结合分块灰度投影、背景差分与连续帧间差分法的运动目标检测算法。该算法通过将图像帧进行分块处理，提出结合离散化决策机制去除灰度梯度变化低及存在局部运动目标区域，提高全局运动矢量估计精度。根据块区域灰度投影进行互相关计算完成抖动序列校正，通过对校正后的序列帧提出使用背景差分与连续三帧差分法的融合策略处理，增强运动目标区域。通过将融合差分图像平滑处理使用Otsu法进行自适应阈值分割，检测出前景运动目标。用公共抖动视频序列实验，并与不同算法对比验证后可得：该算法可以准确检测出摄像机抖动场景中运动目标，保证较好检测效果的同时检测速度较快。

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白雪琼   廖宁放   黄浩   柯斌   程灏波  

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物体的反射光谱数据能够反映其表面情况和光谱吸收特性，利用该数据可对人眼难以直观发现和识别的伪装目标进行辨别，并定量地表示不同的目标船只与海洋背景的差异。本文从色度学角度出发，提出了基于颜色和光谱特性的两个特征评价参数，即色差和光谱匹配系数，以这两个评价参数作为评价伪装系统效能的参考指标，对目标船只和我国东海南部海域的海洋背景进行了相应的颜色特征提取，并分析比较了目标船只与海洋背景的反射光谱分布，对目标进行了伪装效果评估。结果表明，通过景物的反射光谱数据，以色差和光谱匹配系数为评价指标为海面船只隐身效果评估提供了一条技术途径。同时，本文还初步提出了目标识别概率公式，给出了相应的实验结果，为更为准确且定量地评价隐身效果奠定了基础。

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许珂   李华   茆廷学  

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摘 要：本文提出了一种薄膜弯曲振动驱动液体变焦透镜的新型结构，普通透镜需要做机械运动，成本高、寿命短，液体变焦透镜无需机械运动，结构十分简单轻薄，在许多方面有所应用。薄膜弯曲振动的变焦透镜是由圆环压电陶瓷、PET薄膜和液体硅胶组成。通过理论分析和实验研究揭示了薄膜弯曲驱动液体变焦透镜的机理。结果表明，在薄膜弯曲振动驱动下此透镜的压强分布为中心大边缘小，此透镜为凸透镜，其焦距随输入电压增大而减小，焦距的变化范围为：10mm至60mm。这种透镜的结构简单轻薄并且变焦范围较大于其他液体变焦透镜，因此这种薄膜弯曲振动驱动液体变焦透镜具有较强的实际应用意义。

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吴王平   刘剑文   王辉   王晓杰  

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采用激光熔覆技术在1Cr17Ni2钢表面制备了不同含量SiC颗粒的NiAl-SiC复合涂层。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱、光学显微镜、材料表面性能综合测试仪对涂层的物相、微观组织结构、化学成分和摩擦性能分别进行了研究。实验结果表明熔覆层主要含AlFe0.23Ni0.77、AlNi物相。激光熔覆NiAl-SiC复合涂层存在微裂纹，空隙及脱落等缺陷。NiAl-3wt%SiC涂层和基体的平均摩擦系数分别是是0.731和1.260，表明涂层的耐磨性比基体的耐磨性较好。

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杨东   李建玉   徐文清   徐青山   魏合理  

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数值模拟显示在太阳光前向散射角5°范围内，视场变化探测的信号对卷云的光学厚度和有效尺度敏感。研发了一种基于图像跟踪、自动快速变视场的太阳光度计(VFOVSP)，可快速测量不同视场太阳的直接辐射，为地基测量卷云提供了一个新的技术手段。仪器采用图像跟踪技术，解决了薄云条件下四象限跟踪失效的问题。首次采用程控可变视场光阑，实现了仪器短时间内不同视场的快速测量。仪器测量的气溶胶光学厚度AOT与POMO2进行了对比，AOT均方根误差小于0.5%，表明仪器测量气溶胶精度高。结合不同的天气条件，分析了仪器不同视场比值的变化，比值的变化与粒子尺度和光学厚度有关，为反演卷云的光学特性提供了可能。

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张琦   蔺素珍   白佳璐   钟家让  

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针对现有方法修补点云张开孔洞效果不佳的问题，提出了一种基于改进的曲线收缩流虚拟修补点云张开孔洞的方法。在计算出孔洞边界点的表面法向量和切向量的基础上，根据特征线补全边界缺失部分，组成全部边界；然后得到各边界点切向量垂直平面与边界的交叉点，并与对应边界点构成交叉向量；利用内法向量和交叉向量的加权和计算边界点生长方向，根据原始点云的密度确定生长步长，从而进行修补；最后，利用拉普拉斯平滑算法光顺网格，使网格均匀化，得到最终修补效果。实验结果表明，与基曲面网格添加法、波前法和几何特征修补法对比，基于改进的曲线收缩流方法在高斯曲率分布相似性方面提高26.8%。

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杨奇彪   陈中培   杨涛   张弘   娄德元   刘顿  

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高速切削中，刀具表面微织构可以有效提高切削液的浸润性，对改善刀屑界面润滑状态有积极作用。采用波长800nm飞秒激光在硬质合金YG6表面加工微凹坑形貌，运用光学显微镜、三维光学轮廓仪和接触角测量仪分别测量微凹坑的形貌参数和表面接触角，研究最佳加工参数和微凹坑不同形状、分布密度和单个面积对表面接触角的影响规律。基于Wenzel和Cassie模型中间状态理论，分析微凹坑形状对表面接触角的影响机理。结果表明：平均功率低于200mw时微凹坑表面形貌较好，微凹坑深度和扫描次数成线性关系；随着微凹坑分布密度增大，微凹坑表面接触角减小；随着单个微凹坑面积增大，表面接触角呈现出先增大后减小的趋势，且单个微凹坑面积在0.08~0.16mm2时表面接触角达到最低。不同形状微凹坑按浸润性优劣顺序依次为：正三角形，正方形，正六边形，圆形。

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葛亚楠   武美萍   冒浴沂   韩基泰  

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为综合评价单向扫描、Z形扫描和螺旋线扫描策略对钛合金选择性激光熔化成型精度的影响，通过粗糙度轮廓仪和三维表面形貌仪测量相应扫描策略成形件的上表面和侧表面的粗糙度，使用三坐标测量仪结合Polyworks测量样件的上表面和侧表面的平面度、圆柱度、垂直度以及几何特征结构的尺寸精度，来研究对成型精度的影响。结果显示，侧表面粗糙度受扫描策略影响较大，采用单向扫描策略和Z型扫描策略成形的样件，平行于扫描方向的侧表面粗糙度低于垂直于扫描方向的侧表面；螺旋线扫描策略成形件整体翘曲偏差范围0.1mm小于单向扫描和Z型扫描策略成形件的0.7mm，更为平整，从而平面度低，中心圆柱度低于成形件四周的圆柱度，并且垂直度较优，外形结构更精准；三种扫描策略成形样件的外形长宽尺寸相比于设计模型缩小1~2mm，而其他特征结构尺寸相差不大。使用螺旋线扫描策略成型的样件，整体成型精度优于单向扫描和Z型扫描策略。

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王玉田   刘凌妃   王书涛   张正帅  

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芳烃类化合物是水体污染物之一，本文基于交替三线性分解（ATLD）和三维荧光光谱对萘、1-萘酚、2-萘酚定量定性研究。利用完整集成经验模态分解（CEEMDAN）分解结合小波软阈值算法对测量得到的荧光光谱去噪处理，去噪后信噪比为28.51，均方根误差为3.52×103，与CEEMDAN对比，信噪比提高，均方根误差减小，去噪效果更好。ATLD算法以“数学分离”代替“化学分离”，具有“二阶优势”，成功分辨出了1-萘酚、2-萘酚、萘，同时对3种物质定量分析，回收率为：1-萘酚（96%~103.3%）、2-萘酚（97.24%~103.9%）、萘（97.2%~103.6%）。实验结果表明，ATLD对芳烃类化合物具有良好的预测性能。

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叶文炜   何丽鹏   林峰  

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摘要 针对生物特征多模识别技术，系统研究了已有的手指指纹及静脉的图像采集系统，设计一款用于同时提取人体指纹及静脉图像的红外与可见光共焦光学系统。该系统由9组10片球面透镜组成，设计波长为可见光及近红外光。系统焦距10mm、视场角34°、F数为2.4，为缩小仪器体积，系统的共轭距控制在120mm以内。利用ZEMAX软件对系统进行优化，设计结果表明：系统严格控制不同波长光线成像于同一像面；在系统要求的空间频率164lp/mm处MTF值均大于0.4；所有视场弥散斑大小均小于成像器件的最小像元尺寸，畸变小于1%。最后进行系统公差分析，设计结果符合生产制造要求。

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刘小波   袁晓东   倪卫  

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为实时获取某放大器光机模现场安装的举升位姿参数，在现有设备基础上研究了一种基于模块质量和举升高度为参量的放大器光机模块现场安装举升姿态计算方法。该方法利用某放大器光机模块举升机构的结构信息和载荷信息，建立了放大器光机模块现场安装举升姿态计算的结构力学模型。针对模型采用矩阵位移法推导了含模块质量和举升高度的放大器光机模块现场安装举升姿态的计算公式。通过软件计算仿真与对某放大器光机模现场安装举升平台的姿态测试，验证了所研究的放大器光机模块举升姿态计算公式的有效性，对开展此类放大器光机模现场安装工艺设备的研制有重要参考意义。

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龙江雄   李刚   杨彬   姚红权   丁建永   周军（小）  

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种子注入的全固态单频脉冲激光器具有线宽窄、相干长度长、功率高等特点，是非常适合应用于多普勒测风雷达、引力波探测、激光光谱学研究等领域的光源，在军事和民用领域应用广泛。本文从种子注入技术和腔长控制技术两方面综述了国内外种子注入的全固态单频脉冲全固态激光器及相关技术的研究进展，对其未来的发展进行了展望。

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李进   刘泉澄   熊亮  

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频率在0.1T-10T的太赫兹具有传输容量大，方向性好，传输效率高等优点。研究其在通信领域的应用，对满足用户对传输速率越来越高的要求具有重要意义。实验通过太赫兹时域光谱系统测得0.1T～2.4T太赫兹在不同湿度的空气中传输0.6m的传输数据，同时采用T.D.Dorney和L.D.Duvillaret等人提出的提取光学常数的经典模型得到延迟时间、功率谱、振幅谱和吸收系数等数据。分析结果表明大气中的水蒸气对太赫兹具有明显的吸收衰减作用，而且湿度越大衰减作用越强，在吸收峰值处影响更加明显；同时存在弱衰减作用的透明窗口，可应用于太赫兹通信。

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王莹   沈峘   夏瀚笙   刘敦强  

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数字图像相关法测量具有非接触式、全场测量、结构简单等优点而被广泛研究和应用。传统的应变场计算方法以局部最小二乘拟合过程为核心，使用全场统一的子区大小进行计算，在非均匀变形测量过程中，存在较大的算法误差。较大的应变子区会将局部的变形梯度平滑，较小的应变子区不能对位移场误差进行有效地抑制。本文根据位移场局部梯度强度提出一种位移场修正和动态选择应变计算子区大小方法，有效降低了数字图像相关法在非均匀变形测量过程中的计算误差。模拟生成散斑图像进行仿真，并对比分析修正前后的位移场误差和应变场误差，结果显示，位移场误差和应变场误差明显降低，同时系统精度得到提升，这表明基于位移场局部梯度强度的动态子区选择算法原理简单，计算效率高。

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邓永荣   闫万珺   覃信茂   张春红   周士芸  

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采用第一性原理方法计算了稀土La、Y分别掺杂和共掺杂Ca2Si的几何结构、能带结构、电子态密度及光学性质。计算结果表明，La单掺杂和La-Y共掺杂使得Ca2Si晶胞体积增大，而Y掺入后晶胞体积减小。稀土La，Y单掺杂和共掺杂后，Ca2Si的带隙均变窄，费米能级进入导带，Ca2Si变为n型半导体。光学性质的计算结果显示，稀土元素La，Y单掺杂和共掺杂后，Ca2Si的介电函数、消光系数和吸收边均向低能方向移动，折射率和反射率均增大。

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刘凯   王江  

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以商业投影机作为光源的结构光三维测量系统中，所有的编码图案都是以二维矩阵的形式，由计算机传送给投影机，再由投影机以二维图像的形式投射至被扫描对象。如果编码是条纹式图案，其缺点就显而易见了，即没有考虑到条纹式结构光编码中，灰度信息在同一行或者同一列保持不变的特点。因此，根据条纹式编码的单方向变化的特性，本文提出一种将一维编码序列自动扩展成二维编码图像的结构光扫描专用的投影机设计方案，利用包含所有灰度信息的一维编码序列和设计好的扩展电路，对结构光编码图像进行像素扩展，以提高结构光三维成像的投影效率。实验式仿真结果表明，与LCD投影机相比，投射相同样式的结构光编码图像时，该投影设计的速度可以提高71.8%，且能够保持相位精度差的数量级在10-3，有效地提高了结构光三维测量中结构光编码图像的投影重建效率。

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肖鱼   路媛媛   郭溪溪   王涛   杜锦铮   刘德健  

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基于同轴送粉激光增材制造技术，对薄壁结构成形过程单道熔覆工艺参数、单层提升量的确定以及薄壁结构两端塌陷问题进行了研究，采用粉末负离焦的方法来解决薄壁结构成形过程中的两端塌陷问题，利用金相显微镜对薄壁结构的显微组织进行了观察，对薄壁结构的力学性能进行了分析。结果表明，功率P=1400W，扫描速度V=0.6m/min，送粉量Mf=9.5g/min时获得了符合要求的理想单道形貌。当单层提升量?Z=0.57mm时，薄壁结构表面无粘粉，无氧化色，熔覆层平均高度等于单层提升量。熔覆层高度随粉末正负离焦量的增大而降低，熔覆层宽度在粉末离焦量为-1.5-1.5mm之间时变化较小，在粉末离焦量为-1mm时，薄壁结构两端塌陷问题得到解决。薄壁结构显微组织主要为外延生长的树枝晶，离基体较近部位枝晶较为粗大, 而顶部为等轴晶组织。薄壁结构硬度高于基体，且离基体较近部位硬度偏低。抗拉强度和屈服强度显著高于传统锻造304不锈钢。

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万乐   王思琦   张晓伟   蒋业华  

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为提高选区激光熔化医用Ti6Al4V钛合金的成形质量，提出了激光分区扫描策略工艺。通过正交实验和单因素实验，对比分析了分区扫描策略和传统整体扫描策略条件下，所成形零件的显微组织结构特征、致密度、尺寸精度和表面质量，总结出选区激光熔化成形医用Ti6Al4V钛合金的四种典型表面形貌。结果表明，基于分区设激光扫描工艺参数扫描策略，不仅可以获得高尺寸精度和良好表面质量的医用钛合金成形件，而且能显著改善悬垂面成形效果。综合考虑成形件内部组织结构、致密度、尺寸精度和表面质量，结合悬垂面分区扫描策略实验，确定了如下分区扫描策略：将扫描面分为上表面、内填充面和下表面三个区，并分别单设激光工艺参数，其结果优于传统整体扫描策略的成形件。

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邵健   李琦   余洪斌  

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摘要：变形镜作为波前矫正器在自适应光学系统中被大量运用，现已广泛渗透到天文学、视网膜成像、光束整形等领域当中。本文提出了一种全新的基于AlN材料的压电连续面型变形镜设计，相较与静电驱动变形镜，其具有线性控制、大形变量的优势，而同传统的基于PZT、PMN、ZnO材料的压电变形镜相比，该变形镜表现出与CMOS工艺相兼容、制备工艺简单且环保的特点。本文采用理论分析和COMSOL仿真对AlN MEMS变形镜的结构设计优化，对其驱动性能进行了系统研究，并着重研究该变形镜的像差矫正能力，拟合了前14项Zernike多项式。最后对变形镜的制备工艺作了初步探讨。

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刘学儒   薛常喜  

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硫系玻璃具有较好的消热差性能和较宽的光谱透过率，适合模压成型，在红外系统中的应用越发广泛。针对硫系玻璃模压技术上的问题，本文基于硫系玻璃材料Ge23Se67Sb10的热力特性，使用有限元软件MSC.Marc建立了模压工艺模型，研究了模压温度、摩擦系数与模压速率这三个模压工艺参数对硫系玻璃材料模压成型后等效应力的影响，进而分析了模压工艺参数的选择方法，并通过与L-BAL42材料的模压仿真数据的对比，讨论了硫系玻璃与传统可见光玻璃在模压工艺上的区别。研究结果表明：随着模压温度升高、摩擦系数减小、模压速率降低，等效应力相应减小，与对照材料相比，硫系材料Ge23Se67Sb10最适合通过改变模压速率以达到改变等效应力的目的。

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朱海荣   朱海   蔡鹏   李惟羽   施英妮   刘金涛  

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为了实现通过卫星反演的方法获取水下潜行器光学隐蔽深度，实现时间和空间上大范围、大尺度测量，为水下航行器搭载的光学隐蔽深度测量装置提供新的校验途径，基于准分析算法，建立光学隐蔽深度卫星反演方法。根据光学隐蔽深度模型，使用Aqua-MODIS以及Terra-MODIS卫星的日网格化遥感反射比Rrs数据，对数据进行预处理，完成遥感反射比数据的质量控制和Aqua、Terra卫星数据的交叉校准，根据QAA准分析算法和Doron算法，建立卫星反演光学隐蔽深度模型，制作特定海区光学隐蔽深度融合产品。模型输入443nm、488nm、555nm三个波段的遥感反射比数据，数据等级L3m，空间分辨率4km，数据经度范围100oE～125oE，纬度范围10oN～38 oN。结果表明，基于准分析算法的光学隐蔽深度卫星反演技术路径可行，开拓了光学隐蔽深度获取的新方式，为水下光学隐蔽深度测量装置提供校验方法，并为水下光学隐蔽深度相关探测与反探测等军事应用提供重要技术理论支撑。

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王启晗   姚强强   冯池   陈薪羽   董渊  

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激光晶体热效应直接影响激光输出的光束质量。本文基于热透镜效应和球差效应同时存在的客观事实，建立了光束质量因子M2与热透镜焦距和球差三者间的内在理论关系，更准确的分析了热透镜焦距和球差共同作用下光束质量变化的实际情况。实验利用哈特曼-夏克波前传感器对LD端面抽运Nd:YVO4晶体的相关波前信息进行重构，进而对比光束质量因子M2的实验数据与理论分析的结果，证明光束质量在受热透镜焦距和球差共同影响下逐渐减弱，最终验证此模型的可行性。为固体激光器的优化设计和实验研究提供参考。

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徐月   董涛   贺敬文   万骞  

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为了实现光相控阵的大规模扩展和无栅瓣扫描，本文提出了一种工作波长为1550 nm的小型化高效率的介质光纳米天线。设计的天线呈喇叭形，由硅材料构成，尺寸为亚波长量级。光通过硅波导从天线底部馈入，之后再被天线有效地辐射到自由空间中。由于硅材料对波长为1550 nm的光是透明的，因此材料吸收所造成的损耗非常小，天线具有很高的辐射效率。利用三维电磁场仿真软件对天线进行仿真、优化，最终得到在垂直于辐射方向的平面上投影尺寸为0.82 μm × 0.28 μm的天线。仿真、优化的结果表明，天线在1550 nm处的增益为6.1 dB，辐射效率为82.7%，具有方向图对称性好，主瓣垂直辐射，无双向辐射等良好的辐射特性。

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石珣   任洁   任小康   任进军   袁芝丰  

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点云配准配是三维建模的关键一步，而配准速率又是其中的一个瓶颈。实际中的点云数据规模大并且对配准速率有一定要求。针对配点云规模增大导致的配准速率退化以及点云距离过大可能配准失败的情况，结合曲率特征与一致性漂移思想提出一种快速配准点云的方法，首先计算点云曲率特征，然后对比点云间的曲率相似度，提取出具有相似结构的特征点作为配准点云，实验表明该方法不仅减少了配准的时间消耗，并且能够配准距离较远的点云。

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朱振   肖成峰   夏伟   张新   苏建   李沛旭   徐现刚  

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设计并制备了一款短波长红光640 nm的大功率半导体激光器。利用金属有机化学气相沉积技术生长了AlGaInP材料的激光器外延层，其中，限制层使用低折射率的AlInP材料，有源区使用张应变的GaInP/AlGaInP量子阱。外延层有源区的光致发光谱出现两个分裂的发光峰，位于627nm及616nm，分别对应于电子到轻空穴及重空穴的跃迁。对芯片窗口区域进行选择性锌扩散，量子阱原子发生混杂，波长蓝移了43 nm。不带非吸收窗口的器件在1.9 A发生腔面灾变性光学损伤（COD），功率为1.4 W。而带窗口结构的器件没有COD产生，功率输出受限于热饱和，最大功率为2.3 W。室温连续电流测试，1 A下波长为639 nm，1.5 A下波长为640 nm。器件水平发散角为6°，垂直发散角为41°。

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蒋泽新   朴燕  

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在水下环境中，光波会因散射以及被水吸收产生衰减，导致水下图像出现模糊，对比度低、颜色失真等问题。彩色图像传感器具有红(R),绿(G)和蓝(B)三种不同的基本颜色传感器，每个颜色传感器可检测不同波长的光信息。由于不同波长的光具有不同的传输系数，因此对水下图像复原时，需要考虑这些基本颜色光之间的差异。针对红色波段的光被水吸收严重导致图像R通道亮度衰减，本文根据电磁波传输理论获得景物与相机间的距离及R通道因水吸收导致的衰减系数,最终求出R通道的传输系数。为了验证本文方法，通过主观评价和客观评价对实验结果图像进行质量评估。评价结果表明，相比于传统算法，本文方法可以更有效的对图像色彩进行补偿和去模糊，使复原图像更真实。

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滕玉坤   郝颖明   付双飞   范晓鹏  

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PSD视觉传感器具有受光照影响小、数据处理简单的特点，在视觉位姿测量方面具有很大的优势。但受PSD传感器自身非线性的影响，使其畸变复杂，PSD传感器的标定成为其应用的关键。针对PSD相机和红外LED光源组成的PSD视觉测量系统，提出了一种PSD相机标定方法。该方法采用多项式模型表征PSD相机畸变，结合传统的针孔成像模型共同构成PSD相机成像模型；利用非线性优化标定相机模型参数；设计了专用的红外LED标定板，实现了PSD视觉测量系统的标定。实验结果证明该方法对PSD相机标定精度较高，利用该标定结果进行位姿测量精度较高、速度较快，可以满足高精度光学测量的需求。

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韩超   邱诚玉   侯梦迪   张婷婷   王文杰  

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本文研究了一种基于光微流单模激光的液体折射率测量方法。首先制备了高品质因子的法布里-珀罗光学微腔（FP光学微腔），并采用溶于液体的有机染料罗丹明6G（R6G）作为增益介质，实现了单模光微流激光的产生，激光的半高全宽为0.260 nm。随后实现了含水量分别为1.09、5.98、11.91、20.42 mol%的不同混合物溶剂（无水乙醇和去离子水）中单模激光的产生，发现随着含水量的增加波长向长波长方向移动，并根据单模激光波长的移动实现了混合溶液折射率的测量。测量结果及分析表明最小可测量的折射率变化为6.31×10-4 ，测量灵敏度为411 nm/RIU，并对测量的结果及误差进行了分析。

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吕洋   曾雪锋   张峰  

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针对天文望远镜光学系统中镜面散射对成像质量影响问题，提出了一种基于反射镜表面功率谱密度计算离轴三反成像系统的像面环围能量比的方法。本文基于Harvey-Shack散射模型，提出了像面光强分布与反射镜表面功率谱密度的关系，描述了离轴三反系统中的散射在各个反射面的传播过程，并给出了像面光强分布与反射镜表面有效均方根相对于工作波长的比值的关系。通过多手段测量获取1.5m口径加工样件不同空间频率频段表面功率谱密度，利用K-相关模型拟合其全频段一维功率谱密度和二维功率谱密度，加工样件的面形精度有效均方根(在1/D 到1/λ范围内)为13.7nm。对比了离轴三反系统在不同工作波长下像面环围能量比分布情况，给出在CSST空间天文望远镜在考虑散射情况下加工要求，镜面有效均方根10.3nm，其中低频误差均方根要小于8nm。

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王魏   张富春   闫军锋   李晓   张雄   李小敏  

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为了研究ZnO的光电属性随溶液浓度变化的规律，采用水热法在低温条件下可控合成了具有六方纤锌矿结构的纳米ZnO材料。然后分别对样品的形貌、结构、光学属性进行了表征和分析。研究结果表明纳米ZnO沿着（002）晶面择优生长，生长机理分析表明络合离子Zn(OH)42-是纳米ZnO的生长基元，样品形貌的形成受到溶液的浓度、温度、反应时间等因素的影响。随着浓度比的增大，样品由棒状结构变为片状形态，并出现了团聚现象。PL图谱表明样品具有优异的红绿光发射能力，在波长位于560 nm附近具有明显的可见光发射带，在374 nm附近具有一明显的紫外发射峰。以上结果表明纳米氧化锌材料在光电子器件领域具有潜在的应用前景。

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曾致远   周亚同   池越   史芳宁  

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尽管暗通道先验去雾是一种经典的图像去雾算法，但由于含雾图像中天空区域暗通道并不存在，使得该算法不适用于天空区域的处理。针对上述问题，本文提出一种天空优化的暗通道去雾算法。在原有暗通道先验去雾公式的基础上，根据天空大气光中值及天空区域的占比添加天空区域的约束因子，从而使之能够适用于天空区域的处理。同时在原含雾图像作为引导图像对透射率做引导滤波的基础上，利用图像分割将天空区域与其它区域分离，利用巴特沃斯低通滤波进行平滑处理，并将平滑结果作为新的引导图像对透射率图进行引导滤波。实验结果表明，本文提出的去雾算法相比于He的经典暗通道先验去雾算法，以及现有的一些He改进算法，无论是在天空区域的处理、实际去雾效果、还是在图像整体视感上都有明显改进。

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程德强   许超   李岩   游大磊   陈刚  

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结合人眼对显著物体及运动目标的感知特性，提出了一种基于时域加权处理的视频质量客观评价方法。首先利用经典算法SSIM得出单帧图像质量分数，然后依据视频中图像组(GoP)不同类型帧失真对视频质量的影响程度对每一帧图像质量进行加权得到每个GoP的质量分数，最后分别利用显著性和时间感知信息对所有的GoP进行时域加权处理，并均衡二者的权重得出最终的视频质量客观评价值。在LIVE视频数据库上进行性能测试，实验结果表明，该方法与主观评价结果有较好的一致性，评价效果优于现有的典型模型。

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张埔榛   吴军   黄庚华  

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为了提高单频激光干涉测振系统的测量精度，本文提出了一种基于伪极值的非线性误差实时主动补偿方法，该方法使用伪极值来计算直流偏置误差和不等幅误差，并通过矢量相位校正运算抑制非正交误差。实验表明，该方法降低了在测量期间由于激光器功率漂移、Abbe误差导致的正交信号椭圆轨迹螺旋化形变以及数字信号传输误码造成的异常数据对非线性误差补偿的影响。在本文搭建的单频激光干涉测振系统中，使用伪极值结合矢量相位校正运算方法可将周期性剩余误差峰峰值降低至0.8nm，比传统的极值法具有更好的非线性误差抑制效果，且该方法不需要复杂的运算，保持了良好的实时性。

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唐文武   余安澜   姚中一   左都罗   王新兵  

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由于只需采用一种激发波长且在一次检测操作之内即可获得几乎所有气体分子的信息，近年来拉曼气体分析越来越受到人们重视，但CCD探测器常常占微量气体成分高灵敏度分析的拉曼气体分析仪成本的主要部分。为降低高性能拉曼气体分析仪的成本，加快拉曼气体分析的推广，设计了热电制冷CCD探测器，并对它的特性进行了分析。首先，介绍了热电制冷CCD探测器的真空制冷结构、电路、应用软件，并对各个部分的设计思路、功能、效果进行了详细论述；接着，对探测器的暗电流噪声和读出噪声进行了测试，结果表明：在温度为-30℃、读出速率为250 KHz的条件下，该探测器的读出噪声为56 e^-，其暗电流噪声为0.232 e^-/(pixel?s)；最后，使用该热电制冷CCD探测器测试空气的自发拉曼散射信号，在温度为-30℃、曝光时间为10s的条件下， O_2、N_2和H_2 O的自发拉曼散射峰的相对高度分别为3303、7768、843 ADU，其中N_2峰的信背比和信噪比分别为14.8与24.9。上述研究结果表明，自行设计的热电制冷CCD探测器已具有探测微弱自发拉曼散射信号的能力。

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刘晓林   李明   安宁   唐绍凡   孙倩  

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气体监测成像光谱仪中的光栅，具有较强的双向衰减效应，会降低仪器辐射测量和反演精度。在光学系统中引入消偏器是抑制系统偏振灵敏度的常用方法。依据偏振光学理论，建立了适用于矩形光瞳形状的双巴比涅型消偏器的消偏理论及数值计算模型，弥补了当前设计理论仅适用于圆形光瞳的局限性。根据矩形光瞳气体监测成像光谱仪的退偏要求，并考虑空间环境的适应性，设计了一种适用于矩形光束口径且高可靠性的双巴比涅型消偏器。在确定最佳结构设计参数基础上，分析了晶体折射率和中心厚度的误差要求。分析结果表明，退偏器残余偏振度小于2%，四像最大间距约为27μm，满足气体监测成像光谱仪系统偏振灵敏度及像质要求。

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方晓敏   江孝伟   赵建伟  

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为提高LED光提取效率并分析不同光栅形状（矩形、梯形、等腰三角形）对LED光提取效率的影响，首先基于等效介质理论和严格耦合波法优化了集成不同形状光栅的LED，使它们透射率达到最优。随后利用有限时域差分法模拟计算了在最优结构下三种不同结构LED的光提取效率。最后得到集有等腰三角形光栅的倒装LED在波长0.4-0.5μm范围内光提取效率均在70%以上，最高可达77.75%，而梯形光栅倒装LED光提取效率最低，最大也仅能达到58%。通过上述的理论研究分析，可以为今后在制作高光提取效率LED提供理论指导。

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程德强   蔡迎春   陈亮亮   宋玉龙  

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摘要：目前，基于卷积神经网络的超分辨率重建方法具有参数数量大，时效性偏低，边缘细节信息丢失的缺陷。针对该问题，本文提出基于边缘修正的多尺度卷积神经网络超分辨率重建算法，首先在训练阶段，本文算法利用低频信息的冗余性设置参数共享层，将同一组滤波器应用到不同放大倍数的训练网络中，构建多任务学习框架；然后在重建阶段，从样本训练库中学习高分辨率图像边缘修正系数，采用邻域像素差值线性运算将边缘系数与重建的高分辨率图像进行融合，矫正边缘信息的偏差，弥补丢失细节；最后根据随机梯度下降法（stochastic gradient descent,SGD）和反向传播法（back-propagation,BP），利用梯度不断更新权重参数使网络达到最优化。实验结果表明，本文算法的重建效果较为显著，边缘锐度较高，消除模糊和锯齿现象，并且通过参数共享大大减少参数量，满足实时性的要求。

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王飘   耿国华   张雨禾  

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在陶制文物的虚拟复原过程中，由于其本身质地、环境及人为等因素影响，文物碎片易受损缺失，因此传统基于断裂部位几何信息的拼接方法具有一定局限性。针对断裂部位缺损的陶制文物碎片，提出一种结合碎片表面纹理特征及断裂边界轮廓线的拼接方法。首先利用曲率确定潜在脊点并用最小二乘法拟合，提取碎片表面纹理特征线；然后，结合纹理形状边长及顶点角度信息进行纹元分析，构造破损纹理约束条件，实现初步匹配；再将断裂边界轮廓角点集合中的相邻两点连接为弦，形成轮廓线弦长序列描述子，对轮廓线位置信息进行约束，得到最终匹配对。实验表明，本文算法能实现断裂部位缺损陶制文物碎片的拼接，针对显著纹理特征的碎片具有一定的优越性。

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苏达顺   马宽明   孙立朋   武创   李杰   关柏鸥  

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本文提出并实现了一种基于大偏置量熔接的反射式光纤型Mach–Zehnder(M-Z)干涉仪。在一段长度为数百微米的单模光纤两端以大错位偏置量对称地熔接两段光纤，在其中一段光纤的端面镀制薄金膜作为反射镜面，使外界环境和光纤包层材料内传输的光构成相位差，在器件反射端观测到较强的干涉光谱。实验发现，该干涉光谱随外界折射率变化而发生较高灵敏度的漂移，当偏置量为62.5 μm和空腔长度为554 μm时，测得其水环境的折射率灵敏度和空气中的温度灵敏度分别为-13257 nm/RIU（单位折射率）和37 pm/℃;与已报道的同类型器件相比，本文所提出的传感器具有折射率灵敏度高、结构更加紧凑、可单端测量以及稳定性好等优点，在生物化学传感和环境污染监控等领域中具有良好的应用前景。

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郭吉荣   李长勇   乌日开西·艾依提  

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在单目线结构光传感器测量熔覆层尺寸的实验中，为实现测量系统标定的准确化、全面化、简单化，本文设计了“十字”标定板和位姿可变载物台。利用“十字”标定板可以标定相机内参、激光平面的位置；将“十字”标定板和位姿可变载物台结合使用，可实时标定被测物和激光平面的相对位置，消除了激光投射器自身偏角给被测物定位带来的误差；完成对测量系统较全面的标定。该标定装置简化了对被测相对激光平面的定位操作，考虑了测量系统内在的误差，提高了实验效率、可靠性，测量误差在0.05mm左右；该载物台的成本低、可进行实时操作，具有直观的标定结果和一定的通用性。

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杨俊辉   刘以安  

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针对复杂战场环境下同型号舰载雷达发射信号之间容易出现同频干扰的问题，设计出具有正交特性的调频编码信号。对常规的正交波形编码的搜索方向进行改进，利用混合遗传鸡群算法找出具有低自相关特性和低互相关特性的编码序列。该算法利用反向学习的鸡群算法进行搜索寻优，引入学习因子和遗传算法中的变异和交叉思想对个体进行更新迭代。在适应度函数中引入集对分析联系度综合评价，根据集对分析联系度来引导算法的搜索方向，得到具有更好正交特性的调频编码序列脉冲信号。对得到的雷达信号的模糊函数和回波信号的匹配滤波情况以及不同雷达数量下仿真信号的正交性分别进行仿真，仿真结果验证了利用本算法所设计的调频编码信号能有效地达到抗同频干扰的目的。

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翟云楚   王飞   池涌   严建华  

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二噁英分子是目前已知的最有毒性的物质，通常产生于燃烧及工业生产过程，难于降解，因此对其检测尤为重要。红外光谱法是根据分子的红外吸收特性反演组分浓度，在小分子中已经得到很好的研究和应用。目前缺少有关于二噁英红外光谱参数的信息，为实现采用光谱法测量二噁英的浓度，需要首先对二噁英的光谱进行研究。采用Gaussian 09软件包对2,3,7,8-TCDD分子进行了光谱计算。采用VERTEX 80型傅里叶变换红外光谱仪对浓度分别为30 μg/ml，40 μg/ml，50 μg/ml的2,3,7,8-TCDD分子光谱在1600-1000 cm-1进行测量，仪器的分辨率为4 cm-1，扫描次数为16次。另外对297 K下2,3,7,8-TCDD分子在1466 cm-1的谱线强度进行了测量。结果表明，2,3,7,8-TCDD分子的最强吸收峰位于1466 cm-1附近，是由于苯环振动引起的，理论计算和实验得到的光谱对应性较好。这为今后实现红外光谱吸收法测量2,3,7,8-TCDD分子浓度提供了光谱信息，具有重要的理论意义。

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姚红兵   黄印   卞锦文   李航宇   王成  

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设计了一种复杂天气下船只图像的滤波处理以及对可疑船只进行定位的方案。把湖面的复杂情况分为晴天、夜晚和浓雾三种模式，对三种不同模式进行对应的高斯滤波、拉普拉斯图像增强和图像去雾等处理，为进一步的船只定位提供了更好的图像质量。提取船只的轮廓特征并对轮廓点采用RDP算法进行特征点数的精简，减少计算量，。根据提取的特征绘制船只的位置并标定，提取中心点位置，完成定位。研究结果表明，夜晚模式，图像的灰度整体较低,本方案对提高图像对比度有一定的效果。Retinex算法对图像的去雾提供了可行的处理方案。特征提取进行船只的定位也具有很好的实践效果。

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赵继军   郭宏  

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数据中心光互联通过IP网和光网络联合优化，实现了业务跨层疏导，但由于数据中心内部业务的突发性，突发业务被疏导到光网络，导致光网络业务的排队时延和建路时延增加，为此提出一种低时延的路由频谱分配算法。算法将光纤中的频谱资源分为多个频谱层，在各频谱层并行建立光路，在频谱层中再用多个线程并行建路。各频谱层中当前建路用的点和边组成着色虚拟拓扑作为频谱层中资源使用的约束条件，并根据当前正在建路、未建路、新到达业务请求的变化在各频谱层重构着色和可用虚拟拓扑,来适应突发业务，快速疏导聚集在光网络的业务请求。仿真结果表明，算法减少了业务请求的光路平均建立时延、光路建立时延方差、阻塞率，提高了频谱利用率。

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张元涛   曹开钦   孙德新   刘银年  

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高灵敏低噪声科学级互补金属氧化物半导体（sCMOS）图像传感器的性能已接近2代像增强器，在微光成像领域有很好的应用前景。本文分析了基于sCMOS器件的微光成像系统噪声特性，建立了系统噪声模型并进行实际系统噪声测试，测试结果显示系统噪声均方根（RMS）值小于1e-。并建立了系统信噪比模型，该模型理论值与实测值之间的误差小于10%，利用此模型计算微光成像系统在10-3lux的夜天光照条件下信噪比优于1。最后进行了微光成像实验，针对微光图像的条纹噪声问题，提出一种自适应条纹噪声处理方法；针对图像对比度低的问题，采用对比度受限自适应直方图均衡的方法来处理。本文研究结果表明sCMOS探测器可用于微光探测，同时也为设计基于sCMOS图像传感器的微光成像系统提供了一定参考。

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苏娟   焦明星   江飞   邢俊红  

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为了克服传统Pound–Drever–Hall （PDH）激光稳频方法的缺点，设计了正交解调PDH激光稳频系统。该系统采用同一直接数字频率合成器(DDS)同步产生三路同频正弦信号，一路作为本地振信号驱动电光调制器产生激光相位调制边带，另外两路相位差为90°信号作为解调的参考信号；采用两个模拟解调器分别获得误差信号的同相分量和正交分量，对其进行数字化采集和相敏检波运算，即可获得稳频系统的误差信号。研究了正交解调PDH激光稳频关键技术，建立了激光频率跟踪实验系统，实验结果表明，F-P参考腔可以实时跟踪激光频率变化，跟踪时长约1小时。

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郭呈呈   于凤芹   陈莹  

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非参数语义分割算法易受到图像检索精度和语义类别不均衡的数据集的影响导致语义分割精度下降，针对这些问题，提出了一种基于CNN特征和改进超像素匹配的图像语义分割算法。通过卷积神经网络学习得到图像特征，降维后进行图像检索，得到精度更高的检索集；利用高斯核密度估计对检索集图像的超像素加权，提升稀少类目标超像素标签的匹配精度，从而提高查询图像的语义分割精度。在SIFTflow和KITTI数据库上的实验结果显示，本文算法的每像素和平均每类语义分割精度均达到最优。

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高凯   朴燕  

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为了解决有雾场景图像的复原过程中目标边缘存在细节模糊及丢失问题。结合暗原色先验理论、引导图像滤波和保留边缘的à-Trous小波滤波方法，提出了保留边缘的à-Trous小波修正的单一图像去雾算法。对暗原色先验的引导图像滤波去雾算法进行复现，再引入保留边缘的à-Trous小波滤波算子，用3级小波滤波后的残差结果补偿暗原色先验的引导图像滤波算法去雾的结果。实验结果表明，相比于暗原色先验的引导图像滤波去雾算法，采用可见边对比度作为客观衡量标准，新增的可见边之比（e）提高至少0.695倍、可见边的规范化梯度均值（r）提高0.3倍，饱和黑色或白色像素点的百分比（σ）降低0.51。通过主观辨识，去雾算法生成的结果中保留了图像的纹理边缘，恢复出来的图像颜色更加贴近于实际生活。去雾效果有较大改善，纹理边缘更加细腻。

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王一   胡莘   杨夏芳  

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测绘相机的影像质量会影响卫星遥感的立体定位精度，与影像质量密切相关的关键因素主要有调制传递函数（Modulation Transfer Function,MTF）、信噪比（Signal to Noise Ratio, SNR）和量化位数（Quantization Bits, QB）。以“天绘一号”卫星影像为背景，研究无地面控制条件下成像质量对定位精度的影响并评估影像质量与立体定位精度之间的定量关系，并通过在轨仿真三种因素的降质数据进行有效性试验验证。

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黄志伟   王春阳   彭丽华  

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随着空间光通信技术和激光雷达技术的不断发展，液晶光学相控阵技术的应用也越来越广泛。但液晶光学相控阵存在加工工艺缺陷以及极间干扰等问题，导致实际偏转效率远远低于理论水平。从硬件方向来提高偏转效率成本太高且难于实现，而从优化算法的角度来提高它的偏转效率效果明显且易于实现。应用一种新的优化算法—蝙蝠算法，分别从迭代次数和衍射效率两个方面与粒子群算法进行了对比，仿真结果表明蝙蝠算法的优化效果良好，且迭代速度快于粒子群算法，在相控阵的波束优化问题上有着良好的应用前景。

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智民   方铉   牛守柱   房丹   唐吉龙   王登魁   王新伟   王晓华   魏志鹏  

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GaAs/AlGaAs量子阱材料是制备高性能激光探测器件的重要材料。然而材料在生长中引入的缺陷及材料中异质界面存在的界面特性，严重影响了光电器件的性能。而快速热退火(RTA)不仅可以使得材料重结晶，提高材料晶体质量，还可以促使量子阱材料界面混合，来达到改善量子阱的结构特性，使其带隙调谐，因此开展快速热退火对GaAs/AlGaAs量子阱材料结构及光学特性的影响研究。研究发现，当RTA 800℃后，XRD显示材料晶体质量和PL强度得到显著提升，是由于RTA消除了材料界面处存在的缺陷及位错，抑制了非辐射复合引起的。当RTA 900℃后，XRD显示材料晶体质量下降并且PL发光强度降低，是由于Al-Ga原子互扩散造成的界面混合引起的量子阱量子限制效应降低造成的，并且依据峰值能量理论计算，得到了室温下PL峰位的发光机制，通过分峰拟合后，发现快速热退火导致PL峰位整体蓝移，而Al-Ga原子的互扩散使得带间输运能量的增加，是造成室温PL整体峰位蓝移的主要原因。PL mapping显示了快速热退火可以显著改善材料整体发光均匀性，提高了材料整体质量。

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刘坤   苏彤   王典  

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由于采集、运动以及聚焦等导致的目标模糊是目标识别率偏低的一个主要问题，因此本文提出一种基于模糊不变卷积神经网络模型BICNN(Blur-Invariant Convolutional Neural Network)的目标识别方法。与仅优化多项式逻辑回归目标的传统CNN(Convolutional Neural Network)模型的训练不同，BICNN引入和学习一个新的模糊不变层改善模糊目标的识别率，提高目标识别的鲁棒性。首先，BICNN通过增加模糊不变约束项来优化本文提出的模糊不变目标函数进行训练；其次，通过减小模糊不变目标函数值来规定训练样本在模糊之前和之后的特征映射相一致，最终实现模糊不变性。测试结果表明验证，BICNN改善了因模糊造成识别率降低的问题，进而提升运动模糊图像的识别率。

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朱银龙   秦俊   张燕   梁潇   王闯堂   毕磊  

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利用电场控制磁光效应可在磁光器件中增加一个新的自由度，拓展器件的功能，而且电场调控能降低磁光器件的功耗，利于磁光器件的大规模集成。在基于Au/Ti/Y2CeFe5O12多层结构的全固态器件中，实现了电场对其磁光克尔效应的可逆调控。沿垂直于Au/Ti/Y2CeFe5O12界面方向施加电场，驱动氧离子在Ti与Y2CeFe5O12之间迁移，是调控磁光克尔效应的机理。该器件工作在室温，且磁光克尔效应的变化具有非易失性，调控幅度达38.7 μrad V-1。通过制备Au/Y2CeFe5O12作为对照, Ti层对电场调控磁光效应的关键作用被揭示出来。Au/Ti/Y2CeFe5O12器件电阻在外加电场中的响应特性证明了氧离子迁移的发生。该原型器件为制备电场可调磁光器件提供了一种新途径。

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吴永忠   朱健强  

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为了使钕玻璃棒状放大器结构更加紧凑，减少放大链数，从而减小激光驱动器的尺寸和建造费用。采用边缘光线原理设计非成像棒状放大器反射腔结构，其增益比成像反射腔高，可以反射全部泵浦光至增益介质表面，从而使得棒状放大器更加高效经济。在氙灯放电参数和增益介质尺寸相同情况下，非成像反射腔可以增加放大器小信号增益系数。数值模拟增益介质的储能密度，并和实验结果比较，与小信号增益系数较好吻合。因此，非成像反射腔具有特殊光学结构能够提高泵浦效率和放大器增益性能。

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于秋爽   张潇予   张志萍  

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硫系玻璃具有超高的非线性极化率和超短的非线性响应时间，良好热、化学稳定性以及易成纤成膜的特性使之成为优良的红外光学材料，在红外光子学领域受到了广泛的关注。本文从玻璃组分、微晶化处理、光辐照三方面综述了硫系玻璃三阶光学非线性方面的最新研究进展，并对现有的硫系玻璃的三阶非线性研究现状进行总结与展望。

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黎宇   廖梅松   薛天锋   贝家芳   胡丽丽   张龙  

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软玻璃光纤在中红外超连续谱的产生方面有广泛的应用，是目前研究的热点。本文综述了在氟化物光纤、碲酸盐光纤以及硫化物光纤中产生中红外超连续谱的研究进展。在氟化物光纤中产生了目前最高功率的中红外超连续谱；碲酸盐微结构光纤在中红外超连续谱的应用十分广泛；在硫化物光纤中产生了目前最宽的中红外超连续谱。

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郑也   李磐   朱占达   刘小溪   王军龙   王学锋  

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高功率窄线宽光纤激光器在地球科学、光束合成、非线性频率转换等领域有着重要的应用价值，近几年已经成为激光领域的研究热点。受激布里渊散射（SBS）、自相位调制（SPM）、四波混频（FWM）等非线性效应限制着窄线宽光纤激光器输出功率的提升。随着各种非线性效应抑制技术的发展，窄线宽光纤激光器的输出功率也得到了大幅提升，目前已经达到了kW量级。本文对1 um波段高功率窄线宽光纤激光器的研究进行了详细而全面的介绍，重点介绍了限制窄线宽激光器功率扩展的非线性效应及其抑制方法、高功率窄线宽光纤激光器的种子源技术以及国内外典型的高功率窄线宽光纤激光器的研究成果。

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徐勇   汪毅   邱建榕   沈毅   肖禹泽   陈晓冬  

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血管内超声（Intravascular Ultrasound，IVUS）和血管内光学相干层析(Optical Coherence Tomography，OCT)断层成像均属无损医学断层成像技术，常用于人体冠状动脉中薄纤维帽脂质斑块(Thin Cap Fibroatheromas，TCFA）的检查，其中IVUS的探测深度高，对TCFA的脂质核心大小能够较精确的测定，但由于分辨率较低，对TCFA的纤维帽厚度无法测量，而OCT分辨率很高，可以精确测量TCFA的纤维帽厚度，但探测深度浅，无法描述脂质核心的全貌。通过将IVUS与血管内OCT相结合，一次检查即可同时获得血管内壁的超声与OCT图像，实现对血管内血栓与斑块的精准诊断。本文通过设计了IVUS和OCT微型集成探头及近端驱动，实现了一套可同时对血管内壁进行IVUS和OCT成像的系统，对血管组织检测深度达到8mm，横向分辨率优于400μm，同时在1mm范围内分辨率优于30μm。对琼脂和铁丝等搭建的血管模型样品进行了成像实验，验证了系统的可行性。

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杨燕   张国强   李一菲   岳辉  

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针对通过局部相似假设估计透射率，景深突变边缘出现Halo效应问题，提出一种基于边缘保持的自适应高斯衰减图像去雾算法，该方法从大气耗散模型出发，引入大气幕亮度，将场景透射率的估计等效为大气幕亮度的估计。通过边缘检测算子提取边缘信息，分离边缘区域与非边缘区域，利用邻域内像素点的空间邻近度构建自适应高斯函数对非边缘区域进行平滑衰减。从而获得最优效果。通过大量实验测试验证，复原的图像整体平滑，细节明显，消除景深突变处的Halo效应,并且在客观评价中也体现出了优势。

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曹晶辉   朱华新   苏宙平  

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为了实现人工晶状体植入眼在远、中、近三个视距范围内均清晰成像，帮助白内障患者获得更好的视觉体验，本文设计了多焦点的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的环带面采取了自由曲面的形式。通过每个环带交替控制焦距的方法，避免了随着瞳孔收缩，焦点丢失的问题。基于折射定律的矢量形式，采取迭代计算的方法，设计了自由曲面形式的菲涅尔透镜，并模拟了不同焦点的处的能量分布。基于ISO11979-2中标准眼模型，模拟了菲涅尔自由曲面三焦点人工晶状体植入眼成像系统，附加光焦度分别为+1.66D和+3.32D.通过光线追迹计算了在不同光焦度下的MTF,计算结果表明在空间频率50lp/mm下远焦点，中焦点及近焦点处MTF均在0.2以上，满足患者的使用需求。

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李伟   刘超   吕靖薇   刘昭庭   汪发美  

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采用DDSCAT软件对金属/化合物/石墨烯复合纳米阵列的消光特性及电场分布情况进行仿真研究，研究结果表明，随着石墨烯原子层数的增加，偶极子共振峰逐渐增大；改变二层板结构和石墨烯的厚度，偶极子共振峰由680nm蓝移到500nm；外界介质折射率对LSPR的共振峰有着显著的影响；当介质折射率固定，石墨烯柱与金属Ag板底角与SiO2板的顶角处电场增强现象较为强烈。

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周旭   陈法喜   赵侃   刘涛   张首刚  

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光纤时间传递由于其较高的传递精度及其安全性，目前已经成为一种重要的时间传递手段。高精度的光纤时间传递系统中，由于传输时延会随着环境的变化而变化，传输时延的精确测量是影响高精度时间传递的一个重要因素。为了满足长距离光纤时间传递的工程要求，提出了一种基于时间数字转换(TDC)和现场可编程门阵列（FPGA）的时延测量方法。该方法将FPGA测量范围大但分辨率不高的特点和TDC分辨率高而测量范围小的特点相结合，从而实现大范围高分辨率的光纤时延测量。测量结果显示，该系统的测量范围为0-1s，分辨率为22ps，不确定度优于100ps，实现了范围大分辨率高的光纤时间传递的时延测量。

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张晋茹   陈玉宝   卜令兵  

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本文基于北京南郊观象台的气溶胶激光雷达探测得到的气溶胶消光系数和粒子退偏振比、多普勒测风激光雷达探测的大气风场、PM10等地面气象要素等综合观测资料，对北京2017年5月4～5日的一次的强沙尘天气过程进行分析。结果表明，5月3日下午水平风速开始减小，高空中出现垂直向下的气流，有利于沙尘从高空降落到地面；5月4日12：00-20：00之间，在40-1350m整个高度层出现统一向上的垂直气流，速度最高达到2m/s，导致了低空沙尘向高空扩散；从激光雷达雷达产品可以得到沙尘的立体分布情况：初期沙尘层高度在1km左右，中期沙尘高度在2km左右，后期沙尘高度回归到1km左右；激光雷达最低观测高度处的消光系数与地面PM10浓度变相关系数为0.8308。研究表明气溶胶激光雷达和测风激光雷达相结合能够有效的监测和预报大气气溶胶的分布及扩散。

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杨帆   何川   张旭升  

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为使LED光源实现特定范围内的均匀照明，本文提出了一种由复合抛物面集光器和自由曲面透镜结合的主次镜两级准直照明设计方法。该方法可将照明系统出射角控制在±5°～±15°的范围，并在目标区域内实现均匀照明。仿真结果显示，系统出射角在±5°～±15°范围内，理想情况下该系统能量利用率和照明均匀度均可达85%以上；同时，系统的照明均匀度随着照明距离的改变不会发生显著变化，在实际应用中可通过改变照明距离来改变光斑大小和光斑照度。

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施龙超   安玉磊   苏秉华   文博   董泽华  

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针对基于卡尔曼滤波的背景差分算法背景更新不自适应，对光照变化、物体移入移出敏感等问题，提出了一种改进的结合分类分块思想的背景差分算法。首先，利用前N帧视频序列图像通过均值法求得初始背景模型；第K帧图像与背景图像求得差分图像，将差分图像按照均值和标准差进行两次分类分块，分出前景块和背景块；基于单个像素对前景块进行背景差分细分割，最终确定运动目标；根据相邻两帧之间的灰度值信息完成背景模型的自适应更新。实验表明，该算法能够克服光照缓慢变化和背景中物体的轻微移动，鲁棒性好，运算速度快，能够得到精确的运动目标区域。

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吴中芳   周少聪   何贤强  

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摘要 偏振包含丰富的物体表面反射、散射信息，可有效提高成像探测能力。当前，水下物体偏振成像探测实验主要集中偏振度（DOP）、偏振角（PA）的研究，缺乏对Stokes矢量各偏振元素成像效果的认识。本文通过室外水槽实验，利用多波段、快速Stokes矢量成像的SALSA偏振相机，对比研究了Stokes矢量偏振元素成像相对于传统总辐射强度成像的优势，并分析了不同水下物体放置深度、泥沙浓度、物体材质及探测波段等对偏振成像探测的影响。结果表明：1）与传统辐射强度成像相比，偏振成像可获得更清晰的水下目标物图像，更好地获取水下物体的边界轮廓、纹理等信息，有效抑制水体吸收、散射的影响；2）与传统的辐射强度成像相比，偏振图像信息量随目标物放置深度增加的衰减较为缓慢，从而可探测更深的水下目标物；3）水体泥沙对偏振图像的影响比辐射强度图像大，在高浑浊水体，偏振成像效果不如总辐射强度成像；4）波长选择对水下物体偏振成像探测具有一定的影响，在清洁水体，蓝绿波段偏振成像总体效果最佳。区别于前人实验研究主要关注DOP和PA，本研究获得了Stokes矢量偏振元素对水下物体成像效果的认识。

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陈清江   李毅   柴昱洲  

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现有的大多数图像融合算法，无论是在变换域或是在空间域上，本质上都是通过设置滤波器提取高频细节来实现的。针对深度学习在计算机视觉上的良好表现，提出一种基于深度学习的多聚焦图像融合算法，在原有的AlexNet网络模型基础上对卷积核大小，步长等进行改进，利用改进后的深度学习网络特有的得分机制对聚焦图像块与散焦图像块进行分类，然后使用矫正矩阵对误判图像块进行矫正，并对融合后图像聚焦与散焦分界区域进行细分与修复，得到融合图像。最后选取5对多聚焦图像验证本文所提算法的有效性。实验结果表明，与DWTDB、DCT-Var、LP-PCNN和MWGF算法相比较, 运用本文算法进行图像融合保存了图像较多的原始高频信息,并在互信息、边缘信息保持度、平均梯度和熵四个评价指标上都取得了较好的表现。

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弓巧侠   汪盼   白云鹤   臧瑞环   杜艳丽   宋冲   马凤英  

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从菲涅尔非相干数字全息记录和再现的基本理论出发，对合成孔径非相干数字全息成像过程进行理论分析和计算。模拟仿真了SLM上加载透镜方式对合成孔径非相干数字全息成像特性影响，并对模拟结果进行了分析。通过对合成孔径过程进行模拟仿真发现，中心孔径是最为重要的子孔径，采用中心孔径加上十字型四个子孔径成像性能较好，或者采用双透镜对称加载模式，可以降低合成孔径子孔径的数目，减少全息记录时间。并比较了不同相位子全息图先拼接再重建，以及先重建再拼接两种再现方法，对再现像质量的影响。通过模拟仿真，验证了合成孔径技术在非相干数字全息中的适用性，为非相干数字全息术的进一步发展提供了理论基础。

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彭丽华   李明秋   黄志伟  

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针对光波导光学相控阵的光束优化问题，提出了一种基于遗传算法的幅值和相位混合加权的边瓣优化方法。以一维线阵为例，对混合加权的实现方法进行了分析，并在此基础上，对提出的遗传优化算法进行了计算机MATLAB仿真实验。仿真分析表明，优化后的天线方向图将栅瓣压缩为副瓣，同时峰值副瓣电平得到了明显的改善；对比分析优化搜索过程中有无主瓣情况，优化仿真表明，两者均能够达到压缩边瓣的目的。该算法具有良好的收敛性能，采用该算法对方向图进行优化设计, 能够有效提高设计的效率和质量, 在方向图综合中有着非常好的实际工程应用性。

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赵海琴   王林香   庹娟   叶颖   李国娇  

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用高温固相法制备了Li+、Bi3+掺杂Lu2O3:Ho3+荧光粉体，用XRD对合成粉体进行结构表征，用FLS920荧光光谱仪分析样品的发射光谱与激发光谱、荧光衰减曲线以及能级寿命，研究了不同浓度Ho3+的掺杂、不同温度以及不同浓度Li+、Bi3+掺杂对合成样品微结构及发光性质的影响。X射线衍射图谱表明，Li+、Bi3+、Ho3+掺杂Lu2O3的XRD图谱与Lu2O3的标准卡片基本一致，说明Li+、Bi3+与Ho3+的掺入不影响Lu2O3的立方相结构。在1100℃煅烧2h下，与Lu2O3: 2%Ho3+样品相比，分别掺杂16%Li+，1.5%Bi3+以及共掺2%Li+1.5%Bi3+ 3个样品的发光强度提高了3.0倍，128.9倍和1.4倍；在449nm激发下，与Lu2O3: 2%Ho3+荧光粉的寿命相比，2%Ho3+1.5%Bi3+共掺Lu2O3，2%Ho3+16%Li+共掺Lu2O3及2%Ho3+2%Li+1.5%Bi3+共掺Lu2O3荧光粉的荧光寿命均有不同程度缩短。

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杨桄   向英杰   王琪   田张男  

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高光谱图像越来越高的空间和光谱分辨率，带来了数据量大、相关性强和冗余度高的问题，使得异常检测结果精度不高。为了选择更加有利于异常检测的图像，运用二维主成分分析方法降维，并引入局部联合偏度-峰度指数进行图像选择，提出了一种基于选择性分段二维主成分的高光谱异常检测方法。首先利用相关系数对原始图像进行分段，然后通过旋转数据结构在每个波段子空间中实现行-列二维主成分降维；再选择合适大小的窗口，遍历每个降维结果主成分，计算窗口内的局部联合偏度-峰度指数，并以此为指标选择图像用于异常检测。实验结果表明，本文方法的ROC曲线、AUC值和BD值均优于其他传统的方法，具有更好的检测性能。

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唐庆博   谭尚真   陈亚南   王飞  

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近年来对非合作目标的重建需求越来越高。现有的将激光与相机结合的视觉系统大都是结合相机与激光测距仪，这样的视觉系统不仅应用不方便，而且成本偏高。本文提出了一种新的视觉系统，我们用一个简单的单点激光替换激光测距仪，发现这种视觉系统也能对目标激光点进行高精度的三维重建，但普通激光相对于激光测距仪的成本要降低很多。 在本文中，我们首先提出了一种能够有效标定相机与简单单点激光之间外参的方法，之后演示了如何用标定好的激光相机系统获取目标激光点的三维坐标。实验结果表明，用我们的方法重建出的目标点三维坐标精度较高，其重建精度能够与基于激光测距仪的视觉系统相比。

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金云飞   王后茂   王咏梅  

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发动机羽流效应的防护一直是航天器设计中非常关注的问题。羽流紫外辐射监测单元是我国首个进行发动机羽流紫外观测的在轨光学仪器。为了不影响发动机和航天活动的正常运行，本文通过观测羽流紫外光谱特性的方法，来对发动机工作状态、羽流特性等进行观测。从传回的试验数据可以看出，本次在轨羽流紫外辐射试验获得较好的观测结果。本次试验为今后开展发动机羽流常态化监视及羽流效应的研究提供了较好的研究基础。

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王亚东   杨玲珍   杨永强   王娟芬   张朝霞   薛萍萍  

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论文实验研究了混沌激光通过脂肪乳液的时间点扩展函数的特性。实验采用混沌光作为光源，利用混沌信号的相关函数具有delta函数特性的特点，将探测到的信号与原始信号作互相关运算，提取出测量系统的时间点扩展函数。实验中通过增加脂肪乳液的浓度,使其散射系数增大而保持吸收系数不变,实验得到混沌光穿过不同浓度脂肪乳液的时间点扩展函数,从获得的时间点扩展函数中提取出差分路径长度因子，定性地分析脂肪乳液的光学特性。实验结果表明随着脂肪乳液浓度的不断增大，两路信号的相关度在不断减小，差分路径长度因子与脂肪乳液的散射系数正相关。

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孙道中   吉长东   马传宁  

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本文针对GEWEX-SRB、ISCCP-FD和CERES-SYN中上行长波辐射数据在极地地区的精度问题展开研究。实验利用极地地区的BSRN和CEOP两种地面观测数据作为参考数据，并采用降尺度方法对地面数据进行处理，最后对辐射产品进行精度评估。精度研究结果显示，在极地地区，3种常用上行长波辐射数据总体精度较低，均方根误差和平均绝对偏差基本在15W/m2以上，GEWEX-SRB，ISCCP-FD和CERES-SYN上行长波辐射产品的均方根误差均值分别为23.70W/m2（8.69%）、25.14W/m2（9.62%）、22.98W/m2（8.80%），平均绝对偏差均值分别为18.53W/m2（6.96%）、20.09W/m2（7.70%）、17.73W/m2（6.79%）。通过精度分析得出，影响上行长波辐射产品精度的因素包括地物空间异质性、输入参数误差、云的影响以及辐射产品的空间分辨率较低等。

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蔡昕旸   王新伟   李如雪   王登魁   方铉   房丹   张玉苹   孙秀平   王晓华   魏志鹏  

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本文采用直流磁控溅射的方式在浮法玻璃衬底上制备了立方多晶铁锰矿结构的ITO薄膜。为了实现ITO薄膜表面等离子体共振（SPR）波长的可控调节，通过改变薄膜沉积时间，制备出不同厚度的ITO薄膜。随着膜厚由16nm逐渐增加到271nm，其结晶程度得到增强，对应的载流子浓度由4.79*10^20cm^-3增大到2.41*10^21cm^-3，SPR波长由1802nm逐渐蓝移到1204nm，实现了近红外区域SPR波长较宽范围的可控调节。采用Drude自由电子气模型对不同厚度ITO薄膜的介电常数实部交叉波长进行了理论计算，进一步证明SPR波长的有效调节取决于膜厚对载流子浓度的影响。

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张策   陈根祥   高云舒   于超   吕敏   陈笑   张倩   王义全  

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光纤激光器在光纤通信、光纤传感、光谱测量等众多领域有着广泛的应用。本文设计并研制了一种基于数字微镜器件（DMD）实现滤波功能并具有多个输出端口的宽带连续可调谐掺铒光纤激光器。用行波速率方程模型对激光器的输出特性进行了理论分析和仿真研究。在此基础上，实验搭建了具有8个输出端口的宽带可调谐掺铒光纤激光器实验系统，实验结果显示各端口输出波长范围50nm，完整覆盖了整个C波段并拓展到了S和L波段。激光器阈值泵浦功率17mW, 输出激光的3dB带宽小于0.02nm，边模抑制比大于50dB。对激光器在100分钟之内输出稳定性的实验测试表明，输出激光的功率波动小于0.4dB，波长抖动小于0.02nm。

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龚书航   钱东斌   苏茂根   赵冬梅   孙对兄   吴超   王永强   马新文  

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以具有复杂颗粒特征的商业食盐为模型样品，实验研究了激光诱导击穿光谱（LIBS）技术检测复杂颗粒状物质中微量元素光谱的稳定性。通过测量和分析食盐中Ca(800ppm)、Sr(35.1ppm)、Mg(6.4ppm)和Fe(1.7ppm) 四种目标微量元素在250-465nm波段的发射谱线强度、相对标准偏差和信噪比随距焦量、激光脉冲累加次数和光谱采集延迟时间的变化规律，确定了采集目标微量元素对应分析谱线的最优实验条件。基于优化的实验条件，采集食盐颗粒中四种微量元素的LIBS稳定性分别好于10%、14%、13%和28%。本文研究结果表明了LIBS技术具备了定量检测食盐颗粒中含量为ppm量级元素的能力，为LIBS技术在线检测复杂微颗粒形态物质中微量元素的工业应用提供了实验依据。

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阙笑语   吴国华  

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随着柔性显示面板技术的不断发展，曲面显示屏将被广泛应用。针对曲面显示屏设计背光照明系统使其在曲面屏上产生均匀的照度分布非常重要。本文通过优化LED阵列排布，使其在目标面上产生了均匀的照度分布。通过构建反映照度均匀性的目标函数，目标函数以阵列中各LED的位置坐标为变量，利用模拟退火算法对阵列中各LED的位置进行优化，使目标函数获得最小值。为了验证算法的可行性，分别以圆柱型曲面、抛物型曲面和正弦型曲面为照明目标面，优化设计了三个不同排布的LED阵列，优化后的LED阵列其在相应的目标面的照度分布均匀性分别达到98.8%，99.3%和97.0%。本文也分析了LED阵列中各LED的装配公差对目标面照度均匀性的影响，模拟结果表明装配公差在3mm以内，目标的均匀度下降不超过3%，说明这种设计方法具有很好的实用价值。

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薛春玲   徐月娜  

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光场压缩态在量子超精密测量、量子通信和量子信息处理等领域有着重要的应用。目前实验上可以实现的两种类型的明亮光场压缩态分别为正交振幅分量（正交相位分量）压缩态和强度差压缩态。正交振幅分量噪声和强度差噪声分别对应于光场输出算符的一阶和二阶涨落。对于同一量子压缩光场采用以上两种不同的测量方案会得到不同的压缩度，本文对此加以理论解释。在输出信号没有损耗的情况下，强度差噪声和正交振幅分量噪声的压缩度都随着增益的增加而增大，但是强度差噪声的压缩度小于正交振幅噪声的压缩度。考虑损耗的情况下，强度差噪声的压缩度反而大于正交振幅噪声的压缩度。即正交化的振幅噪声压缩度对损耗更加敏感。

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葛茂忠   项建云   汤洋  

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采用疲劳裂纹扩展实验研究激光冲击处理技术对TC4钛合金激光熔覆修复件疲劳裂纹扩展速率的影响。利用光学显微镜和X射线衍射仪表征试样的微观结构，分别采用X-350A型残余应力测定仪，NANOVEA PS50型三维非接触式表面形貌仪和扫描电镜测量试样表层的残余应力，表面粗糙度和试样断口形貌。结果表明：激光修复区由β晶粒和沿晶界分布的α相组成，热影响区由等轴的α晶粒和β转变组织组成；激光冲击之后，衍射峰半高峰宽明显宽化并向2θ角增大的方向移动，试样表层的残余应力由拉应力变为压应力，试样表面的粗糙度由Ra1.2μm增大到Ra1.6μm；根据修正的七点递增多项式拟合法，基于数理统计方法，获得代表同组不同修复件的裂纹扩展速率方程；同未激光冲击的TC4修复件相比，激光冲击修复件的疲劳裂纹扩展速率明显降低。激光冲击后TC4钛合金修复件抗疲劳裂纹扩展能力的提高主要归功于激光冲击处理诱导的晶粒细化和残余压应力。

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廖昆   廖健飞   谢应茂   王形华   田华  

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本文设计了一种中心椭圆空气孔缺陷的光子晶体光纤，采用全矢量有限元法，数值研究了该光纤基模的模场分布、双折射、色散、非线性及限制损耗特性。研究结果表明：模场能量束缚在光纤的纤芯。在λ=1.55μm处，光纤获得5.958×10-2的双折射，实现了10-2的高数量级。以及在1.50μm-1.60μm波段范围内，具有高负平坦色散，色散值在-549.2±5 ps/(nm.km)范围内。同时光纤的x偏振基模具有46.82W?1?km?1的高非线性系数，以及具有5.413×10-4dB/km的低损耗值，并且x，y两个基模偏振态的限制损耗相差6423倍，利于制造保偏性能强的偏振单模光纤。基于这种具有高双折射高非线性高负平坦色散低损耗的光子晶体光纤，其作用在很多领域都具有广阔的前景，如光纤传感、偏振控制、色散补偿及非线性光学等领域。

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郑曼迪   熊黑钢   乔娟峰   刘靖朝  

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对比基于宽波段、窄波段建立的土壤有机质含量的预测模型以及空间格局分布的差异性，采用地面高光谱测量和土质分析，验证利用卫星遥感数据监测土壤基本生态参数的可行性。以天山北麓阜康市的土壤为研究对象，运用宽波段、窄波段两种方式计算实测光谱反射率的综合光谱指数，与无人干扰区、人为干扰区的有机质进行相关性分析以及主成分分析，以相关系数与特征向量值都较优的综合光谱指数作为自变量，使用多元线性回归模型以及偏最小二乘回归模型分别建立了无人干扰区、人为干扰区宽、窄波段的土壤有机质高光谱的预测模型，并进行模型验证、对比与优选，最后基于最佳模型对研究区进行土壤有机质含量的空间格局反演和分析。结果显示，通过有机质与盐分指数、植被指数的相关性分析和主成分分析，挑选出了无人干扰区窄波段的SI2、SI3和RVI、NDVI以及宽波段的SI1、SI2和RVI、NDVI，人为干扰区的窄、宽波段的盐分指数SI1、SI3和SI1、SI2、植被指数RVI、NDVI和RVI、RDVI，用以建立有机质含量的多元线性回归模型以及偏最小二乘回归模型。对比两种建模方式，有、无人干扰区都是窄波段的偏最小二乘回归模型精度最好，R2、RPD分别为0.753、2.01和0.819、2.14。基于以上的最佳模型对研究区的土壤有机质含量进行空间反演与分析，无人干扰区的有机质含量集中在小于10g/Kg，含量小于10-15g/Kg范围的人为干扰区，分别呈现出呈现中间低、四周高以及西南、东北低，中-北部高的趋势。

       PDF全文 (下载：0)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第7期 pp.072801      

吉长东   孙道中   马传宁  

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针对大气分子以及气溶胶粒子散射对电磁波传输影响，同时为避免辐射传输大气校正方法使用困难的问题，运用一种快速大气校正方法以消除大气对电磁波传输的影响。首先基于大气辐射传输模型构建了气溶胶反演及大气校正查找表，其次采用暗目标算法实现了气溶胶光学厚度反演，最后逐像元计算了大气校正参数。实验利用新一代的极轨运行环境卫星NPP VIIRS数据，分析了大气校正前后植被与水体的反射率差异；另外还利用MODIS地表反射率数据对大气校正结果进行验证。结果表明，经过大气校正后的地物光谱曲线更接近实测光谱曲线并且与MODIS地表反射率产品比较，快速大气校正结果具有较高的精度，其误差较小（±0.03以内），扩大了遥感数据的定量化应用。

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周可欣   秦仁耀   曹强   张志强   张学军   孙涛   淮军峰  

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采用1Cr15Ni4Mo3N粉末对基于激光熔覆技术对30CrMnSiNi2A超高强度钢进行表面熔覆1Cr15Ni4Mo3N以修复母材浅表层损伤。借助光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、万能试验机、冲击试验机、显微硬度仪对熔覆层显微组织、化学成分、拉伸性能、硬度、耐磨性和耐蚀性冲击韧性进行评价。结果表明，熔覆层组织主要为马氏体（黑色相）和奥氏体（灰色相）的双向组织，经200℃低温回火去应力作用后，在基于30CrMnSiNi2A母材的上激光熔覆1Cr15Ni4Mo3N的熔覆接头经200℃低温回火后拉伸强度可达到1300MPa以上，延伸率达到8.1%，冲击 韧性达到53.8J/cm2，恢复到满足30CrMnSiNi2A超高强度钢母材强度与延伸率的近90%，且冲击韧性达到母材性能的两倍，可满足航空超高强度零件浅表层损伤修复的使用要求。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第7期 pp.071404      

胡义慧   董航宇   江超   黄会玲   夏果  

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为了实现温度和折射率的同时测量，在单模光纤(SMF)中接入一段硬塑料包层光纤(HPCF)，构成一个Mach-Zehnder干涉仪，利用该干涉仪制备出一种可同时测量温度和折射率的光纤传感器。由于单模光纤纤芯和硬塑料包层光纤纤芯直径不匹配，引起通过硬塑料包层光纤的透射光产生干涉谱，利用透射光谱随外界环境温度与折射率变化实现温度与折射率的测量。理论分析了该传感器实现温度和折射率测测量的原理。实验结果表明：传感器透射光谱第一个谐振峰（dip 1）测量得到的温度和折射率的灵敏度分别为12.0 pm/℃和39.18 nm/RI，传感器透射光谱第二个谐振峰（dip 2）测量获得的温度和折射率灵敏度分别为13.3 pm/℃和52.56 nm/RI，利用矩阵理论可以得到同时测量温度与设备的测量矩阵，实现温度与折射率的同时测量。该传感器具有体积小、结构简单、制作容易、灵敏度较高的特点。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第7期 pp.070605      

张海瑞   李彦彬   邢瑞康   马新鹏  

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随着高技术的发展及其在军事上的不断应用，现代红外侦察能力得到不断提升，这也促进了红外伪装能力的发展。针对目前防空导弹装备红外伪装能力的指标体系不健全及其量化问题，提出了综合评估其红外伪装能力的指标体系和方法。该体系从红外侦察能力、红外隐真能力和红外示假能力3个方面系统分析防空导弹装备红外伪装能力，通过基于综合赋权法的集对分析模型进行综合评估，再通过算例分析，对该评估体系及方法进行数据分析，并利用灰色理想点法对计算结果进行了验证。最后，指明了防空导弹装备红外伪装能力的建设方向是全方位、多波段和体系化。

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万佳宁   林雨   钟莹   刘海涛  

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基于时间相关单光子计数技术，研究了金纳米颗粒对CdSe/ZnS量子点荧光自发辐射的影响。经过多次试验，找到了与金纳米颗粒有效耦合的量子点样品制备方法。实验测量了高浓度量子点样品与金纳米颗粒耦合时的荧光寿命，发现金纳米颗粒能够显著降低量子点的荧光寿命。在此基础上，进一步研究了单量子点的荧光特性，实验观测到单量子点与金纳米颗粒耦合时，荧光寿命降低到接近1/100。通过数值计算，得到了量子点偏振方向、量子点到金纳米颗粒距离以及金纳米颗粒尺寸等对量子点荧光自发辐射速率的影响，解释了实验数据。

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孙凯传   柳晨华   杨斌   严红丽  

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本文提出一种在贝叶斯引理框架下，通过组合约束稀疏编码的鲁棒性视觉跟踪方法。针对以往的稀疏正则化编码方法主要使用L0或L1作为正则化惩罚项，而导致系数解不稳定和准确的问题，本文结合L0和L1稀疏编码作为正则化惩罚项，确保视觉跟踪的稀疏问题更加稳定准确。为了剔除跟踪过程中的异常值，引入了一项残差权重项来降低离群子的干扰。同时，为了更好解决最小化目标函数问题，本文还引入一种基于加速近邻梯度（APG）的快速增量迭代方法。最后，在多个不同的序列上的实验表明，本文算法具有较高的准确率和鲁棒性。

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吕卫   蔡志强   褚晶辉  

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针对用户家中电器负荷识别分解问题，提出了一种新的特征提取方法。首先对总线电流进行小波滤波处理，并根据周期差分的方法除去负荷暂态电流的背景电流，获取负荷投切后的暂态电流信号。然后对负荷的暂态电流进行S变换获取幅值谐波矩阵，并使用双向二维主成分分析对暂态电流的幅值谐波矩阵从行和列方向上进行压缩以提取特征。最后使用支持向量机对样本特征集进行分类。对BLUED电力数据集的6种家用负荷进行识别分解，平均识别率为99.24%，最高达到100%。且该方法与其他特征提取方法相比，对于电气特性相似的负荷具备更高的识别率。实验结果表明，该项研究具有较强的实用价值，为非侵入式负荷识别提供一种可行的方法。

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吴道永   卢道明  

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考虑每个腔囚禁一个二能级原子，腔与腔之间通过光纤连接，并且原子与腔场发生共振相互作用的情况，利用几何量子失协度量两子系统间的量子关联，研究了T型结构耦合腔系统中两原子间和两腔场间的几何量子失协。采用数值计算方法，讨论了原子与腔场间耦合强度变化，以及腔模与光纤模间耦合强度对几何量子失协的影响。研究结果表明：随原子与腔场间耦合系数增大，原子间几何量子失协减弱，但腔场间的几何量子失协却增强。随光纤模与腔模间耦合强度增强，原子与原子之间几何量子失协增强；相反，腔场与腔场之间几何量子失协却减弱。

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韩雪莹   王琪   葛乃馨  

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相位调制法通过对局部网点进行位移形成潜像以达到仿伪目的，而潜像网点空间位置变化会对图像呈色效果产生影响。通过探索相位调制方案对网点空间分布带来的变化，分析潜像对图像呈色属性的影响机理。运用相位调制法中的最小位置变换和中心位置变换模型，量化得到因网点位移而对网点分布带来的局部变化量，并以此分析网点分布变化与密度变化对网点呈色效应的影响。结果表明，相位调制潜像法重置网点位置，不同网点排布状态及密度下的颜色属性发生变化，影响了图像呈色效果。因此，合理化相位调制方案是图像色彩再现的有力保障，为防伪图像质量的相关研究提供了有价值的理论依据。

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刘金朵   孙文磊   黄勇  

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随着工业领域的日益发展，零件的造型越来越来呈现出多样性与复杂性。当遇上破损自由曲面零件需激光修复时，由于曲面曲率的变化不一致，激光加工过程遇到的困难更大。针对于此问题，本文提出一种方法将快速生成的轨迹点集进行区域分割，在分析曲面特征的基础上，形成不同的点集区域。同一区域内机械臂关节角度变化不大，不同区域间可利用变位机将轨迹点调至满足激光加工要求的位姿，即当前加工点的熔池位于水平状态，以保证熔覆质量。建立机器人与变位机的运动模型，使两者协调配合运动，在达到加工精度要求的同时，有效提高激光修复曲面零件的加工效率。

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李代林   于洋   李贵雷   杨丹   张传法   王宁   朱化凤  

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水下成像技术是水下探测的一个研究热点，针对目前水下成像装置存在的不足，提出了新的水下目标成像及处理系统。对该系统所采用的成像方案、成像原理、成像分析及处理算法进行研究。首先，基于菲涅尔定律进行理论分析和数值模拟，使用MATLAB软件对常见材质进行反射偏振特性模拟，获取了反射光中两垂直分量振幅比和相位差。之后，使用改进的成像系统得到了物体的斯托克斯参量。最后，对所得参量进行处理，计算得出偏振度和偏振角图像，将之转换至HSV及Lab空间，并对图像特点进行分析。实验结果表明：引入的偏振度和偏振角图像能突出图像材质信息，增强实验中材质对比度，更利于人眼识别。

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赵义鹏   李铁军   王宁   王旭之   刘今越   郭士杰  

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采用机器视觉测量轮的转速，具有高效、直观的特点。如果测量高转速，就需选用高帧速相机，这样则会导致相机数据量的激增。为了解决数据量过大的问题，本文提出了一种采用低速电子卷帘快门相机来测量轮子转速的方法。该方法是依据低速电子卷帘快门相机采集相对高速转轮的图像时，卷帘快门会引起轮图像的几何畸变。利用这些畸变图像中的信息，可以求解出对应的转速，实现低速相机采集轮相对高速转动的目的。为了揭示转动速度和图像畸变之间的关系，而建立了旋转仿真模型，并在模型中验证了所提求解方法的有效性。为了解决空间中的轮被单目相机拍摄而产生的二义性，而提出结合轮的转速来消除二义性。最后进行了验证实验，实验结果表明采用低速电子卷帘快门相机能够测量高于相机帧速的转速，并且相对误差小于4％。

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吴丹磊   冯丽爽   王爱民  

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内窥镜物镜是双光子成像应用于医疗内窥成像的关键部件，物镜的成像质量和信号光收集效率对最终图像的质量至关重要。本文为光纤扫描式双光子成像系统设计了一款高收集效率、直径400μm大视场、结构紧凑的物镜。在该系统中，920nm飞秒激光从双包层光纤纤芯部分出射后，经过物镜对样本进行激发，激发出的460nm二次谐波和510 nm荧光再次经过物镜被收集到光纤包层中，在此过程中，为了提高荧光收集效率，我们对物镜组进行轴向色差设计，以使更多的荧光进入光纤包层部分。利用Zemax光学设计软件进行系统优化设计，设计结果表明，物镜组在920 nm波长下全视场范围内的调制传递函数在700 lp/mm处大于0.25，满足激发光的使用要求；同时在Zemax软件非序列模式下对本文设计的物镜和传统梯度折射物镜的信号光收集效率进行比较，仿真结果显示，本文物镜的信号光收集效率高达54%，比传统梯度折射率物镜提高2倍以上。

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朱婉霞   王国栋   潘振宽   侯国家  

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图像的模糊会在人们对图像内容的识别和分析的过程中造成极大的不便。为了克服这个难题，需要一个高效的去模糊算法。为了提高去模糊算法的效率，提出了一种基于变分方法的盲复原模型来为彩色图像去模糊，该方法使用非线性扩散方程作为变分能量方程中的规则项，此外，在处理图像的过程中将单通道扩展到了多通道，在最后的图像复原阶段还引入了分裂Bregman方法。基于非线性扩散项的去模糊效果相比于其它算法有更好的进行平滑滤波和保留图像边缘信息的能力，更快的计算速度，更高的复原图像质量，已经有很多实验验证了该方法的有效性。基于非线性扩散项的去模糊算法提高了图像复原的效率，有更好的视觉评价和客观评价。

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袁牧野   刘波   王天亮   徐志康  

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文章介绍了基于微波光子技术的射频锯齿波产生技术的应用背景和技术类型，为克服电子学波形生成办法的电子瓶颈，本文以外调制方法作为技术基础，提出了一种基于并联马赫曾德尔调制器（MZM）生成锯齿波的新方法，通过调整MZM直流偏置电压和射频信号幅度以满足正交偏置点和调制系数的要求，保证经光电平衡二极管（BPD）后生成的光电流各频率分量特性符合锯齿波要求。本文建立了完整的数学仿真模型，并完成了实验证明。结果表明该方案灵活，具有优秀的可扩展性，通过简单操作即可完成波形生成和正负斜率切换。

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邓晓隆   田石柱  

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本文以桥梁变形检测为目的，以一拱桥模型为试验对象，采用加载的方法研究了三维激光扫描仪在桥梁变形检测中的应用。基于脉冲测距原理获取各工况下模型点云数据，分别从定性和定量两方面对点云数据处理，获得了桥梁关键构件变形信息，并提出通过圆形标靶轮廓点云来拟合标靶圆心坐标，以获得构件精确的变形值。最后，将三维激光扫描结果与位移计测量值及有限元模型分析的结果进行对比。结果表明,三维激光扫描仪能够较为全面地获取桥梁变形数据，同时具有精度高、效率高的特点。

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何志超   赵龙章   陈闯  

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针对人脸表情识别任务中，传统的机器学习方法是基于人工提取特征，其特征提取过程时间复杂度高且鲁棒性差，而现有卷积神经网络依赖单通道卷积核提取特征不够充分导致识别率不高的问题，本文提出一种多分辨率特征融合的卷积神经网络。将图片通过两个相互独立且深度不同的通道进行特征提取，使卷积神经网络自主学习同一图像下不同分辨率的特征，然后将不同分辨率的特征送入全连接层进行特征融合，最后经过softmax分类器进行表情分类。在JAFFE和CK+表情数据库上进行多次实验，结果表明，与传统的机器学习方法和现有的卷积神经网络结构相比，本文使用的卷积神经网络结构模型具有更好的鲁棒性和泛化能力以及更快的收敛速度。

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周龙杰   周东   曾文兵  

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针对长距离水下无线光通信系统，利用蒙特卡洛方法研究了水下光束的传输特性。提出采用平顶光束替代传统高斯光束，以延长通信系统的传输距离。通过对比平顶光束和高斯光束在三类清澈海水的传输特性，基于脉冲位置调制技术，对两种水下无线光通信系统进行实验仿真。结果表明：在相同条件下，高斯光束的水下通信系统和平顶光束的水下通信系统的可靠视频传输距离上限分别为268米和340米。在清澈海水中，采用平顶光束可以有效的延长水下无线光通信系统的通信距离。该结果为长距离水下无线光通信系统设计提供了参考。

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康海林   赵婷   周骅   刘桥   张正平  

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鉴于传统的TLD(Tracking Learning Detection)算法存在鲁棒性差、跟踪成功率低以及运算效率低等问题，提出一种结合BRISK (Binary Robust Invariant Scalable Keypoints)特征点与区域预估的TLD跟踪算法。在跟踪器中BRISK特征点，与传统的用于跟踪的普通像素点相结合，共同用于目标跟踪，由于BRISK特征点提取较快，使得跟踪器部分的总体运算时间降低；在检测器部分采用Kalman滤波器与马尔可夫模型方向预测器相结合的方式，使得最终送入到检测器的子图像块数量大幅缩减，且对相似目标的辨别能力增强，进而提升了检测器的速度的精度。实验结果表明，相比传统TLD算法，同时采用这两种方式对传统TLD算法进行改进后，跟踪精度提高约64.4%，运行速度提升约39.6%，具有更好的鲁棒性。

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任超锋   张楠  

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数码相机的非线性光学畸变补偿，主要有摄影测量领域使用的像方畸变模型和计算机视觉领域使用的物方畸变模型两种方式。针对两种畸变模型难以通用的难题，提出了一种像方和物方的畸变模型相互转换方法。首先，利用已知畸变模型系数及内方位元素生成原始像点与理论像点的对应关系，构成虚拟观测值。其次，利用虚拟观测值对内方位元素及待转换畸变模型系数进行整体最小二乘平差解算。最后利用三维控制场检校结果对转换结果进行精度评价。试验结果表明，当相机检校总体中误差小于0.3像素时，两种畸变模型转换前后像点畸变量不符值小于0.5像素，可以达到子像素的转换精度需求。

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马晓虹  

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针对KCF算法在每一帧都更新的策略使其不能有效处理目标快速运动及干扰的问题，提出一种增强阈值更新的核相关目标跟踪方法。其在平均峰值相关能量（APCE）的基础上将APCE阈值和APCE梯度阈值相结合的方法来判断跟踪结果的可靠性，以决定模型是否更新。其中将APCE阈值反向加强，将APCE梯度阈值正向加强，当APCE和APCE梯度都高于各自阈值时更新，否则停止更新。通过定量及定性实验表明，算法相对KCF对目标快速运动及干扰等处理能力更加有效，算法提出以梯度检测跟踪性能及阈值增强的思想对跟踪算法的设计有很好的参考价值。

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姚文涛   高万荣  

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内窥光学层析成像术（Endoscopic Optical Coherence Tomography, EOCT）是OCT领域的一个重要分支。因为内窥OCT的微米级的高分辨率光学断层和非接触式成像能力，现在已经成为内窥医学和OCT技术领域研究的热点。主要阐述了内窥OCT的基本原理和组成，总结了内窥OCT探头的分类；研究了近年来各种内窥OCT探头的设计，尺寸、分辨率和成像速度等等关键性的参数以及不同探头的优劣势和应用场合；简述了医学领域中特异度和敏感度的概念，重点总结了不同类型的内窥OCT在心血管系统、食道、胃和小肠以及胰腺管等的临床运用和以特异度和敏感度为基础的实验结果的评判，并对未来内窥OCT的发展作了一个简要的讨论。

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林子强   马骁   林锦新   杨佳琪   李仕萍   钟金钢  

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目前傅里叶叠层显微术装置常采用平面阵列LED光源提供角度照明，然而由于LED各角度发光光强不同,导致不同角度照明样品的光强不一致。因此本文提出了一种基于圆弧形阵列LED光源旋转照明装置的傅里叶叠层显微术，在确保LED子光源不同角度照明光强一致的同时，也有利于实现对样品的大角度照明。通过平面阵列LED光源与弧形阵列LED光源旋转照明装置的对比实验，证明了提出方法的优点和实用性。

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蔡厚智   付文勇   雷云飞   廖昱博   刘进元   龙井华  

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对于采用多个磁聚焦成像、电子束时间展宽、阴极和微通道板（microchannel plate, MCP）距离为50 cm的新型分幅相机，本文研究了空间分辨率与磁聚焦透镜数目及电流的关系，实验表明采用三个磁聚焦透镜适当电流时，空间分辨率最好；且离轴越远空间分辨率越差。研究了空间分辨率与阴极电压的关系，实验表明空间分辨率随着阴栅极间电压的增大而提高。实验表明该新型分幅相机成像面为一个曲面，整个阴极面不能同时成像清晰。采用电子束时间展宽技术后该新型分幅相机时间分辨率提升至11 ps；当成像倍率为2:1时，相机的静态空间分辨率为5 lp/mm。

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董伟  

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三维激光扫描的点云中包含了大量数据，而有些数据在应用过程中，并不是都能产生作用，特别是对于建筑物点云，只需要确定建筑物轮廓线上的点云即可。基于此，本文利用邻近点几何特征来实现建筑物点云特征线的提取，该算法首先是利用k最邻近点搜索算法对某个点邻近点进行搜索，并根据邻近点确定法向量及基准面，利用基准面上探测点和邻近点的法向量夹角特性确定建筑物边界；其次是利用整体最小二乘和加权主元分析法对RANSAC进行改进，并基于该改进算法，确定折边两侧点云平面，利用两侧点云边界特性探测建筑物折边。通过实例分析确定了该算法提取速度快，冗余度少，可以比较准确的提取建筑物的特征线。

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朱佳巍   王旗   范俊辉   净晓东  

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摘要 为了满足现代智能化设备和红外交互识别的需求，本文通过使用CodeV和Zemax光学设计软件设计了一款小型化红外广角镜头。该镜头使用了三片塑胶非球面镜片和一片红外带通滤光片，其光学结构形式为负-正-正的结构。设计结果表明：该镜头的F数为2.2，全视场最大角度为129°，系统的机械总长为3.8mm。该设计在1/2奈奎斯特频率处各个视场的MTF数值均大于0.5。通过对该镜头进行组装测试，其MTF性能符合设计需求，可以实现较好的红外探测功能。

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高秀云   张叶   崔艳霞   刘艳珍   李国辉   石林林   郝玉英  

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外量子效率远远超过100%的有机光电倍增探测器在近年来受到了研究者们的广泛关注。本文首先给出了有机光电倍增探测器的基本结构及其光电倍增机理。有机光电倍增探测器由于其活性层的材料特性不同，可分为小分子基及聚合物基两种类型。本文中，针对这两种不同类型有机光电倍增探测器的研究进展进行详细综述。接着，详细介绍了研究者们在改善有机光电倍增探测器量子效率、暗电流、响应速度、光谱性能等方面所取得的一些重要进展。随后，简单介绍了研究者们针对有机光电倍增探测器的工作机理所提出的一些不同解释。最后，我们总结了全文并针对有机光电倍增探测器的发展前景做出了展望。

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张莹   白忠臣   黄兆岭   赵麒   彭嫚   秦水介  

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利用羧基修饰的CdSe量子点与氨基包覆的金纳米粒子之间的静电相互作用方法，建立了纳米自组装体系，进而构建了Au纳米粒子/CdSe量子点荧光共振能量转移体系。采用100nm尺寸的紫外激光光斑激发该体系辐射荧光，研究了它们之间不同距离的体系的荧光变化。结果表明，具有不同相对距离的体系也具有不同程度的荧光频移效应和强度的变化，相互作用荧光强度随距离的增大而减小，荧光共振能量转移效率随距离增大而减小，并与forster能量共振转移理论一致。

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王清晨   景军锋   张蕾   王晓华   李鹏飞  

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针对牛仔布人工检测慢，误检、漏检率高的问题，提出一种采用最优Gabor滤波器的牛仔布缺陷自动检测算法。首先对正常的牛仔布图像构造任意的二维Gabor滤波器，同时采用改进的差分进化算法对Gabor滤波器参数进行优化，得到与正常牛仔布纹理最匹配的参数；然后根据最优参数构造Gabor滤波器，对待检测图像进行卷积处理得到特征图像，再结合阈值操作得到初步检测结果；最后使用矩形框与局部大津法分割出精确的缺陷区域。实验结果表明：该算法能够实现牛仔布的缺陷检测，具有学习时间短，鲁棒性强和准确率高的特点。

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史丙鑫   张霞   白成林  

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基于环状光纤的OAM-PMD动态方程和固定双折射级联模型，推导了OAM模式的一阶OAM-PMD系数方程，并仿真了在环状光纤具有一定椭圆度的情况下，几何双折射对OAM模式对应的本征奇-偶模的有效折射率差的影响，以及一阶OAM-PMD系数随角频率的变化。结果表明，OAM模式的一阶OAM-PMD系数不仅与OAM模式对应的奇-偶模的有效折射率差有关，还会受到其波长特性的影响，并且环状光纤椭圆度的增大会导致OAM模式的一阶OAM-PMD系数增大，且对低阶OAM模式的一阶OAM-PMD系数影响更明显，从而严重影响OAM模式复用系统的性能和传输距离。

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徐潇宇   朱星盈   肖少庆  

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为了适应船舶、桥梁、飞行器等需要对关键结构进行较大应变范围测量的需要，设计了一种应用低温等离子体技术的多环减敏型光纤布拉格光栅（FBG）应变传感器。对长为30 mm的三环减敏应变基片进行有限元分析，在左右端面上各施加0.083 mm的位移，经过计算栅区的应变约为1700 μ?，结构的减敏系数为2.91。在实验中设置两组对比组，采用低温等离子体技术对其中一组传感器的栅区表面进行扫描处理，另外一组栅区不做处理，验证两组传感器在+5000 μ?以内的传感特性。实验结果表明等离子体放电扫描处理次数越多光纤光功率越大。系统平均测量误差约50 μ?，满量程精度小于0.5%，解决了由于封装过程中栅区端面污染导致的系统标定结果不稳定、线性度差等问题。

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杜闪闪   韩超  

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传统的TV修复算法在文本以及划痕的去除上，需要较多的迭代次数，花费大量的时间。针对TV修复算法的缺陷，提出一种改进算法，在正则项中加入扩散调节系数，在扩散调节系数中引入随着迭代次数而变化的自适应参数，使算法在迭代初期以较快的速度扩散，而在迭代后期减速扩散，从而使修复后的图像保持锐利的边缘。通过大量仿真证明，改进后的算法在划痕以及文本的去除上减少了迭代次数和运行时间，修复后的图像视觉效果很好。

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李娇   杨艳春   党建武   王阳萍  

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针对在多聚焦图像融合中在聚焦物体的边缘衔接处产生伪影的问题，本文提出了一种基于NSCT与引导滤波的多聚焦图像融合算法。首先，对多聚焦图像进行NSCT分解；然后，对于分解得到的低频子带系数，提出了一种基于边缘的加权融合方案，对于分解得到的带通方向子带系数，利用双向拉普拉斯滤波器提取带通方向子带系数的边缘和显著信息，通过引导滤波器对初始融合权重进行修正，提出了一种基于引导滤波的加权融合方案；最后，进行NSCT重构，获得融合后的多聚焦图像。实验结果表明，本文与7种融合算法相比，提高了融合图像的信息丰富度和清晰度，避免了在聚焦物体的边缘衔接处产生伪影，提高了融合图像的质量。

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张静   付建鹏   李新慧  

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张量分解是解决高维数据分析的有力工具。传统张量Tucker分解模型多采用各项同性假设，即各个因子矩阵具有相同的约束条件（例如正交，非负等），但该种假设不适用于异构张量数据分析。本文提出了一种基于低秩正则化的异构张量分解算法(Low-Rank Regularized Heterogeneous Tensor Decomposition , LRRHTD)，并用于子空间聚类任务。LRRHTD核心思想是对原始张量寻求一组正交因子矩阵的集合，将高维张量映射到低维的潜在子空间中，同时在最后的因子矩阵上引入低秩约束以获得可用于聚类的全局低秩结构表征。此外，本文设计了一种基于增广拉格朗日的优化方法对所提算法进行求解。在两个公开数据集上的实验表明，本文提出的方法不仅可以在较少次数的迭代内达到收敛，而且与现有的其他聚类方法相比，取得了较为理想的聚类性能。

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刘春娟   孙赟赟   穆洲   马占书  

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光伏电池的输出功率主要受光照强度和温度影响，为了充分利用光伏阵列的输出功率，光伏(PV)系统采用最大功率点跟踪(MPPT)技术。本文提出了一种三段式可变步长电导增量算法，该算法通过设定步长调整系数的上、下限阈值将系统的工作步长分为三种模式，保证了在光照强度剧烈变化的情况下，系统仍能保持较大步长运行，改善了传统电导增量法动态响应速度慢的现象。仿真结果表明：当光照强度剧烈变化时，对比传统的变步长法，三段式可变步长电导增量算法可以将系统的动态响应时间缩短至5~6ms，提高了响应速度，且最大功率点附近的功率振荡明显减弱，降低了系统的功率损失，提高了跟踪精度。

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肖青   刘侠   邓剑钦   姚建铨   张大鹏   王兴龙  

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本文主要是针对相机式的光束质量分析仪对光束进行测量时会出现结果不一致的情况，来分析相关参数对其测量误差的影响。我们基于高斯光斑模型，同时给光斑添加与实际对应的噪声，根据ISO 11146标准里的计算方法来计算光斑直径。结合测试时的实际操作过程，并进行实验分析，提炼出光强饱和度、积分面积比、信噪比和光斑尺寸这四个关键参数。同以往的类似分析研究相比，本文不仅发现了相机参数影响的关键趋势，还发现了各个参数之间的关联影响，最终对如何选择相机的像元、像素、动态范围、暗噪声，以及该如何设置积分时间、计算区域等参数提出了更明确的要求。

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徐天扬   杨娟   孙晓荣   刘翠玲   李熠   周金慧   陈兰珍  

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为快速鉴别椴树蜜、荆条蜜、油菜蜜、洋槐蜜、荔枝蜜五个蜂蜜的品种，本文首次提出了基于主成分分析方法结合线性支持向量机（Support Vector Machine,SVM）或最小二乘支持向量机( Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)的中红外蜂蜜品种鉴别新方法。用傅立叶变换中红外光谱仪测定五种蜂蜜样本的中红外光谱并进行归一化预处理，然后用主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)降维方法分别提取经预处理后的光谱数据中的5维、10维、15维、20维特征数据，最后设计了线性SVM支持向量机和基于网格搜索优化算法的RBF(径向基函数)的LSSVM分类器模型。针对不同分类器模型，识别未知蜂蜜样本光谱数据降维到不同维数的特征数据。于是不同维数特征数据、不同支持向量机的效果即得到验证。结果表明：应用主成分分析降维方法降维到20维的特征数据分别在SVM和LSSVM分类器上都达到了平均大于97%的识别率，且最高识别率都为100%，识别精度高，稳定性好。采用LSSVM在利用较低维数数据进行分类时比SVM的识别精度要高，且稳定性较好。因此证明中红外光谱结合线性SVM 或LSSVM识别定性分析算法快速鉴别五个蜂蜜品种是可行的。

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郭王   程效军  

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目前机载与地面LiDAR点云数据配准多采用的方法大都从点云的几何信息出发，利用机载与地面LiDAR点云的同名几何特征得到两组数据的坐标转换参数，从而实现点云配准。本研究提出了一种基于激光强度分类的配准新方法，通过对机载与地面LiDAR的强度信息进行纠正与分类，基于分类结果提取特征平面，并根据特征平面间的拓扑关系与分类结果作为约束，匹配得到同名特征平面，最后计算坐标转换参数，实现机载与地面LiDAR的匹配。机载与地面LiDAR由于扫描角度、密度不同导致无法获取完整同名特征会增大配准误差，而本方法相较传统方法，可以减小此类误差。实验结果表明，本方法在机载与地面LiDAR同名特征形状不完全一致的情况下，仍可得到较好的配准效果。

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姜明星   胡敏   王晓华   任福继   王浩文  

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针对时空局部方向角模式应用到视频情感识别时，特征稀疏、噪声敏感等问题，本文提出一种新的特征提取算法——时空局部三值方向角模式（SLTOP）。考虑到表情和姿态特征在识别上的互补性，进而提出一种云加权决策融合的分类方法。首先对视频图像进行预处理，得到表情和姿态两种模态的序列；然后提取表情序列和姿态序列的SLTOP特征，并结合灰度共生矩阵思想降低特征的稀疏性；在决策分类阶段，引入云模型对表情和姿态两种模态进行云加权决策融合，实现情感的最终识别。在FABO数据库中进行实验，表情和姿态单模态分别取得92.21%和96.76%的平均识别率，在表情上分别比VLBP、LBP-TOP、TSLTPM高18.42%、22.01%、9.15%；在姿态上分别比VLBP、LBP-TOP、TSLTPM高 26.59%、29.53%、1.98%。通过云加权融合得到平均识别率97.54%, 高于其他实验得到的数据。本文提出的时空局部三值方向角模式，对噪声和光照具有很好的鲁棒性。利用云模型的加权决策融合方法较好地发挥表情和姿态两个分类器的性能，得到较高的识别结果，与其他分类识别方法对比实验表现出本文方法的优越性。

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任国印   吕晓琪   杨楠   喻大华  

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目的 为在影像学检查中实时交互地提取病灶血管的四维CT影像，提出一种思维进化算法(Mind Evolutionary Algorithm，MEA)优化的并行区域增长算法。方法 MEA优化基于三级线程处理队列的并行区域增长算法能够通过自我进化避免局部最优，可提高收敛速度和血管分割精度，借助VTK工具包和计算机图形图像类库可实现交互式心脏CT局部任意血管病灶的提取和流畅的四维可视化。结果 局部感兴趣血管的十个时相的提取时间和体绘制速度有大幅度提升，局部血管提取绘制速度可达到30fps左右，如果在显示过程中有旋转、缩小、放大等交互操作会使绘制速度降至21fps左右，仍能满足心血管实时显示。结论 借助优化算法实现心肌的局部血管区域提取能辅助医生观察病人心血管疾病的病灶区域，为诊断心血管疾病提供了直观有效的可视化依据。

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张宏吉   何玲平   王海峰   郑鑫   韩振伟   宋克非   陈波  

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为实现极光光谱中远紫外波段 N 2 LBH(140nm-180nm)辐射成像探测需求，对所研制的空间用远紫外光子计数成像探测器主要性能指标进行了研究。探测器主要由 CsI 光电阴极、V 形叠加微通道板堆、感应式楔条形位敏阳极等部分构成。首先，构建了远紫外波段辐射定标测量装置，该装置主要由真空室、真空位移台、标准传递探测器、远紫外掠入射单色仪、真空紫外光源、信号处理地检设备等部分组成。然后，对探测器的量子效率、分辨率、暗噪声、极限计数率等主要性能指标进行了详尽测试。最后，对得到的测试数据进行了分析整理工作。实测结果表明，探测器在工作波段的量子效率最高为 12.9%，空间分辨率为5.66lp/mm(即 88.3μm)，暗计数率为 0.87counts/(s.cm2 )，探测器系统计数率有效测试范围为 0-350kcounts/s。所研制的探测器的各项技术指标测试结果满足对极光 N 2 LBH 的辐射成像需求。

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白雁力   姚荣彬   高海英  

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脉冲展宽技术有效提升分幅变像管时间性能，但脉冲晃动引起曝光时间抖动则使像管可靠性能降低。为探讨曝光时间抖动成因和改善方法，对曝光时间进行测试、误差分析和修正。通过200幅动态图像的分析显示，脉冲晃动和展宽斜率非一致性引起曝光时间的抖动范围为[11 ps ~ 26 ps]，根据展宽脉冲特点和曝光时间分布比例，采用加权均值法获得像管曝光时间评估值为~17.3 ps；采用展宽脉冲初始幅值修正同步电压，使曝光时间测量与理论值之间的偏差从~9.8 %降低到~1.7 %，有效提升测量值的可信度。研究结果对提升像管曝光时间的可靠性提供理论指导和技术支持。

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胡明勇   封志伟   范二荣   赵奇   李明杰  

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为使激光能够聚焦在远距离目标表面，具有较小的聚焦光斑，设计了一种可变远距离大功率激光聚焦光学系统。激光器波长1070nm，发散角0.4mrad，光束口径10.5mm，属于万瓦级激光器。结合初级像差理论确定光学初始结构，采用卡式两反系统与前端透镜组相结合的光学结构形式。目标物体在500m～5000m范围内远近变化时，调节前端透镜组到卡式系统的距离改变焦面位置，实现对聚焦光斑大小的控制，通过控制透镜组的位置可反推出不同的目标距离。使用Zemax光学软件设计该光学系统，对初始结构进行优化，设计结果表明，目标物位于不同距离时，光斑大小均能满足设计指标要求。

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赵小丽   张钰民   杨润涛   骆飞   祝连庆  

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摘要 再生光纤光栅因其低反射率而无法直接用于实际工程中的温度测量，本文提出了采用光纤激光传感器结合高温再生低反射率光纤光栅的方法，将再生光栅作为光纤激光器谐振腔的低反镜，采用未抽运的掺饵光纤（EDF）作为饱和吸收体，可以实现压缩线宽，抑制多纵模的目的。激光器输出激光的阈值电流为68.9mA。在150mA的电流下，300℃~800℃温度范围内，输出激光稳定，且与温度呈良好的线性关系。在升降温测试下，相关系数均为0.99974，平均温度灵敏度为15.41pm/℃，且在700℃下，3h的稳定测试中，激光波长的最大变化量为0.032nm，而强度的最大变化量为0.409dB。实验结果表明，升降温过程中，信噪比均高于50dB，输出激光具有良好的稳定性，且没有跳模现象发生。

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韩丽梅   蔡得涛   张宇鹏   张楠楠  

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采用10 kW碟片激光器对5mm厚304不锈钢板进行激光-MIG复合焊对接，研究光丝间距对焊缝成形和力学性能的影响，并分析电弧对焊缝组织和硬度的作用机制。结果表明，光丝间距影响激光热源和电弧热源之间的协同效应及熔滴过渡的稳定性，存在最佳的匹配距离。当光丝间距DLA=1mm时，熔滴过渡稳定，焊缝成形良好，拉伸强度为631.33MPa，达到母材强度的98.6%，为最佳的匹配距离。焊缝显微组织由奥氏体与骨架状和板条状铁素体组成，焊缝上部组织比焊缝中部和下部细小。焊缝上部区域显微硬度与母材相当，约350Hv，中部区域硬度约为360Hv，下部区域硬度约为380Hv，均低于热影响区。

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崔健   季博宇   林景全  

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Fano共振效应是量子体系中分立态能级和连续态能带相互重叠在光谱中表现出一种非对称线型的共振散射现象，最初由U.Fano经过严格的理论验证得到。近些年来，在表面等离激元结构体系中也陆续发现了等离激元Fano共振现象，它是由结构支持的辐射模式和非辐射模式相互作用产生的。由于等离激元Fano共振拥有较窄的光谱线宽、小的辐射损耗以及能够将入射场局域在结构表面并形成极大的近场增强等优势，因此成为了纳米光子学中的研究热点。在支持Fano共振激发的等离激元结构中，类圆盘结构因为具有较宽的辐射模式线宽，可以和结构支持的一个或多个弱辐射模式耦合，因此可以有效激发单一或多重等离激元Fano共振，并能够实现对Fano共振的有效调制。此外，类圆盘纳米结构体系在拥有高度几何对称性或规则的多个体数量条件下，仍然可以激发高强度的等离激元Fano共振模式，这进一步拓展了Fano共振纳米结构的设计思路。在本文中，我们总结了近些年激发等离激元Fano共振模式的类圆盘结构组成的体系，其中包括单一圆盘结构、异类二聚体圆盘结构和多聚体类圆盘结构等，并对这些体系支持的Fano共振的产生机理和激发方式等进行了详细的分析。另外，我们对支持等离激元Fano共振的类圆盘纳米结构的应用也进行了简单的论述。

       PDF全文 (下载：0)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第6期 pp.060002      

徐海洋   孔军   蒋敏   昝宝锋  

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为解决受视角、尺度等变化造成的行为类内差别大的问题，本文提出了一种基于时空方向主成分直方图（HSTOPC，Histogram of Spatio-Temporal Oriented Principal Components）的人体行为识别方法。首先，将深度图序列转换为3D点云序列，对此序列采用新颖的图像预处理方法获得新的深度图序列，即在空间和时间维度上对采样获得的深度图序列进行限制，目的是为了除去一些动作信息量较少的序列和空间，从而降低输入数据的冗余以及减少空间尺度变化的影响；其次，为了解决帧间关联性较弱的问题，将新的点云序列采用时空方向主成分的方法描述，从而获得3D点云序列中每点的方向特征；然后，对3D点云序列中所有方向特征采用多层时域重叠分割方法获得HSTOPC特征描述子；最后，采用SVM分类器进行训练和测试。在三个标准数据库上的实验结果表明提出的HSTOPC特征描述子对噪声、运动速度变化、视角变化和时域不对齐具很好的鲁棒性，可以显著提高人体行为识别的准确率。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第6期 pp.061009      

任国印   吕晓琪   杨楠   喻大华   张晓峰   周涛  

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摘要 目的 对传统的体素生长算法做算法改进，最终达到提取心脏局部血管的目的。方法 在三维心脏组织的感兴趣局部血管上勾画初始体素种子点，将初始体素的相邻体素中灰度直方图相似的体素添加到生长体素集合中作为新的种子点按照生长规则继续寻找相似体素。结果 为了防止体素生长过程中出现泄漏问题，本文设置终止规则限制体素生长的边界进而找到感兴趣血管包括的全部体素。结论 通过对体素生长算法的生长规则和终止条件的进一步改进在一定程度上解决了传统体素生长算法交互性差、运行不实时等问题，经测试该算法血管提取准确度高、鲁棒性好，该方法是心血管疾病临床治疗过程中有效的影像辅助工具。

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邓小婷   高楠   张宗华  

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基于条纹反射的相位测量术被广泛用于获取镜面物体的表面三维形貌数据。系统标定是相位测量术中重要的一步，它直接决定了测量结果的精度。本文提出了一种基于相位信息获得系统模型中未知参数的方法，建立相位和深度间的直接关系。并对比了使用相位信息和使用传统的几何特征标识点棋盘格来标定显示屏外参的准确度，证明了在图像离焦状态下，使用相位信息具有更高的精度。利用所标定的系统测量了具有不连续反射面的台阶工件和曲率半径为400mm的凹面镜，其误差分别为22um和23um。实验结果表明所提出的方法可精确地标定系统参数，获得高精度的三维测量数据。

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谭永前   曾凡菊   吴位巍   张鸿筠  

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基于样本块纹理传输的原理，研究了源纹理图像的纹理信息、结构信息以及目标图像的纹理信息对纹理传输风格化效果的影响。首先采用非线性滤波的相对总变差模型对源纹理图像和目标图像进行分解，消除源纹理图像的结构信息和目标图像的纹理信息；然后使用纹理传输算法对保留纹理信息的源纹理图像和保留结构信息的目标图像进行纹理传输，能取得比传统传输算法处理方式更好的风格化效果。改进后的算法避免了传统算法在传输源纹理图像的结构信息时覆盖目标图像结构的情形。另外，使用目标图像的边缘结构信息与传输结果图进行叠加，增强了传输结果图的边缘信息，改善了风格化的效果。实验证明，改进后的算法比传统算法能取得更好的传输风格化效果。

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吴泽军   杨立森  

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摘 要：光折变光子晶格作为全光子元件的基础材料有着很高的应用价值。由于光折变晶体内部产生的光致折射率的变化是很小的，不易实时观测，对写入晶格的质量无法鉴定。为了实时观测到光折变光子晶格写入的更细微的光致折射率的时间和空间变化。本文提出了在马赫曾德光路的基础上引入放大的傅里叶变换的观测方法，大大地提高了测量的分辨率。此方法可以实时观测写入高密度光子晶格的折射率的时间和空间变化，同时可以鉴定光子晶格的质量和均匀度。解决了高密度光子晶格的制作质量的时间把控。这种方法相比间接的方法更加直观明了，分辨率可方便的由傅里叶变换透镜的组合决定，测量出来的数据也更加准确、清晰。

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王平   杨立   寇蔚   金方圆   杜永成  

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海面红外热成像测温方法应用广泛，提高其测温精度具有重要意义。本文介绍了常规测温方法和三波段海面红外热成像测温方法的原理，采用这两种方法分别求解出海面温度，并对比分析了在不同观测方向和红外热像仪精度下两种方法的测温精度。结果表明：三波段海面红外热成像测温方法能够消除海面发射率误差对测温精度的影响，当红外热像仪精度为±0.25K时，测得海面温度的偏差基本小于0.5K，测温精度较高。提高红外热像仪精度可以有效提高三波段海面红外热成像测温方法的测温精度；当观测方向天顶角在范围内时，常规测温方法测得的海面温度偏差远高于三波段海面红外热成像测温方法，此时必须采用三波段海面红外热成像测温方法。

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金丹   金凌辉   龚成  

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本文在理论上研究了介质色散对钛宝石超短激光脉冲在氟化钡（BaF2）晶体中产生交叉偏振波（XPW）输出特性的影响。通过数值模拟发现，相对于忽略介质色散效应时，介质的色散效应使晶体中的XPW转换效率降低，产生XPW的脉冲宽度大于入射脉宽的1/√3，饱和光强增大。该结果表明，在短脉冲驱动时介质的色散对XPW产生的影响不能忽略。

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常颖   王狮凌  

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设计了一片球面-非球面柱透镜，用于将高斯圆斑整形为平顶线斑。通过编写ZPL语言批量添加操作数与设置默认优化函数优化结合的方法完成设计，并与性能参数相同的非球面透镜-柱透镜组进行比较，以及分析了球面-非球面柱透镜最后一面到像面距离的不同对线斑长宽比和平顶度的影响，与非球面透镜-柱透镜组相比，线斑尺寸相同但平顶度一般（边缘处约下降10%），在一定范围内调整最后一面到像面距离可使平顶度变好（可达到90%）但长宽比变小（由88.33到20.38），所得结果表明，若要获得能量均匀分布的线斑，在长宽比可调整的范围内，球面-非球面柱透镜的设计可以简化光束整形系统结构，满足轻量化的要求，是一种可行的方法。

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郝宏刚   丁天玉   罗伟   周小川  

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为了满足军事科技和无线通信系统对宽带微波吸波器的需求，本文设计了一款基于超材料的微波频段宽带吸波器。吸波器采用典型的三层结构，顶层和底层为金属层，中间为介质层，顶层是在单个单元上利用多个吸收峰叠加原理设计的由圆形开口环和方形开口环组合而成的金属结构。仿真结果表明，该吸波器在10.65-22.39 GHz的频率范围内吸收率大于90%，半峰值带宽（FWHM）为13.07 GHz，相对半峰值吸收带宽为83.7%，实现了宽频带强吸收，且整体厚度仅为中心波长的十分之一。设计的吸波器具有频带宽、尺寸小、成本低的特点，适用于检测、隐形、天线系统和电磁设备等领域。

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张淑芳   郭志鹏  

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为了在不借助参考视频的前提下，准确评价失真视频质量，提出一种应用三维卷积神经网络（3D CNN）提取失真视频时空域特征的通用型无参考（NR）视频质量评价（VQA）算法。首先在视频质量库上训练卷积神经网络模型3D ConvNets，使3D ConvNets学习到与视频失真程度相关的特征；然后应用3D ConvNets对输入的失真视频进行特征提取，对提取出的质量特征先后进行L2范数规则化（L2-normalization）和主成分分析（PCA）来防止过拟合和去除冗余特征；最后使用线性支持向量回归（Linear SVR）根据视频质量特征预测失真视频的质量分数。实验结果表明，本文算法能够较为准确地评价多种视频失真类型，并且在更换测试视频库后依然保持较高的评价准确度，同时算法评价视频质量的计算复杂度极低。

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池俊杰   姜诗琦   张琳   于淼   王军龙  

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针对高功率光纤激光器的空间应用，进行了光纤激光器辐照性能的试验研究，分别采用了976 nm和915 nm两种波段作为泵浦源的光纤激光器进行了辐照试验，两种光纤激光器中所采用的有源光纤均为20/400 μm的掺镱光纤，输出功率均分别为32.68 W和32.04 W。辐照源采用的是Co60源产生的γ射线，试验中总辐照剂量为12.4 krad，辐照后976 nm和915 nm泵浦的光纤激光器输出功率分别由32.68 W和32.04 W降低致20.09 W和5.63 W，并对相关数据进行了分析总结，结果表明：976 nm泵浦的光纤激光器抗辐照性能优于915 nm泵浦的光纤激光器。文中同时还对相关光无源器件进行了辐照与结果分析，表明辐照对光无源器件也会产生影响。

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周宁   左成亮   林泽锟   兰明文   董智星   柯程   齐俊秋  

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为提高DFB激光器小信号曲线的通带平坦度和3 dB带宽，本文利用一维行波模型，研究了基于push-pull调制原理的分布式反馈激光器在一阶和二阶的光栅结构下，器件参数如光栅耦合系数、器件长度、电极比例等与该激光器频率响应的变化关系。其中，计算模型所用的参数为与实际器件的光电特性对照后提取出来的参数。计算结果表明，对于一阶光栅结构的分布式反馈激光器，在合适的光栅耦合系数、器件长度和电极比例下，push-pull调制得到的带宽比单电极直接调制高12 GHz。对于二阶光栅结构的分布式反馈激光器，在合适的参数下，push-pull调制得到的带宽比单电极直接调制高40 GHz。且一阶光栅和二阶光栅push-pull调制的激光器，其通带平坦度都要远好于普通直接调制激光器。此外，实验结果表明，即使是普通的器件结构，采用了push-pull调制后，其带宽也会有大幅度的提升。

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薛菁菁   贺兴时   冯颖   贺飞跃  

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分割评价是改善算法性能的重要途径。针对当前图像分割评价指标不能很好的反映分割结果的问题，提出了组合赋权的灰色评估模型。首先，在现有典型评价准则中选取了概率边缘指数、全局一致性误差、变换信息量这3个准则来评价图像分割质量。其次，提出了结合德尔菲法、强制判定法和熵权法的主客观组合赋权法，使权重既反映观察者主观偏好，又凸显图像客观差异。最后，利用所提出的模型对测试图像进行综合评价。实验结果表明所提出的评价模型更符合主观评价结果及地面真实结果。此外，把此模型用于比较基于花粉算法、遗传算法、蛙跳算法的最大熵阈值算法所得到的分割图，与最大熵的排序结果一致，进一步验证了该模型的有效性。

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吴志强   郁梅   姜浩   陈芬   蒋刚毅  

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针对360度全景视频在等矩形投影面中编码时存在冗余像素较多且较少考虑感兴趣区域画面质量的问题，提出一种基于感兴趣区域的360度全景视频编码算法。它利用当前帧编码残差信息求取感兴趣区域并指导下一帧图像的编码；并利用球面到等矩形投影平面的映射函数，求出各纬度处像素的冗余程度并作为非感兴趣区域量化参数的调节因子，通过获得的感兴趣区域与非感兴趣量化参数调节因子来决定每帧画面LCU级别的编码参数设置。实验结果表明，在使用WS-PSNR、S-PSNR全景视频客观评价方法评价编码效果时，与HEVC参考软件相比，本文方法码率最高节省4.98%、平均码率节省2.46%，相同码率下视频质量平均提高0.145dB。与相关代表性方法相比，感兴趣区域内容质量明显提升。

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周中寒   田雪咏   孙兰香   张鹏   郭志卫   齐立峰  

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高频、低脉冲能量的光纤激光器体积小、寿命长、价格低廉，将其应用到激光诱导击穿光谱（Laser induced breakdown spectroscopy，LIBS）技术中，有利于设备的小型化和技术的推广应用。但由于高频、低脉冲能量的光纤激光器所诱导的等离子体信号特征谱线弱，信噪比低，因此在定性、定量分析性能上都有待进一步提高。本文将光纤激光器LIBS（Fiber-LIBS）技术应用于铝合金牌号识别，采用数据筛选、归一化、支持向量机和主成分分析相结合的分类算法。实验中对6种牌号共24块铝合金样品按牌号分类。结果表明，相比单纯应用支持向量机的分类算法，数据筛选、归一化、支持向量机和主成分分析相结合的分类算法能够将准确率从92.34%提高到99.83%，并且可将建模时间缩短一个数量级以上。实验结果表明了光纤激光器应用于LIBS系统中进行金属牌号识别的可行性。

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游赐天   陈沛超   丁攀峰  

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基于模间干涉原理，将单模-多模-单模(SMS)光纤结构运用于光纤安防系统中。以多模光纤为传感光纤，结合小波变换处理，实现对外界振动入侵事件的探测。理论分析了多模光纤的模间干涉原理，并且分别将两路传感光纤置于围栏和铺设在地面上，对几种振动入侵事件进行实验分析。研究结果表明：该结构型传感器能够快速有效的探测到振动入侵信号，在光纤安防领域中具有较好的可行性。该结构型传感系统由于其结构简单，成本低廉等优点，在光纤安防系统中具有重要意义。

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李云超   胡旭文   刘召军   汤跃   张彦军   金文   闫树斌  

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在微型导航、定位、授时（positioning, navigation and timing，Micro-PNT）系统中，芯片原子钟作为微型时钟模块的核心，其发展关乎到Micro-PNT系统的定位精度与授时能力。原子气室作为芯片原子钟(Chip Scale atomic clock，CSAC)的“心脏”，其制备工艺直接决定着原子钟的体积、稳定度与功耗等多项性能指标。随着原子钟功耗的降低与体积的减小，必须相应的加工制造出与之相适应的微型原子气室。从传统玻璃吹制与MEMS工艺方法两个方面介绍了原子气室的加工工艺，对其研究进展进行了综述，并分析了目前微型原子气室在制备工艺中存在的不足，对未来原子气室制备工艺的进一步优化具有一定的参考作用。

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张昊  

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针对传统单光路检测型光纤电流传感器电流灵敏度低的缺点，提出一种新颖的环形结构单光路检测型光纤电流传感器。该光纤电流传感器利用单偏振单模耦合器构建光纤环形腔结构并取代传统单光路检测型光纤电流传感器中所需要的起偏器和检偏器。这一设计不仅保留了单光路检测型光纤电流传感器所具有的结构简单、成本低廉等优点，还具备了环形腔结构光纤电流传感器可实现传感信息的多次循环放大的特点，提高了系统的电流灵敏度。理论分析和对系统的电流响应测试实验论证了这种光纤电流传感器的电流灵敏度可随循环次数K的增加而增加,设计具备可行性。

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顾婷婷   赵海涛   孙韶媛  

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针对红外图像存在纹理信息不丰富和边缘信息较少导致深度估计精度难以提高，本文设计一种深层神经网络估计红外图像的深度，该网络融合了一个2D残差神经网络和一个3D卷积神经网络。传统单幅红外图像的深度估计方法遗漏了帧间信息，容易出现物体轮廓模糊甚至丢失的情况。本文在2D和3D网络输入端分别加入稠密光流和前后帧图像。其次，进一步将3D卷积网络提取的视频特征与2D残差网络的特征图做权值连接。不同于传统神经网络的全连接层，全卷积层突破了输入图片的尺寸限制。对比实验结果表明本文提出的红外图像深度估计方法精度得到提高，估计出的物体轮廓更清晰完整。

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朱秋立   石磊   魏家华   朱宇   杨汝   赵顾颢  

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量子通信正迈着坚实的步伐朝着广域化、商用化发展，提高通信速率、实现全天候的空间量子通信是当前亟待解决的问题。本文概述了量子保密通信的发展历程及趋势，总结了自由空间量子密钥分配的发展现状和研究意义。分析了自由空间量子密钥分配所存在的问题及其误码率来源，突出了背景光抑制的重要性，对抑制方法进行了分析介绍和对比研究，并对背景光抑制的下一步发展方向做了简要探讨。

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朱燕玉  

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受电弓是电气列车重要的受流装置，受电弓滑板磨耗程度影响着弓网之间的配合情况。对受电弓滑板磨耗的自动测量，是实现受电弓自动化检测的重要手段之一。本文根据双目立体视觉测量系统拍摄的受电弓滑板图像的特点，利用基于部分面积作用的亚像素边缘定位算法，提出一种滑板上边缘和下边缘的精确识别算法。通过与其他常见边缘提取算法的对比，证明了本文所提算法的优越性，有效性和可行性。本文提取算法为后续滑板边缘的三维重建以及滑板磨耗检测提供了重要基础。

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张善新   范强   周治平  

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针对传统物体形状分类算法中图像的空间结构特征表示不够准确以及分类器模型参数易陷入局部最优的问题，提出了结合重叠金字塔与贝叶斯优化神经网络的物体形状分类方法。首先，将物体轮廓分割为不同长度的轮廓片段作为形状的基本特征，并用局部线性编码器将其进行编码。然后，使用本文提出的空间重叠金字塔模型，将图像表示为空间金字塔直方图向量。最后，使用贝叶斯优化的前馈神经网络分类器对得到的图像表达进行分类。在常用的Animal标准图像库上实验证明，所提方法可以完整记录形状的内容和结构信息，准确度提高了1.4%。

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张李骊   刘战辉   钟霞  

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本文采用传统的相关性分析方法，结合光学传输矩阵理论为基础的商用膜系设计软件，对紫外波段(中心波长 314nm)AlGaN基布拉格反射镜的反射光谱进行了一系列的模拟，研究了部分结构参数对反射率的影响程度，理论分析表明，在保持周期厚度不变的情况下，分层厚度尤其是AlGaN分层厚度的变化，对最终反射率和中心波长的影响最大，且为负相关，并借此优化得到具有较高反射率，较宽的探测波段的紫外AlGaN 基布拉格反射镜结构参数。相关性分析和优化结果与实际相符，也给紫外AlGaN 基布拉格反射镜的设计和应用提供了新的思路和研究手段。

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张国   孙建锋   周煜   卢智勇   李光远   张波   许蒙蒙   劳陈哲   贺红雨  

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本振增强直视合成孔径激光成像雷达（SAIL）发射两束同轴且偏振正交的光束，采用外差接收方式接收回波信号，在数据处理过程中对两束偏振正交的回波光束中所携带的目标信号进行自差，达到消除大气扰动、运动平台振动和雷达系统本身产生的相位扰动的目的。对该雷达系统的二维成像实验装置做了描述，并给出了该雷达系统对二维目标成像的信号获取过程和数据处理过程。实验中实现了3.6 mm × 3.6 mm的分辨率，并对两个二维点阵目标进行成像，取得了良好的成像对比度，证明了该雷达对二维目标成像的可行性。

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吴晓  

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本文通过理论计算和MATLAB模拟对四束右圆偏振干涉光在干涉后光强度分布情况进行讨论。当四束干涉光对称分布时(入射角 均相等，相邻干涉光的方位角 差值为90o)，可以得到均匀的二维周期性强度分布。理论研究发现，干涉强度的最大值是出现在三条斜率分别为 的直线相交的地方，且在x和y方向存在周期 。入射角的不同只是改变周期的大小，不会改变干涉强度分布的图样。当其中一束干涉光发生偏差( ， )时，MATLAB模拟发现干涉强度分布出现调制现象，通过理论计算分析产生调制的原因。

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张鹏   田春林   乔勇   吕栋栋  

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采用波长为531.81nm激光抽运500m的阶跃型单模光纤，通过改变抽运光峰值功率的耦合效率，获得了光纤中受激拉曼散射向四波混频效应的演化过程光谱。根据非线性光学和光纤传输模式理论，研究了四波混频效应对受激拉曼散射效应的影响及其各自光斑的传输模式。在阶跃型单模光纤中，四波混频效应会促使受激拉曼散射效应的低阶stokes光产生附加峰谱线，对于受激拉曼散射的高阶stokes效应，stokes光谱线会产生展宽效应，使受激拉曼散射的高阶stokes光谱线发生波长漂移。通过对传输光斑模式的分析，发现受激拉曼散射效应主要是以HE11模式传输，而四波混频效应主要是以HE12模式传输。

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李铁军   孙跃   邵桂芳   石为人   刘建军   颜识涵  

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针对内含缺陷的四种工业常用陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite,CMC)样本，利用太赫兹透射时域光谱成像技术实现了无损检测。然而，受太赫兹成像系统自带成像方法的限制，太赫兹图像质量存在一定的不足，对样本缺陷表现不完整。为此，本文提出了时频域多模式成像方法以形成待测样本的太赫兹图像库，并引入五种图像质量客观综合评价指标，通过指标融合处理选出质量较佳的太赫兹图像，最后以该图像为待检索图像，基于尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform, SIFT）特征提取与K均值聚类实现一组代表性图像的检索，以提高对不同陶瓷基复合材料内部缺陷的检测能力。实验结果表明，该方法可有效的对陶瓷基复合材料内部（包括气泡、裂纹和孔洞）及表面不同深度和宽度的缺陷（如凹陷和裂痕）等进行成像检测，并为发展准确、灵敏、高效的陶瓷基复合材料太赫兹无损检测技术提供了基础实验数据。

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李翔   何卫锋   聂祥樊   杨竹芳   罗思海   李一鸣   田乐  

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高功率脉冲激光诱导产生高压冲击波作用在材料表面，在一定深度上形成残余压应力，其分布规律与激光空间能量分布形式密切相关。采用高斯和平顶两种不同空间能量分布类型的激光诱导冲击波对TC11钛合金进行作用，采用X射线测试获得了材料处理后残余应力场的分布规律。结果表明：在相同的激光脉冲功率密度和搭接率条件下，高斯分布激光冲击处理的钛合金表面残余应力均值为-636.71MPa，压应力影响深度达1187μm；平顶分布激光冲击处理的钛合金表面残余应力均值为-559.20MPa，影响深度为811μm。在Fabbro公式基础上根据“微元功率密度”概念，计算得到高斯分布激光诱导的冲击波峰值压力是平顶分布激光诱导冲击波峰值压力的1.55倍。冲击波峰值压力越大，材料中塑性波的传播深度越深，残余压应力深度增加。

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褚晶辉   顾慧敏   苏育挺  

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图像记忆性预测包含两个核心问题：特征表征与预测模型。当前对图像记忆性预测的研究多聚焦于探索对其有影响的视觉因素，预测过程采用特征处理与预测相分离的方式，这使得预测性能很大程度上受前期特征处理的制约，如果整个预测过程缺少整体性的学习机理，可能会产生次优的预测结果。为解决上述挑战，本文提出了一种基于低秩表征学习的图像记忆性预测模型，将低秩表征学习和线性回归整合到一个框架下。其中低秩表征学习将原始的特征矩阵映射到具有低秩约束的潜在子空间中，以学习到本征鲁棒的特征表征；线性回归学习了一个回归系数从而建立起图像特征表征和记忆性分数之间的联系。基于增广拉格朗日乘子法求解以保证模型的收敛性，大量实验结果表明了所提方法的优越性。

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张国栋   王霄   谭文胜   孙跃东   姜英杰   刘会霞  

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多层复合金属板是一种新型的复合材料，因其诸多优势得到广泛应用。本文基于参数实验设计对影响铜-镍复合薄板激光弯曲成形的工艺参数进行筛选；采用中心复合实验设计进行实验规划，利用响应面建立了峰值电压、扫描速度、扫描次数、扫描路径、光斑直径与弯曲角度之间的数学模型，揭示了各工艺参数交互式影响规律。通过满意度函数进行优化，得出满意度最高的工艺参数组合。

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方诚   刘昱  

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随着图像内容不断丰富，由计算机产生的屏幕内容（SC）图像开始普及。针对这类图像，高效视频编码标准（HEVC）增加了一个调色板模式来提升对SC图像的压缩性能，但会增加计算复杂度和编码时间。本文提出了一种基于视频内容复杂度分析的自适应调色板模式快速决策算法。该算法将图像亮度分量分块，并用离散余弦变换（DCT）来衡量每个块的复杂度，然后根据复杂度值形成判别矩阵，最后根据判别矩阵结合编码单元的信息来自适应地关闭或启用调色板模式，以减少计算量和编码时间。根据实验结果，当参考编码器设为启用调色板模式时，本算法能节省的总编码时间能达到完全关闭调色板模式所节省时间的69.24%，而BDBR平均增加0.33%，BDPSNR平均下降0.03dB，基本不影响视频质量。

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陈涛   蔡治华  

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利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和密度泛函理论(DFT)模拟相结合的方法，研究了阿拉伯糖手性异构体在THz波段的光谱特性。THz-TDS测试发现L-，D-和DL-阿拉伯糖在0.4-1.8THz有效频谱范围内表现出各自的特征吸收峰，且三者的吸收谱有明显的差异。运用Gaussion09软件中密度泛函理论，计算了L-，D-和DL-阿拉伯糖的吸收谱，并对其特征吸收峰进行了指认。研究结果表明，理论模拟与实验结果的特征吸收峰在一些峰位上有一定的吻合，THz时域光谱能够鉴别阿拉伯糖手性异构体和它们的外消旋化合物。这一特点可以用于手性异构体和它们的外消旋体的检测，也揭示了手性异构体结构差异性与其THz光谱之间的相关性，为研究手性异构体和它们的外消旋体的检测和分析提供新的实验方法。

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陈旭   何炳蔚  

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本文提出一种针对三维点云的快速全局配准算法，用于预估两组相似点云在空间中的刚性位姿变化关系。首先通过计算两组点云的三个主成分向量，配合各自中心点形成自身PCA（Principal Component Analysis）坐标系。然后对两组点云分别进行坐标系转换，再利用最近点的欧式距离均值矫正对应PCA坐标轴的方向，得到两组相似点云的大致位姿变化关系。经过上述粗配准并结合快速ICP（Iterative Closest Point）算法，即可实现了任意位姿关系下的两组点云的快速精确配准。实验结果表明，该方法对于两组形状和完整度相似的点云都可以实现任意位姿下的全局配准，并且具有较高的速度与精确度。

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马蓉   艾合买提·阿不力孜   艾尔肯江·艾木都拉   麦日克那·艾力  

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在运动原子和场相互作用模型中，研究两原子处于纠缠态、光场处于真空态时，原子运动及耦合系数线性变化对各种量子关联影响。结果表明：对于单光子过程，随着场模结构参数的增大，各种量子关联随之亦增大。耦合系数线性变化对各种量子关联均有积极作用。与耦合系数为常数相比，场模结构参数及线性变化的耦合系数对量子关联的积极效应在双光子过程中更为明显.

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邓仕超   李伟明   龙芋宏   高兴宇  

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摘要 为了克服传统二值图像边界踪速度慢，边界漏跟踪的问题，本文基于Freeman 链码提出了一种新的通用性强的多起点分段的二值图像边界跟踪与边界链码获取算法，在借鉴前人对传统Freeman 链码搜索算法的改进，使平均搜索方向减少为2.5个方向就可以找到新边界点的的基础上，又特别的提出，把复杂的边界分段处理，并把前一边界链的起点作为后面待跟踪边界链搜索的起点，同时把跟踪后的边界点填充，这样自上而下自左而右的对图像扫描只需一次即可跟踪完所有的边界，同时通过设定阈值消除了单像素冗余点。通过实验论证，本算法能够对复杂网状边界、内部孔洞进行有效的跟踪，同时具有抗噪去除冗余点的能力且具有较快的速度。

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赵强   陈世哲   吕日清   张继明   张可可   张丽   丁园强  

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针对海洋剖面观测的需求和传统投弃式海洋温度剖面测量仪（XBT）存在的问题，提出一种基于FBG-LPG级联结构的光纤海水温深剖面传感器（光纤XBT），设计了传感器光路，利用光纤端面反射镜简化了光路结构，通过调整反射率优化了系统性能。实验表明，当光纤端面反射率在48.8%～72.5%范围内时，FBG和LPG的谐振峰相对强度较为合理，整体光谱波形较好，利于解调，为新型光纤海洋传感器的研发提供一种参考。

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赵可为   谭艾英   尹韶云   蔡文涛   杨若夫   陈建军   佟首峰  

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光刻机是光刻工艺中最重要的设备之一.，广泛应用于精密微细加工。光刻机特别是对于PCB、液晶面板等曝光用光刻机，其光源均匀性是光刻机性能的一个重要指标。更换汞灯，每日巡检都需要对光斑均匀性进行测量以保证产品良率。目前几乎所有企业都是采用单个紫外照度计来测量不同位置的光强从而计算出光斑均匀性，耗时长，影响生产效率，且由于是分时测量，因此精度低，长时间测量对人体伤害比较大。为此提出了曝光机照度均匀度多点测量方法。该方法利用紫外增强PIN光电二极管，同时快速测量曝光机照面多点的光强，通过在传统的的电流-电压放大电路的基础上进行改进，使用复合放大的方法，大大提高了曝光机照度均匀度多点测量方法的重复性，使每一测量单点测量重复性控制在0.02mW/ cm2。利用UVLED光刻机光源进行实验，结果表明多点测量一致性小于0.1mW/ cm2，且检测的照度均匀性符合要求，绝对误差在1%以内。

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陈丹   王晨昊   姚伯宇  

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副载波调制是无线光通信中一种有效抑制大气湍流的调制方法，而大气湍流光强起伏的影响给接收端信号星座图检测识别带来巨大困难。基于大气弱湍流信道模型，设计了模糊聚类与改进BP神经网络相结合的星座图识别方法。采用模糊C均值算法对无线光副载波MPSK调制信号星座图进行聚类分析，通过计算其硬趋势均值获得星座图特征，输入改进BP网络分类器进行调制识别。在对数振幅方差 时，总正识别率达到100%，随着光强起伏方差的增大，MPSK信号星座图聚敛性变差，但总正识率也达到87.5%，同时提高了16PSK调制识别率。

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宋崇金   席红霞   曹珺   曲海波   陈丽   刘烟   安俊洁  

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石英玻璃内部从原料到加工成光学零件都不可避免地存在内应力，甚至局部集中应力。材料应力分布不均匀将直接导致材料内部折射率分布不一致，给成像带来类似杂光的影响，严重时甚至会产生双像。从而影响高精度数字太阳敏感器单机的精度。本文首先分析了集中内应力对数字太阳敏感器精度影响机理，然后抽取石英样片进行应力双折射测试，并将石英样片装在数字太阳敏感器单机上进行全视场测试，试验结果发现只有局部内应力集中的石英样片产生干扰光斑，与分析结果相吻合。为进一步提高数字太阳敏感器的精度，本文给出了控制石英材料应力集中的措施。

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马新尖   司志华   杨东   林涛   冯帅臣  

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摘 要:本文对双层和三层氮化硅减反射膜太阳电池的反射率、内外量子效率、少子寿命以及电学特性进行了对比研究。采用PC1D对其光学特性进行了模拟研究，结果表明三层氮化硅膜具有更好的减反射效果；通过PECVD在P型单晶硅上制作了双层和三层氮化硅减反射膜，减反射和钝化效果的分析表明，相比双层氮化硅减反射膜，三层氮化硅减反射膜具有更低的反射率和更好的钝化效果；电学测试结果表明，三层氮化硅膜单晶硅太阳电池转换效率有所增加。

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朱丹彤   沈宏海   杨名宇   陈成   南童凌  

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在编码孔径成像光谱仪中，由于DMD工作在倾斜光路中，导致编码元在探测器上产生非对称形变，解码时无法确定所获编码图像各像素对应的编码方式。为解决这一问题，本文提出“非对称形变的规则条纹校正”方法，通过规则条文在探测器上产生的变化，直观的观察编码元形变，根据已知条纹规则，即可定量分析图像的形变量并进行校正。该方法可以保证系统全视场清晰成像的前提下实现对编码图像的校正。首先介绍了本文设计光谱仪的成像原理以及编码元的形变原因；其次在实验过程中调节探测器以获得全清晰视场；最后利用提出的方法对编码图像进行处理。实验表明，处理后图像与理论值的相似度比未处理时高37.87%，图像恢复DMD加载的图样形状，为解码运算奠定了基础。

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姚红兵   卞锦文   丛嘉伟   黄印  

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针对人体器官电子计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)图像边缘模糊，难以自动分割的问题，提出了一种基于局部形状先验信息和主动轮廓模型的分割方法。对于一个形状与训练集中样本存在相似的器官目标，在基于图像灰度信息进行底层分割的同时，利用形状字典中先验形状表示目标，作为高层监督，引导变分目标分割。在已有形状字典稀疏表示基础上，利用掩膜矩阵对字典形状进行局部分解，生成补充字典，通过对局部先验的稀疏形状约束实现对目标形状进行局部描述。通过对字典中相似形状局部分解的重组替代传统整体稀疏形状表示方法，实现与形状字典中仅存在部分相似的目标分割，扩大了字典形状的适用范围。分割实验表明，本文所提出的模型在医学图像分割方面的适用性，可准确的从边缘模糊的图像中提取并分割所需目标。

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侯春萍   林洪湖  

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立体图像失真会影响图像边缘、结构和深度等信息，基于这种特性，本文基于人眼对图像低层次结构的理解提出一种无参考立体图像质量评价方法。首先，对输入左右视图、合成图和视差图进行双树复小波变换(DTCWT， Dual-tree Complex Wavelet Transform)；其次，提取左右视图、合成图和视差图小波子带的相位幅度特征，并提取左右视图和合成图小波子带的梯度特征；最后，将所得特征输入支持向量回归（SVR, Support Vector Regression）中训练，获得特征到质量分数的映射关系模型，预测立体图像质量。分别在LIVE3 DIQD Phase 1数据库和LIVE3 DIQD Phase 2数据库中测试本文算法性能，实验结果表明本文提出的算法与人眼视觉特性保持很高的一致性，且优于目前大多数主流算法。

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边吉   高天元   韩旭   高懿冰  

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针对激光照射稳定性检测系统进行了光机结构设计及光机集成分析。根据光学设计要求采用多波段共口径卡氏系统结构设计。为了保证检测系统能够在复杂的环境条件下具有较高的检测精度，利用有限元方法对系统结构进行了热力学仿真分析，并将各光学元件表面上的节点位移变化带入Sigfit中进行面形拟合计算。以改进后的Zernike多项式作为光机耦合分析接口，通过Zemax得出光学系统的调制传递函数(MTF)曲线，从而验证了光机结构设计的合理性。将高低温环境实验数据与集成分析结果作对比，对仿真分析过程进行模型修正，进而形成一套完整、准确、适用性广的光机结构设计方案。

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李萍   钱维莹   丁峥伟   谭叶青   高淑梅   张琦   王健  

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为实现对导光板的发光质量快速、精准的评判，找出亮度差异较大的区域进行优化设计，提出了一种新的基于图像处理技术的导光板优化设计方法，深入研究了导光板发光质量的评判标准。以灰度直方图表征光能分布，进而，给出均匀度的评判公式，并提出了均匀度的评判精度P的概念，并且通过编程给出离散灰度级所对应的网点位置，从而实现精准优化。以 的导光板为例进行仿真应用，针对优化过程中三个不同阶段的照度图，基于灰度直方图对其进行评价分析，给出了均匀度与精度的变化关系，并与现有评价方法作了比较。结果表明，以精度为前提的灰度直方图评判法，能定量、客观、全面地评价导光板的发光质量，避免了现有评价法可能出现的偶然性偏差，同时提升了导光板的优化速度，优化更精准；相比优化前优化后的导光板均匀度可提升64%，随着优化递进，TracePro软件和九点法存在的偶然性误差逐渐减小，三者的评判结果趋于一致。

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李丽   隋立春   康军梅   王雪  

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针对低分辨率遥感影像空间分辨率提升问题，提出一种基于在线变分贝叶斯期望最大化耦合字典学习的单幅遥感影像超分辨率重建算法。 该方法首先建立字典原子及各参数的概率分布模型，将其划分为局部变量及全局变量，并使用固定其他参数更新当前参数的Gibbs抽样方法对各变量赋予初始值，然后采用随机优化方法对两类变量进行EM迭代优化，通过最小化KL距离来获取字典原子的后验分布，并对字典大小进行非参数推导。最后在重建阶段采用双边滤波将待重建影像分为平滑部分和纹理部分，对平滑部分采用双三次插值重建，而对纹理部分进行稀疏重建。对比双线性、双三次插值及基于稀疏表示的超分辨率重建方法，该算法在平均峰值信噪比方面分别提高了3.85 dB、2.11 dB、0.20 dB，在平均ERGAS（erreur relative globale adimensionnelle de synthese）方面分别降低了0.64 dB、0.28 dB、0.04 dB。实验表明该算法因加入了更多的样本和参数先验信息，可以使重建影像提供更多高频细节信息，具有一定的普适性及较强的噪声鲁棒性，且重构速度较快。

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惠振阳   程朋根   官云兰   聂运菊  

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机载LiDAR点云滤波是点云数据处理中非常关键的一个步骤，大量的国内外专家学者对点云滤波算法进行了针对性的研究。近年来滤波算法发展迅速，各种新的理论背景的滤波算法不断提出。因此，急需对现有的各种滤波算法进行更为系统的总结。本文在前人研究的基础上，将点云滤波算法归纳为六类，详细阐述了各类滤波算法的原理、实现方法以及所存在的问题。并采用国际摄影测量与遥感学会提供的标准数据对各类代表性算法的滤波精度进行了横向比较，总结各类算法的优缺点。最后，对如何更进一步地提高点云滤波算法的精度以及鲁棒性进行了展望。此项研究将有利于点云数据处理研究人员对滤波算法有一个更为系统、清晰、准确的认识，有望为进一步拓展点云滤波算法以及提高点云后处理精度做出贡献。

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刘丹   张斌   李慧娴   宋文豪   李峰宇   杨腾达  

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对于复杂背景下微小圆柱体芯块的端面缺陷检测，因受表面镀层不均匀造成的灰度信息的干扰，现有的基于阈值、形态学、边缘Canny的分割方法的检测具有不精确性，本文提出一种基于机器视觉的结构光三角剖分技术缺陷检测算法。首先采用结构光主动视觉检测法获取两幅含有一定缺陷信息的图像，然后再根据模板匹配、形态学分析、频率统计将缺陷轮廓粗略勾画出来，最后使用Delaunay三角剖分技术实现端面缺陷区域的精确勾画。实验结果表明，该方法对于隐藏于杂乱背景下缺陷的检测具有较高的识别率，实验结果的重复精度可达亚像素级，并且抗干扰性好、实用性强、效率高。

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刘小波   魏晓峰   袁晓东   倪卫   谢志江  

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根据特定环境与接口尺寸分析了放大器下装光机模块升降平台的设计要求，采用等强度悬臂梁理论构建了平台力学计算模型并计算了升降平台的主要结构参数，运用ANSYS软件构建了升降平台三维模型和开展了结构分析，验证了平台理论设计的有效性。从工程实际出发基于设计经验运用ANSYS软件重构了平台三维模型并分析了平台刚度冗余情况。为追求平台质量最轻运用ANSYS软件的全域寻优工具优化了升降平台结构。最后优化后的平台数据用于了某系统样件制作。样件使用结果表明：升降平台的设计结构能比较好地满足特定环境下下装式光机模块对该类平台的使用要求。

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杨恢先   陈永   张翡   周彤彤  

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针对局部二值模式采样不充分和对随机噪声及非一致性光照敏感的问题，提出一种改进梯度局部二值模式（Improved gradient local binary pattern,IGLBP）人脸描述方法。首先，用多半径多方向的采样方式采样出两组 3×3 的子邻域，这两组 3×3 的子邻域由两个半径八个方向的十六个像素点组成；然后，将两个 3×3 子邻域用梯度局部二值模式（Gradient local binary pattern, GLBP）进行提取特征，再将两组特征进行编码融合产生 IGLBP 值； 最后将得到的 IGLBP 特征进行分块和统计直方图得到人脸的特征向量，利用直方图相交的方式进行人脸的分类识别。在 CAS-PEAL 和 AR 人脸数据库的实验结果表明，该方法能够有效的提取特征信息，对人脸识别中光照、表情、部分遮挡变化以及噪声等具有较好的鲁棒性。

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李新春   张春华   林森  

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非接触采集时图像容易出现模糊现象，导致识别系统鲁棒性下降、识别效果不佳。针对此问题，提出一种基于BSLDP和典型相关分析的掌纹掌脉融合识别方法。首先，利用BSLDP算法刻画掌纹掌脉图像的纹理方向特征，获取纹理特征直方图向量；然后，典型相关分析法通过分析两个特征向量的相关性，实现两种特征的有效融合；最后，通过求融合特征向量间的卡方距离进行匹配识别。分别在CASIA-M图库及自建非接触图库上进行实验测试，结果显示本文方法在不同图库上均取得较优的识别精度，且识别效果较为稳定。表明该方法充分发挥了两种特征的优势，准确性高，且安全保密性好，具有实际应用价值。

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王士铭   程德文   黄一帆   王涌天  

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视场角（FOV）和分辨率是头盔显示器（HMD）中非常重要的两个参数。但是由于“视场角-分辨率不变量”的存在，限制了单一通道头盔显示器同时实现大视场角和高分辨率的能力。通过拼接的方法可以有效打破这个限制。利用四个经过切割的球面透镜进行拼接，组成双目头盔显示器。每只眼睛各包括两个通道。对于由两个通道组成的目镜，水平视场角为111.4°，竖直最大视场角为90°。在原型机中，用三个6英寸、分辨率为1080p的液晶显示屏作为图像源。单目角分辨率达到3.85弧分。通过3D打印的方式制作了头盔显示器原型机的外部结构。另一方面，对于拼接系统中的关键问题，如出瞳直径和出瞳距离进行了讨论。基于这些讨论，在LightTools对人眼视网膜的光强分布进行仿真。另外，根据镜片设计的畸变数据获得了处理之后的畸变图像。最后，对原型机进行图像显示实验，验证方法可行性。

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宁成义   黄亿辉   张广义   张文武  

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实验研究了激光冲击强化对6061铝合金耐磨性能及电化学性能的影响，并对试样的显微硬度，残余应力，XRD图谱也进行了测试与分析。结果表明：激光冲击强化能有效提高材料的机械性能，经过激光冲击处理后，材料表面没有发生物相变化，硬度与残余应力显著提高；试样的自腐蚀电位正移，腐蚀电流密度由1.47×10-6 A/cm2下降到6.02×10-7 A/cm2，耐腐性明显提高.此外，激光冲击强化前后试样的摩擦系数改变不大，但冲击强化后磨损量下降，耐磨性显著提升。因此，激光冲击强化是一种有效提高6061铝合金电化学性能与耐磨性能的表面处理方法。

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刘剑飞   邢登科   曾祥烨   卢嘉  

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轨道角动量（OAM）是具有螺旋相位的光束的自然属性，且不同拓扑荷的轨道角动量之间相互正交。利用轨道角动量的这种特性，可以把光的轨道角动量作为一种新的信息载体应用到复用技术之中。OAM复用技术可以在不需要额外带宽的情况下大大提升信道容量和频谱效率。近年来，人们对OAM复用技术进行了大量研究，在光的空间传输及光纤传输中均取得了较大进展。由于光纤作为一种优良的传输介质是现代通信网络中的不二之选，因此基于光纤传输的OAM复用技术引起了研究者的广泛关注。本文首先介绍了轨道角动量的基本原理，然后着重讨论了适于携带OAM光束传输的光纤、OAM光束的生成与检测方法、OAM复用技术相关器件及其复用系统实验等方面的研究进展，最后探讨了现有技术存在的问题和发展趋势。

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李玫仪   王飞   张雅琪  

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基于中红外可调谐激光吸收光谱技术，研究了实现高信噪比的低浓度NO测量的方法。本实验选取谱线强度较高的1926cm-1附近的中红外NO吸收谱线，利用带间级联激光器使用波长调制法在常温下对NO进行测量。通过改变带间级联激光器的调制参数，研究了不同调制电流(3-25mA)下对不同浓度NO(46-131ppm)的测量结果及信噪比。发现调制电流为11mA时，信噪比最佳。利用本文所述方法对5-20ppm的NO进行测量时，测量结果具有良好的线性关系和较高的信噪比。

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褚晶辉   胡风硕   张佳祺   吕卫  

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医学图像处理是图像处理领域的重点和难点问题，细节丰富的清晰图像有助于协助专家和计算机辅助诊断。本文针对磁共振医学图像（MRI）的特点，提出了一种结合小波特征和聚类字典的单帧超分辨率重建方法。在训练阶段，首先分别提取低分辨率图像的多尺度小波特征和高分辨率图像的高频特征，将高低分辨率特征图重叠分块。然后利用K均值（K-means）算法将特征块聚类，使用K奇异值分解（KSVD）分别训练每一类特征块的高低分辨率字典，形成映射关系。在重建阶段提取低分辨率图像特征块并分类，使用该类字典原子进行重建。最后引入了迭代反投影（IBP）算法进行后处理进一步提高重建质量。实验结果显示，所提算法在内部外部数据集上，视觉和量化指标都有较好表现，并优于同类算法。

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孟诗   刘世杰   陈磊   周游   白云波  

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当今社会对光学检测水平要求越来越高，对面型要求甚至达到亚纳米级，这对光学检测提出了一个很高的要求。传统光学检测方法为相对检测法，参考面型精度一般为1/20λ、1/40λ，而绝对检测方法能够标定出参考面，进而计算待测平面的绝对面形。本文介绍了N位旋转平均绝对检测方法和斜入射绝对检测方法，对这两种检测方法和面形恢复过程中运用到的三种算法（旋转平均算法、迭代算法、奇偶函数算法）进行理论推导，仿真分析，以及实验验证，对比得到了这三种方法恢复的面形精度。实现了无参考面的高精度平面面形测试。

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刘茵紫   邢颍滨   徐中巍   李进延  

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掺铥光纤激光器在医疗、塑料焊接、激光雷达和光学参量振荡等领域有着重要应用。本文介绍了掺铥石英光纤、高功率连续掺铥光纤激光器和脉冲掺铥光纤激光器最新研究进展，分析和讨论了掺铥光纤激光器的发展和技术瓶颈，分别从光纤设计、泵浦方式以及激光器结构三个方面提出优化和调整，通过改善掺铥光纤激光器的热管理和非线性效应，实现更高输出功率的掺铥光纤激光器。

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董文杰   王旭东   吴楠  

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针对室内可见光高精度定位问题，提出了一种基于接收信号强度与到达角度（RSS/AOA）信息混合的室内三维空间定位算法。该算法同时考虑距离信息和角度信息，利用最小二乘准则（LS），建立混合定位优化目标函数，导出定位节点位置信息的最小二乘估计量。对于目标函数为非凸情况，将目标函数转换成广义信赖域子问题（GTRS）的形式进行求解，可以获得全局最优解。数值仿真结果显示，在室内5m?5m?3m的二维定位场景下，选取20×20个测试点，平均定位误差为8.7cm。此外，针对三维定位场景，对动态目标进行定位和追踪，结果表明算法在水平和垂直方向均能获得较高的定位精度。

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宋秋艳   陈根祥   田恺  

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利用几何光学理论分析了锥形光纤中传输光线模式的变化，得到锥形光纤锥腰直径在1.135μm-60μm范围内时，实现多模传输。采用熔融拉锥系统制备不同直径的锥形光纤，运用Origin软件拟合得出锥形光纤半径随拉伸长度的变化关系，在给定条件下，拉锥95s，获得锥腰直径为2.475μm的锥形光纤。运用RSoft公司的BeamPROP模块对直径为2.475μm锥形光纤的传输性能进行了模拟，同时用ASE Optical Source作为输入光源，选取1530nm~1580nm波段，测量了锥形光纤输出光功率随波长的变化关系。将锥形光纤接入环形腔，通过偏振控制器改变腔内信号光的偏振态，实现了1563.828nm~1565.444nm范围内的波长可调谐以及1.48nm间隔的双波长输出。

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何欣龙   陈利波   王继芬   桑国通  

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塑钢窗的种类鉴别是理化物证中一项重要的工作，拉曼光谱技术以其信息丰富、制样简单、水的干扰小等独特的优点，在法庭科学有着广泛的应用。本文运用显微激光拉曼光谱分析技术结合K近邻算法，对收集的25种塑钢窗样本展开了研究，通过主成分分析提取到5个主成分，运用训练样本为测试样本的方法进行交互验证.结果表明，当K值等于1时，测试样本出错率最低，以区分贡献值最高的三个特征变量为参数建立分类模型，实现了对未知变量的准确归类，模型总分类准确率达71%，区分效果良好，这比直接通过谱图比较得到的结论更加准确，具有一定的借鉴意义，为今后塑钢窗等其他相关物证的鉴别提供了一种新的参考思路。

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孔文   高峰   樊金宇   史国华  

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线扫描共聚焦成像技术基于共聚焦成像原理，使用线光束一维扫描照明样品，提高成像速度；通过狭缝滤除样品成像光束中的非聚焦层面杂散光，提高成像分辨率和对比度。由于分辨率高，成像速度快，成像视场大，系统结构简单等优点，近年来该技术在生物医学成像中的应用越来越广泛。本文介绍了线扫描共聚焦成像技术的基本原理，列举其主要参数及其影响因素，并举例说明在生物医学成像，尤其是眼底成像和生物组织细胞观察等方面的应用，最后总结了该技术的优缺点及其应用前景。

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高毅   王菊   王文睿   于晋龙  

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提出了一种基于F-P（法布里-珀罗）激光器自注入锁定的快速波长可调谐激光器方案。F-P标准具从F-P激光器多纵模光谱滤出单个纵模，再注入回F-P激光器，抑制边模实现激光器单模运转。通过快速调谐F-P激光器驱动电流，改变F-P激光器的梳状多纵模光谱，利用变化的F-P激光器梳状光谱和固定的F-P标准具梳状透过谱的游标效应，实现波长的大范围调谐。对快速波长可调谐激光器的静态特性进行了研究，得到了18组可用单纵模，调谐范围为1535.2-1548.68nm，单纵模的边模抑制比为40dB，各波长输出功率差异小于15dBm，频率间隔为100GHz。对快速波长可调谐激光器进行了波长调谐实验，不同波长之间的调谐时间在60~100ns，验证了该方案的可行性。

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贾连军   张天平   刘明正   陈娟娟   贾艳辉  

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摘要：试验测试表明，离子推力器加速栅电势对加速栅截获电流的大小有影响。目前，离子推力器加速栅电势值是通过试验多次调节确定的，理论计算只能给出加速栅电势最大值。本文针对兰州空间技术物理研究所研制的双级加速离子推力器开展了加速栅电势的优化设计，利用PIC-MCC数值仿真计算方法开展了8000s比冲条件下，五种加速栅电势（-150V,-180V,-200V,-250V和-300V）对离子运动轨迹、束流发散角、交换电荷截获的数量和能量以及加速栅溅射速率的影响研究，根据研究结果确定了最佳加速栅电势为-250V。最后开展了试验验证，测试结果表明加速栅电势在-250V附近，加速栅电流较小，验证了数值仿真的正确性。

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王永洪   张明义   张春巍   白晓宇   桑松魁  

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针对光纤光栅应变测试时对应变和温度交叉敏感，利用温度补偿光纤光栅结构与应变光纤光栅结构串联，采用夹持式封装方式，根据温度FBG和应变FBG相对波长变化确定被测结构应变。试验结果表明：温度FBG和应变FBG相对波长变化对温度的灵敏度仅为0.12 pm/℃，为温度FBG和应变FBG温度灵敏度的1.14%和1.15%，实现了应变FBG测量的温度自补偿。夹持式温度自补偿光纤光栅应变传感测试技术原理简单，实用型强，可以将其广泛应用到实际工程中。

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庄东炜   韩晓川   李雨轩   宋俊峰  

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光控相控阵不需要机械转动即可实现光束在空间上的扫描，在激光测距以及自由空间光通信等领域具有广阔的应用前景。硅基光电子集成技术可在芯片上实现光电子器件大规模集成，并与CMOS集成电路工艺技术完全兼容，以其制作的光控相控阵具有扫描速度快、体积小、成本低、功耗低等特点。目前报道的利用硅基光电子集成技术制作的相控阵，最大的横向扫描范围为80°，最大的纵向扫描范围为36°。本文简述了硅基光电子集成相控阵的扫描原理，并对国内外最新的研究成果进行了分析总结，最后指出此种技术实用化尚需解决的关键问题，并提出了一些可以提升性能的方案。

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孟秀萍   苏工兵   吴奇明   袁浪佳  

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针对织物纹理间隙引入背景色噪声造成基于机器视觉的织物色差评价准确性差的问题，以改进的 色差显著算法原理为基础，以高亮显著连通区域面积和圆度表征织物图像纹理间隙区域参数，通过统计标准织物图像纹理间隙分布规律，设定初步色差分级指标，不仅能实现待测织物大聚集色差（疵点）区域的快速检测，而且对无大聚集色差（疵点）织物其纹理间隙区域背景噪声也能得到有效判别，再结合ISO105/A02-1993色差评级标准，对除纹理间隙区域外的织物图像采用加权平均方法进一步色差定级。6组织物四种色差评价方法对比实验结果表明，本文算法对应的色差评价结果误差均值、方差均最小，更能反映织物的真实色差，为色差评价提供了一种新的技术方法。

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李仁忠   刘阳阳   杨 曼   张缓缓  

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点云的分割是点云数据处理的关键环节，区域生长因在三维点云分割中易于实现且使用便捷而得到了广泛应用，然而由于点云特征的不确定性及种子点选取不合理导致传统区域生长法存在局部分割性能不稳定。针对于此问题，本文提出一种改进的区域生长分割方法，该方法通过估算点云数据曲率大小，将曲率最小点设置为种子节点，即从点云数据最平坦的区域开始生长，可减少分段总数，然后根据点云数据的局部特征确定生长准则。实验结果表明，该方法不仅能有效的对点云数据进行分割，并且解决了传统区域生长分割不稳定的问题，提高了点云分割的精确性和可靠性。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051502      

崔海滨   王飞   李玫仪  

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基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术，研究了高温环境下CO2温度和浓度的同时测量方法。选取位于4996 cm-1附近的CO2吸收谱线作为实验过程中高温环境下对CO2温度和浓度进行同时测量的目标谱线对。对气体吸收池内不同温度（873 K ~ 1273 K）工况下不同CO2浓度（4% ~ 10%）的CO2/N2混合气体的温度以及CO2的浓度进行了同时在线测量。测量温度值与设定温度值相比，平均偏差为2.07%，峰值偏差为3.49%；测量得到的CO2浓度值与配比浓度值相比，平均偏差为2.25%，峰值偏差为4.75%。测量结果表明该测量方法相对精确，为高温环境中的CO2测量提供了一种新的技术手段。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.053003      

邓博文   王召巴   金永   陈友兴   吴其洲   李海洋  

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为从海量激光扫描点云数据中准确提取特征，提出一种基于形态学梯度的激光扫描点云特征提取方法。本方法首先生成海量激光扫描点云数字高程模型，而后通过数学形态学对梯度的定义求取各激光脚点梯度，将梯度局部邻域均值作为局部自适应阈值，对点云数据进行分割，生成特征部分与平坦部分。使用随机抽样一致 (RANSAC)方法拟合平坦部分平面以及特征部分的圆孔，求取台阶面高度、圆孔内半径等特征信息。实验结果表明：该方法可以有效的提取大规模点云数据的特征，圆孔类特征值提取最大误差不超过0.05mm，台阶面高度提取误差小于0.1mm。

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林婉媚   倪永升   李源钊   庞杰   吴春华  

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为了降低魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan，KGM）的分子量，提升其在食品、医药、材料等领域的应用，本文以1% KGM溶液（w/v）为代表，采用激光辅助过氧化氢的方法对其降解，借助粘度计、流变仪初步筛选出降解条件，利用DSC、FT-IR对该条件的KGM进行了表征，并初步探究出其降解机理。结果表明：当激光功率为20%、过氧化氢为1.5% （v/v），处理时间为2 min时，1% KGM的降解效果较佳，粘度由初始值7.2 Pa?s降至3.17 Pa?s；该降解条件下得到的KGM储能模量（G’）与损耗模量（G’’）的交汇点后移，分子间缠结减弱，分子量减小；DSC热吸收峰由97.6 ℃升为132.1 ℃，热稳定性升高；降解前后KGM红外光谱无明显变化，特征官能团保持不变。本研究可为有效降解KGM提供一种新思路。

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鲍振强   李艾华   崔智高   袁梦  

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要真正实现机器人自主导航、无人驾驶等目标，让设备能够很好的认知、理解周围的世界至关重要，计算机视觉感知技术则是其重要的实现途径，从图片、视频中恢复真实的三维世界、实时实现设备的自身定位是其中最基础也是最关键的技术。区别于传统的SLAM技术，本文主要介绍了利用深度学习从图像或视频中恢复三维结构、实现视觉传感器实时定位方面的研究与应用。首先对其研究应用概况进行了介绍；然后根据有无监督分别介绍了这两个方面中具有代表性的算法系统，并做了深入的分析与比较；最后对近年来研究热点进行了讨论，并做了总结和展望。

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申静   秦晋  

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在高速的光通信网络中，现有的光网络交换能力与传输能力相比严重失衡，建立全光网络（AON）成为解决问题的一种有效途径。但是由于全光逻辑器件的不完善，使得全光分组交换技术无法达到实用阶段。本文基于周期性极化铌酸锂（PPLN）波导的和频+差频效应（SFG+DFG），在准相位匹配条件下，采用波导级联的方式设计并实现了全光2选1数据选择器。通过数值计算和仿真得到波形图和眼图，并利用脉冲宽度、消光比以及峰值功率延迟时间等参数分析数据选择器的性能。结果表明，采用波导级联的方法对信号光进行处理，不仅可以完成相应的逻辑功能，而且可以保证信号的传输质量，还扩展了PPLN波导在全光逻辑信号处理方面的能力。

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李慧娴   张斌   刘丹   杨腾达   宋文豪   李峰宇  

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针对裂纹检测中，由于裂纹与背景之间的低对比度及裂纹区域内灰度值不均匀所导致裂纹提取困难的问题，提出了一种双重阈值和张量投票相结合的裂纹检测算法。该算法主要由三个步骤组成：首先，采用双重阈值法获取裂纹片段；其次，通过张量投票算法，根据裂纹片段的接近度和连续性特征，得到裂纹的显著性图谱及完整的裂纹曲线；最后，利用裂纹曲线对裂纹片段进行连接并去除离散点，完成准确的裂纹提取。本文首次提出了基于双边滤波和局部灰度差相结合的双重阈值裂纹片段提取法，并首次采用张量投票算法实现裂纹片段的连接，取得了良好的检测效果。实验结果表明，对同一组有裂纹的类陶瓷元件表面图像进行处理，与根据裂纹片段首尾位置进行连接的方法相比，本文所提出的算法的F-measure提高了约27%。

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朱亚鹏   刘桥   张正平  

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本文基于等效电路模型理论，提出了一种具有宽频带特性可于毫米波通信的左手结构设计方案。在介质基板单侧放置两个交错多开口的矩形金属环。通过理论分析、模拟仿真、提取有效的电磁参数，结果表明该结构在40.8-61.8GHz频段范围内等效介电常数和等效磁导率均为负，绝对带宽达到21GHz，实现了宽频带特性。本文的研究结果为左手材料在毫米波通信中的应用提供了参考。

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王君   董明利   李巍   孙鹏  

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摘 要：大型槽式太阳能反射镜面尺寸大、要求测量精度高，需要高精度的测量方法完成对反射镜面形的三维重构。为了提高反射镜面形检测的精度和效率，提出并实现了一种基于大尺寸摄影测量技术的大型槽式太阳能反射镜面检测方法。针对大型槽式太阳能反射镜面，该方法首先利用凸包检测法筛选不共线的像点对，然后利用5点相对定向方法对测量点进行三维重建，利用光束平差方法对测量点的三维坐标进行优化迭代，最后将测量点拟合的抛物曲面和反射镜的设计参数进行对比分析，完成大型槽式太阳能反射镜面的面形检测。实验结果表明，在12.0m×5.7m×1.4m槽式太阳能反射镜上进行测量，反射镜上的测量点均方根误差不超过0.033mm，拟合抛物曲面的Z轴误差平均值为1.050mm，标准差为1.466mm，可以满足大型太阳能反射镜面形安装检测精度的要求，验证了摄影测量方法的可行性。

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王可   王慧琴   龙艳群   王伟超   赵丽娟   杨蕾  

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针对光谱反射率重建常用算法的不足，提出了一种基于降维正则化多项式的光谱反射率重建方法。首先用主成分分析方法对训练样本的高维光谱数据进行降维；在降维的基础上，为了提高光谱重建精度，对样本的通道响应进行多项式扩展，同时加入Tikhonov限制条件来避免训练样本由于多项式扩展所带来的一些数据不稳定性和随机噪声。实验结果表明降维正则化多项式光谱重建方法在三种评价精度方法RMSE、GFC和ISSD中的效果优于经典的主成分分析和多项式回归重建方法，同时实现了降低光谱数据计算量，优化通道响应提高反射率重建精度的目的。

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王永洪   张明义   张春巍   白晓宇  

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针对静压预制桩沉桩过程桩身受力的测试，尝试了一种增敏微型光纤布拉格光栅（FBG）应变传感器。利用在模型桩桩身表面开槽埋设FBG传感器的方式，通过压桩贯入模型试验，实时测试了模型桩桩身在贯入过程中的受力状态，分析了桩侧摩阻力随深度变化规律。试验结果表明：该传感器预埋到模型桩桩身表面能很好地与桩体结合，可以精确测试模型桩桩身的受力变化，并且在模型试验中成活率高、安装灵活。

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袁艳   金鼎   苏丽娟  

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目标表面双向反射分布函数(BRDF)可用于研究目标的散射特性，被广泛应用于目标探测识别、特征分析提取等领域。本文首先基于五参量BRDF模型针对目标表面材质特点，建立了两类（半光面材料BRDF模型和毛面材料BRDF模型）简化五参量模型。在此基础上，优化了模型参量拟合算法，在粒子群算法中引入模拟退火算法，提高了算法的局部搜索能力和效率。实验室测量了不同粗糙度的2024铝合金样片和三种不同材料大粗糙度毛面样片的BRDF数据，分析了目标样片BRDF随散射角的变化趋势以及其与表面粗糙度的关系。利用模拟退火粒子群算法、遗传算法、粒子群算法处理实验测量数据获取参量，模型计算结果与实验结果相比，模拟退火粒子群算法拟合误差更小，更适用于BRDF优化建模，证明了算法的有效性。

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高美静   杨铭   李时雨   张博智   王留柱   祖振龙  

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显微热成像系统可对物体细微温度分布进行检测。前期我们研制了光学微扫描显微热成像系统，但机械振动、机械加工误差等的存在使微扫描系统存在误差，所以经过微扫描系统采集的4幅低分辨力图像的微位移位置不是标准的正立正方形，则由这些带有误差的图像直接插值得到的图像重建质量下降，因此需降低微扫描系统的误差。本文基于微扫描原理和图像插值方法提出一种由非标准22微扫描图像获得标准22微扫描图像的微扫描误差修正方法。仿真和实验研究表明，本文提出的方法能有效减少微扫描误差，进而提高了光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力，具有较强的实用价值。本文提出的方法还可以应用到其他光电成像系统中以提高系统空间分辨力。

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杨爱萍   王南  

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夜间图像光照不均匀、存在色偏，去雾难度较大。目前图像去雾算法主要针对白天场景，有关夜间图像去雾算法的研究较少。针对以上情况，该文结合结构-纹理分层模型提出新的夜间图像去雾算法。首先，将夜间有雾图像分解为结构层和纹理层；其次，在结构层采用中值滤波器估计环境光，并利用加权L1正则化模型对其进行优化；然后，在纹理层利用DCT(Discrete Cosine Transformation, 离散余弦变换)系数估计透射率；最后，在结构层进行去雾和颜色校正，并将纹理层与去雾后的结构层相融合得到去雾图像。实验结果表明，该算法对夜间图像去雾后细节清晰、颜色自然，去雾效果显著。

       PDF全文 (下载：4)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第6期 pp.061001      

王琳   刘强  

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近年来，智能机器人技术逐步成熟，以目标识别为代表的机器视觉技术是核心。现有目标识别算法通常先根据颜色信息分割场景，再提取特征以识别目标。但对于拥有复杂颜色信息的场景，往往存在过分割现象，影响后续目标识别。针对这一问题，本文提出一种基于局部特征的多目标图像分割算法。该算法使用双目摄像头采集场景图像，首先对场景图像进行预处理，同时通过立体匹配得到场景的深度信息；再结合深度信息确定目标区域；然后设计了动态阈值的SIFT算法以提取目标区域的局部特征，将局部特征转化为特征约束；最后,基于区域约束、特征约束和空间信息组成的特征向量进行聚类分割，得到最终分割结果，同时实现对每个目标区域的识别。实验结果表明，在拥有复杂颜色特征的场景中，本文算法的整体误差率小于10%，与已有算法比提高了15%以上。

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包文强   于晋龙   王文睿  

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提出了一种基于光电振荡器的高速光采样技术。光电振荡器直接产生高重复速率，低时间抖动的采样脉冲，从而避免了对低重复频率采样脉冲的时域复用，降低系统复杂性，提高系统效率。利用此光脉冲对信号进行时域傅里叶变换采样，信号不同时间的幅度信息被调制到不同波长的探测光上，再经过波分复用器或可调滤波器滤出不同中心波长的光，实现高速实时采样，并实现串并转换，可与低速率的电ADC量化速率匹配。实验产生重复频率为10GHz、195fs时间抖动的光脉冲，并对三种不同波形的信号进行了采样，得到采样波形，完成了40GSa/s采样速率的光采样。实验结果表明提出的基于光电振荡器的光采样技术的可行性。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第6期 pp.060701      

刘圆圆   李旭峰   赵亚丽   彭伟   杨雯  

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本文采用时域有限差分法，对由银-氧化铟锡（ITO）薄膜构成的一维光子晶体结构。在300nm-800nm波段范围内，改变金属缺陷层厚度、入射角度和ITO膜厚度等参量对其带通滤波产生的影响进行了仿真研究。其结果表明：改变缺陷层的厚度能够对光子晶体的滤波范围及滤波波形起调制作用，入射光线小角度范围内变化（0°-20°）对该光子晶体滤波性能的影响甚微；随ITO膜厚度增加，滤波波谱呈周期性变化。仿真通过对上述不同参量光子晶体结构的色散曲线进行计算、分析给出了现象产生的物理解释。此项研究可为该类型光子晶体在相关滤波功能器件的设计应用方面提供参考。

       PDF全文 (下载：3)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.053103      

莫忠   梁立容  

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采用化学溶液沉积法在石英玻璃上制备了ZrO2:Eu3+,Y3+(Eu-YSZ)转光膜，研究了不同Eu3+,Y3+掺杂浓度对薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能。Eu-YSZ下转换薄膜在受到396 nm紫外光照射时可发射出发光中心在593 nm和609 nm 附近的红光带，分别归因于Eu3+离子的5D0→7F1和5D0→7F2能级跃迁。并且薄膜在可见光区间具有较高的透过率。研究表明，Eu-YSZ转光膜应用于平板显示器、LED台灯、大屏手机和蓝光防护镜片等可减少短波蓝光对人眼视网膜造成的伤害。

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郝静宇   刘博文   宋寰宇   文亮   牛佳   柴路   胡明列   王清月  

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本论文采用光纤啁啾脉冲放大技术，搭建了基于负三阶色散光纤补偿的高功率、高脉冲质量全光纤飞秒激光放大系统。实验利用保偏大模场双包层掺镱光纤作为增益介质，负三阶色散光纤和普通保偏单模光纤作为混合型光纤展宽器，在实现时域展宽的同时，对放大系统中的正的三阶色散进行预补偿，从而获得高质量、高功率的激光脉冲输出。在实验中使用混合展宽器和1200 lines/mm光栅对作为压缩器，使系统的净三阶色散量趋近于零，最终获得了重复频率为111 MHz，放大后输出平均功率为8.5 W，中心波长为1035 nm，去啁啾后脉冲宽度为217 fs的高脉冲质量飞秒激光输出。

       PDF全文 (下载：2)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051404