杨斌   王斌  

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低空间分辨率和物质异质性等因素造成的图像混合像元问题，使像元级的数据处理和应用难以满足实际需求。光谱解混提取亚像元尺度上的端元和丰度信息，为现实应用的数据精细化定量分析提供技术支撑。文中介绍了近些年光谱解混理论方法和应用的相关研究进展，包括线性与非线性混合模型，以及几何、正则优化和统计机器学习原理框架下的方法研究成果。此外，分析了光谱解混对分类等其他技术性能的改善，以及该技术解决从遥感到医学等室内级应用问题的理论和实际价值。最后，总结了光谱解混技术与应用研究中的不足和构建二者协同发展的必要性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第16期 pp.160000      

季雪淞   张锦   杨鹏飞   孙国斌   蒋世磊   杨柳  

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为了增强通信系统中光电探测器件对波长为1550nm光的吸收，本文提出了一种包含硅栅、纳米银球和缓冲层的微纳复合结构，借助金属表面等离子激元共振局域场增强效应，以及硅栅的陷光和耦合作用，提高复合微纳阵列结构对光的吸收。利用FDTD软件计算仿真光经过填充了银纳米球和氧化铝的硅栅复合微结构阵列的光场分布，分析了硅柱阵列占空比、硅柱边长、高度以及填充物等对吸收性能的影响。研究结果表明：当硅栅线/间隔比为1:1、硅柱边长为800~1000nm、硅柱间隙内填充的纳米银球直径为间隙宽度的一半，且铺满间隙底部，并在其上覆盖氧化铝时，复合结构吸收率随硅柱阵列周期和柱高不同能达到22.88 ~ 57.53%，对波长为1550nm的近红外光具有显著增强吸收作用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.070501      

尹东旭   周素梅   谢意木男  

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本文从理论和实验两方面研究了球面波入射二维光栅的泰伯效应。基于菲涅尔-基尔霍夫衍射理论，利用二维光栅透射率函数傅里叶级数表达式，讨论了球面波入射二维光栅后在菲涅尔衍射区的光场复振幅分布，分析了泰伯像、相位反转泰伯像及泰伯子像的成像条件及成像周期,发现成像距离及成像周期均与光源平面至光栅的距离成反比。实验中，在特定位置处观察到清晰泰伯像、相位反转泰伯像及泰伯子像,泰伯子像成像图中无不透光区域,呈规律网格状分布。改变光源平面至光栅的距离，泰伯像成像规律保持不变。本文的研究可促进泰伯效应在光信息处理、光学元件制作以及光学测量等方面的发展应用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第11期 pp.110500      

孙祥胜   王国中  

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本文中我们提出了一种新型的端到端的网络，该网络利用改进的多尺度特征循环生成对抗网络解决单幅图像的去雾问题。不同于以往的模型，我们所提出的方法不依赖于传统的大气散射模型，并且在训练的过程中不需要对应匹配的图像，大大简化了训练过程。我们设计了一种新型的多尺度生成器，采用了双通道融合的特征金字塔结构来最大程度地提取图像的特征，同时引入了多个全局和局部的鉴别器用来改善网络的性能与图像的质量。实验结果表明，我们所提出的模型在不同的数据集上都取得了很好的结果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第16期 pp.161000      

杨倩婷   热娜古丽·阿不都热合曼   燕音   姑丽各娜·买买提依明  

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长余辉纳米颗粒（Persistent Luminescence Nanoparticles，PLNPs）因其独特而卓越的发光现象，可实现无损伤、无背景干扰的成像、检测及诊疗。PLNPs的发光中心决定其发射波长。Cr3+为发光中心的PLNPs由于发出近红外（NIR）光，组织穿透性良好，具有NIR光可激励的超强的持久余辉（PL）光等优点，在生物医学研究中得到广泛应用。本文评述了Cr3+为发光中心的PLNPs在生物检测、成像及多种治疗领域的研究成果。分析了Cr3+掺杂的PLNPs研究领域存在的问题、挑战及未来的研究方向。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.080000      

杨晨   蔡远文   史美玲   王怀鹏   辛朝军  

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针对车载捷联惯导系统行进间对准过程中晃动干扰、惯性器件常值误差等导致的对准精度降低问题，提出了一种基于旋转调制的抗干扰车载激光捷联惯导系统行进间对准方法。针对行进间对准过程中存在的晃动干扰，采用惯性系下的姿态实时更新方法跟踪姿态变化，以克服角晃动干扰，并对比力方程进行积分降低线振动干扰，同时结合姿态最优估计求得起始时刻的姿态，在更新方向余弦阵过程中,采用“单子样+前一周期”的等效旋转矢量算法降低不可交换误差对姿态解算精度的影响。接着，采用单轴连续旋转调制方法实现对惯性器件常值误差的自补偿。仿真结果表明，该自主初始对准方法能够在行进间对准过程中克服干扰，消除惯性器件常值误差影响，提升对准精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.062800      

陆雅诺   陈炳才   陈德刚   闫世祥   李顺平  

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[目的]为了提高工业带钢产业的品质和产量，针对于传统人工识别鉴定难度大，效率低和客观性不够等问题。[方法]本文提出了一种基于软注意力机制的带钢表面缺陷识别方法，对传统深度残差网络ResNet模型进行改进，并使用图像增强技术伪彩色图像增强处理图片得到新的训练集。[结果] 实验结果表明，在不同信噪比情况下，相比于传统的模型，改进过后的模型A-ResNet50和A-ResNet101都能准确识别不同类型的带钢表面缺陷图像，在测试集上的准确率为98.61%和98.05%，单位推断时间达到了0.078s和0.130s，证实了A-ResNet50和A-ResNet101模型在带钢表面缺陷识别上的可行性以及可靠性。[结论]本文提出的方法识别精度高，实现了带钢表面缺陷的智能识别，同时满足工业识别需求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.141001      

黄惠臻   罗洁   徐亚兰   邹训重   金嘉炜   黄艺琼  

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“达碧兹”结构是指由“臂”、“核”和主体部分组成的特殊结构。本文采用多种现代测试手段对“达碧兹”海蓝宝石进行测试，分析了其光谱学特征，并对其结构成分进行了研究。结果表明，其红外光谱符合贫碱结构水型绿柱石特征。拉曼光谱测试表明其“核”、“臂”和主体部分成分一致，均为绿柱石。紫外-可见光吸收光谱测试表明，Fe2+同时存在于八面体和隧道中，八面体中的Fe2+是导致样品呈现蓝色的主要原因。成分分析测试结果显示，“达碧兹”结构中六边形“核”的外围及“臂”的Fe含量最高，蓝色调也最深。“臂”的位置与六方柱晶面位置一致，属于“类达碧兹型”宝石。显微特征表明“臂”是由大量定向排列的絮状包裹体构成，结合晶体层状生长理论，该包体是由晶体层状向外生长过程中所形成的缺陷和平行连生共同导致。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.093001      

尹鹏博   潘伟民   张海军  

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人脸表情识别在各种人机交互场景中有广泛的应用。为了解决深度学习模型在人脸表情识别研究中存在数据集需求大、硬件配置要求高等问题，使其能部署在小型设备上，提出基于卷积注意力的轻量级人脸表情识别方法。首先，该方法使用分解卷积对模型进行参数降维；然后通过在模型中嵌入卷积注意力机制模块提高模型的特征提取能力；接着针对数据集中类别不平衡问题，采取代价敏感的损失函数对模型进行优化；最后，在进行表情识别任务前，将模型在人脸识别数据集上进行预训练以提高模型的人脸特征提取能力。实验表明，该方法在有效的降低模型复杂度的同时依然能保持较高水平的检测效果，具备较强的实用性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第12期 pp.121002      

张进   姜红   段斌   刘峰  

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在法庭科学中，口红被认为是重要的物证之一。为了建立一种新的检验口红的方法，利用差分拉曼光谱结合化学计量学方法对50个口红样本进行了检验。在本研究中，从差分拉曼光谱中可以观察到口红含有各种油、蜡和氧化物。通过解析谱图，可以根据一个或多个拉曼特征峰，区分不同品牌、同一品牌不同系列的口红样本，DP值为100%。聚类分析将所有样本合理分成了10类，DP值为88.16%。利用距离判别法建立了判别函数模型，建立了基于聚类分析的分类模型，经交叉验证后分类正确率达96%。结果表明，该方法无损检材，收集的谱图信噪比高，不受荧光干扰，结合化学计量学方法可对口红样本做出客观检验，为公安机关实际办案提供帮助。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第20期 pp.203000      

肖来荣   谭威   刘黎明   王欢   彭振武   赵小军  

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采用激光选区熔化技术制备了GH3536合金，并研究了热等静压和固溶处理对GH3536合金的组织、力学性能和疲劳裂纹扩展性能的影响。结果表明：沉积态合金中存在熔池、枝晶、柱状晶以及孔洞和裂纹缺陷；热等静压能有效地愈合缺陷、消除熔池和枝晶，并使晶粒长大为等轴晶，但是会导致碳化物沿晶界连续析出；固溶处理后大量碳化物会回溶进基体。沉积态合金的抗拉强度、硬度和伸长率分别为782.1MPa、227.9HV和17.7%，缺陷是影响合金塑性的重要因素；热等静压处理后，合金的抗拉强度和硬度分别降为693.7MPa和170.4HV，伸长率上升为34.7%；再经固溶处理后，合金的抗拉强度和硬度分别回升至741.0MPa和180.6HV，伸长率为48.7%。相比较而言，沉积态合金的疲劳裂纹扩展抗力较低，而热等静压+固溶处理使合金的疲劳裂纹扩展抗力得到了提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第15期 pp.151400      

李阳   王秀翃   李艳艳   于静文   王璞  

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乳腺癌是最常见的恶性肿瘤之一，严重威胁女性生命健康。目前的治疗手段以传统的手术、化疗和放疗为主，副作用明显。光动力疗法因其创伤性小、高选择性和可重复治疗等优点，近年来在癌症治疗领域备受青睐。基于此，本文设计了一种新型金属有机框架载药平台用于乳腺癌细胞的消融。金属有机框架材料（MOF）PCN-224既可以作为光敏剂又可以作为抗癌药物的搭载平台，以此设计的纳米药物对乳腺癌细胞具有双重杀伤效果。首先，我们将抗癌药物MMAE装载到PCN-224中确定药物负载量；进而比较了载药组与单独PCN-224组两者的治疗效果。结果表明在同样光照条件下该载药平台能够显著增强杀伤效果，且无明显的暗毒性，有效发挥了光动力治疗和化疗的协同作用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.141700      

刘梦娜   魏恺文   邓金凤   黄高   钟桥   曾晓雁  

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铝合金液冷板是航空航天、国防等领域电子设备的重要散热零件，一般具有微细流道和复杂外形，非常适合采用激光选区熔化（SLM）增材制造技术整体成形。为提升液冷板整体成形效率，本文研究了1kW高功率激光SLM成形铝合金的致密化行为、显微结构、力学性能及微孔最小孔径。结果表明：随激光体能量密度增加，SLM成形AlSi10Mg试样的致密度先提升后趋于稳定；成形高致密（致密度>99.5%）试样所需的激光体能量密度为47.6-200 J/mm3；成形试样的显微组织由总体上呈<100>择优取向的α-Al基体和网状共晶Si组成；在晶界强化、固溶强化和第二相强化的共同作用下，成形试样的抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到433±10 MPa、267±8 MPa、5.5±0.5 %，均超过同牌号压铸水平；高功率SLM成形条件下，水平与竖直伸展微孔的最小孔径分别为0.6 mm和0.4 mm，满足大部分微细流道的设计与成形需求。依托基础工艺研究，本文利用高功率SLM技术实现某型号天线系统铝合金液冷板局部模拟样件的快速成形，成形效率达到75.6 cm3/h。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第13期 pp.131400      

张庆鹏   曹宇  

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本文针对室内场景下重建场景虽然光线稳定，环境干扰少，但是重建物体所处场景结构复杂，包含颜色信息丰富，导致传统双目算法在室内场景下对物体重建实时性和精度一般的问题，本文提出一种基于特征点的双目运动恢复结构（SFM）改进算法。首先针对图像匹配环节提出一种融合彩色信息的改进Harris-SIFT算法，提升系统的匹配准确率。其次针对双目SFM环节提出一种主动选择式图像匹配策略，提高三维重构环节实时性。再次通过泊松表面重建算法和孔洞修补算法重建三维场景。最后通过室内场景实际拍摄获得的30对图像进行匹配实验和三维重构实验，实验结果表明本文提出的室内场景下物体的三维重建算法实时性与重建精度更好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081017      

陈远哲   王巧华   高升   梅璐  

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为了研究不同贮藏期与淡水鱼质构品质的相关关系，该文以武昌鱼为研究对象，应用近红外光谱淡水鱼质构品质的快速无损检测模型。利用AntarisⅡ傅里叶变换近红外光谱仪采集武昌鱼肉样本光谱数据，并使用TMS-PRO型质构仪测得样本的硬度值、弹性值和咀嚼性值；采用SavitZky-Golay卷积平滑法对原始光谱进行预处理，结合竞争性自适应重加权算法(CARS)、稳定性竞争自适应重加权采样算法(SCARS)和连续投影算法(SPA)算法进行一次有效波段提取，针对上述3项质构指标建立最小偏二乘回归(PLSR)模型，在一次有效特征波段提取的基础上再结合SPA算法根据二次有效波段提取的最优波长点建立的淡水鱼硬度、弹性和咀嚼性值的最优模型，其校正集和预测集的相关系数Rc和RP分别为0.968、0.947、0.92和0.964、0.939、0.926，校正集均方根误差(RMSEC)和预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.753、0.827、0.986和0.846、0.897、0.964。研究结果表明，该方法适用于淡水鱼贮藏期质构品质的快速无损检测，具有较高准确度，可为后续淡水鱼品质在线检测应用提供帮助。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第12期 pp.123001      

王莉萍   王彬   李光石   朱洪斌   鲁雄刚  

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纳米材料是20世纪末期发展起来的新型材料，以其优异的特殊性能而得到了广泛的关注。纳米材料的制备是纳米科技中的重要领域。本文介绍了脉冲激光烧蚀法制备纳米材料的两个重要途径，脉冲激光沉积法和脉冲激光液相烧蚀法，包括其原理、特点、应用领域以及国内外的研究进展。最后，阐述了脉冲激光沉积法和脉冲激光液相烧蚀法仍需要面对的挑战以及未来的发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.090007      

李彬   汪诚   吴静   刘吉超   童立甲   郭振平  

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针对传统方式检测航空发动机部件表面缺陷存在检测精度低、检测速度慢的问题，本文提出了一种改进YOLOv4算法的航空发动机部件表面缺陷检测方法。首先，构建航空发动机部件表面缺陷数据集，使用K-means算法对缺陷样本进行聚类，获得不同大小的先验框参数；其次，利用改进的参数调整算法对先验框尺寸进行缩放，加大先验框尺寸差异，提高先验框与特征层之间的匹配度；最后，在主干特征提取网络输出的不同特征层后和空间金字塔池化结构后增加卷积层，提高网络对缺陷特征的提取能力。实验结果表明，改进后的YOLOv4算法在测试集上的mAP值高达82.67%，比原始的YOLOv4算法提高了4.55%，单张图片平均检测时间为0.1240s，与原始算法检测时间基本持平，检测性能也优于Faster R-CNN和YOLOv3。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.141500      

明瑞   肖勇波   赖名涛   马玉龙   周贤   明兴祖  

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为了提高面齿轮的飞秒激光精微加工质量，研究面齿轮材料18Cr2Ni4WA的烧蚀特性。考虑材料的电子亚系统和晶格亚系统的能量耦合作用，建立双温模型，采用有限差分法仿真分析脉冲宽度、平均功率对烧蚀材料的电子和晶格温度的影响规律，结果表明：当电子与晶格温度达到热平衡，且超过材料的熔点时，齿面产生烧蚀；当电子和晶格的温度均远高于材料的沸点温度时，主要通过相爆炸实现材料去除；材料烧蚀深度一般为40nm左右的区域，避免了热效应对表层质量的影响。通过飞秒激光微加工系统与实验，得出高斯分布的飞秒激光烧蚀材料18Cr2Ni4WA的单脉冲烧蚀阈值为0.29 J/cm2，观测分析平均功率和脉冲数对烧蚀形貌的影响，以及烧蚀区域飞秒激光诱导形成的波纹结构，避免产生二次烧蚀和二次波纹，这些为提高面齿轮齿面质量提供技术基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.091401      

史新灵   肖巍巍   宋妮妮   陈志勇   王湘江   王新林  

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为了研究激光切割UO2-不锈钢复合结构温度场分布情况，考虑了材料的热物性参数与温度的关系，运用ANSYS有限元软件模拟UO2陶瓷芯块-316Ti不锈钢包壳管复合结构激光切割过程，通过ANSYS的Fluent模块实现激光热源C语言程序的UDF加载与编译。研究了不同激光切割工艺参数下的温度分布云图。结果表明，温度分布主要表现为类似慧尾状的温度扩散；最高温度集中在切割热源中心处，工件表面的最高温度随着激光功率的增加和切割速度的降低而升高。当激光功率过小或切割速度过大时，会因热量输入不足而导致工件切不透；如果激光功率过大或切割速度过小，会因材料熔化区域变大而导致切缝变宽。仿真结果可对实际切割过程的工艺参数起一定优化作用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第13期 pp.131400      

朱淑鑫   周子俊   顾兴健   任守纲   徐焕良  

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为了提高ResNet50网络对遥感场景图像目标对象特征的提取能力和场景分类的可解释性，提出一种基于RCF（ResNet50-CBAM-FCAM）网络的遥感图像场景分类方法。该方法在ResNet50网络中增加卷积注意力模块和全卷积类激活映射分支，利用注意力机制将分支特征分别与提取的通道注意力特征和空间注意力特征融合，并生成各类场景的类激活映射图。通过实验证明，该方法在数据集AID上总体分类准确率达到96%以上，在实验数据集NWPU-RESISC45上总体分类准确率达到93%以上，且类激活映射图可视化结果可以准确聚焦遥感场景图像的目标对象。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.140100      

蒋妮   周海洋   余飞鸿  

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目标计数作为一项基础的技术研究，在许多领域都有广泛的应用：如人群计数、细胞计数、车辆计数等。随着互联网时代的信息爆炸，视频数据呈指数级增长，如何快速、准确地获得目标的数量是用户普遍关心的主要问题之一。得益于计算机视觉技术的快速发展，基于传统机器学习的计数方法正逐步向基于深度学习的方法转变，并在计数的准确性上取得了实质性的进展。本文首先介绍了目标计数的研究背景和应用领域。其次，根据模型任务分类，归纳了三类常用的计数模型框架，并从不同的角度分别介绍了近十年来基于计算机视觉技术的模型方法。然后介绍了在人群计数、细胞计数和车辆计数领域中常用的几种公开数据集，并横向比较了各个模型之间的性能。最后，总结了现阶段的目标计数模型还存在的不足并对未来的研究方向做出了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.140000      

徐靓   程刚   朱鸿鹄  

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滑坡灾害在我国易发频发，常造成严重的财产损失和人员伤亡。因此，进行科学有效的滑坡监测对防灾减灾具有重要的意义。近几十年来，随着监测技术的不断发展，滑坡监测水平得到了不断的发展和完善，已逐渐从过去的低精度、点式、人工监测过渡到高精度、分布式、自动化监测，有力支撑了从国家到地方各级政府应对滑坡灾害的能力。本文从空（太空卫星遥感）、天（低空无人机遥感）、地（地表）、内（滑坡体内部）四个方面对当前滑坡监测技术进行了总结和评价，重点对分布式光纤感测技术在滑坡监测中的应用方法及效果进行了叙述。研究结果表明：对滑坡体内部进行多源多场监测可获取滑坡多场信息，进一步分析可建立多场信息的关联模型，为滑坡稳定性评价与治理提供可靠的数据支撑，具有良好的研究潜力和应用前景。最后，本文对实现滑坡变形的精准监测和预测的新思路进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.090006      

尹海涛   邓皓  

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本文提出了一种基于混合注意力机制和对偶残差学习的图像去噪网络。该网络采用了基于不同尺寸卷积核的对偶残差网络学习结构，不仅能降低更深网络结构的拟合难度，同时还能表示图像中的多尺度结构。提出的去噪网络采用了局部和非局部的混合注意力模块，对卷积神经网络的特征通道进行自适应地调整，使得卷积神经网络不仅能注意图像的局部特征，同时还能刻画图像中的长距离依赖关系。与几种常见深度去噪网络的对比实验表明，本文提出的算法能有效抑制不同强度的噪声，针对高强度噪声的去除性能更优。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.141000      

邓理   张建奇   孙浩   李金泽   马天鸿   李立彤   洪登  

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本文设计了一种由锥形无芯光纤级联光纤布拉格光栅组成的温湿度传感器，并在锥区采用静电纺丝的方式制备一层聚乙烯醇/羧甲基纤维素复合纳米纤维膜。湿度的变化可以改变纳米纤维膜的有效折射率和厚度，影响光纤中光的传输损耗从而引起输出光谱功率的变化，温度波动会引起光纤光栅中心波长的漂移，通过监测输出光谱波峰功率和中心波长的变化量即可实现温湿度传感。对所设计的传感器进行温湿度响应测试，传感器湿度灵敏度为0.0198dB/%RH，温度灵敏度为11.730pm/℃。结果表明静电纺丝法是一种制备光纤传感器表面湿度敏感涂层的有效方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.090606      

李宇昕   杨帆   刘钊   司亚中  

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在实际道口环境下拍摄的车辆图像往往有许多干扰信息，且不同车型之间的差别很小，传统方法难以对车型进行有效分类。为了提高在道口环境下的车辆图像的特征提取和识别能力，提出了一种基于改进残差网络的车辆分类方法。首先以残差网络为基础模型，改进了残差块中激活函数的位置，并将残差块中的一般卷积用分组卷积代替，引入注意力机制，对损失函数用焦点损失替换交叉熵。实验部分先用公开数据集Stanford Cars进行预训练，再用自建的道口车辆数据集进行迁移学习。结果表明改进模型在两个数据集中的准确率均优于几种经典的深度学习模型。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041500      

张翠军   张玉河  

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在视觉SLAM中，闭环检测模块主要用来消除位姿漂移，得到全局一致的轨迹和地图。针对传统SLAM闭环检测方法中效率与准确率低的问题，本文首次提出一种基于HHO算法的SLAM闭环检测方法。在应用ORB算法计算图像描述子，并对图像描述子压缩得到图像鲁棒描述子的基础上，将闭环检测中求解当前帧图像和历史帧图像最大相似度的问题转化为最大值优化问题；针对该优化问题，设计了个体编码方式和适应度函数，给出了求解闭环检测问题的HHO算法。实验结果表明，相较于基于词袋模型和PSO算法的闭环检测方法，本文提出的SLAM闭环检测方法具有更高的效率与准确率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，1968年第 5卷第.1期 pp..12150      

张咸休   王存义   袁配   张东亮   王永千  

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基于相对光强解调技术的阵列波导光栅型光纤光栅波长解调系统，可以实现光纤光栅传感系统中光信号的高速解调而得到广泛研究。本文从理论上详细的分析了阵列波导光栅串扰、插损、带宽对解调系统动态范围、波长分辨率及解调精度的影响，结果表明，阵列波导光栅带宽越大、解调系统的动态范围越大，但波长分辨率会有所下降；阵列波导光栅串扰越小，解调精度越高。随后本文从理论上研究了影响阵列波导光栅输出光谱带宽的影响因素，包括阵列波导光栅衍射级数、阵列波导数及喇叭口宽度等，阵列波导光栅衍射级数越小、阵列波导数越小、喇叭口开口宽度越大，则阵列波导光栅的通带带宽越大。最后，本文设计了一款基于2%折射率差二氧化硅材料体系的阵列波导光栅，它具有带宽大、损耗低、串扰低等特点，为基于阵列波导光栅的光纤光栅解调系统的研究提供了理论指导，并指明了器件及系统的优化方向。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.092302      

吕茗萱   石晓卫   薛建伟   吴灵锦   张先增  

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激光诱导微射流技术(LILJ)是利用激光在狭小腔室内诱导空化泡产生高速微射流切割靶组织的医疗手段，具有热损伤低、精度高、微创、对膜或血管等弹性组织具有高度选择性等优点。本文介绍了激光诱导微射流产生机理、典型微射流系统结构。综述了其在医学领域应用与研究进展，总结了制约激光诱导微射流技术临床应用的关键问题，对激光诱导微射流技术的医学应用前景进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第11期 pp.110000      

赵露涵   杨春燕   陈超   罗均文  

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罗兰C系统台站相位码的识别和保密传输是判断台链及接收信号进行双曲线定位的前提，文章针对罗兰C系统使用经典手段无法实现高保密性传输的问题，提出了基于EPR态量子纠缠信号的相位码传输方案，并分析了该方案在纠缠攻击与分光镜攻击下的安全性，得到信息传输效率与分光镜的透射系数、压缩度之间的关系，验证了该方案运用在罗兰C系统中可以有效提高主副台间的台识别码传输的保密性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.092702      

黄荣泽   孟庆浩   刘胤伯  

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室内布局估计是计算机视觉领域的研究热点之一，在三维重建、机器人导航和虚拟现实等方面具有广泛的应用。针对此问题，本文提出了一种基于多任务监督的轻量卷积网络，该网络模型基于编码器-解码器结构，使用室内边缘热图与平面语义分割实现多任务监督学习。此外本文对卷积模块进行了改进，在保证模型精度的情况下提升了网络的实时性。在公共数据集LSUN上进行的实验结果表明，本文方法具有良好的实时性和准确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第10期 pp.101010      

张瑞峰   刘畅  

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为更准确获取干涉条纹中心点，本文提出了一种分区间曲线拟合的方法。该方法根据干涉条纹图灰度值分布规律, 首先取干涉条纹R值图进行高斯低通滤波, 在保留原始条纹信息基础上去除噪声。再将滤波后的图像取法线方向一列像素值，得出灰度分布曲线，然后截取临近峰值一段图像，对增、减两个区间进行分段曲线拟合，最后求得两段曲线拟合函数的交点即为干涉条纹中心。实验证明该方法曲线拟合效果较好，相对Steger算法速度提高了近10倍。该算法能有效地根据干涉条纹灰度分布规律得到干涉条纹中心点，具有运算简便、精度高，抗干扰的特点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第10期 pp.101202      

韦春苗   徐岩   李媛  

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在有雾气的环境下，户外采集到的图片容易出现模糊、边缘不清晰、细节丢失等现象。针对该问题本文提出了多尺度Retinex(MSR)理论结合小波变换的图像融合方法对有雾图像进行恢复。首先，将采集到的有雾图像用MSR算法进行增强处理，得到融合分量V1，之后采用‘db5’小波基将源图像与融合分量v1进行初次融合，得到薄雾图像的复原估计v2。对于浓雾图像，采用小波变换将融合分量v1和薄雾复原分量v2进行二次融合去除残雾，得到有雾图像的复原结果。实验结果表明，去雾后的图像可增强暗区细节、增强图像色彩、边缘轮廓清晰。小波融合的使用保留了更多图像信息，使图像色彩丰富自然、整体平滑，融合图像具有良好的复原效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第10期 pp.101005      

杨燕   武旭栋   杜康  

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传统暗通道去雾算法对天空区域处理能力不足，复原效果常伴有色彩失真及光晕。针对此类问题，提出了一种结合天空分割和加权融合的去雾算法。首先利用天空区域的亮度特性设置众数约束阈值，将雾图分割为天空和非天空区域；其次结合不同滤波尺寸暗通道优势构造融合暗通道；然后在天空分割的基础上采用加权的技术获得更可靠的大气光值；最后设置过渡区域对天空和非天空区域透射率进行结合。实验结果表明，针对含有天空区域的雾图，本文算法去雾效果明显，改善了天空区域颜色失真的问题，并抑制了边缘区域的光晕效应。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第10期 pp.101004      

王龙飞   严春满  

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摘 要 图像语义分割是计算机视觉的重要研究领域，是场景理解的关键技术之一。在无人驾驶领域，通过对道路场景进行高质量的语义分割，为自动驾驶汽车的安全行驶提供了保障。本文首先从道路场景语义分割的定义出发,探讨了目前该领域面临的挑战；其次，随着深度学习的出现和不断发展,本文将语义分割技术划分为传统的分割技术，传统与深度学习相结合的分割技术和基于深度学习的分割技术，其中重点介绍基于深度学习的语义分割技术, 并将其按照强监督、弱监督、无监督三种不同的网络训练方式进行阐述；然后总结与道路场景语义分割相关的数据集以及性能评价指标，并在此基础对比，分析常见的图像语义分割方法的分割结果；最后，对道路场景语义分割技术面临的挑战以及未来的发展方向进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第12期 pp.120003      

刘翠微   余建军  

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提出一种新的基于单个强度调制器的D波段矢量毫米波产生方法。研究基于强度调制器通过预编码技术产生八倍频D波段矢量毫米波信号，经过一定距离的无线传输之后在接收端进行解调和误码分析。该方法产生的矢量信号具有一定的中心载波抑制功能，在无光学滤波器下成功传输了信号，降低了光载无线系统链路成本。实验成功演示了152GHz 4GBaud 的正交相移键控信号经过 1米无线传输后，其误码率低于软判决前向纠错（FEC）门限阈值（1×10-2）。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第41卷第04期 pp.0406001      

顾亚雄   李鑫   陈苗苗  

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针对目标跟踪中目标遮挡、形变及旋转、光照变化及背景干扰等复杂场景下的目标有效跟踪问题，以核相关滤波跟踪算法与统计颜色特征的跟踪算法为基础，提出一种复杂场景下高置信度更新策略的互补跟踪算法。利用高斯拉普拉斯算子和局部二值模式增强目标边缘信息与纹理特征同时，引入可调高斯窗口函数和基于关键点的尺度估计模型以优化算法；利用响应峰值与跟踪框交并率(峰值交并率)设计一种高置信度更新策略，以自适应更新模板。在OTB2013数据集上测试该算法，精确度和成功率分别为88.3%和72.4%，明显优于对比算法。研究结果表明，该算法在复杂场景下具有良好的跟踪精度与跟踪稳定性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第10期 pp.103003      

刘金坤   李春宇   孙威   孔维刚   张格菲  

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一次性口罩分类识别在法庭科学物证鉴别中具有重要意义，实验借助拉曼光谱分析技术和机器学习方法实现了口罩类别准确快速区分。实验采集来自不同地市、不同厂家生产的37种一次性口罩样品拉曼光谱数据，利用S-G平滑算法和数据归一化进行数据预处理，通过主成分分析法和拉曼光谱特征峰对照的方法划分口罩类别，进而构建基于SVM、贝叶斯判别分析、BP神经网络算法的一次性口罩分类识别模型。结果表明，SVM模型训练集的准确率为93.3%，测试集准确率为100%，贝叶斯判别分析的训练集和测试集准确率均为100%，BP神经网络的训练集准确率为93.9%，验证集准确率为60%，测试集准确率为60%，根据分类要求的严谨性和准确性，最终确定贝叶斯判别分析模型为口罩分类识别的最佳模型。实验仪器的选择和模型设计思路可为法庭科学技术物证检验提供借鉴。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第10期 pp.103001      

曹城硕   袁杰  

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常态化疫情防控形势下，通过口罩佩戴检测可以及时提醒人们正确佩戴口罩，从而降低公共场合的人员交叉感染风险。针对口罩佩戴检测任务中被遮挡目标和小目标检测困难的问题，提出一种YOLO-Mask算法。该算法以YOLOv3为基础，在特征提取网络中引入注意力机制，提升模型对显著特征的表达能力；然后使用特征金字塔和路径聚合策略进行特征融合，使细节特征信息得到增强，实现不同层次特征信息的充分利用；最后优化了损失函数。实验表明：对不同场景下的口罩佩戴目标进行检测，YOLO-Mask算法的平均精度均值达到93.33%，相比于原始YOLOv3算法提高7.62%；与其他主流算法相比，该算法具有更好的检测效果和鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081019      

王云成   滕达   胡聚源   王菲菲   徐田子   阮从燕   李益强   赵英豪   欧锦锦   王凯  

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对比研究了石墨烯包裹的纳米线与金属包裹的纳米线亚波长传输特性。针对单线和双线两个结构，采用有限元方法研究了不同频率和尺寸下最低阶模式的场分布和传输特性。结果表明，当金属层厚度大于其趋肤深度时，石墨烯包裹的纳米线基模光场约束性能更好；当金属层厚度远小于趋肤深度时，金属包裹的纳米线和石墨烯包裹的纳米线亚波长传输性能相当。相关研究结果可为等离激元材料的选择提供参考，在亚波长光子器件领域有潜在的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.092301      

白浪   郑刚   张雄星   孙彬   郭媛   聂梦笛  

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为了满足工业制造、交通运输过程中对液位高精度、稳定可靠的测量，本研究提出一种基于调频连续波干涉测量技术的膜片式珐珀腔液位传感器。建立调频连续波干涉技术液位测量体系理论，制作液位传感器，搭建液位测量系统，进行线性度、灵敏度、分辨率测试等进一步表征传感器测量特性。实验结果表明，调频连续波液位传感器液位测量的线性度为0.99998，液位测量灵敏度为465nm/mm，分辨率约为33.998nm，对应液位值为0.0731mm，而且具有很好的稳定性，重复性和迟滞性。因此调频连续波光纤液位传感器完全满足高精度，稳定可靠液位测量。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.071409      

张元   李晓燕   韩燮  

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针对重叠率低的两片点云配准难度大、精度低等问题，提出了一种将聚类区域分块和凸优化问题相结合的点云配准方法。首先，利用点云的曲率特征进行多尺度描述符的建立，确保点云数据完整并且使冗余数据最小；其次，利用多尺度描述符的角度差异进行对应关系聚类分块，获取源点云与目标点云的重叠区域；最后，将重叠区域的点云以及它们的对应关系代入凸优化问题，进行离群值的去除和对应关系的优化，实现粗配准并利用ICP算法进行细化。实验结果表明，所提算法能够缩小点云配准的有用搜索范围，减少配准计算量，为初始重叠程度较低的点云数据提供更具优势的配准精度和时间效率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081014      

刘锦琳   余飞鸿  

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在光学设计中，为了给光学系统的设计与优化提供更多的设计自由度，常常使用旋转对称非球面。旋转对称非球面的标准表达式通常为基准二次曲面与附加多项式的组合，附加多项式可以为偶次幂级数多项式、Zernike多项式、Q型多项式等。在本文中，推导了基准二次曲面、基于不同附加多项式的非球面的表达式，对各类旋转对称非球面的非球面系数、非球面表面斜率进行比较，并利用设计实例来对比基于不同附加多项式的非球面在光学设计中的应用，指出各自的特点。结果表明，基于Q型多项式的非球面相比其他非球面，能够更好地控制非球面的面型，优化效率更高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.092201      

王俊辉   李云霞   蒙文   魏家华   唐杰   武天雄  

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量子盲签名作为量子密码学的重要组成部分，近年来，受到了越来越多的关注。本文提出了一个基于两粒子和三粒子最大纠缠态的量子盲签名方案，利用量子纠缠特性实现消息盲化，并借助量子相干性原理进行消息恢复。本方案利用量子逻辑门对量子态进行操作，实现两比特经典信息的量子态表示。最后证明了该方案满足不可否认性、不可伪造性和盲性。基于量子密钥分发和一次一密技术，可保证该方案的无条件安全性，且与现有其他方案对比，本方案有较高签名效率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.072702      

马亚云   赵冬娥   张斌  

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为了校准液晶空间光调制器(LCSLM)，基于偏振显示原理，提出了一种测量液晶空间光调制器相位调制特性的方法。分析了液晶空间光调制器对入射线偏振光偏振态的调制特性，建立了椭圆偏振光通过角向偏振显示器后的长轴方向与液晶空间光调制器相位调制量的理论关系，并搭建了测量液晶空间光调制器相位特性的光学系统。测量结果表明，实验中所用的空间光调制器的最大相位调制量为2.45π，在15~210灰度范围内相位调制近似满足线性分布。利用反插值法对相位调制曲线进行了线性校正，并生成了输入灰度和驱动灰度的查找表(LUT)，校正后的相位调制曲线与理想线性调制曲线的相关系数可达0.999 3。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.072304      

李福进   刘慧慧   任红格   史涛  

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相关滤波器由于近些年在实时准确地跟踪视频信号方面展示出了优异的性能，引起了很多学者的关注。但其提取的图像特征在应对复杂场景下外观变化较大情况时，跟踪效果易不稳定；估计尺度变化能力也有待改进；模型更新过程易引入不可信样本，不利于精确跟踪目标。为此，采用颜色直方图模型和相关滤波判别模型相结合的方式，对跟踪目标进行精确定位。再从预测位置处提取尺度样本训练核尺度相关器。针对模型更新中可能引入干扰信息的问题，选择当响应的置信度达到一定阈值时，对模型进行更新。在跟踪数据集(OTB-2015)中该算法表现良好，成功率为69.4%,精确度79.4%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081504      

鱼春燕   徐岩   缑丽莎   南哲锋  

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突发性的人群聚集会给人们的人身安全带来隐患，对高风险区域有效的进行人群计数很有必要。针对多列神经网络臃肿的网络结构、产生冗余的信息及耗时长导致网络难训练的问题，提出了一种基于单列深度时空的卷积神经网络对人群进行计数，并对模型加以改进来满足视频图像计数的需要。通过在FCN网络结构中加入空洞卷积和跳级连接特征融合来提高网络提取特征的能力；同时在长短期记忆网络结构中加入空间变换(ST)模块来减少视频监控产生的角度畸变对计数准确性的影响，为使网络计数结果更精确将改进的FCN网络和关联时序的LSTM网络用残差连接方式进行连接，最后在UCSD、Mall和自建人群数据集上分别进行测试，结果表明所提算法的人群计数准确性和鲁棒性相比其他算法更优。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081011      

赵永哲   滕达   王云成   王凯  

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对比研究了石墨烯薄层在等离激元波导有限元计算中的两种处理方式，即表面电流和薄层法。基于这两种方法，分别研究了两种波导结构中基模场分布以及在不同频率、几何等参数下的等效模式系数。结果表明，表面电流与薄层法对此类问题均具有高度适用性。特别地，表面电流法与理论计算结果偏差更小，且表面电流法更节省计算资源。相关研究结果可用于简化石墨烯层在有限元计算中的处理方式和提高计算效率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.072303      

张琦   叶波   罗思琦   曹弘贵  

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针对铝板涡流检测图像缺陷边缘区域不容易识别，同时涡流检测图像缺陷区域存在背景噪声干扰的问题，提出了一种基于改进生成对抗网络的铝板电涡流检测图像缺陷分割方法。该方法建立在生成对抗网络图像分割模型的基础上，生成器部分采用U-net模型的思想，在高低层特征融合之前采用注意力模块，调整低层特征与高层特征拼接时的权重，有利于提高图像特征信息的利用，增强目标特征并抑制背景特征。判别器部分用于区分网络生成的结果和人工标注的真实结果。本文算法采用Precision、Recall和F1作为评价指标，实验结果表明，与传统的图像分割算法相比，本文对涡流检测铝板涡流图像取得了较好的分割效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081502      

郭守向   张良  

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为了检测X光图像中的违禁物品，本文提出一种基于深度学习的单阶段双网络目标检测算法。以单阶段目标检测网络Yolov3为基础，结合复合骨干网络的思想，构建了Yolo-C目标检测网络。Yolo-C的骨干网由辅助骨干网络DarkNet-A和引导骨干网络DarkNet-L组成，并且为提升对小目标的检测，引入了特征增强模块FAB(Feature Augment Block)。此外，采用迁移学习和数据增强的方法训练网络，提升网络的鲁棒性。该算法在SIXray-OD数据集上mAP达到了73.68%，检测速度40 FPS。实验结果表明，Yolo-C在检测X光图像领域，有效提高了对多类违禁物品的检测精度，同时满足检测的实时性要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081003      

叶俏珏   王先菊   戴占海  

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在反射折射定律研究中，布儒斯特角是一个极其特殊的角，当入射光以此角度入射界面时，反射光是线偏振光；目前对于自然光通过布儒斯特角研究以及运用已较多，但对高斯光束通过布儒斯特角入射的研究仍较少；而相比起普通光源，高斯光束具有很多优点，其中光能量在空间的分布集中在光的传播方向上，即有很好的方向性，应用也十分广泛，本文采用 COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对以布儒斯特角入射的高斯光束传输特性进行研究。 研究表明：在s偏振下，折射光束为高斯光束，反射光束与折射光束方向互相垂直；在p偏振下，折射光束为高斯光束，反射光束图像消失，但观察反射界面电场模强度出现了中心强度显著抑制的双瓣剖面，出现了很弱的双峰反射；而在不同的折射率下，折射介质的折射率越大，折射光束强度集中范围越窄，折射光束能量越来越低，折射光束与入射光束的电场模之差会越小。这些研究结果为以高斯光束为光源的光学器件的设计提供了一定的理论依据。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.072001      

冯凡   王双亭   张津   王春阳  

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本文针对三维卷积网络在训练样本较少时对高光谱图像分类精度不理想的问题，提出一种高效的基于多特征融合的混合卷积网络分类模型。对高光谱图像进行降维处理后，首先使用三维卷积层提取深度层次空谱联合特征。引入残差连接通过特征图串联和逐像素相加两种方式进行多特征融合，实现特征重用并增强信息传递。然后用二维卷积层对提取到的特征进行空间信息强化，最后使用处理后的特征实现分类。在三个公开的高光谱数据集Indian Pines、Salinas和University of Pavia仅使用标记样本的5%、1%、1%作为训练样本，本文模型取得了97.09%、99.30%、97.60%的总体精度，有效地提升了小样本情况下高光谱图像的分类效果，验证了本文方法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081010      

陈志豪   肖业伟   李志强   刘洋  

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绝缘子作为配网架空输电线路的重要组成部分之一，对无人机航拍绝缘子图像进行精准识别是实现其缺陷检测和故障诊断的重要前提，由于图像中存在目标较小、背景复杂等因素影响，为了能够对巡检图像中的绝缘子进行准确识别，本文提出了一种基于多尺度密集网络的配网架空输电线路绝缘子识别方法。首先利用k-means算法对数据集的目标框进行分析获取合适的锚；然后将基础网络中的残差模块替换为密集连接模块，增强网络特征信息的复用与融合；同时添加空间金字塔池化模块并优化多尺度特征融合对绝缘子进行预测；最后采用一种融合了交叉熵函数和焦点损失函数的损失函数来替换原损失函数。构建航拍巡检图像数据集并测试，实验结果表明，该方法能够准确地分类出配电网架空线路上的绝缘子，比原算法准确率提高了12%，具有更高的检测精度和更强的鲁棒性，基本满足电网巡检对绝缘子识别的要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081503      

商立丽   王慧琴   王可   王展  

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针对单一特征无法表征铭文全部信息的问题，提出了一种基于全局Hu矩和局部TF-KSURF特征的多测度青铜器铭文相似性度量方法。通过提取Hu矩特征描述子与SURF特征矩阵，同时获取铭文图像的全局与局部特征；同时利用K-means算法及加权策略对局部SURF特征进行聚类加权，构建TF-KSURF特征向量；最后设定两种测度的权重，形成多测度相似性度量，应用于青铜器铭文的图像检索。实验结果表明，与单一特征测度相比，提出的多测度相似性度量方法能够准确分析铭文的整体特征，提高了铭文的检索性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081009      

徐志京   黄海  

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针对SSD等算法在SAR图像舰船小目标以及复杂场景下目标的检测效果不佳问题，本文提出了一种基于多重连接特征金字塔的舰船目标检测方法。首先，针对图像中小目标舰船的特点，构建了全新的特征提取网络I-VGGNet（Improved VGGNet），以解决小尺寸舰船特征信息的丢失问题；其次，增加了多重连接特征金字塔网络模块，加强舰船高层语义特征与低层定位特征的融合，从而提高网络对于中小尺寸舰船的检测性能；最后，为了解决复杂场景对于舰船目标检测的干扰，本文在GIoU损失和焦点损失基础上，构造了一个新的损失函数，从而降低网络对于舰船尺度的敏感性，加速模型的收敛。本文提出的方法在中科院SAR图像舰船目标数据集上进行了相关实验，实验结果表明，平均精度(average precision，AP)以及每秒帧率分别达到了94.79%和22FPS(frames per second)，其平均精度上优于现存的主流检测算法，同时满足了实时检测的需求，所提方法对复杂场景下不同尺寸的舰船目标的检测展现出了良好的适应性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081102      

周鹏   高树辉  

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签名笔迹真伪鉴别在是司法鉴定中经常遇到的问题有重要作用，但由于签名实际中字字数少、可选取的笔迹特征有限，且对检验人员的专业技能和经验有较高的要求高，鉴定过程主观因素较多难度较大。基于现状本文提出利用光度立体成像法，重建将签名笔迹的立体形态样本集重建，基于并统计样本图的灰度数据量化分析，提出了区域灰度差异度D和相邻区域灰度均值变化趋势V两个特征指标，研究进行量化分析签名笔迹立体形态图灰度指标与签名者书写特征的相关性，。提出了区域灰度差异度D和相邻区域灰度均值变化趋势V两个特征指标。实验中共采集五名志愿者1000枚签名共计2600个单字样本集，500枚临摹签名共计1300个单字样本集。为提高真伪签名笔迹鉴定的自动化程度和客观性，本文提出，在Lib-SVM分类器的基础上利用Canny算子提取边缘特征，通过和膨胀腐蚀处理等图像处理方法进行特征区域定位，并使用LBP算子提取特征区域纹理信息作为分类的特征向量。实验结果表明，经过特征区域处理的二分类模型可以有效地对真实和临摹签名笔迹理的二分类模型可以有效区分真实和临摹签名笔迹的立体形态图进行区分，且相比特征区域未处理的样本有较高的准确率，可以为真实和临摹签名笔迹鉴定提供一种新方法证明人工智能结合立体成像检测签名笔迹立体形态的方法具有科学性和可行性，能为签名笔迹鉴定提供技术支持。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081101      

付钧泽   姜红   李意   满吉   国中正  

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香烟烟灰是法庭科学研究的重要物证之一。利用化学计量学方法，采用能量色散型X射线荧光光谱仪对42个香烟烟灰样品进行检验，实现了对香烟烟灰的快速无损检测。前期对X-ray fluorescence（XRF）数据做标准化处理后，通过组内平方误差和法确定K的取值，同时借助K-均值聚类法对样品进行初步聚类区分并解释聚类结果反映的样品和化学成分信息，然后结合主成分分析法和单因素方差分析法验证聚类结果，最后利用判别分析法建立判别函数模型，建立了基于K-均值聚类法的分类模型。结果表明，利用组内平方误差和法对K进行取值的K-均值聚类准确可靠，聚类结果在主成分分析中也得到了很好的验证，不同类别均得到了较好的区分，单因素方差分析中各个元素均具有良好的显著性，判别分析显示分类模型的准确率达到 100%。此分类模型方法简单快速、结果准确可靠，为公安基层实际办案提供了参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.063003      

聂敏   张彦朋   杨光   张美玲   裴昌幸  

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在自由空间中，量子卫星通信会受到各种自然环境因素的干扰，例如电离层、空间等离子体等等，这些环境因素会干扰量子卫星通信的性能。为了提高量子卫星链路的抗干扰能力，本文首先提出了基于量子纠缠反馈控制(quantum entanglement feedback control ，QEFC)的优化策略。QEFC是通过对腔中泄露的光子进行测量，测量所得到的信息可以用来估计原子的状态，利用估计的状态，来调节控制器从而改变腔中原子的自旋；其次建立了不同环境因子与保真度、误码率之间的关系；并对采用QEFC前后的系统性能参数进行了比较；最后进行了性能仿真。结果表明，QEFC在振幅阻尼信道和退极化信道中，能够提高自然环境干扰下量子卫星通信系统的保真度；在空间等离子体环境中，当等离子粒子半径为10μm，传输距离为200km，利用QEFC，可将误码率从13.7×10-3降低至9.4×10-3；当量子信号通过电离层的Es层，若该电离层厚度为1.5km，电子密度为5×105cm-1时，可将误码率从112.5×10-3降底至49×10-3。由此可见，QEFC能够有效提高量子卫星通信系统的链路性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.052702      

吴辰文   马宁   蒋雨璠  

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针对模糊C均值(Fuzzy C-means，FCM)聚类算法在数据集下聚类效果差的情况，且基于欧式距离的相似性度量中，只考虑数据点之间的局部一致性问题，本文提出了基于Jeffery散度相似性度量加权FCM聚类算法(Weighted FCM Clustering Algorithm Based on Jeffrey Divergence Similarity Measure, JW-FCM)。本文引入源于Jeffery散度的相似性度量，首先对于FCM算法进行特征加权，对数据的不同特征值赋予适当的权重，再将Jeffery散度与加权FCM算法进行结合得到JW-FCM算法。将提出的JW-FCM算法与FCM、K-Means、DPC(Density Peak Clustering Gorithm)几种相关算法在人工数据集和UCI数据集上进行对比实验，通过实验分析与比较，证明了本文提出的JW-FCM算法具有更好的收敛性、鲁棒性、准确性。实验结果表明，改进算法表现出较好的聚类效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081006      

陈滋鑫   周后明   徐采星  

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激光熔覆是一种先进的表面改性技术，在航空航天、石油化工等领域应用广泛。本文综述了激光熔覆涂层裂纹的研究进展，阐述了裂纹的分类、形成机理和检测方法，并从优化工艺参数、优化复层设计、优化粉末组成、优化工艺方法等方面，总结了防控裂纹的应对措施，并提出了一些解决覆层开裂问题的建议以及今后的研究方向和思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.070006      

刘琦   杨光   聂敏   张美玲  

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为研究降雨对星地量子链路传输质量及量子通信性能的影响，本文基于M-P雨滴谱和Mie散射理论，分析了降雨强度、雨滴的消光系数与星地链路衰减系数的关系，建立了降雨强度和衰减距离对信道容量和信道平均保真度影响的模型，并在一种两粒子纠缠态概率隐形传态方案的基础上，得到降雨环境下的隐形传态保真度。仿真结果表明，降雨强度的增加会导致消光系数的增加，进而导致信道容量和信道平均保真度的下降；对于星地隐形传态而言，降雨会引起信道纠缠度和保真度的下降，从而导致隐形传态保真度下降。因此，降雨对量子星地链路的性能有显著影响，需根据特定的降雨强度，适当调整星地量子链路中收发设备的各项参数以保证星地链路的通信质量。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.072701      

殷璞芙   吴腾飞   柴晓博  

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基于激光自混合干涉的振动重构方法需估算光反馈水平因子以及线宽增强因子，目标振动导致光反馈水平变化，引入较大的测量误差。为提高测振精度和鲁棒性，本文提出一种基于自混合干涉调频特性的振动重构算法，利用全光纤马赫-曾德干涉仪获得自混合干涉调频信号，解算出激光器的瞬时频率，并联合调幅信号相位实现对目标振动信息重构。该方法无需估算光反馈水平因子以及线宽增强因子，极大地简化了测量光路与解算模型，在保证测量精度的同时降低了振动信息提取过程的复杂性。数值仿真表明，在适度光反馈的条件下，该算法在振幅为2μm到100μm的测量范围内具有良好的线性度。实验结果显示在1.6μm到8.3μm的测量范围内，重复测量标准差低于15nm，非线性误差为0.78%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.071201      

闫旭亮   杨功流   王璐  

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天文导航中星点的定位精度至关重要，会影响到天文导航的精度。传统的基于线性插值的提高星图分辨率的方法直接利用线性关系计算插入的灰度值，忽略了原函数的自身变化特征。本文针对星点的成像特征，提出了一种改进的线性插值星点定位方法。首先建立星点的成像模型并推导出一维模型，求取二阶导数获得凹凸分界点，然后给出了改进线性插值的权值因子的计算方法，完成星点的定位。仿真实验表明，本文的方法较传统的线性插值平均偏离误差降低了15.4%，能够有效地提取星点中心。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.060002      

蔺彦章   刘毅   潘玉恒   李国燕  

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针对光纤Bragg光栅（FBG）解调系统中FBG反射谱因包含高斯白噪声、工频噪声而导致解调误差大，解调系统稳定性差的问题，提出一种基于高斯差分（Difference of Gaussian，DoG）的FBG峰值检测算法。利用该算法对包含大量噪声的FBG反射谱信号进行峰值检测，平均误差为4pm，标准差为4.2pm，是所有对比算法里最小的。实验结果表明，DoG算法稳定性高，解调误差小，能够明显地降低噪声对FBG反射谱的影响，提高了FBG解调系统的解调精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.070602      

庞铭   浮艺旋  

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使用额定功率为1kW的光纤激光器开展了激光直接沉积机场供油管网材料实验研究，研究激光扫描速度对沉积层的显微组织、组织成分、显微硬度、耐腐蚀性能及耐磨损性能等的影响。实验表明：随着激光扫描速度的增加，沉积层厚度减少，基体发生的翘曲变形角度减小；随着激光扫描速度的增加，沉积层路径2的峰值硬度逐渐升高，由199.32HV、203.35HV升高至204.5HV；在显微组织形貌尺寸改变、沉积层中间相成分、致密度改变等因素影响下，沉积层性能与激光参数存在着非协同相应，激光扫描速度为10mm/s时，沉积层显现出了较优的耐腐蚀性能，该扫描速度下沉积层腐蚀电流密度为基体腐蚀电流密度的27.76%；激光扫描速度为12mm/s时沉积层展现出了较好的耐磨损性能，磨损率分别为其他两个参数下沉积层磨损率的52%、42%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.071401      

严春满   吴松伦   胡志斌  

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针对目标跟踪应用中迭代扩展卡尔曼滤波(iterated extended Kalman filter，IEKF)在模型失配和噪声时变情况下出现精度下降甚至发散的问题，提出了一种基于多重渐消因子的自适应IEKF算法。该算法首先通过一个基于正态分布的限定记忆新息协方差估值器来计算新息协方差估计值，并根据估计均方误差把多重渐消因子分配给各数据通道；再依照χ^2检验原理判断系统是否异常，仅在系统异常时才引入渐消因子；最后利用目标与观测站间的径向距离和方位角信息，实现了IEKF迭代次数的自适应控制。仿真结果表明，与传统IEKF相比，在系统模型失配时本文算法的位置、速度和加速度平均估计误差分别减少86.97%、33.18%和15.56%；在过程噪声时变时则分别减少60.35%、18.42%和6.02%；在量测噪声时变时则分别减少50.60%、18.78%和5.41%，表面本文算法有效提高了滤波精度，其算法的鲁棒性也进一步提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.062803      

杨峰   朱磊   李杨   郭友明   张雨东  

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由于分布式全息孔径成像系统的相干性及振幅扩散函数(ASF)的旁瓣效应，其成像分辨率分析非常困难。本文将瑞利判据两点间分辨率模型推广为多点间分辨率模型，并根据多点ASF在不同相位分布下的叠加曲线判断观测点与其最邻近点的分辨性能。采用遗传算法，将观测点与其最邻近点的谷峰比作为目标函数，通过优化多点间相位分布，求得某角间距下的最大谷峰比，当最大谷峰比小于等于0.81时，认为该观测点能与最邻近点分辨。扫描物点间的角间距，如果存在某临界角间距δθ（大于δθ时，观测点全都能与最邻近点分辨，而小于δθ时，总存在某相位分布使观测点与最邻近点不能分辨），则将该δθ作为系统角分辨率。仿真和实验证明该方法能较准确地分析系统分辨率及等效孔径。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.060901      

王佳妤   许金鑫   李庆武  

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针对马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo, MCMC)算法计算量大，统计结果中含有严重噪声等问题，本文提出一种基于分层模型和低秩近似的X射线图像重建算法。引入全变差(Total Variation, TV)正则项构造重建目标函数，并基于Jeffreys先验定义超参数，建立分层贝叶斯模型。采用变量分裂方法得到分裂形式下各变量的全条件概率密度分布。利用正向模型的低秩性质，计算低秩近似的目标分布得到关于待求参数的闭合解。实验结果表明，本文方法有效地解决了贝叶斯逆问题中存在的计算量大等问题。相比于现有的重建方法，本文算法在有效地抑制图像噪声的同时更好地保留了图像的边缘细节。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061004      

王建强   樊彦国   李国胜   禹定峰  

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点云数据量十分庞大，合理对点云数据进行精简是点云数据处理的重要研究内容。针对传统点云精简算法存在的细节缺失、空洞等问题，本文提出一种基于多参数k-means聚类的自适应点云精简算法。该方法基于KD-Tree创建点云K邻域，结合曲面拟合对点云数据进行曲率和法向特征计算，运用多参数混合特征提取方法对点云特征及边界进行检测并保留；并由KD-Tree索引确定初始化聚类簇心，进行k-means聚类，聚类结果根据最大曲率偏差细分精简。将本文算法、曲率采样法、均匀网格法与随机精简法分别应用于不同类型的点云模型中进行实验，结果表明，本文算法在复杂模型下的标准偏差均优于后三者，并可以较好地保留点云的细节特征信息，精简效果与模型完整性优于均匀网格法与曲率采样法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061008      

孙威   陈蕊丽   骆建新  

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血迹作为暴力案件现场出现率较高的生物检材，其检验鉴定工作可为案件的快速侦破提供大量信息。高光谱成像技术可对案发现场血迹检材无损、快速成像，相比于检测血迹的化学试剂法和传统的光谱分析方法，“图谱合一”的特点是其显著优势。本文在简要分析高光谱成像特点、数据表达方式和数据处理方法的基础上，介绍了高光谱成像技术在国防、生态、食品等领域的应用。重点讨论了高光谱成像技术作为血迹检测的一种技术手段，在潜在血迹显现、血迹组分分析、血迹分类识别和血迹陈旧度预测工作中的研究现状，并对其应用过程中遇到的挑战和后期重点研究方向及发展前景进行了总结和展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.060001      

杨燕   杜康   武旭栋  

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针对暗通道和线性变换一类算法适用的局限性，提出了一种改进线性变换的迭代优化去雾算法。该算法从最小颜色分量出发，建立大气耗散函数与最小颜色分量自适应线性变换模型，以此获得介质传输率的初始估计；然后，针对雾图中明亮区域的介质传输率进行自适应修正；其次，使用Krisch和Laplacian算子构成的一组高阶滤波器进行迭代处理，得到最优介质传输率；最后，将优化后的介质传输率和利用基于四叉树子块搜索法获得的大气光值代入大气散射模型得到复原图像。实验结果表明，该算法能够清晰、自然地恢复图像，对单幅图像的去雾效果好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061011      

康汝燕   闫莉莉   张子琦   左致远   李志强  

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钙钛矿发光二极管具有效率高、色纯度高、成本低、发光波长在可见光区域连续可调等优势，在显示、照明、成像等领域具有重要应用潜力。本文从钙钛矿发光二极管的基本结构与工作机制等方面入手，重点介绍钙钛矿发光二极管器件荧光量子产率、光提取效率、载流子注入效率和可靠性等性能提升的主要技术手段，系统阐述了蓝光、绿光、红光和近红外多个波段钙钛矿发光二极管关键参数提升的发展历程，简单介绍了无铅钙钛矿发光二极管的最新研究进展，探讨了钙钛矿发光二极管的技术发展动向，并对进一步提高钙钛矿发光二极管各项性能与可靠性的方法与思路进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第11期 pp.110000      

卢金   刘宇红   张荣芬  

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应对传统视觉同时定位与地图构建（vSLAM）相机跟踪模块在动态环境中无法精确定位的问题，本文提出一种基于语义的视觉里程计，在利用金字塔LK光流追踪匹配帧间特征点的同时，对图像进行像素级的语义分割，然后将语义信息与几何特征紧密结合用以准确地剔除图像中的外点，使得位姿估计和建图仅依靠图像中值得信赖的静态特征点。此外，提出了一种多尺度的随机抽样一致（RANSAC）方案，对匹配点进行步进采样，每步使用不同的尺度因子，在降低外点检测时间的同时，提高了外点检测的鲁棒性。在TUM数据集上的实验结果表明，在高动态序列中，本文系统相对于ORB-SLAM2，绝对轨迹误差和相对位姿误差改善了90%以上，而相对于同类型的DS-SLAM，本文在降低外点检测时间30-40%的情况下，提升了位姿估计的稳健性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061101      

钱杨   冯音琦   黄民双   许友文  

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提出了激光辅助水中脉冲放电生成等离子体的方法，结合经典的Drude模型，建立激光导入水中脉冲放电系统生成等离子体的二维流体数学模型，给出相应的数学方程，利用COMSOL Multiphysics软件模拟带电粒子与垂直入射等离子体通道的激光相互作用的过程，探讨了一定能量的激光作用于水介质脉冲放电系统时局部电子密度所受的影响。初步的仿真结果发现，在电场放电通道中，加入能量50mJ、光斑直径为0.1mm的激光到等离子体通道内，其电子密度峰值从1.65×1021m-3突增到8.29×1021m-3，对于提高等离子体的产生率起到了显著作用，说明激光辅助水中脉冲放电生成等离子体的技术方案是可行的。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.073501      

彭嘉丽   赵英亮   王黎明  

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视频异常行为检测对保障公共安全至关重要,该文对基于深度学习的异常行为检测算法进行分类与总结。首先介绍了异常行为检测的整体流程。然后，根据神经网络训练的方式，从有监督、弱监督和无监督三个方面论述了深度学习在异常行为检测领域的发展与应用,同时分析了不同训练方式的优缺点。最后，简要介绍了常用数据集以及性能评估准则，汇总了不同算法性能，并展望了未来发展方向。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061014      

张博   刘红平  

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视频图像多目标处于运动状态，边缘特征模糊，导致目标跟踪难度大，提出多目标视频图像边缘特征核相关滤波跟踪算法。设置视频图像目标运动轨迹三帧图像时间作为线性段，利用线性判断方法捕获目标，利用动态边缘演化技术准确提取捕获目标边缘特征，结合视频图像梯度角度直方图与颜色信息，获取梯度角度-色度饱和度直方图颜色特征，获取跟踪目标特征权重，利用核相关滤波跟踪算法，通过循环移位以及循环矩阵、岭回归模型学习分类器、分类器快速跟踪，实现视频图像多目标跟踪。实验结果表明，跟踪视频图像多目标跟踪成功率高达99%以上，且尺寸变化、颜色变化、存在遮挡物等复杂环境下平均跟踪速度高于65FPS，具有优越的跟踪性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061003      

耿鹏志   杨智雄   张家钧   唐云祁  

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基于鞋样的视频追踪技术是公安机关刑事侦查常用技战法，在公安实战中发挥着巨大的作用。然而该项技术大量依赖于人工筛选，工作量大、效率低，容易出现漏检的状况。本文提出一种基于SSD（Single Shot MultiBox Detector）模型的鞋子自动检测方法，实现对行人鞋子的自动检测与定位。首先对SSD模型的结构和先验框参数进行设计，使其符合鞋子检测实际应用；进而通过调节网络参数的方法提高网络的检测性能和稳定性，完善适用于鞋子检测的网络模型和方法，最终得到准确、高效的单类别鞋子检测网络。最后在课题组前期构建的鞋样本数据库上进行性能评价，实验结果表明，本文提出的方法平均精度（Average Precision）达0.891。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061009      

郭建伟   聂敏   杨光   张美玲   孙爱晶   裴昌幸  

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冰云是由微小的冰晶粒子组成的，一般出现在6km以上的高空，冰云内冰晶粒子和光量子信号相互作用会对量子卫星通信链路造成严重影响。迄今为止，有关冰云对量子卫星通信链路的研究尚未展开。为了研究冰云内的冰晶粒子对量子卫星通信性能的影响，首先根据最新的冰云光散射模型并结合米氏散射理论，定义冰云内冰晶粒子的平均消光系数，建立了链路衰减系数、冰云冰水含量和量子信号在冰云内传输距离的关系；针对振幅阻尼信道，建立了信道容量、信道平均保真度、信道生存函数、信道误码率和冰云冰水含量以及量子信号在冰云内传输距离的关系。理论分析和实验仿真结果表明，当量子信号在冰云内的传输距离为20km时，随着冰水含量的增加，链路衰减因子从4.6dB增加到14.7dB，量子信道容量由0.25减小到0.089，信道平均保真度也急剧降低，生存函数值由1减少到0.58，量子信道的误码率从0.015增长到0.075。由此可见，冰云内的冰晶粒子对量子卫星通信质量有显著影响。因此，为提高量子卫星通信系统的可靠性，要根据冰云的相关参数，自适应的调整量子卫星通信系统的各个指标参数。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050605      

牟海维   郭颖   全星慧   曹志民   韩建  

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针对医学图像分割中网络深度过深和上下文信息联系匮乏导致分割精度降低等问题，提出了一种基于改进U-Net脑肿瘤MRI图像分割算法。该方法通过嵌套残差模块和密集跳跃连接组成一种深度监督网络模型。将U-Net中跳跃连接改为多类型的密集跳跃连接，减小编码路径和解码路径特征图之间的语义差距；为解决网络过深产生退化问题加入残差模块，防止网络梯度消失。该算法用Dice系数等指标评价，肿瘤整体可达0.88分、肿瘤核可达0.84分，最难分割的增强肿瘤可达0.80分，满足临床对脑肿瘤分割方法的迫切需求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041022      

占浩   朱振才   张永合   郭明   丁国鹏  

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机器人在大尺度场景下开展同时定位与建图(Simultaneous Localization And Mapping, SLAM)任务时，其闭环检测环节会出现较严重的错匹配或者漏匹配，针对该问题，本文基于ResNet((Residual Net, 残差网络))对图像序列提取特征，提出一种新的闭环检测算法。本方法首先通过预训练的ResNet提取输入图像的全局特征，并将该帧图像及之前一定长度的图像序列的特征按照下采样的方式进行拼接，作为当前帧图像的特征，保证图像特征的丰富性与准确性；同时，设计了一种双层查询的方法以获得最相似的图像帧，并对最相似图像进行一致性检验确保闭环的准确性。对比实验结果显示，本文方法在闭环检测主流公开数据集New College和City Centre上可以达到100%准确下83%召回率和99%准确率下85%召回率，与传统的词袋方法和VGG16的方法相比，具有显著的提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041103      

王雪   邵珠宏   王云飞   尚媛园  

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提出一种基于Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值的彩色图像加密算法。首先计算归一化明文图像的平均亮度作为logistic-exponent-sine映射的初值，并生成随机矩阵和位置索引矩阵；然后对每个颜色通道分别进行二维离散Fourier变换，根据共轭对称性仅保留一半的频谱系数，提取实部分量和虚部分量构建实数矩阵；最后对实数矩阵进行随机多分辨率奇异值分解和约瑟夫置乱操作，得到密文图像。将明文图像的像素特征作为混沌序列的初值，保证算法具有高敏感性和高安全性，同时实值的密文便于存储和传输。对该算法的解密图像质量、统计特性、密钥敏感性、抗选择明文攻击、鲁棒性等性能进行测试, 仿真结果表明该算法的可行性和安全性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041021      

初录   刘斌   许亮   李志伟   张宝峰  

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在利用数字图像相关法（Digital Image Correlation, DIC）对物体表面形变进行测量时，需要在被测物表面以不同方式制作散斑场，并通过散斑场的形变进而对被测物的真实变化进行计算。作为数字图像相关法唯一的信息源，散斑图的质量就成为影响测量精度与实验结果的重要环节。本文对散斑质量评价方法进行研究，以求在测量前即可判定所采用的散斑对测量精度的影响。根据DIC测量原理对散斑图的具体要求，研究了基于灰度共生矩阵（Gray Level Co-occurrence Matrix, GLCM）的散斑质量评价。对实际散斑图进行亚像素刚体平移仿真实验，采用GLCM中的能量、熵、对比度、相关性四项指标与DIC测量结果对应分析，并与平均灰度二阶导数、香农熵进行对比实验。通过改变散斑图整体亮度等级与亮度分布情况，探究不同光照情况对实验结果准确度的影响。结果表明，上述指标在散斑图质量评价中具有一定的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041019      

黎经元   厉小润   赵辽英  

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针对复杂海面地貌、云雾背景的光学遥感图像舰船目标检测问题，提出一种结合空域和频域视觉显著性特征的无监督舰船目标检测算法，首先基于图像的RGB颜色空间和ITTI模型，利用图像亮度特征图、颜色特征图、亮度特征的一阶梯度组合构建图像特征，并基于图像区域与整幅图像的协方差矩阵计算图像区域差异性，由协方差矩阵的特征值构建空域显著特征图，然后加入PQFT模型的频域显著特征图，最后利用元胞自动机融合空域显著特征和频域显著特征。实验结果表明融合空频域特征的显著性检测算法用于舰船目标检测的性能要优于其他常用的视觉显著算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041504      

武天雄   李云霞   蒙文   王俊辉   魏家华   唐杰  

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量子保真度是量子隐形传态协议的重要评价参数之一，可用于衡量传输初始态与输出态的相似程度。本文研究了如何引入部分记忆信道来提高泡利噪声信道下隐形传态过程中的保真度。依据泡利信道噪声参数的不同，具体分析了比特翻转、XZ退相位和双泡利噪声三种情况下的平均保真度。通过构造量子隐形传态方案的量子线路图，分析了量子保真度与噪声参数的变化关系，对噪声影响下的隐形传态过程引入了部分记忆信道，并对部分记忆信道参数进行分析。结果表明，通过引入部分记忆信道可有效提高泡利噪声情况下量子隐形传态协议的保真度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.052701      

南敬昌   曹馨元   高明明   张沛泓  

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为实现对双陷波超宽带天线的精准神经网络建模，提出了一种利用改进的果蝇算法（FOA）优化广义回归神经网络（GRNN）的建模方法。该方法通过扩大果蝇搜索范围，在味道判定公式中引入调整项来实现果蝇算法的改进，并用改进后的果蝇算法优化GRNN的光滑因子。这样可以避免果蝇算法陷入局部最优，提高模型预测精度。将该方法用于双陷波超宽带天线模型的建立中，并对天线的S11参数和电压驻波比VSWR参数进行预测。结果表明，相比于FOA-GRNN建模方法和GRNN建模方法，S11参数的最大相对误差分别减小了91.08%和99.14%；VSWR参数的最大相对误差分别减小了98.36%和99.18%，使超宽带天线建模精度得到提高，验证了该方法的可行性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.042001      

王连哲   韩俊刚   卢升   唐海鹏   齐全   冯宁宇   汤少杰  

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本文提出了一种点云数据隐式曲面高效重建算法。该算法首先基于传统径向基函数隐式曲面重建算法对点云数据进行低解析度低精度快速插值，然后采用三线性插值对点云数据进行高解析度低精度插值，最后根据欧氏距离确定点云零水平集附近需要处理的区域，只对区域内点云数据采用统计滤波降噪。与传统方法相比本文算法既可以保证曲面重建精度又减少了计算时间，在本文搜集的头部点云数据的曲面重建实验中，本算法在能够实现与传统方法相近精度重建点云曲面的同时，运算时间减少63.21%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041503      

刘晓东   陈亮   王曦照   熊政军  

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针对目前陶瓷材料功能性结构的高质量成型需求，本文探究了纳秒短脉冲紫外激光 在 Al2O3 陶瓷基板上微铣削盲孔的激光加工工艺。分别采用不同焦距的场镜来进行铣削实 验，研究了激光能量密度、振镜扫描速度、重复扫描次数等工艺参数对盲孔成型的锥度和底 部粗糙度的影响规律。实验结果表明，在上述加工参数中，场镜的焦距对盲孔锥角的影响最 为显著，其它参数则起到优化的效果。因此合理地选择场镜焦距，能够有效地改善盲孔的锥 角。在场镜焦距 f =160mm，激光脉冲能量密度为 25.8J/cm2，扫描速度 1000mm/s，重复扫 描次数为 400 次的条件下，能够获得较好的加工质量结果，盲孔深度为 0.83mm、锥角为 5.4°，其底部粗糙度为 2.48?m。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.051405      

刘佳琪   张志杰   林振钰   尹武良  

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由于传统方法对材料表面缺陷深度检测的局限性，本文提出了一种基于透射式的激光热成像无损检测技术。选用激光源作为激励源，对被测材料的缺陷表面进行加热，加热点选在材料表面缺陷正下方处，激光输出功率为50W，加热时间为1s。在加热过程中，材料背面的温度场由于热流在材料缺陷传导过程中的影响而产生温度差异，故使用红外热像仪对加热过程中材料背面的温度场变化进行记录，并使用无缺陷处A点作为参考点，有缺陷处B点作为考察点，通过分析在A、B两点的温度变化情况来对表面缺陷的深度进行特征提取。经过实验验证表明，该方法可以在一定条件下对材料表面的缺陷深度进行检测，当A点温度一定时，B点的温度与缺陷的深度的最优拟合关系成指数关系，随着缺陷深度的增长，背面B点温度也随之降低。研究结果为后续的缺陷深度精准量化奠定了基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041102      

侯笑晗   金国栋   谭力宁  

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近年来，合成孔径雷达成像技术在海洋监测领域发挥着重要作用，特别是高分率SAR图像对舰船目标的检测成为当前研究的热点。本文分析了基于深度学习的SAR舰船目标检测的一般流程，并从样本训练数据集构建、目标特征提取、目标框选设计等方面归纳总结该领域中基于深度学习算法的相关文献成果。深入分析深度学习算法在舰船检测应用中存在的问题，探讨了基于深度学习的SAR图像舰船目标检测的进一步研究的方向。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041507      

曹红燕   刘长明   沈小林   李大威   陈燕  

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针对低照度图像的细节缺少，清晰度低的现状，提出在HSV（Hue, Saturation, Value）色彩空间下，利用非下采样剪切波变换（NSST）与颜色恒常性（Retinex）理论融合的方法对低照度图像进行处理。首先将原图经过HSV通道处理，得到亮度（Value）V通道，将该通道的信息经NSST正变换分解，得到多个高频与一个低频两大部分，对高频部分利用改进的基于贝叶斯萎缩的自适应阈值算法完成去噪，对低频部分用改进的自适应局部色调映射提高对比度，然后执行NSST逆变换得到重建的V通道，进行白平衡处理调整对比度，最后将处理后的图像反转到RGB空间得到结果图像。实验结果表明，该算法能够改善低照度图像的质量，提高了清晰度与对比度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041017      

常江   管声启   师红宇   胡璐萍   倪奕棋  

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近年来，使用深度学习进行缺陷检测成为研究热点。然而，受工业现场条件限制，采集数据集图像数量不足制约了深度学习的检测效果。本文引入生成对抗网络并从生成器和判别器两方面进行改进，解决了类别错乱问题并实现了带钢缺陷数据集的扩充。然后，对轻量级图像分类网络MobileNetV3进行改进，并在扩充后的数据集上训练，实现带钢缺陷分类。实验表明，本文改进的生成对抗网络可以生成较为逼真的带钢缺陷图像并解决深度学习中样本不足的问题。本文改进的MobileNetV3参数量是改进前的1/14左右，准确率为94.67%，比改进前高2.62%，可以在工业现场对带钢缺陷进行准确而又实时的分类。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041016      

梁新宇   林浩坤   杨辉   肖铠鸿   权冀川  

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数据集是基于深度学习语义分割技术的重要组成部分。为使语义分割技术应用于野外战场环境，构建一个符合实战场景的数据集至关重要。本文针对迷彩伪装目标侦察识别的作战保障需求，分析了野外战场环境以及战场侦察图像的特点，设计了特定场景数据集的构建流程与方法，构建了具有精细化语义标注的语义分割数据集CSS。通过实验验证了该数据集在语义分割任务上的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041015      

宋大成   张兴媛   陈超  

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为了快速对金属表面V型裂纹深度进行检测，本文研究了声表面波在一定范围内的V型裂纹的作用过程，采用有限元方法模拟了热弹机制下，线性脉冲激光源激发的声表面波信号在金属材料中的传输过程，以及与V型裂纹缺陷的相互作用过程。研究表明，不同深度的V型裂纹和声表面波有不同的相互作用过程，分析不同深度裂纹作用机制，将裂纹深度信息划分为三个范围区间，并推算出相应的裂纹深度计算方法。本文根据作用过程的不同，提出一种针对金属表面V型裂纹深度的快速判断和检测方法，通过检测声表面波反射回波信号RR和转换横波信号RS峰值大小，可快速对V型裂纹深度范围进行判断，然后检测出其裂纹深度信息。该方法可以快速定位裂纹深度区间，提高了金属表面V型裂纹深度信息的检测效率。模拟结果表明，裂纹深度的结果误差均不超过5%，该方法可以实现对金属V型裂纹的高效检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.051404      

黄友文   周斌   唐欣  

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本文研究基于场景描述文本生成对应图像的方法，针对生成图像常常出现的对象重叠和缺失问题，提出了一种结合场景描述的生成对抗网络模型。首先，利用掩模生成网络对数据集进行预处理，为数据集中的对象提供分割掩模向量。然后，将生成的对象分割掩模向量作为约束，通过描述文本训练布局预测网络，得到各个对象在场景布局中的具体位置和大小，送入级联细化网络模型，完成图像的生成；最后，将场景布局与图像共同引入到布局鉴别器中，弥合场景布局与图像之间的差距，得到更加真实的场景布局。实验结果表明，本文设计的模型能够生成与文本描述更匹配的图像，图像更加自然，同时有效地提高了生成图像的真实性和多样性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041012      

秦大辉   程栋   苏铭著   段云飞   邵永波  

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为解决传统摄影测量编码点定位依赖多种关系准则，判定复杂且识别不稳定的问题，本文提出一种基于改进YOLO v3目标检测网络分割编码点，距离排序识别中心标记点的定位方法。首先针对编码标记点特点改进特征提取网络,从复杂背景中快速识别编码点，然后在预测框内图像处理，计算轮廓质心到中心的距离，排序定位中心圆形标记点，最后构建标尺编码点数据集进行网络训练和测试。实验结果表明，目标检测网络识别编码点精度达到94.91%，受环境和噪声等影响小，距离准则准确率高，定位方法具有适应性好、鲁棒性高的优点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041011      

毕付   张东亮   鹿利单   祝连庆  

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集成光子技术引领了小型化光学器件的发展，可以在单块芯片上实现非常复杂的功能。许多集成光学器件，如分光器、谐振器、激光器、放大器、滤波器和调制器等均已实现单片集成或者混合集成，各国在设计、制造复杂的光子集成器件投入了大量的研究工作。通过集成光学技术制造的光学陀螺仪可以有效减小陀螺仪的重量和尺寸，降低成本和功耗，并增加系统的可靠性，性能指标也逐渐提升，具有良好的发展潜力。本文介绍了国内外集成光学陀螺仪敏感单元的研究状况，简要分析了当前通过采用不同材料平台和新型谐振结构设计提升集成光学陀螺仪性能的研究特点，期望有助于该领域的研究人员对集成光学陀螺技术的最近进展有比较全面的了解。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.070005      

陈长友   杨健晟  

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摘要：烟雾检测技术在预防早期火灾蔓延扮演了重要的作用，准确快速的烟雾检测算法具有非常重要的实际应用价值；近年来，随着机器视觉与图像处理技术的快速发展，面向视频的图像的烟雾检测算法以其非接触、强鲁棒性等特点受到广泛的关注。面向视频图像的烟雾检测算法有效克服了传统烟雾探测器靠近火源才能工作的不足，但是由于场景的复杂性和环境因素的不确定性使得面向视频图像的烟雾检测算法仍然面临着巨大的挑战。本文首先简单介绍了烟雾检测技术的基本流程，包括预处理、特征提取以及分类识别等步骤；其次介绍了基于颜色和运动分割预处理方法，进一步分析烟雾的视觉特性和运动特性并介绍相关烟雾特征提取算法，然后对当前的一些烟雾检测常用分类器以及深度学习网络模型进行探讨和总结，最后重点对烟雾检测算法方面存在的不足与展望进行综述简介。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.040002      

任梦凡   朱磊   马晓敏   崔琳  

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针对周期性纹理背景影响织物缺陷检测效果的问题，提出了一种基于粗糙度测量和颜色距离的织物缺陷检测方法。该方法先将待检测图像由RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，并分别对三通道进行同态滤波处理，以提升缺陷与背景之间的对比度；利用粗糙度测量对织物图像进行分类，并将同一类别的织物图像分成大小相同且互不重叠的图像分块，分别估计各个图像分块与其八邻域图像分块的颜色距离，从而实现对缺陷的粗定位；最后对粗定位图像分块进行显著性和二值化处理，有效减少了周期性纹理背景对检测结果的影响。实验结果表明：与近期三种方法相比，本文方法对周期性纹理织物图像表现出了较好的检测效果，检测准确率更高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041008      

陈婕妤   奚峥皓   卢俊鑫  

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本文针对视频序列运动目标检测易受环境噪声干扰、目标轮廓难提取问题，提出一种基于边缘多通道梯度改进模型的多运动目标检测方法。首先，利用Canny算子获取视频序列中目标的边缘信息，根据人类视觉色彩恒常特性，对目标边缘建立时间、空间、颜色多通道梯度模型；再利用该模型获取目标边缘像素点的运动状态描述信息，实现背景边缘和运动物体边缘的分离；最后，在所提模型中，通过间断边缘像素点与其邻域点的运动状态关联将目标间断边缘进行连接，实现运动目标轮廓的完整提取，将连接后的轮廓进行形态学处理以分割出目标。实验结果表明，与同类先进算法相比，本文所提算法在运动目标检测中具有更优越的实时性、准确性和鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041502      

张再腾   张荣芬   刘宇红  

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近些年来，视觉里程计广泛应用于机器人、自动驾驶等领域，传统方法求解视觉里程计要基于特征提取、特征匹配、以及相机校准等复杂过程，同时各个模块之间要共同耦合在一起才能达到较好的效果，且算法复杂度较高。环境噪声的干扰以及传感器的精度会影响传统算法的特征提取过程，进而影响到视觉里程计的估算。本文提出了一种基于深度学习，并融合注意力机制，采用多任务输出视觉里程计的方式。输入RGB图像序列，并端到端地输出里程计，摒弃了传统算法复杂的操作过程。实验结果表明，可实时地进行相机里程计的估计，并具有较高的精度和稳定性以及较低的网络复杂度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041501      

许文慧   裴以建   郜冬林   朱久德   刘云凯  

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针对乳腺钼靶图像中良恶性肿块难以诊断的问题，提出了一种基于注意力机制与迁移学习的乳腺钼靶肿块分类方法，可用于医学影像中乳腺钼靶肿块的良恶性分类。首先，构建了一种新的网络模型，将注意力机制CBAM与残差网络ResNet50相结合，用于提高网络对肿块病变特征的提取能力，增强特定语义的特征表示。其次，提出了一种新的迁移学习方法，用切片数据集代替传统方法上使用ImageNet作为迁移学习源域，能够完成局部肿块切片到全局乳腺图片的领域自适应学习，可用于提升网络对细节病理特征的感知能力。实验结果表明，所提出的方法在局部乳腺肿块切片数据集和全局乳腺钼靶数据集上分别达到0.8607的AUC值和0.8081的AUC值。结果证实了本文中所提出分类方法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041007      

黄民双   许友文   程苗  

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大气压大体积非平衡等离子体技术对燃烧和激光等领域的发展起到了良好的推动作用。本文以解决大气压下放电不稳定性问题为主线，介绍了阵列式针状阴极放电、毛细管介质阻挡放电、等离子体阴极放电、微空心阴极放电以及微空心阴极辉光放电发生器的结构特点和设计思想，分析了不同放电装置的优势与不足，总结了目前实际应用中大气压大体积非平衡等离子体特性提升所面临的挑战。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050007      

邵靖滔   杜常清   邹斌  

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针对多类型场景下三维激光雷达在地面分割过程中存在的分割不足和过分割问题，提出一种基于点云簇的组合特征（点、线、面）进行激光点云路面分割的方法。首先，将三维点云投影到扇形栅格中进行连通域聚类，将梯度相差不大的栅格聚为同一类。然后，根据路面点云比较符合平面和直线几何特征的特点，对每一簇进行特征值计算，比较所求特征值的差异挑选出路面栅格簇的候选簇。接着对所挑选出的栅格簇进行径向方向上的梯度检查，剔除误判栅格。最后用三次B样条曲线进行平滑拟合，实现地面点与非地面点的分割。通过使用不同路面状况场景中的点云数据集进行实验分析，结果表明本文算法地面提取准确率更高，路面适应性更强。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.042801      

张驰   孟庆浩   井涛  

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针对现有视频图像火焰检测算法前景提取不完整、准确率低和误检率高等问题，提出一种基于改进混合高斯模型（Gaussian mixture model, GMM）和多特征融合的视频火焰检测算法。首先针对背景建模，提出了自适应高斯分布数和学习率的改进GMM方法，以提高前景提取效果和算法实时性；然后利用火焰颜色特征筛选出疑似火焰区域，再通过融合改进局部二值模式（local binary pattern,LBP）纹理和边缘相似度特征用于火焰检测。基于支持向量机（support vector machine, SVM）设计火焰融合特征分类器并进行对比实验，在公开数据集上的实验结果表明，本文所提算法有效提高了背景建模效果，火焰检测准确率可达到92.26%，误检率低至2.08%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041006      

赵静   王加贤   邱伟彬   赵泽阳  

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提出了一种基于Fano共振的太赫兹生物传感器，该传感器由石墨烯微盘三聚体结构组成。使用有限元方法分析研究了该结构的传输特性。仿真结果表明，石墨烯三聚体结构可以激发Fano共振，该传感器在太赫兹波段敏感度可以达到2THz/RIU和品质因数达到8，谐振峰值可以通过石墨烯化学势进行调节，在太赫兹波段实现了主动调控。该结构为基于超材料超灵敏太赫兹传感器提供了一种设计思路，在微纳米级厚度的物质传感与探测方面具有潜在的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.052401      

陈世鑫   雷卫宁   任维彬   薛冰  

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针对QT700球墨铸铁齿轮激光再制造表面硬度下降、界面白口组织聚集、覆层易开裂、易发气孔缺陷等再制造难点，提出了激光熔覆制备性能与激光淬火提升硬度的复合新工艺方法。优选材料成分接近、硬度等力学性能优良的FeCrNiCu合金，实现了QT700球墨铸铁覆层制备。通过覆层组织衍化分析、表面硬度对比、摩擦磨损性能评价等试验，验证了再制造覆层良好的力学性能。试验结果表明：覆层熔合良好、无气孔裂纹等成形缺陷，呈较为显著的激光熔覆快速冷凝组织特征，覆层顶部经淬火后，等轴晶更加细密，晶粒粒度减小；覆层中部树枝晶枝干有所细化、部分分枝分离；底部胞状晶尺度基本保持熔覆后形态，但界面白口组织向部分熔解、断续分离态转变。覆层熔覆后显微硬度为473~589HV0.1，经淬火提升至666~735HV0.1，由基体硬度的2.1倍提升至2.8倍；覆层熔覆后摩擦系数约为0.18，经淬火后优化为0.14，磨损率为提升之前的1/2。 本研究为球磨铸铁激光再制造提供工艺借鉴和方法参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.051403      

刘颖   陆后军   苌道方  

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针对传统光线投射算法在三维场景中绘制大量烟雾数据时存在着计算资源消耗大，绘制速度缓慢等一系列问题，本文提出了一种基于改进光线投射算法的室内烟雾可视化方法。首先将三维数据场按照统一大小划分成均匀的数据块，求出光线穿越数据块时入射点和出射点的中点位置，利用视点和中点之间的距离比例来调整采样频率，从而获得重采样点的位置。再通过对光线上的重采样点进行分级分组操作，对处于不同级别的采样点采取不同的插值策略，最后使用图像合成算法完成光线上重采样点数据值的映射，得到室内烟雾的渲染效果。实验结果表明，该方法是可行且有效的，与现有的光线投射算法相比，在保证绘制图像真实性和稳定性的前提下，改进过后的光线投射算法极大的降低了渲染过程中重采样和线性插值时的计算量，同时帧率能够稳定保持在每秒75左右，可满足不同室内场景下烟雾的实时绘制要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041005      

贺敬航   段锦   战俊彤   赫立群   蔡立娟   张肃  

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为了研究偏振光通过水体发生多次散射后偏振特性的变化，本文采用随机抽样拟合相函数的蒙特卡洛仿真方法进行模拟，通过模型仿真和实际实验来验证其真实性。仿真模拟了波长为532nm的偏振光经过粒径满足600±10 nm高斯分布的聚苯乙烯小球悬浮液的偏振态变化数据，模拟过程中的光子个数为106个。实验分别研究了0°线偏光、45°线偏光、左旋圆偏光以及右旋圆偏光在聚苯乙烯小球悬浮液中偏振态的变化情况。无论是仿真结果还是实验数据都表明，圆偏振光的DOP(偏振度)下降幅度相比于线偏振光至少要小20%，即聚苯乙烯小球悬浮液粒子密度数越高，偏振光的偏振度变化波动就越大，同时就保偏性来说圆偏光优于线偏光。在相同浓度水体中，不同起偏角度的线偏光的偏振态变化差别不大。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.052902      

彭静   薛奉金   苑玉彬  

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摘要：针对暗通道先验算法在处理大片天空区域存在透射率估计不足以及雾霾天气图像中存在光照分布不均或者环境物体结构复杂等现象而导致复原图片可视化效果较差、图像细节信息不丰富问题，提出了一种集合了HSV空间、Lab空间、暗通道先验算法以及多尺度Retinex的图像增强算法。首先将彩色图像从RGB颜色空间转换至Lab空间，采用Canny算子对亮度分量进行边缘检测，得到融合边缘信息的亮度分量，利用多尺度Retinex算法消除亮度分量。采用交叉双边滤波优化暗通道先验理论获得粗略估计的透射率，解决原始暗通道因最小值滤波导致透射率估计不足引起的halo效应以及复原图像仍有雾感的问题。大气光值的选取采用四叉树子空间搜索法，避免了因全局大气光值取值过大。为了消除图像中复原图像整体较暗无法显示细节信息的现象，增加对比度，通过二维伽马函数校正亮度值，得到复原后的去雾图像。实验表明本文算法可以有效恢复出有雾图像细节信息，去雾较为彻底，整体平滑，色彩明亮度较好，图像清晰自然。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041004      

白慧   杨风暴  

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针对激光雷达测量技术 (LiDAR)现有数据特征单一、地物辨识能力粗糙、类别划分区间模糊导致地物分类精度低的问题，提出了一种基于复合衍生特征和模糊DS证据合成理论的地物分类方法。首先，确定 LiDAR数据分类特征对不同类型地物的可识别性，选择特征空间中关联性强且区分度大的源特征与衍生特征；然后，比较归一化差值植被指数(NDVI)与绿色归一化差值植被指数(GNDVI)对地物反应属性的差异性，提出并构造具有高辨识能力的复合衍生特征复合归一化差值植被指数（GRNDVI）；最后，结合使用岭型信任分配函数（BPA）进行模糊DS证据合成与决策，最终实现对地物的精确分类。实验结果表明，总分类精度由85.78%提高到了89.20%，证明了本文方法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.052801      

贺琪   杨巧青   黄冬梅   宋巍   杜艳玲  

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业务流程中事件日志的分析与预测可以为流程监控和管理提供决策信息，现有研究方法多针对特定单个任务预测，不同任务间预测方法的可迁移性不高。多任务预测可以共享多个任务间的信息，提升单个任务预测的精度，但现有研究对重复活动的多任务预测效果有待提高，针对以上问题，提出一种结合注意力机制与双向长短时记忆的深度神经网络模型，实现对业务流程中重复活动和时间的多任务预测，预测模型可以共享不同任务已经学到的特征表示，实现多任务并行训练。实验表明，在多个数据集中与现有的方法对比，提高了预测效率和预测精度，尤其对重复活动的预测精度有较好提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041003      

崔紫薇   詹伟达   付靖淇   魏然然  

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本文提出一种红外与微光图像融合的新算法，即在Tetrolet变换下基于柯西模糊函数的融合算法，用于改善融合图像对比度低、细节信息缺失、融合效果较差等问题。首先，源图像通过Tetrolet变换，分解出两组高低频系数；然后，针对低频系数，提出区域能量-柯西模糊函数规则；针对高频系数，采用区域拉普拉斯能量和进行处理；最后，利用Tetrolet逆变换将得到的新高低频系数转换为最终的融合结果。实验结果表明，本文方法在提高融合图像对比度、保留图像细节等方面具有一定的优势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061001      

庞铭   丁前峰  

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为突破抽油泵内筒材料表面激光熔覆高熵合金容易形成裂纹的技术瓶颈，研究团队试图建立了激光熔覆高熵合金热力耦合仿真模型，该模型以材料热物性参数随温度的变化、相变潜热、激光的功率和速度的变化为主要自变量。结果发现：由于激光熔覆过程是局部的快速加热和冷却等综合因素，高的温度梯度主要集中在激光熔覆区域及其附近；激光熔覆高熵合金在空间温度分布的非均匀性、激光辐照区域的几何结构的非对称性等综合因素影响，X方向的最大拉伸残余应力大于Y和Z方向的最大拉伸残余应力；由于熔覆区域和基体结合区域存在几何结构突变及温度梯度等综合影响，在熔覆区域与基体交界区域存在应力集中；由于残余应力的形成与温度梯度、温度大小、结构约束等综合因素相关，伴随激光功率的增大，在温度幅值及温度梯度和约束等综合作用下，X方向熔覆层的最大残余应力增加，Y方向熔覆层的最大残余应力先降低后升高，Z方向熔覆层的残余应力升高；伴随扫描速度的增加，X方向熔覆层的最大残余应力降低，Y方向熔覆层的最大残余应力先升高再降低，Z方向熔覆层的最大残余应力先升高再降低。伴随激光扫描速度的增加，温度降低带来的热膨胀变形减少和温度梯度改变诱发的非协调变形的竞争关系，最大拉伸残余应力伴随激光扫描速度的提高而增加。通过实验验证了仿真的趋势，说明了模型的正确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.051402      

全伟铭   郭迎福   王文韫   邹龙洲  

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本文在风力机叶片表面排列编码目标，基于双目立体成像原理和图像特征匹配与跟踪方法，可以动态、实时地获得编码目标的空间运动信息。针对噪声污染影响模态辨识的问题，通过奇异值分解(SVD)和Cadzow算法构造了无噪声污染的Hankel矩阵，有效减少由噪声引起的虚假模态。针对模态定阶过程容易出现虚假模态的问题，提出一种改进的系统实现算法(ERA)。相较于传统的ERA模态辨识方法，该方法在固有频率的识别上提高了3.6 %的精度，获取了更清晰的稳定图。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041101      

蒋一纯   詹伟达   朱德鹏  

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为了解决在低照度条件下，可见光成像设备采集的图像亮度低、细节不清晰等问题，提出一种基于亮度通道细节增强的低照度图像处理算法。首先，将图像从RGB转换到Lab颜色模型，将Lab模型中的亮度通道通过指数派生函数校正构造为光照分量，再经过Retinex增强得到初步增强图像。然后，采用结构张量和多尺度引导滤波分别对初步增强图像进行细节提取，并将两种方法提取的细节信息进行了融合。最后，将细节图像和初步增强图像融合得到了目标图像。实验结果主观上得到了亮度合适、细节清晰的增强图像，客观上在亮度失真、信息熵和能量梯度上均有良好且稳定的表现，表明该算法能够有效提高图像的亮度和细节信息，并保持自然的色彩和光照效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041001      

宋海声   董彩霞   牛德芳   庄凯   李婷   秦秀波   刘鹏浩   杨雄斌   薛玉雄  

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带电粒子的能量和入射角度以及探测器厚度、灵敏面积等因素对位置灵敏硅探测器（position sensitive silicon detectors，PSSD）的位置分辨有很大的影响。在粒子与物质相互作用的理论基础上，本文通过FLUKA蒙特卡罗模拟软件，以电子为研究对象，分析了不同能量、不同入射角度和探测器的厚度、灵敏面积等因素对PSSD位置分辨的影响。模拟结果表明，随着电子入射能量的增加，探测器的位置分辨变差，当电子能量增大到可以穿出探测器时，位置分辨随着能量的增加逐渐变好；不同厚度的探测器，当电子能量完全沉积在探测器中时，探测器的位置分辨能力基本相同，当电子能量不能完全沉积在探测器中时，厚度较大的探测器位置分辨相对较差；当探测器的面积有限，电子从探测器的侧面逃逸时，探测器对电子的探测位置会在集中在入射点和逃逸侧面之间，影响位置分辨能力；电子入射角度（α≤45°）入射1mm厚度探测器时，探测到的电子位置会沿着入射方向发生偏移，入射角度越大，偏移越明显。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050402      

徐明明   沈威   夏滑   武艺   薛辉   陈素娟   罗晓乐   顾家鹏  

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人体血清中的胃蛋白酶原I是临床医学中诊断胃食管反流的常用生物学指标，而传统的检测方法存在测试时间长、成本高、灵敏度低等缺点。本文设计了一种能够快速定量检测胃蛋白酶原I的荧光测试系统。首先使用便携式显微镜采集样品的荧光图像，再利用RGB颜色通道中R通道图像处理算法对荧光图像进行检测和分析。最后根据实验数据，拟合出标准曲线，拟合度为99.556%，且检测结果的变异系数小于4.9%。结果表明，所设计的检测系统能够准确、快速的定量检测胃蛋白酶原I的浓度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.052601      

邱太文   易俊兰   程程   孙浩然   田泽   雷正龙  

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本文采用不同脉冲频率和脉冲宽度的纳秒激光开展了2024铝合金表面150μm厚的环氧基底漆涂层的进行激光清洗试验，并通过对激光清洗后的试样表面的宏观和微观形貌分析，探讨了不同激光参数下的除漆效果及基材表面的损伤情况。试验结果表明：当激光除漆参数为500W、60ns、20kHz时，试样表面的油漆涂层被完全去除且基材表面未发生熔化。元素分析结果显示清洗后的试样表面氧元素质量分数为43.44wt.%，原始基材表面氧含量为42.51wt.%，清洗后的试样表面氧含量接近原始基材氧含量，说明清洗过程未对基材表面阳极氧化膜造成损伤。在500W、60ns、20kHz的激光参数下除漆后基材的表面显微硬度为HV 168.171，接近原始基材表面的显微硬度的99.0%，该参数下清洗过程未影响基材表面的显微硬度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.051401      

吕可鑫   韩雪松  

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为了分析抛光过程中工艺参数对超快激光抛光硬脆光学材料的抛光结果的影响，基于超快激光与硬脆电介质材料的的互相作用机理，根据超快激光抛光电介质材料的去除函数解析模型，建立与离焦量与入射角两个加工参数有关的单脉冲材料去除模型。利用MATLAB软件，根据电介质材料多脉冲烧蚀阈值变化规律，建立了超快激光抛光硬脆光学材料的抛光结果计算模型，利用该模型计算不同入射角与前进步长下超快激光对材料的抛光结果。此计算模型可以直观地解释超快激光抛光光学材料的抛光结果，并为选择合适的激光抛光工艺参数方法提供了新的理论指导。此计算模型使超快激光抛光硬脆光学材料技术的研究得到了进一步补充。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.053201      

杨金锴   李鹏飞   苏泽斌   景军锋  

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针对目前数码印花过程中颜色空间转换方法无法适应织物多样性引起的色差问题，提出一种改进的正则化极限学习机算法，实现L*a*b*到CMYK颜色空间快速灵活转换。首先，选用PANTONE纺织TCX色卡作为实验的样本数据，随机选取800个色块，这些色块的L*a*b*值作为输入，对应的C、M、Y、K值分别作为输出，训练网络，建立一个非线性映射，并根据岭回归模型的岭迹图观察法得出最优正则化惩罚系数，优化模型；随后，在TCX色卡剩余的色块中再随机选出100个色块作为模型的测试样本进行测试验证；实验结果表明，本文提出的方法具有较高的转换精度和效率，最小转换色差为0.221，最大转换色差为6.965，平均转换色差为1.645，平均训练时间为1.489s，能够满足数码印花色彩管理实际要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.053301      

冀常鹏   李超   冀雯馨  

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为解决msstatePAN协议栈的簇树路由算法(MTR)数据包传输选择路径不是最优的问题，提出一种基于邻居表的路由改进算法（EMTR）。算法利用当前节点、目的节点以及邻居表中邻居节点的信息，找到源节点到目的节点传输跳数最少的路径，并通过能量阈值筛选能量过低节点，通过比较节点链路质量选出跳数相同情况下的最优路径，同时可以有效避免在路径选择过程中所产生的冲突。仿真实验表明，相对于MTR算法平均传输跳数减少35.8%，平均网络时延减少51.5%，仿真结束时，节点能耗节约16.1%。此算法既提供了近似最优的路由路径，又保持了无路由表维护开销和低内存消耗等优点，在邻居表维护开销有限的情况下，均衡了网络能量消耗，延长网络生存时间，减少传输时延和跳数。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050602      

马子洋   吴琼琼   李启华   高震森  

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超密集波分复用无源光网络凭借其极有限的波长间隔和极佳的传输效果，可以实现用户数目和传输容量的大幅提升，使其成为了近年来的研究热点。本文从频谱效率提高、相干接收机简化、光子集成器件应用、数字信号处理优化等关键研究方向出发，简述国内外关于超密集波分复用无源光网络相关研究的最新进展情况，探讨其未来可能的研究方向和发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050006      

张翠军   赵娜  

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针对GrabCut算法利用GMM迭代建模导致的分割效率低及分割结果易出现欠分割与过分割现象，提出一种基于概率神经网络的PNN_GrabCut算法，将GrabCut算法中的GMM模型替换为PNN神经网络，以提高算法效率；通过构建前景/背景直方图以提高算法的分割精度。选取公开数据集ADE20K中图像进行分割实验，结果表明，PNN_GrabCut算法相较于GrabCut算法在分割精度和时间效率上均有较好的提升；选取前景与背景相似度高的图像进行实验，PNN_GrabCut算法分割精度明显高于GrabCut算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021024      

李春萌   陈小强   王英  

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针对传统的矩形波导窄边斜缝天线交叉极化电平高的问题，设计一种高辐射效率单脊波导脊边菱形缝隙天线。采用理论分析与电磁仿真相结合的方法研究了波导窄边与宽边比、脊深与波导窄边比、脊边宽与波导宽边比、波导宽边对缝隙谐振的影响。研究结果表明，波导窄边与宽边比、脊深与波导窄边比对谐振的影响相同，两者发生变化皆引起谐振切深深度反向变化、谐振电导同向变化，波导宽边、脊边宽与波导宽边比对谐振的影响相反，波导宽边变化使谐振切深深度、谐振电导发生反向变化，脊边宽与波导宽边比变化使谐振切深深度、谐振电导发生同向变化。根据波导几何参数对缝隙谐振的影响规律，优化波导几何参数，设计16元单脊波导脊边缝隙线阵，缝隙采用菱形排列方式以降低交叉极化电平，增益为18dB，副瓣低于-19.6dB，交叉极化电平低于-46.5dB。与传统的矩形波导窄边缝隙相比，该天线具有重量轻、交叉极化电平低的优点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.052301      

赵太飞   曹丹丹   马倩文  

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稳定的编队通信网络能提高无人机集群执行任务的能力，因此，需要为编队设计一个信息交互拓扑，使无人机在保持编队队形的同时通信代价最小。针对无人机编队网络的拓扑优化问题，结合紫外光通信的优点，本文提出一种基于紫外光通信的无人机最优刚性编队生成算法。在分析机间紫外光通信链路模型的基础上，利用紫外半球形LED阵列协助无人机发现自身的邻居节点,首先生成最优刚性子图，再通过删除链路得到最优刚性编队图。仿真结果表明，与其他算法相比，该算法构建的拓扑结构具有合适的平均节点度和较小的通信半径，提高了网络的容错性能，有效减少了编队的通信复杂度，进而降低网络能量消耗。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050601      

杨雪   孙会来   岳端木   孙建林  

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摘 要 微透镜阵列作为重要的微光学元件，以其良好的成像性能及小型化、轻型化的优点，广泛应用于光通信、光信号处理、波前传感、光场调控、数据存储、医学诊断等领域。飞秒激光加工技术具有可控度高、灵活性好、无需掩膜、加工精度高等优势，成为近年来微透镜阵列的重要加工方式。本文综述了微透镜阵列飞秒激光加工方法的研究进展，包括飞秒激光双光子聚合加工和化学刻蚀辅助飞秒激光烧蚀加工，介绍了微透镜阵列的应用，分析了微透镜阵列的飞秒激光加工方法存在的问题和发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050005      

汪洋浪   王科未   邹斌  

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摘 要 为解决运梁车载梁在过隧道时梁片两侧距离隧道壁过窄问题，提出一种基于粒子群算法的16线激光雷达实时检测出隧道中心线的方法。对某型号运梁车，设计三维激光雷达支架，安装及标定激光雷达，构建运梁车实时隧道中心检测平台。通过使用粒子群算法和PCL（Point Cloud Library）中的点云滤波等对激光雷达数据进行处理，实时求解出车辆前进方向相对于隧道纵向的横摆角度，在此基础上求出隧道壁横截面的点云，并用粒子群算法拟合出该圆的中心点坐标和半径，从而拟合出隧道中心线。试验结果表明，该方法可有效检测出隧道中心线，同时该方法求出的隧道半径与隧道实际半径以及提取的隧道中心线误差在3cm以内，表明文章提出的算法可以对隧道中心实时检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.032804      

赫立群   段锦   张肃   贺敬航   战俊彤   付强  

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海雾是影响激光在海洋环境下传输的主要因素之一，因此研究光在海雾粒子中的传输及偏振特性有很大的应用价值。为此，本文采用Stokes矢量描述光子的偏振态，通过拒绝法选取散射角和方位角，运用Mie散射理论递推公式计算出表征粒子散射特性的Muller矩阵，利用蒙特卡罗方法求解海雾环境下的矢量辐射传输问题，从而模拟光子在海雾粒子中的散射情况。本文研究讨论了不同海雾粒子半径下，透射率和反射率随传输距离的变化情况，以及不同入射光偏振态及不同波长的入射光条件下，偏振度随海雾能见度的变化情况。模拟实验结果为光在海雾粒子中偏振传输特性研究提供了有益参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.032901      

刘文亚   王翔   赵尚弘   牟迪   高航航  

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研究了基于解码转发（DF）中继的三跳混合射频/自由空间光/射频（RF/FSO/RF）航空通信链路性能。航空子节点到骨干节点为RF链路，骨干节点之间为FSO链路，并假设三跳中的调制方式相同，RF信道服从Nakagami-m衰落模型，FSO信道服从Exponentiated Weibull大气湍流分布模型，推导了端到端中断概率和平均误码率的闭合表达式，分析了大气湍流强度、射频信道衰落系数及不同调制方式对系统中断、误码性能的影响。结果表明：三跳DF中继方式下，最优的中断、误码性能取决于信道质量最差的一跳，采用BPSK调制误码性能要优于BFSK调制及高阶PSK调制。推导的闭合表达式有利于量化分析链路性能，为系统设计提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030604      

龚江   宗容   李辉   段韬  

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本文中在硅平面上设计了一种基于二氧化钒（VO2）超材料的可调谐太赫兹（THz）宽带吸收器，该吸收器由VO2谐振层和被SiO2介质隔开的金属反射层组成。数值仿真结果表明，当VO2处于高温（67 ℃）状态时表现为金属相，其吸收率大于90%的吸收带宽达到了2 THz，并且在4.5 THz和5.8 THz处达到了99.3%和99.6%的完美吸收。而当VO2处于低温（49 ℃）时则表现为绝缘相，相应的宽频吸收带内的峰值吸收率仅为8%。因此，通过改变吸收器结构中VO2材料所处的环境温度，可以实现宽频带内吸收率的动态调谐，以及吸收和反射功能的切换。此外，由于结构的对称性，所提出的吸收器在垂直入射的时候具有偏振不敏感特性，并且在大入射角度范围内保持着良好的吸收性能。因此，本文所提出的结构可广泛应用于高性能的太赫兹光学器件的设计，如成像、调制等。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031601      

滕达   赵永哲   王云成   李益强   王凯  

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提出一种由硅-绝缘体(SOI)结构与涂覆石墨烯层的纳米线(GCNW)构成的低损耗波导结构。该波导中位于GCNW和硅衬底之间的有限宽度的低折射率介质层SiO2可实现高效的深度亚长光约束。详细研究了频率、几何和材料参数以及石墨烯的化学势对所提出结构中石墨烯等离激元基模式的影响。得益于低折射率SiO2介质层和SOI衬底及石墨烯层的高折射率对比度，可获得极小模式场面积的低损耗等离激元模式。相关研究结果可用于高性能和深度亚波长可调谐集成光子器件领域。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.032301      

李朋超   王金涛   宋吉来   王晓峰   徐方  

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针对机器人自适应打磨曲面形焊接区域的识别问题，提出了一种新颖的利用线结构光，打磨机器人自动识别起始点与终止点的算法并提出一种深度图像增强算子。该算子通过将中心像素与八邻域内像素的强度差的绝对值之和作为中心像素的值，增强显示深度图像可视化特征，很好地将打磨区域的纹理特征显露出来。该算法首先对点云数据进行滤波和空洞填充处理，之后计算每一扫描行的数据点云计算其高度方向的方差，最后对所得特征进行识别，找到在一定范围内特征变化较大的位置，便可提取出需要进行打磨的区域。结果表明，提出的算子针对深度图像增强效果极佳，同时，提出的算法对起始与终止位置的精度平均值均在1mm以内，达到了是像素级精度，而且具有很强的鲁棒性，对噪声不敏感。在现场的打磨测试中也证实了此方法有效性和可行性，得到了满意的结果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031205      

吴蓉   李龙飞   马岩岩  

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基于光子晶体谐振腔的耦合原理，采用环形腔与微腔结构结合的形式，设计了一种六信道波分复用器。利用平面波展开法研究了晶格常数为0.55μm时光子晶体禁带范围随介质柱半径变化关系,并且得到其能带结构。采用时域有限差分法分析了谐振腔结构变化对波长的影响，得到了传输特性曲线及电场分布。实现了波长为1.3298μm、1.4316μm 、1.4419μm、1.5564μm、 1.5966μm、1.6191μm六信道波分复用。结果表明，该器件只通过调节微腔内外介质柱半径就可以进行选频，增加反射点微腔结构减少串扰，改变输出端边缘介质柱半径来提高输出效率。最终实现了透射率均达到90%以上，信道间串扰小，平均带宽为9nm，窄带特性好。而且器件尺寸仅为13.4μm×17.6μm，利于光器件集成，具有潜在的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.032302      

盛启明   郑刚   张雄星   孙彬   井李强   韩园  

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针对传统的频分多路复用调频连续波激光干涉位移传感器存在谐波串扰和动态测量范围较小的问题，研制了一种具有三个独立法布里-珀罗干涉仪探测光路的三通道位移测量系统，使用多芯片处理提高运算速度，并利用信号线等长和软件同步控制方法解决了各独立通道测量不同步的问题。实验结果表明，各通道对1mm/s运动目标的同步性测量误差仅为0.46nm，600mm行程位移测量结果的误差标准差小于3nm，线性拟合系数 在0.99997以上，该系统可以实现三维运动目标位移测量。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031204      

郭猛   李洪波   王琳   邓成旭  

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为了对H13模具钢进行更好的强化和修复，在H13钢基体上激光熔覆制备了H13/Ni/WC混合粉体双层梯度熔覆层，两层熔覆层初始粉体中，Ni/WC混合粉体的含量分别为15%和30%。测试并比较了基体与熔覆层的显微硬度、高温硬度、热疲劳性能和耐磨损性能，探讨了熔覆层的磨损机理。熔覆层截面显微维氏硬度从基体到熔覆层外表面呈明显的梯度性分布规律，在接近熔覆层外表面区域平均显微硬度为1100HV0.2，而基体平均显微硬度仅为450 HV0.2，是基体的2.4倍。高温硬度测试结果表明，随着测试温度的升高，基体和接近熔覆层外表面区域的维氏硬度均下降，且熔覆层下降幅度大于基体，室温时分别为1347.68 HV10和1510.35 HV10，当测试温度达到800℃时分别下降到1006.8 HV10和921.4HV10，在500℃左右，两区域的硬度值相当。耐磨性测试结果也表明，500℃以下时，熔覆层耐磨性优于基体，而在500℃及以上时熔覆层的耐磨性低于基体。主要原因为当温度低于500℃时，熔覆层中马氏体的强度和硬度很高，从而导致熔覆层较基体具有更高的硬度，但当温度高于500℃时，会发生退火现象从而导致熔覆层表面硬度和耐磨性急剧下降。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031406      

任建迎   孙华燕   张来线   赵延仲  

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针对大动态范围运动目标速度测量受限问题，提出了四光相干混频探测方法，通过理论分析证明了该方法实现大动态范围测量的可行性。为了解决四光同时相干混频的难题同时实现混频信号的判别，提出了利用偏振分光技术实现空间分离的四光相干混频方法，利用激光的偏振原理设计了空间分离式四光相干探测系统结构并建立了仿真链路，最后通过仿真分析验证了偏振分光技术实现空间分离的四光相干探测的可行性和有效性，同时可根据不同探测器输出信号判断目标运动方向。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030301      

吴美荣   王黎明   韩星程   罗秀丽  

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活立木中木材的腐烂和空洞通常是造成树木倒塌的重要原因，通过检测活立木内部结构，可以判断木材内部缺陷。针对此现状，提出了基于微波层析成像实现木材内部缺陷无损检测方法，搭建16个天线微波层析成像系统，在1GHz的频率下模拟了健康木材和两种不同缺陷木材模型，通过有限元分析，模拟活立木内部电场特性，得到用于图像重建的散射场。同时使用线性反投影图像重建算法从仿真结果中重建出木材内部介电常数分布截面图。然后使用平均结构相似性指数分析重建的图像。对树干模型和重建图像进行了定性和定量分析。仿真结果表明，微波层析成像技术可以利用重建介电常数分布图的可视化效果直接识别出活立木内部缺陷位置和大小等情形。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021103      

李波   张浩   杨小强   张建华  

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可能性模糊聚类相比传统模糊聚类而言，能够更好地处理数据集合中的离群点问题。因此在结合可信模糊聚类与模糊可能性聚类优势的基础上，提出了融合可信聚类思想与可能性聚类思想的全新聚类方法。并且对现有的加权局部信息模糊聚类算法添加新的权重因子来调节邻域像素对于中心像素的影响权重。同时基于邻域像素的隶属度信息、灰度信息、空间信息来构造中心像素与聚类中心相似度测量约束项，进而构造全新的距离度量方法。对人工合成图像、遥感图的分割测试结果表明此算法相比于现有模糊聚类算法而言有着优良的抗噪鲁棒性以及较高的分割准确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021017      

赵晓倩   王伟  

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节点定位技术是无线传感器网络应用的关键。针对传统质心定位算法定位精度低的问题，提出了一种基于接收信号强度指示（RSSI）的三维质心迭代定位算法。算法根据测距技术简化未知节点的定位参考节点，通过节点间的空间几何关系得到距离偏移系数，利用系数的最优解对质心坐标进行修正，并多次迭代更新系数以更新定位结果，直到达到迭代准则为止。仿真实验表明，相较于传统的质心定位算法，本文提出的算法可提高定位精度20%-28%，能有效减少无线传感器网络三维定位的定位误差。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.032805      

孙晶   黄普明   幺周石  

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大气湍流与平台微振动的存在会造成星地激光通信链路的随机信道衰减，使得通信质量无法得到保证。为了研究大气湍流与平台微振动共同影响下的星地激光通信性能，建立了联合星地激光链路信道随机衰落模型。基于BPSK调制、外差相干接收，给出了该信道模型下的系统平均误码率的闭合表达式。通过仿真对比、分析了不同星地激光通信系统参数对系统误码率性能的影响。研究结果可以为实际星地激光通信系统的设计提供一定的理论参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030103      

曲海成   唐博文   袁贵森  

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针对超分辨率卷积神经网络模型(SRCNN)由于卷积层较少，从原始图像中提取出详细特征受限；算法训练时间长，不易收敛；另外由于(3×)卷积运算，使得感受野大大减小，限制了网络的表达和泛化能力等问题，提出了一种新的超分辨率图像重建算法RD-SRCNN。该方法首先利用不同大小的卷积核进行操作，能够更好地提取低分辨率图像中的细节特征，有助于图像的恢复；然后把获取到图像特征信息输入由多个不同卷积核大小的卷积层和ELU激活层所组成的残差网络，通过短路径连接各个特征提取单元，以解决梯度消失的问题，实现特征重用，减少网络冗余；最后，通过加入反卷积层来增大感受野从而得到清晰的高分辨率图像。实验结果表明所提出的RD-SRCNN方法在视觉和客观评价标准上均取得了较好的效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021018      

赵旭东   许银生   章向华   赵修建  

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光纤倏逝波传感器具有设计简单、灵敏度高、易与其他传感技术相结合的特点，被广泛应用于生物和化学传感领域。本文首先概述了光纤倏逝波传感的定义和常用的光纤种类；其次，总结了光纤倏逝波传感器的优化方法和原理；最后回顾了石英光纤以及硫系光纤在生化传感领域的研究进展，并展望了今后的发展方向和趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030005      

王秋卜   刘文清   张天舒   付毅宾  

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出射激光脉冲功率的变化对大气激光雷达的数据采集的准确度具有很大的影响，因此需要对脉冲激光器功率进行准确的检测。基于出射激光脉冲窄脉宽、高重频的特点，本文提出一种针对窄脉冲激光器的功率检测系统。首先，采用光电二极管构成的光电转换电路实现对激光信号的光电转换；其次，采用跨导型峰值保持电路对激光单脉冲进行峰值保持；最后，通过同步触发信号实现单片机对峰值的采集，测出脉冲激光器出射脉冲的功率。经实验测试，该系统适用于大气激光雷达使用的脉宽10ns、重复频率为10kHz、波长355nm的激光脉冲的功率检测，且测试结果与标准激光功率计相比具有良好的线性关系和精度，满足应用需求

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031405      

陈毅   杨海马   刘瑾   李筠   虞梓豪   潘骏   夏季  

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在结构光三维重构系统中，为提高点云匹配速度及精度，提出二维视图及三维点云交叉特征点协同匹配的方法。首先通过投影变换及维度映射关系实现待拼接投影图像归一化，经预处理后提取端点及分叉点并作为关键点，对同类点三角划分及相似匹配得初始点集并映射至三维空间，利用kd-tree搜索得到双邻域质心，根据三点构成的三角形相似关系进一步筛选点集，采用四元数法完成粗拼接，进而使用改进ICP迭代算法完成精拼接。实验表明，本文匹配算法匹配准确率达98.16%，匹配用时3s，粗拼接重叠区域重心距离误差0.018mm，对于二维图像视角变换、纹理光滑、光线不均等具有较高的鲁棒性，本文改进ICP算法具有较好的计算速度和拼接精度，对噪声影响具有较高稳定性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021005      

邓瑶   李峥辉   邹丽昌   卢志民   姚顺春   唐雯   钟尚文   林尖  

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可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）利用了半导体激光器可调谐和窄线宽的特性，具有高选择性和高灵敏度，可以实现在气体成分复杂、高温等恶劣环境下准确测量CO2。基于TDLAS的扫描波长直接吸收技术（SDAS）是常用的气体浓度反演方法，本文针对扫描波长直接吸收技术反演气体浓度时采用的吸光度积分法需要准确获得频域信息，从而导致系统结构复杂的问题，提出了基于直接吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法。首先利用HITRAN2016光谱数据库建立CO2数值仿真模型，并参考电厂尾部烟道内的高温度和高浓度CO2环境，以仿真模型为基础分析了吸收峰峰值随浓度（10~20%）和温度（298~338K）的理论变化规律，然后将理论规律作为建立实际吸收峰峰值浓度标定模型和温度修正曲线的参考依据。通过搭建基于TDLAS的CO2检测实验系统，验证该方法应用于浓度测量的可行性。研究结果显示采用峰值标定法反演得到的CO2浓度相对误差均方值为1.08%，验证了利用吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法在高浓度CO2准确测量领域的应用可行性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.033002      

季佳华   王继芬   何欣龙  

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光谱数据融合作为一种新兴的光谱分析技术，可以有效结合不同光谱技术的检出特点。采用红外光谱指纹区和拉曼光谱信号较强波段数据融合对288个手帕纸样本开展分类研究，通过线性判别分析对189个训练样本建立分类模型，相比于独立使用红外光谱和拉曼光谱准确率显著提升，但是区分效果仍然不理想，利用主成分分析提取35个主成分进行线性判别分析的正确率可达100%。提取的测试样本32个主成分建模的准确率达到100%，分类结果理想。光谱融合技术为法庭科学领域手帕纸的分类鉴别提供了一种有效工具。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.033004      

尹玺   万生鹏   熊新中   董德壮   刘恒   肖登   雷盈  

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本文对基于法布里-珀罗(F-P)微腔结构的光纤声传感系统进行研究。主要包括传感头的制备、信号解调和信号处理。传感头采用高熔点、低热膨胀系数的氧化锆（ZrO2）管贴合氧化石墨烯（GO）薄膜制作而成，测试结果显示F-P微腔的腔长为92.943微米，反射谱的对比度达到了25dB。最后对传感头的声音传感性能进行了测试，结合多帧比较法，实现了语音前导无话帧的自动识别，并运用在基于小波包变换的维纳滤波技术中对采集到的信号进行去噪，比单纯运用维纳滤波去噪提高了1.5dB的信噪比，提高了语音质量。整个系统结构简单，成本低，实用性高、应用场景广泛。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031203      

吉长东   康仲林  

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针对VrNIR-BI和VgNIR-BI用于高分六号卫星建成区提取，易与水体、裸土混淆问题，本文提出NBAEI方法，NBAEI方法考虑新增黄色波段在建成区提取指数构建中的作用，利用建成区在黄色波段与红色波段反射率差值正负特性，完全将建成区与水体区分，同时放大与建成区容易混淆的裸地之间的差异，从而将建成区提取出来。以宝鸡、日照和保定作为实验区，分析总体精度、错分精度和漏分精度三类指标，NBAEI方法总体分类精度95.10%高于其它两种方法，错分精度15.56%低于VrNIR-BI和VgNIR-BI方法，漏分精度18.53%低于其它两种种方法，因此，NBAEI方法提取精度更高，效果更好，更适用于高分六号卫星提取建成区。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.042800      

李灿   吕绮梦   吴迎春   吴学成   高翔   岑可法  

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彩虹折射技术是一种能直接同时测量液滴折射率和粒径的先进光学测量技术，为喷雾雾化场等复杂气液两相流研究提供了强有力的实验诊断手段。针对标准/全场彩虹信号的反演处理，本文提出一种基于局部最小的通用性反演算法。该算法基于带修正系数的CAM理论计算建立带不等式约束的非线性最优化目标函数，并采用序列二次规划法对其进行迭代求解。反演前针对标准/全场彩虹信号分别进行不同信号预处理，如去除高频结构和反演参数范围预估。最后，基于Lorentz-Mie理论对不同折射率和粒径分布（对数正态分布和正态分布）的液滴彩虹信号进行数值模拟，并进行有/无粒径分布预设的反演，验证了该算法的有效性。结果表明：标准彩虹折射率反演最大绝对误差小于3×10-4，最大粒径相对误差为1.3%；各种工况下，全场彩虹反演折射率误差均小于1×10-4，平均粒径相对误差小于1.67%。最后对该算法进行了标准和全场彩虹实验数据验证。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.052901      

李昊   魏永峰   季玉双   李想  

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提出了一种新的雷达系统线性调频信号产生与去啁啾的光子方案。雷达发射端利用双平行马赫增德尔调制器产生四倍频的抑制载波双边带信号，经光纤光栅分离两边带后分别进行循环相位调制，由光电探测器光电转换产生八倍频的线性调频信号。接收端利用发射端产生的中间信号将回波信号进行相位调制，滤出载波与含有回波信息的一阶边带后拍频，得到一单频信号，完成回波信号的去啁啾。经仿真分析并验证，使用10GHz的射频信号，幅度为1宽度为10ns的抛物线信号，生成了中心频率为80GHz，带宽为32GHz、时间带宽积为320的线性调频信号，并详细验证了可调谐性能及压缩性能，生成时间带宽积为480、640、3200等的线性调频信号。在接收端完成了时延为1μs、0.9μs等的回波信号的去啁啾，对应探测距离150米、135米等。方案结构紧凑，具有很好的可重构性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030603      

朱红   谢俊峰   吴向前   孙广通   刘小阳  

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质心定位精度不仅是影响星载激光测高仪姿态精度的关键因素之一，也是探测卫星平台颤振的一种新型技术手段。针对GLAS卫星平台激光光斑数据存在噪声信息、空间分辨率较低、最大能量值不唯一等影响质心定位精度的问题，本文主要研究星载激光光斑空间分辨率提高在卫星平台颤振探测中的可行性。首先，提出一种非光斑下的暗通道模板去噪方法，对长时序激光光斑进行去噪处理；其次，协同反卷积与超分辨率重建方法在改善激光光斑的“拖尾”现象的同时提高其空间分辨率；最后，提出一种质心跟踪的灰度加权亚像素质心方法，对长时序激光光斑进行跟踪定位，以实现对卫星平台颤振的初步探测。实验结果表明，本文质心定位方法相较于灰度加权法平均约提高0.08像素、相较于高斯曲面拟合平均约提高0.08像素、相较于椭圆拟合平均约提高0.1像素，并初步探测到GLAS卫星平台存在周期约为1.6h的姿态变化规律。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031404      

侯伟   王继芬   何欣龙  

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不法分子通常会在毒品中掺杂其他物质增大毒品质量以获取高额利润，给社会带来恶劣影响。为了实现掺杂毒品快速准确的定性定量分析，同时探究不同建模方法、不同波段光谱以及数据是否降维等因素对模型分类结果的影响，实验借助衰减全反射-傅里叶变换红外光谱仪采集了咖啡因、葡萄糖、扑热息痛、非那西汀和淀粉五种添加成分与不同质量分数盐酸甲基苯丙胺混合后的红外光谱数据共计135份，经数据预处理后进行分类模型的构建。实验结果表明，特征变量与原始变量相比能达到更高的分类识别率；多层感知器和径向基函数可用于五种添加物的分类识别，但不适用于区分不同质量分数的甲基苯丙胺样品；对光谱指纹区数据使用因子分析降维结合BDA构建分类模型，在16维和33维矩阵上能够分别实现五种添加物和不同质量分数甲基苯丙胺样品的完全区分，准确率可达100%。该研究实现了甲基苯丙胺与五种添加成分的快速准确的定性定量分析，为毒品来源的推断提供了科学的数据支撑，也为基层民警处理此类案件提供了理论支撑和方法参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.033003      

郭同闯   任永杰   林嘉睿   金云超   张振宇  

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旋转激光扫描测量系统采用光电扫描的计时方式结合时空转换原理实现角度交会定位，光电信号时域信息的精确性是影响测量精度的重要因素。针对测量系统中同步信号存在延时的问题，根据测角误差的特性，提出了一种基于发射基站转台正反转测量目标的延时评估方法。通过定量分析同步信号的延时，建立了同步信号的延时模型。基于可编程逻辑器件分析了延时对测角精度的影响，研究了同步信号电路延时的补偿算法，并设计实验对其进行了验证。结果表明，所研究方法能够有效补偿同步信号原有约190ns的电路延时。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031202      

吕晨阳   战仁军  

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为了进一步定量分析激光对生物组织的物理剂量问题，为医疗、军事等诸多领域的相关研究提供理论依据，就需要对生物组织光学特性参数进行准确的测量。文章系统的综述了目前国内外测定生物组织光学特性参数的主流技术和方法，总结了各个方法的适用范围并将相关方法的优势与缺陷进行了横向和纵向的对比分析。回顾了大多数仿真及实验的理论基础，同时对该领域的最新研究成果及应用进行了总结，便于读者快速准确的追踪前沿。最后总结了目前国内该领域研究中的几点不足并对今后的发展方向做出了一定的展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030004      

田苗   瞿敏妮   乌李瑛   程秀兰  

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光子集成的发展极大地促进了对光栅耦合器的研究。非对称光栅由于打破了耦合对称条件，能够实现相对较高的耦合效率。近年来，倾斜光栅、闪耀光栅、二元闪耀光栅等均得到了极大发展，他们的结构设计、制备方法、测试方法等也都得到了诸多改进。本文介绍了光栅作为光纤到光波导的输入输出耦合器的工作原理和主要特点；梳理了光栅耦合器的主要类型和各类型所面临的主要问题及解决方法；列举了一些值得关注的研究成果。旨在通过比较各种光栅作为光纤到光波导的输入输出耦合器的优劣，帮助研究者了解光栅耦合器的研究现状和潜在的发展方向，从而为未来的相关研究提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050004      

张天刚   张倩   姚波   李宝轩  

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采用通快TruDisk4002型同轴送粉光纤激光器，在TC4基材表面制备了35 wt%TC4+65 wt%Ni60单道Ni基激光熔覆层，涂层表截面均无裂纹气孔等缺陷；通过ABAQUS软件建立了涂层的有限元模型，温度场模拟结果中熔池呈现“慧尾”现象，与实际激光热源运行特点一致，熔池最高温度为3200 ℃左右，激光热源前端温度梯度大，热源后端温度梯度小，熔池与涂层形貌特征基本吻合，尺寸误差小于5%；从涂层残余应力场的分布结果来看，熔覆层两侧边缘区域和结合区附近应力集中较为严重，容易萌生裂纹，熔覆层两侧裂纹主要与高斯热源分布特点相关，结合区裂纹主要由熔覆材料热物性能差异导致；实际实验结果显示熔覆层边缘和结合区均出现了明显裂纹缺陷特征，与有限元计算结果相一致。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.031403      

林瑶瑶   郁梅   何周燕   蒋刚毅  

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随着三维网格模型在游戏娱乐、影视动画、虚拟现实等领域的广泛应用，针对三维网格模型的处理方法也越来越多，包括压缩、简化、嵌入水印和去噪等，这些处理技术均会不可避免地导致三维网格发生相应程度的失真。因此，如何更好地评估三维网格的视觉质量成为目前亟需解决的重要问题。本文回顾了近20年来发展起来的三维网格客观质量评价方法的主要技术。首先，介绍了这一领域常用的衡量评价算法性能的技术指标以及常用的数据库；接着，对现有的典型三维网格质量评价方法进行了分类并介绍其各自的思想及其特点；然后，在常用的数据库上对所介绍的典型算法进行性能测试和比较；最后，对三维网格客观质量评价方法进行了总结与展望。为该领域的研究人员提供一个较为全面的、有价值的文献参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.020002      

代守军   余锦   貊泽强   王金舵   何建国   王晓东   孟晶晶   王宝鹏  

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脉冲激光沉积技术作为一种简单、通用和高效的薄膜生长技术，在科研和工业领域具有广泛的应用前景。在许多高科技应用中对薄膜质量的要求日趋严格，如何减少或消除薄膜内部和表面的微粒成为了亟待解决的问题。本文介绍了脉冲激光沉积技术中微粒出现的根源并讨论了各种微粒控制技术的优缺点，最后简要展望了脉冲激光沉积微粒控制技术的发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.010007      

毕海胜   贠智强   李慧瑶   李洪松   张庆雷   苗嘉旭  

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在声发射检测系统中，由于采集到的声发射信号在传播过程中受到干扰而发生失真和畸变，不能完全表征源信号特征而造成一定的检测误差。通过对整个声发射系统建立卷积模型，利用盲目反卷积算法可以进行对源信号的估计。结合声发射检测的特点，从声发射波传播的数学模型、盲目反卷积系统模型、盲目反卷积求解算法等方面入手，对声发射源信号盲目反卷积研究成果进行了归纳总结，分析了各类算法和求解过程的特点和主要问题解决方案，为声发射源信号的精细处理和复原提供一定的指导与建议。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050003      

于洁潇   张美琪   苏育挺  

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双目视觉是立体视觉中重要的一部分，它在自动驾驶领域具有潜在的应用价值。现有的基于双目视觉的车辆检测算法较少，Stereo R-CNN为其中之一，且该算法具有准确、高效的特点。尽管该算法一定场景下取得较好性能，但对于远景检测目标的检测等仍具有提升的空间。为了提升双目视觉的车辆检测的精度，本文提出改进的Stereo R-CNN算法。该算法通过将DetNet作为骨干网络，增强网络对远景目标的检测；针对左右目视图的潜在关键点，通过建立左右视图关键点一致性损失函数，提高潜在关键点选取位置的准确性，进而提高对3D检测准确性。在KITTI数据集上的实验证明，所提方案优于Stereo R-CNN，并且在2D、3D检测的平均精度提升1%~3%，表明所提方法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021504      

李虎   王建宇   洪光烈   王一楠  

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针对激光掩星探测大气对流层顶至平流层底高度范围内温度和压强的反演方法进行了研究和仿真分析。在氧气A吸收带内，选取合适的吸收线，利用模拟得到的激光掩星透过率数据由Abel积分反变换反演得到各个激光轨迹切点高度处的差分吸收系数廓线，然后利用差分吸收系数进行各个切点高度处压强和温度的反演。选择温度不敏感而压强敏感的吸收线，利用差分吸收系数中差分吸收截面与压强的关系，通过迭代方式求解得到压强。选择弱吸收峰附近的吸收线，利用差分吸收系数与压强和温度的关系，根据反演得到的压强值通过迭代方式求解得到温度。仿真结果显示，压强反演误差主要受差分吸收系数反演误差影响，随高度下降而呈不断增大趋势，最大误差约为6%；根据反演得到的压强值对温度进行反演，温度反演误差主要受压强和差分吸收系数反演误差影响，两种影响部分抵消，最大误差在5km高度附近为1.5K，通过建立误差模型进行分析，对反演误差中出现的一些变化趋势和影响因素进行了解释。在去除差分吸收系数反演误差条件下, 对压强和温度进行1次循环求解，得到压强精度约为0.3%，温度反演精度约为1K，将该条件下温度和压强反演精度与有差分吸收系数反演误差时的反演精度对比，说明了差分吸收系数反演精度的重要性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030102      

李春宇   刘金坤   姜红   徐乐乐   满吉  

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为了分析纸张灰烬的主要成分并判别纸张种类，实验将30种品牌的纸张制备成纸张灰烬，用X射线荧光光谱仪测量其主要成分，通过测量数据训练支持向量机(SVM)分类器，最终实现纸张种类和品牌来源的判别。实验精确测量90组纸张灰烬的主要成分数据，按比例随机生成训练集和测试集；在MATLAB实验平台上，利用交互式检验法确定径向基核函数的最佳参数c、g，建立了支持向量机分类模型；研究了训练集测试集比例与测试准确率的关系，当训练集测试集比例为17：1时，模型测试准确率可达100%；最后，用Pearson相关系数分析造成模型误判的原因并展望下一步工作内容。本文研究表明支持向量机分类模型能有效实现样品分类，可用于测试纸张灰烬的种类和品牌来源，有益于法庭科学中相关问题的解决并且为公安民警在犯罪现场收集物证提供帮助。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.032801      

孙宾宾   沈涛   贾磊   李洪鹏   崔晓荣   陈雨魁  

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现有的基于 FMCW 的雷达目标检测算法存在大量虚警、漏检的问题，对于车载毫米波雷达信号处理而言，有效提高雷达在实际复杂应用场景下对不同背景噪声识别尤为重要，为了有效剔除无效目标，降低雷达虚警概率，提出了一种基于雷达环境噪声统计和目标功率分布特性的动态阈值计算方法。基于直方图统计模型方法估计每个距离门的噪声水平；根据不同距离门雷达信号衰减的强弱，动态分配阈值增益，得到自适应峰值检测阈值。更加有效地提高雷达在实际复杂应用场景下对不同背景噪声条件下对目标的识别。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.032802      

吴松航   董吉洪   徐抒岩   许博谦  

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摘 要：拼接式望远镜由于其主镜加工难度低、运载方便和制造成本低等特点已成为未来大口径望远镜重要发展方向之一。其中主动支撑技术的成功应用为拼接式望远镜共焦共相调节提供了充足保障。针对拼接式望远镜主镜主动支撑系统，首先简述了涉及的主要技术，之后对具体应用实例进行了归纳与分析，最后对拼接式望远镜主镜支撑系统设计提出建议。对未来拼接式望远镜支撑技术的发展具有一定的参考意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030006      

杨沐   程少园   崔程光   唐宏晨   朱志豪  

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动中成像模式可以实现卫星在大角度快速机动过程中成像，满足遥感观测多样化、定制化、精细化需求。分析了动中成像地面试验系统的基本原理。在实验室搭建了一套面向动中成像模式的地面试验验证系统，该系统采用高精度、高稳定的动态气浮靶标和基于外触发信号的相机积分时间调整方法。研究了像质和光强的关系，像质和相机探测器积分级数、卫星机动角速度的关系，开展了自定义运动曲线的动中成像试验。结果表明，在相机探测器线性区内，不同机动角速度与探测器积分级数的成像参数组合下获取图像的动态MTF值在0.0918~0.1054,可满足工程经验值0.1附近的要求，且MTF值与机动角速度、探测器级数无关；动中成像试验中系统运行稳定，动态MTF值在0.1015±0.0098之间，验证系统可行性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.042802      

张吉璇  

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在对飞机发动机尾焰进行飞行测试过程中，针对尾焰视频流的去雾算法实时处理速度慢、处理结果闪烁的问题，提出了一种基于暗通道先验去雾算法的改进优化方法。以大气散射物理模型为基础，在透射率计算中，利用中值滤波代替软抠图细化粗糙透射率，使每帧图像的计算速率由129.54ms提升到12.35ms，在环境光值计算中，使用高斯系数加权方法，结合前几帧图像的环境光值，更新当前帧的图像环境光值，使图像对比度以及稳定性显著提升。所提算法提升了去雾效果的实时性和有效性，为后续尾焰的实时检测识别、红外特性研究解算提供了良好的支撑。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021003      

何建   陈娜   陈振宜   刘书朋   商娅娜  

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硅锗芯光纤因其在光电子领域极具应用潜力而备受关注。然而，硅锗合金在非平衡条件下凝固容易出现组分偏析，由光纤制备过程带来的组分分布不均匀问题，会导致很高的光纤损耗，从而成为制约其性能和应用的瓶颈。本文利用CO2激光对半圆柱硅棒和锗棒拼接法制备的硅锗芯石英包层光纤进行了热处理实验，研究了不同处理条件对纤芯组分的影响。实验结果表明，激光热处理可以在激光扫描长度的边缘处形成连续的富硅硅锗合金，并且越靠近扫描长度边缘，纤芯的组分越均匀。通过提升温度梯度和降低扫描速度，能够抑制组分过冷，避免发生严重的组分偏析。这为制备和优化硅锗芯光纤，控制纤芯组分提供了方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030601      

聂敏   郭建伟   卫容宇   杨光   张美玲   孙爱晶   裴昌幸  

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为解决全球范围任意两个用户进行量子通信的路径选择问题，本文根据蒲公英球形量子卫星网络的结构特性，提出了一种两端纠缠交换的量子路由方案。该方案同时从源节点和目的节点向中间节点建立纠缠，并通过无线信道传送Bell测量结果，从而完成量子态信息从源节点到目的节点的传输过程。仿真结果表明，随着交换卫星数目的增多，两端纠缠交换路由方案可以有效节约量子信息的传输时间；随着交换卫星节点的增加，采用两端纠缠交换路由方案量子信道建立速率和逐跳纠缠交换方案量子信道建立速率相比具有显著优势，路由传输开销小于逐跳纠缠交换方案的路由传输开销。由此可见，两端纠缠交换量子路由方案具有信息传输时间短，量子信道建立速率快，无线传输开销小等优势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030602      

侯艳军   董琳琳  

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摘 要：对芦苇叶片原始光谱及其平滑处理后光谱的进行了导数变换，分析在不同微分窗口尺度下芦苇叶片一阶导数对含水量变化的响应特征，同时提取特征参数表征芦苇叶片含水量。研究表明：当 =1~15时，一阶光谱曲线噪音难以有效降低，致使光谱曲线的轮廓不易辨别，叶片含水量变化引起的光谱响应特征不易判断。当 =16~30时，微分窗口的增加较好消除了芦苇叶片一阶导数光谱值中的噪音，芦苇叶片一阶导数光谱在1460~1500 nm波段内对含水量的响应呈现比较一致、显著的特征；特征参数 更适合指示芦苇叶片含水量变化，为干旱区湿地芦苇水分遥感监测中采用短波红外反射光谱分析技术定量检验芦苇叶片水分提供新的途径。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.032803      

张琪   杨桂芹   王小鹏  

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传统聚类算法在遥感图像水域分割中抑制噪声能力弱且需人为设定的参数太多。针对这一问题，提出了一种结合引力模型的模糊聚类遥感图像水体分割方法。首先将传统FCM算法得到的模糊隶属度矩阵作为本算法的初始隶属度矩阵，然后计算局部窗口内像素灰度值的标准差与均值的比率，并将最后归一化的结果作为加权因子来反映邻域像素对中心像素的影响程度，最后结合空间吸引模型，在局部空间和模糊隶属度关系中引入了一个权衡加权因子，能同时考虑中心像素与其相邻像素之间的空间距离和类别隶属度差异，该因子可以自适应且准确地估计来自相邻像素的空间约束，并且完全适应图像内容。实验结果表明，相较于传统的FCM、FLICM以及近年来的代表性算法，分割性能具有明显的优势，分割准确度均为最高且最高达到96.3%，虚警率下降了约17%-30%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.141001      

郭瑞鸿   张莉   杨莹   曹洋   孟俊熙  

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以安检X光图像管制刀具自动检测识别系统为研究对象，针对原始SSD(Single Shot MultiBox Detector)算法浅层特征图表征能力不强，训练阶段小目标特征逐渐消失，检测精度与实时性不佳，存在对安检危险品中管制刀具等小目标漏检误检等问题，从两个方面对原始SSD进行改进：以抗退化性能更强的ResNet34网络替换SSD中基础网络VGG16构建SSD-ResNet34网络模型，对基础网络后三层做卷积并进行轻量级网络融合形成新的低层特征图；将网络部分扩展层做反卷积形成新的高层特征图，采用跳跃连接方式将高层特征图和低层特征图进行多尺度特征融合。经实验分析，改进后的算法对X光图像管制刀具等小目标检测精度和速度均有明显提升，且算法鲁棒性好，实时性良好。在VOC2007+2012通用数据集上检测精度比SSD算法提高1.4%，达到80.2%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.040400      

孙一宸   董明利   于明鑫   夏嘉斌   张旭   白雨晨   鹿利单   祝连庆  

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提出了一种基于10.6微米波长的小型化非线性全光衍射深度神经网络建模方法。首先，采用波长10.6微米的二氧化碳（CO2）激光光源，其对应的神经网络物理尺寸为1mm×1mm；其次，依据相关光学物理参数特性，构建了基于10.6微米波长的非线性全光衍射深度神经网络模型框架；最后，使用网格搜索法确定最优的神经网络模型超参数，选择交叉熵损失函数和Adam优化器对神经网络进行优化。该方法在MNIST手写数字集上进行了测试，其分类结果达到了96.30%。本方法为制备小型化的全光衍射光栅提供理论支撑。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.082000      

吴玲风   胡骏保   袁畅  

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为了获取高动态范围图像，提出了一种基于改进的曝光评估和双金字塔的多曝光图像融合方法。该方法首先优化了用于权重质量评价的曝光度测量指标，以此构造权重图；其次结合高斯金字塔对权重图分解和拉普拉斯金字塔对原图分解的混合模式，在不同尺度和分解层进行曝光融合；最终实现了图像细节信息的良好保存与呈现。实验结果表明，与原图相比，融合的图像细节信息平均增加了23.5%；与基于曝光评价的方法相比，增加了3.9%；与基于金字塔的方法相比，增加了0.9%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.141000      

何业锋   李丽娜   白倩   陈思昊   强雨薇  

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测量设备无关量子密钥分配系统能够抵御任何针对单光子探测器侧信道的攻击。为了进一步优化多方测量设备无关量子密钥分配协议，本文对基于W态的多方测量设备无关量子密钥分配协议进行研究，并引入品质因子（暗记数 与探测器探测效率 的比值）作为模拟参量，模拟分析了误码率和密钥生成率的影响因素。仿真结果表明：信道传输损耗、光纤信道之间的距离和探测器品质因子三者任意一个变量的增大，都会使得误码率增大，密钥生成率减小。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第11期 pp.112700      

杨帆   阿拉帕提·阿不力米提   艾合买提·阿不力孜  

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本文应用非马尔科夫量子态扩散方法探究了环境记忆效应，Dzyaloshinskii-Moriya相互作用及磁场均匀程度对海森堡XXZ自旋链的量子纠缠影响。研究发现：环境记忆效应对系统的纠缠影响较大，当取值越小时，系统的非马尔科夫性越强，量子纠缠存活时间越长。另外，还发现可以通过调控Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和磁场的均匀程度来操控系统的量子纠缠，使系统保持较好的纠缠特性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第13期 pp.132700      

曲洪权   张正   魏冰冰   盛智勇  

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光纤预警系统已被广泛应用于管道保护中，但是，如何对不同振动信号准确提取特征并进行识别分类仍然是技术研究难点。针对传统分解信号的方法需要人工设定基函数，具有测不准性等问题，本文采用自驱动的傅里叶分解方法（Fourier decomposition method, FDM）处理信号，提出一种基于FDM能量熵的特征提取与识别算法。算法步骤为：首先，对振动信号进行FDM分解，得到若干个傅里叶固有带函数（Fourier intrinsic band functions, FIBFs）；其次，利用自相关性原理重构信号，并提取信号FDM能量熵特征；最后，将融合的特征向量送入SVM进行训练，并对有害振动进行识别。实验表明：该算法能正确识别不同振动信号的类型，具有较高的准确率，应用于光纤预警系统中有望提高对有害振动的识别性能，促进管道保护技术的发展。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.070606      

周天宇   朱启兵   黄敏   蔡贵良   徐晓祥  

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载波芯片（Chip On Carrier，COC）是光发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)的重要组成部分，被广泛应用于光通信领域。随着芯片制造工艺的进步，COC向着微型化、高密度的方向发展，缺陷的种类变得更加复杂多样，基于传统图像处理方法的光学检测技术已无法满足COC多类别缺陷检测的需求。本文将YOLOV3网络引入到COC的典型缺陷（崩口、定位柱破损以及波导污渍）检测。针对波导污渍缺陷目标较小，且不同类型缺陷之间尺度变化较大的问题，改进了原有YOLOV3的特征提取网络，兼顾目标的多尺度特性设计了4个检测尺度，并通过增强特征融合来改进多尺度检测；利用K-means方法对数据集进行聚类分析，选取优化的初始先验框。实验结果表明，本文基于改进YOLOV3的COC缺陷检测方法YOLOV3-COC对于COC崩口、定位柱破损以及波导污渍这三类缺陷检测的精度达到97.4%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第12期 pp.121002      

白浪   郑刚   郭媛   聂梦笛   张雄星   孙彬  

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针对高精度调频连续波光纤压力传感器温度压力交叉敏感特点，本文从理论和实验分析了该压力传感器的温度特性，并通过结构优化设计压力传感器结构和最小二乘法对温度交叉敏感进行实时补偿。经计算可知，温度在25℃到65℃区间内变化时，温度对珐珀腔腔长改变量为1000μm。通过结构优化设计珐珀腔有效降低了温度对珐珀腔腔长的影响; 然后通过实验测试结构优化后的珐珀腔腔长变化量与温度的关系，并利用最小二乘法对温度影响进行实时补偿。结果表明，结构优化设计和最小二乘法对温度实施补偿后，温度对珐珀腔腔长的影响从理论计算的1000μm直接降至4.5μm，有效降低了温度交叉敏感，提高了高精度调频连续波光纤压力传感测量的可靠性，增强了该压力传感器的实用性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.092802      

褚晶辉   黄浩   吕卫  

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在高分辨率的街景图像中检测和分类交通标志是非常具有挑战性的，相对于复杂的背景，交通标志只在图像中占取了极小的区域，难以进行准确的识别。针对此问题，本文提出了一种基于注意力模型的无锚框交通标志识别算法，利用密集连接网络DenseNet-121作为骨干网络进行特征提取。为了解决小型交通标志准确率低的问题，本文在骨干网络中加入了注意力模型，对特征图进行空间和通道上的自适应调整，通过有效地加强或抑制特征图中元素的权重，显著地提升了对小型交通标志的识别性能。同时，为了减小编码路径与解码路径间的语义鸿沟，本文引入了残差网络的连接方式，提出了一种语义连接路径。最后，为了解决锚框带来的正负样本不均衡问题，本网络采用了无锚框的检测方式，通过定位交通标志的中心点来回归边界框的位置与尺寸信息。本文方法在中国的交通标志数据集TT100K上进行了验证，实验结果证明了本文方法的优越性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第10期 pp.101008      

褚晶辉   黄凯隆   吕卫  

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神经胶质瘤是最常见的脑肿瘤，而准确的3D脑肿瘤核磁共振图像(MRI)分割对于制定治疗方案和监测疾病非常重要。本文提出了一种基于深度学习的3D MRI自动分割方法：首先，为了降低分割难度，采用三级级联网络的策略分割脑肿瘤的三个子区域；其次，为了进一步提高三维分割的精度，采用帧间卷积和帧内卷积，并加入额外的多层特征融合机制和空洞卷积；再次，为了进一步细化分割结果，本文将条件随机场作为循环神经网络整合到网络结构中。本文在模型训练中结合了两种损失函数，进一步提高了准确率。本文方法在BraTS 2018 数据集上进行验证，对于脑肿瘤整体、肿瘤核以及增强肿瘤分割结果的Dice值分别达到了0.9093、0.8254 和 0.7855，Hausdorff距离达到3.8188、7.8487和4.3264，优于大多数脑肿瘤图像分割方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.083001      

宋海声   刘宇平   郑海亮   麻林召   陈召  

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针对现有能见度检测方法复杂和检测精度低的问题，提出一种对监控图像的道路能见度检测方法。该方法基于暗亮原色先验去雾思想求取暗亮原色透射率值，再应用自适应去雾权值、自适应滤波窗口等对大气光值和大气透射率进行优化，将优化后的暗亮原色透射率值与车道线首尾端点进行对应，再结合确定的车道线首尾端距离即可求得大气消光系数，从而计算出能见度值。实验结果表明，将车道线作为虚拟目标物，使求取能见度的方法更易实现且精度更高。本文所提出的检测方法可以在100-250米距离内实现高精度检测，相对误差控制在10%以内，同时相较其他检测方法具有检测效率更快、精度更高和更易实现等优势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.060101      

周苏   吴迪   金杰  

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车辆行驶环境感知是自动驾驶的重点和难点问题，其中车道线检测是车辆行驶环境感知的基础。针对不同车道线实例难以区分、现有区分方法时间复杂度高和不同行驶场景需人为调整超参数等问题，提出一种三分支车道线实例分割算法，对分割结果进行自适应聚类，拟合不同实例车道线。针对车载摄像头获取图像的数据不平衡特点，提出基于三分视野法的Tversky Loss损失函数，对卷积神经网络进行训练。针对车道线大曲率的特点，以高次项权重作为最小二乘法正则项拟合车道线。在TuSimple数据集上的测试结果表明，该方法的实例车道线识别准确率为96.23%，与LaneNet相比减少了23.67%的时间消耗， 对不同车辆行驶场景都有较好的检测效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081507      

王薇薇   翟亚宇   陈平   曹凤才  

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针对传统图像去雨方法未考虑多尺度雨条纹以及图像去雨后细节信息丢失的问题，提出了一种基于多流扩张残差稠密网络的图像去雨算法，利用导向滤波器将图像分解为基础层和细节层，通过直接学习含雨图像细节层和无雨图像细节层的残差来训练网络，缩小映射范围。采用3条带有不同扩张因子的扩张卷积对细节层进行多尺度特征提取，获得更多上下文信息，提取复杂多向的雨线特征；同时，利用扩张残差密集块作为网络的参数层，加强特征传播，扩大接受域。在合成数据集和真实图片上的实验表明，该算法能有效去除不同密度的雨条纹，并较好地恢复了图像细节信息。通过对比其他算法也证明了所提的算法在主观效果和客观指标上都取得了提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第04期 pp.041024      

赵馨宇   黄福珍  

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摘 要 针对低照度图像增强过程中存在的光晕伪影、边缘细节丢失和噪声放大等问题，提出一种结合双通道先验和光照图引导滤波的图像增强算法。对于传统去雾物理模型中仅以暗通道先验为基础进行图像增强时局部区域景深不同而导致的图像过曝和光晕伪影等问题，采取亮暗双通道结合的方法求取大气光值和透射率；对于边缘信息易丢失的问题，采取光照图梯度域引导滤波来改善细化透射率；最后对于增强过程中噪声放大的问题，采取BM3D滤波进行去噪；实验结果证明，在不同情况下的低照度图像中，该算法相对于其它的低照度增强算法来说，在去噪、消除光晕、亮度调整和边缘保持等方面都有明显的提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081001      

李智慧   王艳红   武京治  

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本文设计了一种基于anapole模式的高灵敏度传感器，依次由金属反射层、SiO2薄膜和开槽硅圆盘构成。通过时域有限差分法（FDTD）进行仿真分析，研究了周期 T、Si高度h、SiO2厚度t以及中心槽长l和槽宽w等几何参数对传感器灵敏度的影响。并通过改变折射率证明了该结构的高灵敏性，从而实现对神经递质等生物分子的高灵敏度检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第03期 pp.030500      

鲍海龙   万敏   刘忠祥   秦勉   崔浩宇  

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高精度的语义分割结果往往依赖于丰富的空间语义信息与细节信息，然而两者均会产生庞大的计算量。为解决以上问题，本文通过分析图像局部像素具有的相似性，提出一个基于区域自我注意力的实时分割网络。此网络可分别通过一个区域级的自我注意力模块和一个局部交互通道注意力模块计算出特征信息的区域级关联性和通道注意力信息，两者均可以较少计算量获取到丰富的注意力信息。本文在Cityscapes数据集上进行验证实验，结果显示相比于现有的实时分割网络，本文网络可取得更为卓越的分割精度和速度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081018      

赵美丹   余桂英   瞿永顺   林瑞杰   林敏  

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本文针对微小型光学元件尺寸的自动化测量设计了一种视觉测量系统。先介绍了检测系统的组成和软件架构，再分析解决了关键检测难点：（1）提出了使用穹顶光和同轴光的暗场照明方案；（2）针对边缘重影，使用不均匀光照补偿法，使用亮度差值消除重影；（3）针对崩边引起的边缘局部亮度过高且不均，使用改进的Otsu算法分割出边缘局部再提取边缘。最后利用最小二乘法重建元件边缘计算尺寸。实验表明：改进后的算法测量长和宽的平均误差分别为1.5μm和4.1μm，标准差为1.5μm和3.4μm，测量不确定度为0.5μm和1.1μm，受光照、重影和崩边等的影响小，准确度和鲁棒性更高。系统还具有批量导入各类元件检测标准、显示数值计算结果和图像标注的功能，界面清晰友好，能够促进生产自动化和检测系统智能水平的提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081506      

瞿永顺   余桂英   张宝武   赵美丹   林瑞杰  

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针对大型金属桶内底部高反射表面缺陷存在结构复杂的检测难点，提出了一种内窥式的机器视觉检测方法。综合考虑金属桶的结构特性和表面特性，结合BSDF对桶底的非正向照明方案进行仿真研究，结果表明在理论条件下桶底照度呈现良好的均匀性。对应的实验系统验证显示实际照明情况与仿真结果基本一致，相比于一般照明方式可以更好突显桶底信息。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.082201      

吴蓉   马岩岩   李龙飞  

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为了获得优异的慢光性能，本文提出一种在逆时针旋转45度的完整正方晶格的中心行及与其相邻的第二行引入非本征缺陷棒的光子晶体波导(PCWs)，引入的连续腔作为电磁能量的存储器和光速减速器，用于PCWs中的慢光传输，也适用于光通信、光计算和光信号处理。采用平面波展开法研究所提出结构的慢光传输特性，分析了结构参数对慢光性能的影响，最终获得在归一化延迟带宽积(NDBP)达到0.40的情况下，带宽达到23.37nm。设计了一种简单但通用的结构，为进一步提升具有高带宽和高NDBP慢光的存储容量提供重要的理论依据。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第07期 pp.072302      

李强   黄霞   申东   邸敬  

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针对距离向量-跳距（distance vector-hop，DV-Hop）定位算法定位误差大的问题，提出一种基于DV-Hop测距修正的动态调参差分进化算法（IDV-Hop-DPDEL）。首先利用多通信半径广播锚节点位置信息，以分数计数方法估算最小跳数，减小因跳数长短不一造成的误差，然后结合节点远近度修正待定位节点与锚节点的测距值，最后通过动态调整差分进化算法中变异因子和交叉概率因子，提高搜索精度，从而得到待定位节点的最优位置。通过仿真，在WSNs监测域中其它参数都固定的情况下令节点总数、通信半径及锚节点占比在一定范围内变化，结果显示IDV-Hop-DPDEL算法平均定位误差比DV-Hop算法低51.5%，且算法性能优于其它两种经典改进DV-Hop的算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.062801      

聂敏   刘媛   张帆   杨光   孙爱晶   张美玲   裴昌幸  

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量子卫星通信具有覆盖面广、抗干扰能力强的天然优势，是当前通信领域国内外的研究热点。我国在2016年8月16日发射的 “墨子号”科学实验卫星进一步验证了星地量子密钥分发实现的可能性，为广域量子卫星保密通信网络的建设奠定了基础。在未来全球性的星地量子保密通信链路中，多个通信地面站需要同时接入同一颗量子通信卫星且互不干扰，这就涉及到星地量子保密通信的多址接入技术。然而，迄今为止，有关多个地面站对同一颗卫星的多址接入技术的研究尚未展开。为此，针对多环境因子对大气能见度的影响，本文提出了一种在自然环境多因子背景下的量子卫星通信纠缠波分接入策略。当每对地面通信站分配量子密钥时，它们会通过量子卫星形成不同波长的纠缠对，并根据不同波长的量子纠缠，众多地面通信站可以接入同一颗卫星。仿真结果表明，在大气湿度和雾霾粒子浓度相同的情况下，采用纠缠波分接入技术，系统的信道容量会增大，量子误码率从3.3415×10^(-3)减小到2.243×10^(-3)。由大气能见度的影响所导致的误码率的增幅，也会减小。由此可见，在环境多因子背景下的纠缠波分接入策略对量子卫星通信性能有明显的改善。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.090604      

龚循强   刘星雷   鲁铁定   陈志高  

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建筑物是一种极其重要的人工地物目标，通过提取建筑物可为城市规划、人口估算和景观分析等提供技术支撑。面向对象分类技术作为目前提取地物的有效手段之一，已广泛应用于建筑物信息的提取中。其中，面向对象的形态学建筑物指数具有较好的实用性，但在稀疏建筑物中的提取效果仍有待提高。为了解决这一问题，本文将中值绝对偏差应用于面向对象的建筑物提取中，分别对建筑物密集和稀疏两种情况进行分析，采用查准率、查全率和 分数等指标对提取结果进行评价。实验结果表明：面向对象的中值绝对偏差方法在稀疏建筑物中的提取效果明显优于面向对象分类方法和面向对象的形态学建筑物指数方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第12期 pp.121205      

刘路   奚冬冬   陈志健   程磊   王玉伟  

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双频条纹投影是一种重要的三维测量方法。在实际测量过程中，如何兼顾测量速度和测量精度具有重要意义。本文介绍了一种混合双频算法，总共需要投射四幅条纹图像，包括三幅高频条纹图像和一幅低频条纹图像。首先，采用三步相移计算高频条纹的背景强度和高频截断相位；然后，将低频条纹减去背景强度，并采用希尔伯特变换提取低频截断相位；最后，采用几何约束方法展开低频截断相位，并将低频展开相位用于展开高频截断相位。为了验证所提方法的有效性，文中分别开展了仿真和真实实验。实验结果验证了文中方法可以有效地恢复出被测物体的三维形状。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第12期 pp.121201      

王月明   李真如   翟容清   房良睿   陈波  

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链篦机系统故障中一种常见故障为侧板偏移，当发生侧板偏移后，会造成严重事故和经济损失。针对人工观察检查为主的侧板偏移检测方法存在费时费力、智能化程度低等问题，提出了一种基于LSD算法的侧板偏移检测方法。设计了包括硬件设备搭建和数据处理方式的整套检测方案，采用摄像机采集链篦机台车侧板图像信息，根据链篦机台车实际运行情况，设定链篦机台车侧板偏移检测规则，通过对采集视频帧图像ROI截取、区域划分，应用LSD算法检测图像中的直线段信息，并对检测获取到的台车侧板直线段信息进行直线融合、断点差值计算处理，依据判定规则在线检测台车侧板偏移故障并自动给出报警提示。对包钢烧结厂内采集的台车侧板视频图像进行测试，程序误检率1%，平均检测与判定时间不足0.1s，能够有效替代人工观察检测方法检测台车侧板偏移故障，为链篦机台车侧板偏移检测提供技术支持。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.081501      

何珊珊   曹盼   谭红琳   祖恩东  

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目前，市场上充斥着大量焰熔法合成尖晶石，仅通过常规方法不能有效鉴别，为了准确鉴别天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石，通过傅叶变换红外光谱、X射线荧光光谱（XRF）、吸收光谱和激光拉曼光谱，分别对天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石进行分子结构、化学成分、致色机理等研究，并对拉曼光谱405cm-1谱峰进行洛伦兹拟合，得到半高全宽值，对半高全宽值进行单因素方差分析。结果表明：天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石的常规宝石学特征基本一致，但其分子结构、化学成分、致色机理、半高全宽存在显著差异，可为鉴别天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石提供理论依据。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.053001      

颜文杰   卢雯慧   王继芬  

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针对海洛因混合品、甲基苯丙胺混合品提出了一种基于SVM-MLP融合模型的毒品混合品光谱鉴别方法。实验分别获取了海洛因、甲基苯丙胺与其他物质的90组毒品混合物光谱数据，采用基线自动校正和峰面积归一化除噪后借助PCA主成分分析提取特征波数数据，建立基于支持向量机（Support Vector Machine, SVM）与多层感知器神经网络（Multilayer Perceptron，MLP）的融合分类模型。结果表明，基于高斯核函数、线性核函数、多项式核函数的SVM模型能够实现对不同质量分数海洛因混合品样本97.8%、97.8%、95.6%的准确分类，MLP模型能够对甲基苯丙胺混合品样本实现96.5%的准确分类。SVM-MLP融合模型无损、便捷、高效，有助于缉毒案件中毒品物证的鉴定和涉案人的司法量刑，具有一定的普适性和参考意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.140400      

王胜   郑舜   刘文军   朱旭东   周明安   姜 昊  

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为提高矿用液压立柱的重复使用寿命，利用新型激光熔覆加工技术，在立柱用45钢材料表面制备Fe35A铁基合金层激光熔覆试验。通过激光熔覆试验后，利用数字化测试设备对在不同的激光功率、熔覆速度和送粉电压所成型的单道熔覆试样的熔覆层表面洛氏硬度、几何形貌尺寸、金相组织形貌、截面显微硬度进行测量和观察，分析得出激光熔覆最佳工艺参数。结果表面： 在激光功率2100W、扫描速度5 mm/s、送粉电压7V的最佳激光熔覆工艺参数下，45钢基体熔覆Fe35A合金制备的熔覆层效果最佳，熔覆层金相组织形貌较好，晶粒细致且均匀分布，基体组织与熔覆层融合良好；且熔覆层洛氏硬度值达42HRC，显微硬度值平均达643HV。激光熔覆层硬度及综合性能明显高于基体组织，实现了在45钢基体表面高质量制备Fe35A合金涂层的激光熔覆过程。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.091400      

陈舒凡   房丰洲  

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激光功率计广泛应用于测量连续激光功率或脉冲激光的平均功率。快速准确的激光功率测量在科学研究和产业发展中具有十分重要的意义。本文系统论述了典型激光功率计的测量原理、特点及其应用，并探讨了了高精度激光功率测量面临的挑战以及未来的发展方向。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.090003      

王家晖   姚吉利   赵雪莹   胡信志   赵猛  

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点云配准和点云地理参考化是点云数据处理过程中的重要步骤，且地理参考化是与其它地理空间数据集成的基础。在静态地面激光扫描点云地理化中，以最少的外业工作量获取高精度地理化点云是重点关注问题，针对目前基于最少混合控制基元的点云地理化相关研究较少，本文提出一种由1个点基元、1条线基元和1个面基元构成的混合控制基元解算点云地理化参数的方法。实验表明，本文方法的地理化精度较高，能快速直接解算地理化参数，也可为精地理化提供初值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.082800      

向松   张新宇   邓罗根  

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提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构，采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究。研究发现，波长在400nm～900nm的线偏振平面波垂直入射情况下，最小的透过率能达到7.461%，最小的半峰全宽能达到7.25nm，最大的反射率为87.61%，最大吸收率达到38%，且表现出透射光谱与入射光的偏振方向无关。分析发现，复合结构的共振模式由两基本结构的共振模式耦合而来，且嵌套模式可以进一步减小单一结构的透过率和增大光与复合结构的相互作用。通过改变复合结构参数，得到了较宽且高效的等离激元调控范围和较窄的透射光谱。这为设计人工亚波长周期性复合结构的研究提供一定的理论指导。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第09期 pp.092401      

何超琦   刘华霖   李奇泽  

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由于高分辨率卫星幅宽有限，涉及大面积的对地观测应用通常需要镶嵌多个拍摄于不同时间或不同传感器的高分辨率图像。镶嵌图像的过程通常包括五个基本步骤：排序、配准、色彩平衡、接缝线检测和重叠区融合，本文主要讨论的是参与镶嵌的图像色彩平衡问题。现有的色彩平衡方法均没有充分利用已有的卫星数据，且大多数算法只追求视觉上的效果不追求数据保真性，为此，本文提出一种新的时空融合镶嵌框架。该框架引入了增强型深度超分辨率网络的时空融合方法，通过一幅全局的参考图像将所有拍摄时刻的图像调整到统一时刻以保证色彩风格一致。本文方法在LandSat8图像的红、绿、蓝波段进行镶嵌测试，实验展示出新提出的方法比现有的镶嵌方法效果更好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第14期 pp.141000      

刘峰   郭猛   王向军  

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小目标检测存在目标特征容易丢失、分辨率低的问题。针对像素占比小于0.02的小目标，本文提出一种改进YOLO-V3卷积神经网络的检测方法。首先，本文对数据集中小目标进行了复制变换增强，以提升训练过程中网络小目标的注意力。其次，针对浅层视觉信息与深层语义信息的尺度融合，提出了跨级检测层的网络结构来提高网络对小目标的适应能力。最后，针对高分图像的检测效果，提出了深度和广度结合的残差块组传递结构，丰富深层特征图的感受野。实验结果表明：改进后网络在1000 pixel×1000 pixel相比于YOLO-V3对小目标的mAP提升了1.9%，召回率提升了5.9%。在2500 pixel×2500 pixel以上分辨率上mAP提升了31.6%，召回率提升了46.4%,本文提出网络对小目标有更好的的识别效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第06期 pp.061012      

张进   姜红   刘峰   段斌  

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利用差分拉曼光谱技术和决策树模型，建立了常见鞋底材料种类鉴别的分类模型，为鞋底材料种类鉴别提供了一种新的方法。通过前期谱图预处理后，根据样本主要成分的不同对样本进行分类，再利用主成分分析和层次聚类分析验证分类结果，基于分类结果建立了分类树模型，最终对36个样本实现了准确率为97.2%的识别分类，且正确鉴别出3个未知样本。结果表明，利用差分拉曼光谱技术和决策树模型可实现对鞋底样本光谱较为准确的识别与分类，为其他物证的区分鉴别提供一定的参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第08期 pp.083004      

董弦虎   汤淑珍   陈孙裕   许建树   林雅敏   高思琪   钟浩然   林婷婷   高佳敏  

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摘 要 以银纳米材料作为活性基底构建表面增强拉曼散射（SERS）检测系统可用于改善拉曼技术对生物活性物质检测时信号弱的缺点。本文利用该增强技术对滑膜型关节液进行拉曼光谱检测并作统计分析。本研究选取18个滑膜型关节炎病人的关节液样本和15个健康人的关节液样本进行SERS检测,收集SERS光谱数据,并采用谱峰归属法、主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)算法对样本数据进行分析。结果表明患有关节炎病人的多糖(477 cm-1)、DNA(722 cm-1)、δ(CH2)(1439 cm-1)、鸟嘌呤(N3)(1576 cm-1)和酰胺I带(1676 cm-1)会比健康人的多，而糖原(490 cm-1)、磷脂酰肌醇(596 cm-1)、蛋白酪氨酸(640 cm-1)、葡萄糖(1071 cm-1)和蛋白酰胺吸收(1645 cm-1)比健康人的低。PCA-LDA算法对该疾病的诊断特异性和灵敏度分别为83.3%和80%。因此，本研究表明了以银纳米材料为活性基底的SERS光谱技术对诊断和分析滑膜型关节炎疾病具有一定的可行性和参考价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.011701      

赵辉   王浩宇   朱思祁   尹浩   李真   陈振强  

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本文首次报道了一种基于Yb3+:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体的激光二极管端面泵浦被动调Q拉曼黄光激光器。由键合晶体产生被动调Q的基频激光依次通过拉曼晶体YVO4和倍频晶体KTP，最终获得578.5nm的激光输出。本文采用耦合腔结构以降低拉曼光和倍频光的损耗，并采用标准具抑制双波长运转以提高倍频的转换效率。当入射泵浦为9.51W时,我们检测到183mW的578.5nm黄光输出，相应的脉冲宽度为6.537ns，脉冲重复频率为6.542kHz。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.011404      

许本有   章旭   杨盈莹  

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在激光雷达的光机设计中，由于各项参数需要满足实际项目的指标需求，会导致激光雷达的光源中心与机械旋转中心不重合，进而导致点云图像产生弯曲，严重影响激光雷达的性能。因此文章结合三维雷达的实际扫描情况，首先分析了激光雷达点云图像产生弯曲的原因并推导出每一条扫描线的误差计算公式。通过修正参数的方式，将相对坐标系下的像素点转化成世界坐标系下的深度值，从而完成坐标系的转换，最终修正点云图像的弯曲。同时结合三幅点云图像详细分析了修正后的算法可靠性。实验结果证明，在进行算法修正之后，激光雷达在扫描马路、自行车及行人时采集到的点云图像几乎没有弯曲，与实际环境吻合，且像素点的排列整齐有序，证实了算法具有较高的可靠性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.011405      

张若凡   张文睿   张学娇   张锦龙   姜承志   朱晓程   裘磊   汪波   陈伟军  

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空间激光通信技术长期以来都是通信和载荷技术领域的研究热点，具有大带宽、高速率等特点。高轨中继卫星是星间数据传输的骨干节点，随着激光通信技术成熟，激光通信链路已成为国内外高轨中继卫星数据传输的可靠技术手段。本文对国内外高轨卫星激光中继链路最新发展动态及其未来发展规划进行综述，为我国建设空间激光信息网络提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第05期 pp.050002      

程进   周顺   徐乃涛   陆安江   刘卫国  

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在微型激光投影技术领域中，MEMS激光扫描投影技术是当前的热门方向，传统的方案是采用单体式二维MEMS微镜作为扫描机构，其制造工艺复杂且在工作过程中存在失效率高的现象。本文提出采用成本更低廉的两个一维静电式MEMS微镜进行封装组合得到二维扫描器件模组，通过对器件的设计和制造工艺的研究，最终研制出MEMS二维扫描器件原型，整个器件模块结构紧凑、制造工艺简单、成本低、可靠性高且易于批量制造。实验结果显示，MEMS二维扫描器件模组X轴方向在驱动频率28.25kHz、电压160V时扫描光学角度可达48°，Y轴方向在驱动频率3.8kHz、电压160V时扫描光学角度可达12.5°，光学性能可媲美单体式二维MEMS微镜，满足微型激光投影领域使用需求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.012301      

江坤   高爱华   闫丽荣  

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应用于激光陀螺的高反镜在加工安装过程中表面不可避免的引入疵病，疵病会对入射光产生调制作用引发光散射。为研究划痕状疵病尺寸发生改变时散射场变化的规律，采用有限元法（FEM）基于多物理场仿真软件建立高反镜表面截面形状为矩形的单划痕疵病散射模型，改变疵病宽度、深度通过仿真计算得到激光散射场的空间分布变化；搭建积分散射测量系统对已知不同深宽的疵病进行检测，并与理论仿真结果进行了对比。实验结果表明不同尺寸的疵病其散射场变化趋势与仿真结果变化趋势基本吻合，为高反镜表面疵病的检测工作提供了理论依据和参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.011201      

栗旭升   陈冬花   刘赛赛   李虎   张乃明  

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针对森林复杂冠层结构和林分高密度下遥感树种识别精度不高问题，将能够提取高维数据立体特征的三维卷积神经网络（3D-CNN）引入到遥感影像树种识别中，并利用残差网络（ResNets）对其进行改进，提出三维残差卷积神经网络（3D-RCNN），以减少网络深度带来的误差，降低退化现象的影响。联合高分五号高光谱数据（GF-5 AHIS）和高分六号高空间分辨率数据（GF-6 PMS），辅以森林资源数据和外业调查数据构建样本集。结合3D-RCNN思想构建树种识别模型，利用模型进行树种识别和精度验证。实验结果表明，相较于传统3D-CNN，3D-RCNN算法将模型网络从12层增加到18层，能够深化网络结构，缓解网络退化；联合GF-5 AHIS和GF-6 PMS能够有效地识别北亚热带森林树种，且3D-RCNN算法识别精度（91.72%）要优于传统3D-CNN（85.65%）和SVM（85.22%）。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241004      

李时春   莫彬   肖罡   孙富建  

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激光增材制造（LAM）涉及了复杂的热作用加工过程，在该工艺下制备的多层结构成形件也具有复杂的微观组织结构特征。而成形件的微观组织结构特征决定了其机械性能，优化微观组织结构特征是进一步实现机械性能的精确调控的关键所在。本文综述了LAM多层结构成形件的微观组织结构特征，总结了其微观组织结构特征演变的影响因素，为实现LAM多层结构成形件的微观组织结构特征优化提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.011402      

刘燕德   徐振   胡军   李茂鹏  

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太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是近年来迅速发展起来的新兴检测技术，由于具有超强的透视性、强大的安全性以及高效的波谱分辨能力等特点，在农业、化工、制药等检测领域得到了广泛应用。本文主要对近年来太赫兹光谱技术在农产品品质检测领域国内外研究现状进行介绍，主要包括农产品有害物质检测、违禁添加剂检测、掺假问题、转基因食品以及农产品中水分的检测等方面。总结了太赫兹光谱技术在农产品检测方面目前存在的主要技术难题，并对太赫兹光谱技术未来的发展前景进行了展望，随着科技的发展太赫兹光谱检测技术必将在未来拥有更大的应用潜力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.010005      

张宏伟   张顶立   张天刚   李宝轩   徐誉桐  

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为有效改善TC4合金表面耐磨性能，本文以TC4+NiCr-Cr3C2为熔覆材料，利用德国通快4002同轴送粉激光器，在TC4表面熔覆了TiC增强钛基涂层。采用多种实验表征技术手段和测试设备研究分析了涂层微观组织和耐磨性能。结果表明：熔覆层生成相主要由增强相TiC和连续基体相α-Ti组成；涂层表面层中TiC主要以颗粒状相形式存在，中间层以树枝晶状相形式存在，结合区以羽毛状相形式存在；Ni、Cr、Al和V元素未与Ti元素形成反应析出物，属于基体固溶元素；涂层平均显微硬度（536 HV0.5）的提升得益于TiC和Ni、Cr、Al、V元素在基体中的强化固溶，较TC4基材显微硬度提高了约50%，涂层磨损体积和摩擦系数较TC4基材分别下降了约27%和25%，磨损机理为磨粒磨损。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.011401      

王宗源   胡滨   吴旭东  

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近年来，多孔石墨烯（Porous Gaphene）纳米材料由于其独特的物理和化学性质，以及其在生物、材料、能源、信息等领域的巨大潜在应用，受到全世界的广泛关注。然而，多孔石墨烯的合成通常采用高温处理或者多步骤的化学合成方法，工艺复杂，且难以形成图案化结构。2014年，美国研究学者提出了激光诱导石墨烯（Laser Induced Graphene, 简称LIG）技术，用以实现低成本的图案化多孔石墨烯结构。LIG是一种在普通大气环境中，通过使用激光器在碳前体材料上直接激光写入制备的三维多孔石墨烯材料。该技术将3D石墨烯的制备和图案化结合，并且不需要传统的湿化学步骤，降低了加工的成本。自发现以来，LIG已经激起了广泛的研究兴趣。包括LIG形成机制的探究，以及在能源、传感、环境、能源等众多领域的应用。本文整理了LIG的各种合成方案，包括对LIG的产物质量、表面特性以及电导率等性质的控制，以及将不同的碳前体转化为LIG的方法。利用LIG的特性，重点介绍了LIG近年来在超级电容、传感器、自清洁过滤器、摩擦电纳米发电机以及太赫兹调制器件的应用。最后，本文对基于LIG的吸波材料以及超表面的发展前景进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.010003      

槐创锋   黄升   黄涛   尚鲁强  

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针对机车自动化打磨系统中打磨工具仅对位打磨点位置，导致对位不精准打磨厚度不均匀的问题，提出一种基于激光扫描技术打磨工具中轴线对位打磨点法线方向的精准对位方法。首先对线激光传感器扫描获取到的待打磨件三维模型法向量进行计算，对六种获取法线算法进行比较，得出最优算法去计算模型上各点的法线坐标，然后通过手眼标定使法线坐标与打磨工具中轴线坐标可相互转换，利用离线编程，使两者实现精准对位。最后建立打磨模型，求取理想打磨厚度，对精准对位和未精准对位进行打磨厚度测试。实验结果表明本文精准对位方法可以实现与理想打磨相一致的打磨效果，和未精准对位相比具有明显的优势，能很好解决打磨厚度不均匀的问题。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.232806      

章学仕   刘丽娴   张乐   杨威   邵晓鹏  

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易燃液体在食品、化工、能源等领域均有广泛的应用，并创造了巨大的经济价值。然而，该类液体具有易燃易爆的特性，且使用过程中可能产生有毒蒸汽，因而其无损检测对于促进工业生产和保障人民人身财产安全具有深远的意义。光谱检测技术具有反映快速、在线无损、样品无需预处理、检测精度高等优点，在易燃液体检测中发挥了重要的作用。本文叙述了易燃液体光谱检测方法的技术原理，重点介绍了近红外光谱法、拉曼光谱法、紫外光谱法、荧光光谱法和太赫兹时域光谱技术5种典型易燃液体光谱检测技术的发展历程和应用现状。同时结合光谱技术的优缺点，对其未来发展前景进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第01期 pp.010001      

王玉锋   王宏伟   刘宇   杨明权   全吉成  

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引入辅助任务信息有助于立体匹配模型理解相关知识，但也会增加模型训练的复杂度。为解决模型训练对额外标签数据的依赖问题，提出一种利用双目图像的自相关性进行多任务学习的立体匹配算法。该算法在多层级渐进细化过程中引入边缘和特征一致性信息，并采用循环迭代的方式更新视差图。根据双目图像中视差的局部平滑性和左右特征一致性构建损失函数，在不依赖额外标签数据的情况下就可以引导模型学习边缘和特征一致性信息。提出一种尺度注意的空间金字塔池化，使模型能够根据局部图像特征来确定不同尺度特征的重要性。实验结果表明：辅助任务的引入不仅提高了视差图精度，而且可以为视差图的可信区域提供一定依据，也能在无监督学习中用于确定单视角可见区域；在KITTI2015测试集上，所提算法的精度和运行效率均具有一定的竞争性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221504      

胡洋頔   程正东   曾波   杨勇  

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穿透烟幕成像是一项具有挑战性的课题,光在烟幕环境下的传输受到烟幕粒子的多次散射和吸收影响，成像的对比度和分辨率降低。计算关联成像技术通过测量结构光照明目标后的光强涨落，可以克服多次散射和吸收的限制实现成像。为研究其穿透散射介质性能的成因与适用范围，通过理论证明了探测光路存在散射介质时的散射与吸收对计算关联成像造成的影响可以近似等效为乘性噪声而被消除，并使用蒙特卡洛方法建立了烟幕介质的点光源脉冲响应函数模型，分析了不同状态烟幕对成像的影响，讨论了穿透烟幕成像的可行性，结果表明，当固有噪声N=0时，可忽略散射介质对成像结果的影响，最后，总结了计算关联成像技术穿透烟幕成像性能的适用范围，研究对计算关联成像应用具有重要参考意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221103      

林平   李琦   申作春  

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太赫兹三维成像技术较二维成像而言，可以获得目标的相对距离分布，因此受到研究者们的关注。现实生活中三维场景大多是连续的，为此，本文采用压缩感知太赫兹数字全息技术进行连续场景的三维重建，影响重建结果的控制参数主要有迭代次数和稀疏限制参数。首先，仿真了三个层面的连续场景与分立场景全息图的重建，并进行了对比分析。其次，改变迭代次数，给出重建结果随稀疏限制参数的变化曲线，找到本次实验的最佳控制参数。仿真结果表明，当重建平面数目为4，迭代次数为300次，稀疏限制参数为不大于0.02时，重建像质量较好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221102      

喻璐璐   谭逢富   陈修涛   秦来安   侯再红  

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理论分析和实验数据表明，当背景发生波动时，背景加权直方图修正算法(CBWH)在目标跟踪过程会存在波动跟随的现象，从而产生波动误差。为了改善背景波动下的跟踪效果，减小波动误差，本文在CBWH的基础上提出了背景梯度修正直方图算法（BGCH），利用相邻帧的背景梯度信息对目标模型进行二阶加权修正，在机制上提前阻断了背景加权直方图修正算法(CBWH)的波动跟随过程。实验结果表明，该方法显著减小了背景波动时CBWH的波动误差，将定位精度提高了2倍以上；另外，针对目标形变，模糊的情况，背景梯度修正直方图算法（BGCH）算法也表现出了更好的鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211003      

孙静   苏映新  

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为提高低信噪比环境中微弱超声回波信号的提取，提出自适应MP稀疏分解的超声回波提取算法，算法将具有连续空间搜索能力的PSO算法引入到MP稀疏分解中，以缓解MP原子集的遍历有限性需求与超完备性之间的矛盾，通过改进PSO算法的参数自适应设置及MP算法的目标函数和重构函数，实现自适应PSO优化的MP稀疏分解算法，并建立了连续Gabor原子集，提高了最优原子与不同参数超声回波信号的匹配程度，最后由最优原子集通过重构函数对回波信号进行重构，实现对回波的降噪和准确提取。实验结果表明，所提识别算法显著降低了计算量，效果优于已有小波阈值等算法且具有较好鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201103      

廖天军   张辉  

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考虑光伏电池与环境之间的牛顿传热以及禁带宽度对温度的依赖特性, 获得光伏电池的热学与电学特性. 研究表明光伏电池的温度高于环境温度, 并随输出电压的增加呈先减小后增加的趋势, 可近似为辐射强度的线性递增关系; 短路电流随辐射强度的增加而升高, 而开路电压随辐射强度的增加呈先增加后减小的趋势; 优化光伏电池输出电压和太阳能辐射强度可获得最大效率. 通过将AM1.5G标况下的部分辐射能输入至集热系统, 构造一类分光型光伏-热耦合系统, 提高太阳能利用率.

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.190402      

万真真   李春雪   刘芳   张绍永   韩帅  

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嗜酸性粒细胞胃肠炎（Eosinophilic Gastroenteritis，EG）是一种以外周血嗜酸性粒细胞（Eosinophil，EOS）增多为特征的胃肠道疾病。其主要诊断依据为消化道黏膜标本病理切片中嗜酸性粒细胞的数目是否超标。本研究利用计算机图像分析算法，对病理切片图像中的嗜酸性粒细胞识别并计数，旨在辅助病理医生人工计算EOS数目，减少医生的工作量，提高医生的工作效率。本文采用鲁棒性较强的分水岭算法作为识别EOS的核心算法，并通过距离变换和前后景标记的改进算法，解决传统分水岭算法中的过分割问题，提高识别计数的准确性。本文采用改进型分水岭算法对EG病理图像中的EOS进行了识别计数，并与病理医生的金标准进行比对，平均准确率为95.0%。与传统算法相比，改进型算法准确率的相对标准方差由5.8%提高到2.2 %，过分割率由13.4%降低为3.7%，算法的运行时间由40s降低为27s。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.191701      

南建   张东生   文晓艳  

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本文介绍了一种基于Vernier效应的高灵敏光纤温度传感器。该传感器有由陶瓷插芯、光纤和石英玻璃片构成两个级联FP（Fabry Perot）腔。两个FP腔的光程差接近时，它们的光谱具有相近的自由光谱区，从而产生Vernier效应，传感器灵敏度显著提高。温度实验表明，该传感器在300℃、500℃以及800摄氏度的温度灵敏度分别为2.646nm/℃、2.018 nm/℃和1.958 nm/℃，远高于其他类型的光纤温度传感器。该传感器结构简单、成本低、制作方便且灵敏度高，具有良好的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第17期 pp.170606      

周孟然   王锦国   宋红萍   胡峰   来文豪   卞凯  

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针对现有的食用油检测技术无法既快速又准确地识别市场售卖的食用油问题，提出一种快速辨识食用油的方法。本文采用激光诱导荧光技术（LIF）获取油样的荧光光谱数据，光谱数据由主成分分析提取特征信息后，采用飞蛾-扑火优化器和核极限学习机的融合算法建立多元分类学习模型,识别油样的类别。实验油样选取5种样本，每种样本采集150组荧光光谱，然后随机抽取600个样本作为学习算法模型的训练，剩余150个用于测试训练好的模型。结果表明：在测试集上的平均分类准确率方面，该模型与极限学习机和反向传播神经网络相差不大，但是该模型分类准确率的标准差远远小于其它两种模型，说明其具有较稳定的分类性能，而且不损失该模型的训练时间，可以满足快速鉴别食用油的要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第17期 pp.173002      

段仲静   李少波   杨静   杨静   王铮  

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目标检测作为机器视觉中重要任务之一，是人工智能体系中一个具有重要研究价值的技术分支.对卷积神经网络框架，Anchor-Based模型和Anchor-Free模型三个主流的目标检测模型进行梳理分析.首先，综述了主流卷积神经网络框架的网络结构、优缺点以及相关的改进方法；其次，从one-stage和two-stage两个分支对Anchor-Based类模型进行深入分析，总结不同目标检测方法的研究进展；从早期探索、基于关键点和密集预测三部分分析Anchor-Free类模型；最后，对该领域的未来发展趋势进行思考与展望.

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第12期 pp.120012      

窦伟   黄浩   柳鸣   李琦   刘永志   张楠  

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本文提出一种在发酵罐外部架设显微系统进行非接触式细胞观测的光电检测方案，利用变焦功能和图像处理技术使细胞的观测更清楚便捷，利用非接触式、长工作距、可变焦的优点，降低了传统细胞发酵罐观测过程中发酵罐内部染菌的概率，降低了细胞培养的成本。该系统采用卡塞格林系统和李斯特物镜结合的设计思路，解决了折射式结构像差大的缺点。光学系统放大倍率为3-5倍，工作距为40mm，物方数值孔径0.18-0.3，分辨率可达到1.17-1.96μm，其轴上点在CCD截止频率133lp/mm处均大于0.1，大于人眼极限分辨阈值0.05；利用Otsu阈值粗分割、K均值细分割、数学形态学处理和中值滤波对分割后的图像进行平滑处理，利用连通区域标记法来进行细胞计数的算法，计数精度可达到97%以上；针对显微系统光轴空间调整需求，设计了照明端光轴空间姿态调整装置；细胞发酵罐光电显微系统打破现在现有倒置显微镜观测技术的局限性，对生物细胞药物的培育有着重要的工程意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.131201      

路晴   魏朝阳   胡晨  

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光学自由曲面具有改善成像质量，缩小系统尺寸等突出特点，将其应用到离轴光学系统已经成为空间光学系统设计的一种趋势。基于自由曲面的离轴光学系统具有成像质量高、大视场、便于光路折叠等特点，满足空间光学系统高分辨率、轻量化的应用要求。本文运用自由曲面设计了一款大视场离轴三反系统，次镜面型选用泽尼克多项式，三镜面型选用XY多项式，有效焦距为1000mm，相对孔径为1/6.5，视场角为8°，工作波段为632.8nm。结果表明，自由曲面在提升成像质量方面具有很大优势，在全视场内实现调制传递函数在100lp/mm处大于0.45且接近衍射极限，最大波像差0.0045λ，平均波像差为0.0017λ，最大网格畸变为0.895%，并用蒙特卡洛方法验证了系统的公差分配结果，加工公差相对宽松，易于实现。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.032203      

杨成俊祎   徐军   高旸   陈召远  

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在自由空间激光通信过程中，传统望远镜式光学天线存在体积大和信噪比不高的问题，针对激光通信系统对光学天线的小型化、集成化需求，本文设计一种硅基亚波长光栅耦合器作为光学天线的接收端。在光栅基本原理的分析基础上，设计了一种具有偏振不敏感特性的亚波长光栅耦合器，仿真优化参数并制作实物进行实验。实验结果表明，当波长为1560nm时，峰值耦合效率为48.6%，1dB带宽为40nm；当波长为1553nm时，TM模和TE模的耦合效率相等为45.8%，实现了TE模和TM模的共同耦合，具有偏振不敏感特性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.010501      

高琳   欧阳虹   范勇   王俊峰   巫玲  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021206      

乔伟   陈重江  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第12期 pp.121701      

易清明   谢志煌   石敏  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第10期 pp.101001      

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。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051603      

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