谭光鸿   侯进   韩雁鹏   罗朔  

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实时、准确、有效的图像分割算法在无人驾驶、室内导航以及虚拟现实等场景中都具有广泛的应用。为了实现分割网络模型在不同场景中能够实时运行，提出了一种低参数量实时图像语义分割网络模型Atrous-squeezeseg。首先，设计了一种具有效率高、参数量低的卷积模块Atrous-Fire，该模块能在保证参数量一定的情况下增加卷积核的感受视觉，融合多尺度特征，提高模型精度。随后，由该模块搭建了本文编码器中的卷积神经网络。最后，使用跳跃结构融合编码器的低级特征与译码器中的高级特征。模型在最低参数量为21M（百万）的情况下运算帧率为45.3frame/s，像素点准确度与均交并比分别可达得59.5%与62.9%。同时，部署在嵌入式设备NVIDIA TX2中运算帧率可达8.3frame/s。实验证明，本文图像语义分割模型Atrous-squeezeseg在速度和参数量上，相比其他分割算法有一定的效果提升。

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张悦   王惠琴   曹明华   雷景丽   王道斌  

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研究了大气衰减、湍流、瞄准误差和空间相关性共同作用的联合效应对大气无线光多输入多输出（MIMO）系统误码率的影响。基于脉冲位置调制（PPM）并结合泊松计数模型和指数相关模型推导出了联合效应下的最大似然检测准则。在此基础上，采用Wilkinson近似方法推导出了该条件下大气光MIMO系统误码率性能的上界。同时，利用仿真实验进一步分析了联合效应中各因素对大气光MIMO系统误码率的影响。结果表明：当大气衰减确定时，联合效应各因素中的空间相关性对系统误码率的影响最严重，抖动误差次之，湍流影响最小。当大气衰减变化时，传输距离是影响误码率性能的最重要因素。另外，空间分集所带来的系统性能改善仅在信道独立时具有较好的效果，而在信道相关时效果并不明显。因此，在实际工程应用中合理安排收发端天线数和天线间距，减小信道相关性成为提升系统性能的关键。

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马浩   赵元安   邵建达  

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全电介质纳米光子学已成为纳米光子学领域的研究热点之一。它是基于高折射率电介质纳米颗粒的共振行为，控制纳米颗粒的电磁响应来增强光与物质相互作用。本文详细论述了全电介质纳米颗粒的光学性质，介绍了全电介质纳米颗粒的制备方法， 分析了各种制备方法的优缺点，回顾了全电介质纳米颗粒在高折射率纳米谐振器、 光学纳米天线、超材料和超表面、非线性纳米光子学等方面的应用， 最后给出了全电介质纳米颗粒的研究重点及发展方向

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贺一波   陈冉丽   吴侃   段志鑫  

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针对传统的点云精简方法不足的问题，本文提出了一种基于k-means聚类的点云精简方法。该方法首先利用k-means聚类，将点云分成若干类，根据每类中的点云数据拟合曲面，计算各点均方根曲率，以及所有点均方根曲率平均值，根据各点均方根曲率和所有点均方根曲率平均值的关系精简点云数据。并将本文方法与包围盒法相比，在压缩率近似相同的情况下，本文方法精简后的点云数据所建模型表面更光滑，特征保留效果也比较好。

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贾新宇   李婷婷   江朝晖   刘海秋   饶元  

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图像在采集过程中容易受图像采集设备和环境的限制，导致获取的图像亮度较低、对比度较差。针对这一问题，提出了一种基因表达式编程寻优的色调对比度增强算法。首先利用基因表达式编程寻找最优对比度参数，在获得全局最优直方图后，再利用色调保持理论对图像的颜色进行恢复，从而得到增强后的图像。实验选用多幅低照度图像作为参考图像，并与自适应直方图均衡化（CLAHE）、同态滤波（HF）、多尺度Retinex（MSR）、带颜色恢复的多尺度Retinex（MSRCR）等方法的实验结果进行比较。本文算法在峰值信噪比（PSNR）、结构相似度（SSIM）和基于局部方差质量指数（QILV）等客观指标上的平均值分别为25.93、0.75和0.87，均优于其他四种算法，在主观上亮度和对比度都更自然，更符合人眼视觉特性。该算法可广泛适用于低照度环境下的机器视觉领域。

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帅玉环   齐攀   李莹   胡翠英   蔡梦洁   冉艳红   李仕萍   钟金钢  

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桃胶的主要活性成分桃胶多糖具有多种生物活性，如抗肿瘤、抗炎症、免疫调节、治疗二型糖尿病等，开发利用前景广阔。本研究利用自组装的数字全息表面等离子体共振成像技术（Surface Plasmon Resonance Imaging，SPRI）检测两种不同分子量桃胶多糖（Peach gum polysaccharides，PGP-1与PGP-2）分别与半乳糖凝集素-3（Galectin-3）的相互作用。制备SPR生物芯片，对不同浓度的桃胶多糖样品与半乳糖凝集素-3的结合过程进行同时检测，建立标准曲线，并计算相互作用的结合平衡常数。实验结果表明，两种不同分子量的桃胶多糖具有可以直接结合半乳糖凝集素-3的活性，PGP-1的结合平衡常数为8.36×105 M-，PGP-2的结合平衡常数为1.24×105 M-。结合曲线符合生物分子相互作用的规律，也证明了该方法在多通量生物检测的可行性。该方法实验装置简单、易操作、无需标记、成本低，在高通量分析技术中具有一定的应用前景。

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吴蓉   刘振   严清博   吴小所  

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基于光子晶体谐振腔优越的选频特性。利用平面波展开法（PWE）计算分析了特定晶格排列和半径下光子晶体的能带结构,利用时域有限差分法(FTDT)分析了微腔耦合频率的变化规律，得出环形谐振器和微腔之间的共振耦合特性，设计了一种八波长的光子晶体波分复用器。该器件主要由四个光子晶体环形腔和八个尺寸不同的微腔组成，实现了1.37μm，1.39μm，1.42μm，1.44μm，1.50μm，1.51μm，1.53μm，1.55μm八个波长的波分解复用。结果表明，只通过调节微腔中心柱和外围介质柱半径的大小，就可以使八个波长从特定端口输出且输出效率都可以达到97%以上。所设计的器件尺寸为23μm×18μm，不仅物理尺寸小，而且耦合效率高，在集成光学领域具有潜在的应用前景。

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王凯   李志伟   朱成德   王鹿   黄润才   郭亨长  

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针对当前局部立体匹配视差精度等方面的问题，本文基于引导滤波，提出了一种二次引导滤波模型，并应用于局部立体匹配算法。论文首先介绍了引导滤波器理论，在此基础上引入二次引导滤波模型。基于二次引导滤波的局部立体匹配算法将第一次引导滤波输出的边缘保持图像作为第二次引导滤波的引导图像，克服了传统引导滤波的缺陷，进一步抑制了噪声。在代价聚合阶段引入二次引导滤波，使用跨尺度框架聚合各尺度的匹配代价，进一步提高算法匹配精度。实验结果表明，基于二次引导滤波的局部立体匹配算法在Middlebury测试平台上对标准立体图像对的检测具有更高的精度，代价聚合步骤的时间复杂度与滤波窗口大小无关，在匹配精度和速度上都取得了良好的效果。

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温林凯   刘英   姜洋   邢妍   孙强  

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鉴于传统连续变焦系统高斯结构计算方法难以满足大孔径、长焦距、全画幅变焦镜头的计算要求，提出了广义拉格朗日乘子算法、内点法、修正序列二次规划算法三种最优化算法。采用像差分布合理的正-负-正-负-正五组结构形式，通过设定合理的普适性参数，计算获得了变焦范围30-100mm、恒定F数3.0、视场角23.86°-70.32°、全画幅变焦镜头的高斯结构形式，对比分析了三种优化算法所计算变焦镜头高斯结构的优势与不足，鉴于广义拉格朗日乘子算法可实现小型化、全画幅变焦镜头高斯结构计算，从像差校正理论出发，利用广义拉格朗日乘子算法获取的高斯结构进行实际镜组替换，采用全球面设计，获得了满足成像要求的全画幅变焦镜头的优化设计，三条变焦和补偿曲线均具有良好的线性度，系统传递函数在50lp/mm处，平均值均大于0.1，为后期基于非球面优化设计提供了良好的初始结构。

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徐世武   吴怡   苏国栋  

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为了减小室内可见光定位中存在的相邻干扰与多径干扰对定位精度的影响，本文提出一种基于OFDM调制的室内可见光通信指纹匹配定位算法，FMLA-OFDM定位算法。首先，将包含定位的信息通过共轭对称处理后的OFDM调制进行传输。其次，结合Lambertian辐射模型快速精确的计算出定位单元内各个指纹点的接收光功率向量。最后，当终端设备检测到对应定位单元内的光功率向量，通过匹配待定位点与指纹点的接收信号强度的欧几里得距离，根据不同指纹点的权重计算出待定位节点的坐标。通过实验表明，相比传统的质心定位算法，FMLA-OFDM算法平均定位精度提高了56%，定位稳定性提高了55%。相比于最小二乘法的定位模型，随着LED布局水平间距的增大，FMLA-OFDM定位精度明显优于最小二乘法。相比OOK调制方式的定位模型，FMLA-OFDM算法平均定位精度提高了17%，定位稳定性提高了21%。

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袁建中   周武杰   潘婷   顾鹏笠  

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针对单目图像上的深度估计问题，提出了一种基于深度卷积神经网络（ResNet和DenseNet）的单目视觉深度估计方法，该方法采用端到端学习框架来构建模型。首先，由于残差网络更容易优化，并且能够通过残差网络块增加神经网络深度来提高准确率，本文方法采用残差网络（ResNet）作为神经网络模型框架的编码部分来提取深度信息特征。其次，利用密集连接卷积网络（DenseNet）可以有效解决梯度消失问题和强化特征传播的优点，因此本文采用DenseNet对编码后的信息进行译码。最后，通过Skip-Connections实现编码和解码的信息流的集成，从而避免了层间信息传输的丢失。将ResNet和DenseNet中网络块结合使用提出的卷积神经模型会具有足够的网络深度，并且网络块间的连接使得特征信息可以得到充分的利用，这样不仅能够使得提高结果的精度而且防止了模型功能退化的可能性。实验结果表明，与其它单目视觉深度估计方法相比，使用深度卷积神经网络可以更有效和准确的估计视觉深度。

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袁恒   柏财勋   许逸轩   刘杰   李建欣  

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本文提出了一种快速高精度Fourier—Mellin变换图像配准方法，通过快速准确地提取目标点的干涉数据来提高光谱成像仪光谱复原过程的效率与精度。该方法中运用两次局部上采样相位相关法，一次在对数极坐标域来估计旋转和缩放参数，一次在笛卡尔坐标系来估计平移参数。并通过引入梯度预处理过程，使得算法更加鲁棒。本文首先介绍了Fourier—Mellin变换的原理，利用该过程实现旋转和缩放参数的解耦合，并在传统相位相关法的基础上介绍了局部上采样相位相关法，这是快速高精度图像配准的关键步骤，然后对比了有无梯度预处理的情况，证明了梯度预处理过程的必要性。最后通过实验结果表明，本方法可以实现高精度的图像配准。

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张灿   余世星   龙飞   杨晓昆   张正平  

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本文提出了一种利用人工电磁超表面实现Ku波段（12GHz-18GHz）的低剖面反射型线极化转换表面，它能对Ku波段的线极化电磁波产生正交极化旋转。文中给出了极化转换表面的设计原理，并对其进行了理论上的分析，解释了极化转换表面工作的物理原理，通过仿真确定了极化转换表面谐振点的位置，并通过测试结果表明，该线极化转换表面在工作频带内可以实现80%以上的转换效率。该极化转换表面具有转换效率高、尺寸小、厚度薄和结构简单等优点。

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李凤娇   邹雪峰   崔亮   杨磊   李小英   黄战华  

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偏振纠缠光子是量子信息技术中的一种重要基础性资源。本文基于色散位移光纤中的自发四波混频过程，制备了具备光学输出以及电子辅助信号输出的1550 nm通讯波段便携式偏振纠缠量子光源。该量子光源将飞秒脉冲激光器、光纤、滤波装置、辅助信号电路集成于一个3U机箱中，标准单模光纤端口可输出信号和闲置波长分别为1558.17 nm和1548.51 nm的偏振纠缠光子对，同轴电缆端口可输出用于单光子探测器和数据采集系统的、可进行延时调谐和分频的电子时钟信号。实验测得当单通道光子产生率约为0.0007对/脉冲时，符合计数率和随机符合计数率之比可达22.8；偏振纠缠干涉条纹可见度为87%。该量子光源可与现有光纤网络和工作于盖革模式的单光子探测器高效耦合，为量子信息技术的相关研究提供了有力工具。

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刘海秋   马慧敏   闫得杰   江朝晖  

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摘 要 随着空间相机焦距不断加长，由颤振引起的像移对像质的影响越来越严重，像移探测领域所面临的需求，正逐渐从最初的计算由卫星轨道运动、地球自转和姿态变化引起的低频像移层面，上升到探测由颤振产生的高频像移层面，而这部分像移往往占据超宽的频带，测量难度较大，如何对包含颤振在内的多种因素引起的宽频带像移进行有效地探测，已经成为相关学者近年来关注的焦点，尽管已有新的像移探测方法被提出，但是尚未成为宽频带像移探测的有效手段。本文以不同层面的像移探测需求为导向，梳理像移探测方法的发展脉络，将像移探测历程划分为基于工程参数的像移计算、基于联合相关器的像移估计和基于遥感图像的像移探测三个阶段；客观分析了每个阶段所解决的问题及面临的瓶颈；结合空间相机的发展趋势，剖析了目前像移探测方法中迫切需要解决的关键科学问题，试图为宽频带像移探测提供一种可能的研究思路。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第08期 pp.080006      

韩燮   赵融   孙福盛  

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针对中国象棋棋子在定位和识别中，采用传统的图像处理和文字识别方法时，定位算法复杂以及识别方法泛化性较差、精确度较低的问题。首先，提出一种基于棋子颜色特征的分割方法和改进的二值图像滤波算法，实现棋子的快速定位，不需要二次修正位置；其次，提出一种基于卷积神经网络的棋子识别方法，该方法可以应用于不同字体的棋子识别，在更换棋子的情况下，依然可以快速、准确的识别棋子。实验结果表明，该方法的定位误差为0.51mm，平均定位时间0.212s，对4类字体的棋子识别准确率平均为98.46%左右，可见该方法的有效性和实用性。

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刘李辉   谭碧涛   麦灿基  

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首先利用多物理场软件COMSOL建立了241单元变形镜模型，计算得到驱动器影响函数数据；然后基于子孔径斜率法的自适应光学系统校正光学像差计算程序，以校正3-60项泽尼克（Zernike）多项式后远场光斑的斯特列尔（Strehl）比为目标，分析了变形镜结构参数对系统校正能力的影响，进而确定了最佳参数值；最后计算了最佳参数下变形镜耦合因子，仿真测试了系统像差校正能力，分析了哈特曼传感器与变形镜之间存在不同平移和旋转误差条件下，系统对泽尼克多项式的校正能力的影响。计算结果表明：241单元自适应光学系统中，变形镜极头半径和驱动器间距最佳参数分别为1.5mm、10mm，该参数下的变形镜耦合量为11%，系统具备较好的像差校正能力，为确保系统像差校正能力满足一定水平，哈特曼传感器和变形镜之间的平移量和旋转量误差分别不得超过3mm和6o。

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穆廷洲   季渊   陈文栋   余云森   冉峰  

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在高分辨率、高刷新频率、高灰度等级的条件下数字脉宽调制方式需要很大的数据带宽，且扫描效率比较低；模拟幅值调制对驱动电路设计的精度与复杂度要求比较高。为解决这些问题，本文提出了一种双帧数模融合扫描策略，可以将两种扫描策略有机的结合在一起，平衡了两者的优缺点，并对数字脉宽调制部分进一步优化。同时针对双帧数模融合扫描策略设计了一种硅基OLED微显示器驱动电路，包括像素驱动电路。结果表明：在刷新频率为60Hz、级灰度等级为256、分辨率为1920*1080*3的条件下,扫描效率可达99.22%，同时也降低扫描频率至23.328MHz。较之传统的扫描方式有大幅度提升。同时对像素驱动电路进行验证，结果表明该像素驱动电路可有效减少漏电流并保证灰度精度，降低最小电流，提高硅基OLED微显示器的对比度。

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李丹   白国君   金媛媛   童艳  

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为了解决柔性包装袋在生产过程中的连袋、印刷缺陷等问题，提出一种基于机器视觉的包装袋缺陷检测方法。首先介绍缺陷检测系统的硬件组成，给出系统架构图，然后讨论图像预处理、目标区域定位和特征提取方法，绘制检测算法流程图。最后以老中街冰棍包装袋缺陷检测为实例，提取长度、宽度、面积、填充度和监测框与内部目标区域的位置关系5种特征值，经缺陷检测与分类，输出连袋、外形尺寸错误、包装袋上有异物和包装版面移动4种缺陷类型。实验结果表明，算法缺陷识别成功率可达98.75%，满足生产过程中对实时、快速、高精度的要求，已应用于实际生产线，取得良好效果。

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张正贺   黄贞   陈汝婷   薛晓惠   严春晖   黄恒烽   李栋宇  

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通过非接触式手段实现准确、实时、快速测量火焰温度场，在工业、军事、航天航空等领域应用广泛。本文采用投影式背景纹影技术，基于空气折射率梯度测量的原理，设计了一种非接触式火焰温度场测量仪。本装置以半导体激光器作为光源，激光先扩束镜整形为锥形光束，再经分束镜分为两束光，其中反射光束照射到凸透镜后再经过测试区域，光线由于流场的折射率变化受到扰动，纹影图像在投影光屏上可直接呈现，实现了背景纹影的投影式可视化。并采用CCD快速成像，结合S-EYE和PIV技术获取图像上粒子的偏移量以量化偏折角，再通过反投影重建原理对不均匀温度场进行三维重构，实现了火焰温度场的可视化测量。

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刘洋   陈宗胜   时家明  

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电磁波在空间传输时扩散衰减过大，因此急需寻找一种能够有效导行电磁波的通道。研究发现高峰值功率飞秒激光束可以电离大气产生等离子体通道，而电磁波可以借助该通道向远距离传输。本文主要讨论了飞秒激光等离子体通道的形成机制，然后综述了飞秒激光等离子体通道电磁波传输的研究现状，并将等离子体通道归结为三种：单通道传输线、双通道传输线和圆柱形等离子体波导。最后，对飞秒激光等离子体通道传输电磁能的发展趋势进行了展望。

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张明   吕靖薇   杨琳   许文静   王建鑫   刘超   牟海维  

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本文以硅十字架二聚体纳米天线为研究对象，采用有限元法(Finite Element Method, FEM)系统研究其远场单向散射特性，利用多极分解的方法对其散射特性进行解释。通过分析纳米天线中不同共振模式的响应对散射特性的影响，发现这些共振模式的耦合作用导致了高介电材料硅十字架二聚体结构磁热点的产生和远场单向性散射。本文为实现远场单向性可控的纳米天线提供了坚实的理论基础。

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司晓云   黄海涛   钱丽娟   滕晓晓   樊程祥  

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具有低声子能量、高热导率的立方晶系倍半氧化物陶瓷是一种有潜力的铥掺杂激光材料，其常规3F4→3H6跃迁发射谱线可拓展至2.1μm波段。本文综述了Tm:Sc2O3、Tm:Y2O3、Tm:Lu2O3陶瓷的光谱参数和激光性能的研究进展，并指出复合结构及混晶型陶瓷是掺铥倍半氧化物陶瓷激光的未来发展方向。

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郭卫   张亚普   柴蓉霞  

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为了选择合适的激光工艺参数从而得到具有良好成形性的熔覆层，利用ANSYS有限元分析软件进行单因素动态模拟，得到了各工艺参数条件下的温度分布云图。选取激光功率和扫描速度为待优化工艺参数，在27SiMn钢表面进行单道次激光熔覆304不锈钢实验，并分析了宏观形貌和显微组织。结果表明：熔池内峰值温度随着激光功率的增大而不断增大，随着激光扫描速度的增大而不断减小；在相同状况下，对实验所得宏观形貌构造圆测量出尺寸，与相对应的仿真结果形成的熔池面积大小相当；激光扫描速度相对于激光功率对熔覆层形状的影响更大；激光功率为2500W，扫描速度13mm/s，熔覆层的晶粒更为细小和致密，熔覆层成形性良好。

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刘春娟   穆洲   孙赟赟  

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提出了半径按比例依次增大的改进型并联微环阵列，并研究了其滤波信道的切换和路由方法，实现了并联微环滤波信道的灵活切换和路由。利用传输矩阵法对并联微环和改进型并联微环阵列的传输特性进行了分析。采用MATLAB对改进型三微环阵列滤波信道的路由进行了分析，结果表明，当相邻的两个微环满足相消干涉条件时，滤波信道关闭，对应波长的光不能通过；当两个相邻微环满足相长干涉条件时，滤波信道打开，对应波长的光可以通过。最后，设计了一个由四个改进型微环阵列构成的2×2路由器。

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孙海   韩仲明  

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文章利用矢量有限元法对加载右手材料和左手材料的对脊重叠鳍线的传输特性进行了系统的计算，重点讨论了金属鳍的厚度变化对其特性的影响以及传输特性随材料变化而发生的改变。传输特性包括主模截止波长特性，单模带宽特性，主模和第一高次模场结构特性以及色散特性。左手材料即为介电常数和磁导率同时为负值。其数值计算结果将有助于新型微波和毫米波器件的设计。

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裴亮   刘阳   高琳  

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在光学遥感影像中，需要剔除云量覆盖过大的影像以便进行对地观测与地物识别。资源三号卫星影像波段少，光谱范围受限，采用传统云检方法检测效果不佳，而采用全卷积神经网络算法的云检影像存在边缘模糊等问题，本文提出一种结合全卷积神经网络与条件随机场的资源三号卫星遥感影像云检测方法。首先，优化全卷积神经网络模型，对FCN-8s网络结构进行上采样，采用自适应+动量算法调整参数学习率加速收敛；其次，将全卷积神经网络与条件随机场结合，以全卷积输出影像作为前端一阶势，高斯核函数作为后端二阶势；最后，加入Mean-shift区域约束条件保护影像局部特征信息，运用平均场算法推断条件随机场模型后验概率。实验结果表明，本文提出的结合全卷积神经网络与条件随机场的资源三号遥感影像云检测方法可将影像云区识别准确率提高至97.38%，较FCN-8s算法提高了13.42%。

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徐卫青   陈西江   章光   袁俏俏  

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针对以往算法存在计算量大、噪声多、折边易丢失、轮廓线不完整以及对不规则点云提取效果不好的等问题，提出了一种基于高斯映射的Kmeans聚类方法。该方法首先对目标点进行K近邻搜索，然后对目标点及其近邻点组成的三角形集合的单位法向量进行高斯映射，再选用了轮廓系数(Silhouette)作为聚类有效性指标，确定出最佳聚类数，根据不同曲面的聚类分布的规律，得到三维激光点云模型的特征线。对比实验结果表明：该方法评价指标简单易用，噪声少，可以完整高效的提取出规则点云以及不规则点云的特征线，为逆向工程、曲面重建等工程领域提供了一种新的思路。

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张秋月   井红旗   袁庆贺   马骁宇   董连和  

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为了满足日益增长的市场需求，引入管式炉进行大功率半导体激光器烧结，提高封装效率。封装质量的好坏对半导体激光器的激射波长、输出功率、可靠性、阈值电流等有显著的影响。本文采用808nm大功率半导体激光器巴条进行封装实验，对影响封装质量的两个重要因素—烧结温度和烧结时间进行优化。利用X射线检测、“smile”效应和光电特性参数测试手段，发现在烧结温度650℃条件下烧结110s时，焊料层界面空洞最少，半导体激光器巴条微笑最低，阈值电流最小，输出功率和电光转换效率高，波长更加稳定，得到了最优的烧结质量，为提高生产效率提供了指导意义。

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季颖   傅爽   陶兆禾   梁敏捷   王亚伟  

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基于生物细胞结构快速、准确无损检测的需求，从目前生命科学研究和临床应用较多的光干涉和光散射研究方法出发，针对相位信息解耦困难和散射分析分辨率不高的不足，结合两者的优势，提出了一种可将光散射信息整合到干涉相位成像系统的设计。该系统利用离轴干涉成像原理获得样品的相位信息，可同时采集到样品同一位姿下的前向散射光强分布信息。论文建立了无核细胞、单核细胞、双核细胞模型，以此为例分析了样品的相位分布信息并快速定量提取了样品的形态特征，进而针对亚细胞结构较为复杂的样品，经由散射信号对相位分析的结果进行校准，从而准确确定样品亚结构特征。最后针对红细胞和中性粒细胞的实验相位分布进行了分析，指出了结合散射分析的必要性和优势，通过对结果的分析验证了系统的可行性，并提出了改进方向。该系统结构简单、便于操作，可为生物细胞形态结构检测提供一种简便高效的手段。

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郭志坚   孙乾  

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利用改进的强场近似方法结合时间窗函数分析了氢原子在强场阈上电离过程中的电子波包干涉对光电子能谱及二维动量谱的影响，发现周期内干涉和周期间干涉共同作用形成了光电子能谱及二维动量谱的一般特征，且二维动量谱中的扇形结构是由于长程库仑势与周期内干涉作用形成的。同时利用数值求解含时薛定谔方程的方法,说明了在多周期脉冲电离过程中周期内干涉被抑制的原因，并且发现在Keldysh参数接近1时，二维动量谱中出现了特殊的条纹结构，研究表明长程库仑势对该条纹的形成有重要影响。

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隋皓   高晓蓉   罗林   朱宏娜   钟云杰  

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超声检测技术用于钢轨缺陷检测，由于波模式的单一性，且需要耦合剂等限制，对于钢轨表面及亚表面缺陷常出现漏检现象。激光超声技术与常规超声相比，具有非接触、频带宽、高精度、无需耦合剂等特点，对钢轨表面缺陷表现出了优良的检测能力。本文研究了采用点源、线源激光激发超声波对钢轨表面缺陷检测的影响。使用有限元法对比了这两种激发方式的声场、声波信号及对钢轨表面缺陷检测的有效性，通过有限元仿真分别对水平、垂直、斜45°的钢轨表面缺陷进行了检测并进行了实验验证。实验与仿真结果一致，结果发现由激光线源激发的声表面波指向性好、信号幅值大，更利于钢轨表面缺陷的检测，且对不同类型的钢轨表面缺陷均具有较好的检测能力。

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程康   周媛媛   王欢  

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基于测量设备无关诱骗态协议，提出了一种新的经典-量子信号共纤传输方案。合法通信双方采用波分复用器，将多路量子信号与经典信号复用到一根光纤中传输至第三方平台。第三方平台经过解复用后，对量子信号进行贝尔态测量。在推导自发拉曼散射噪声计数率公式的基础上，分析了经典光信号功率、量子信号复用路数和量子信号平均光子数对量子密钥分配性能的影响。数值仿真结果表明：在经典信号入射功率为0dBm（即通信容量为84.8Gbit/s）时，本方案量子密钥分配的最大安全传输距离可达141km，当入射功率增加到11dBm（即通信容量为1.068Tbps）时，仍然可达100km，相比于现有的最优传输方案，本方案量子密钥分配的最大安全传输距离延长了26km；虽然随着经典信号入射功率的增加，量子密钥分发性能有所下降，但是可以通过采用多路量子信号复用和优化量子信号的平均光子数来进行性能补偿。

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吴德众   李明   李国良   王云峰   冯志康   周国富  

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从复合抛物面聚光器（CPC）的经济性和光学性能方面考虑，对CPC结构进行优化设计。根据其参数方程，给出了相同面积内截取比对CPC总弧长和接收管数量的函数关系，为CPC的结构优化设计提供了依据。研究分析表明截取比取0.15～0.25下的CPC可有效降低对CPC弧面材料的使用。基于Tracepro软件实现了对CPC的二维光线追踪，提出了一种模拟计算CPC直射光学效率的方法。选择1月1日、4月1日、7月1日、10月1日四个季节日期为模拟日期，模拟结果显示截取比为0.16的CPC相较于截取比为0.56的CPC，平均直射光学效率分别提高了13.77%、15.24%、9.30%、11.54%，表明低截取比下CPC的末端光线损失较小。太阳高度角的增加和方位角的减小有利于降低CPC的末端光线损失。增加CPC的长度有利于降低末端光线损失对CPC光学效率的影响。实验测试验证了模拟的正确性，本文提出的模拟计算光学效率的方法可应用于以提高光学性能为目标的CPC结构优化设计方面。

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陈剑   郭永兴   朱方东   熊丽  

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根据输电铁塔对倾斜测量的需求和要求，以及现有倾斜传感器之不足，提出了一种基于嵌入式光纤光栅和碳纤维等强度梁的倾斜传感器，传感器弹性元件的梁和敏感元件的光纤光栅均为非金属材料，完全不受强电磁干扰的影响。阐述了传感器的测量原理和制作方法，并开展了全面的测试标定。结果表明，传感器在±30°量程内的倾斜测量灵敏度达到49.73pm/°，精度可达0.101°，测量重复性误差仅为0.62%，测量函数的线性拟合度达到0.99992，且抗蠕变和温度补偿能力良好，说明了传感器优越的测量性能，更加能够满足复杂野外的电力环境下开展长期倾斜监测的要求。

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蒋云峰   武东生   黄富瑜  

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为得到具有真实彩色信息的夜视目标图像，本文简要阐述了基于全波与三波段的真彩色微光夜视系统原理，结合图像融合的一般算法，研究了加权平均法、基于线性变换增强的Brovey法、HIS空间法及基于边缘分割的HIS法四种真彩微光夜视图像融合算法，详细阐述了融合算法的实现方法和过程，得到了场景一、二关于四种算法融合后的图像，并通过综合客观评价指标“IFQ”进行客观评价。结果表明，场景一和场景二基于线性变换增强的Brovey法得到的融合图像的综合客观评价指标值分别为27.9647、31.2756且均为四种算法中最大，得到融合图像视觉效果最好。最终得出基于线性变换的Brovey法在这四种融合算法中最优的结论。

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黄小梅   邓祥  

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以中药材玄参原药为碳源，通过高温煅烧法制备得到新型荧光碳量子点。碳量子点分散水溶液在270 nm波长激发下，荧光最大发射波长位于418 nm处。向新型荧光碳量子点溶液中加入NO3-，其荧光强度被猝灭，基于此建立了碳量子点作为荧光探针测定NO3-的新方法。在最优实验条件下，log(I0/I)与NO3-的浓度呈良好的线性关系，线性范围为0.4~80 mmol/L，检出限为65 nmol/L。添加5.0 mmol/L和50.0 mmol/L的NO3-溶液到实际水样进行加标回收实验时，回收率为98.0%~104.0%。

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孟婷   刘宇航   张凯昱  

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自动病理图像诊断是医学图像分析的一个重要课题，实现精确诊断的前提是提取健康与患病组织的形态特征。本文以深度神经网络为工具，提出一种增强卷积网络（Boosting Convolutional Neural Network,BCNN）模型，通过训练一对互补的卷积神经网络优化病理图像诊断准确率。由于病理图像获取成本较高，为降低因训练样本数量有限造成的过拟合风险，算法首先训练基本网络估计病理图像中各局部组织患病的概率，之后训练另一异构网络对基本网络的判决结果进行修正。本文实验在宾夕法尼亚州立大学动物诊断实验室提供的肾、肺、脾组织数据集与淋巴结癌症转移检测数据集上展开，实验结果表明所设计模型在不同器官的病理图像上均表现出较高的诊断准确率。

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王伟   吴建光   莫绪涛   黄仙山  

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基于标量衍射理论，利用相干叠加的方法，研究了可以产生空心焦场的二元环带相位板。推导得出了各环带半径应满足的解析表达式，利用数值计算的方法研究了环带半径对空心焦场的影响规律。研究表明，在焦平面上，相位板环带半径的改变对旁瓣比和最大光强比的影响较大，对空心焦场半径的影响较小，环带数目的增多，能够减小旁瓣比，增大最大光强比。在轴向上，环带数增多并不能增大最大光强比，环带数目和环带半径对旁瓣比和最大光强比的影响较大。对于二元环带相位结构，旁瓣比和最大光强比仅取决于环带半径，和数值孔径无关。在焦面上，空心焦场半径和数值孔径成反比，在轴向上，空心焦场半径和数值孔径的平方成反比。

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桑苏玲  

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本文主要研究了多缀饰四波混频Autler-Townes分裂的相干控制。首先通过控制外加缀饰场的数量使四波混频信号表现为由单缀饰向级联双缀饰的转变过程；其中单缀饰和双缀饰四波混频信号在扫描探测场失谐可以观察到Autler-Townes分裂现象；并且在双缀饰四波混频信号中观察到了二级Autler-Townes分裂现象；最后分析了Autler-Townes分裂位置和宽度的影响因素。研究表明，通过控制缀饰场rabi频率和失谐可实现Autler-Townes分裂的位置和宽度的相干控制。

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吴天龙   李锵   关欣  

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对于手写乐谱图像来说，由于乐谱形式复杂多变，同时叠加各种变形和噪声，使谱线识别和删除尤为困难。为了提高谱线删除算法的鲁棒性，文中提出了一种基于多维局部二值模式和XGBoost的手写乐谱谱线识别和删除方法。首先，根据乐谱图像特点设计改进的局部二值模式算子。其次，对乐谱图像进行多维局部二值模式特征提取，组成高维特征向量。最后，利用训练好的XGBoost模型识别谱线位置，进而删除谱线。实验结果表明，在全部测试数据上F-measure为97.19%，说明具有很高的准确率和召回率，在3个不同测试子集上F-measure分别为96.43%、98.36%和96.79%，说明具有很好的鲁棒性。相比已有的轻量谱线删除算法，本文提出的方法在F-measure上有一定的提升。

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方定邦   冯桂   曹海燕   杨恒杰   韩雪   易银城  

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手写公式符号识别存在大量形状相似的问题，导致公式符号整体识别率很难提升。为了提高公式符号的整体识别率，本文提出了基于多特征稠密卷积神经网络模型框架(DenseNet-SE)。与传统的方法相比，不需要手工提取特征，采用数据驱动的方法。DenseNet-SE包含了稠密残差块的结构，这种稠密残差块能够获取深度特征。通过跳跃连接获的方式，从浅层获取细粒度特征来辅助深度特征。这种融合的特征有助于网络结构获取更多全局信息，能够更好的表示公式符号的类别。由国际数学公式识别竞赛组织(CROHME)提供的标准数学公式符号库来验证本文提出的算法，CROHME2014和CROHME2016识别率分别达到93.38%、92.93%，而且本文提出算法的识别率要高于目前已有的算法。

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黄友文   万超伦   冯恒  

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针对人体行为识别准确率低的问题，提出了一种基于卷积神经网络（CNN）和长短期记忆神经网络（LSTM）结合的深度学习网络结构。改进算法采用了特征融合的方法。首先，通过卷积网络提取出浅层特征与深层特征并进行联接。其次，对联接后的综合特征图通过一次卷积进行融合，然后将获得的矢量信息输入LSTM单元进行训练，训练过程中将数据的光流信息与RGB信息单独送入各自网络获取人体行为识别模型，最后将多网络的结果进行加权融合。实验结果表明，使用基于LSTM和CNN结合的多特征融合网络模型在视频人体行为识别任务中有效地提高了识别精度。

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李新春   马红艳   林森  

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针对单一的描述符无法准确获取有效掌纹特征导致识别率低的问题，提出一种基于子空间与纹理特征融合的掌纹识别（RLDA+LOBP）方法。首先对传统的线性判别分析（LDA）进行了改进，提出鲁棒线性判别分析（RLDA）来获取掌纹图像的子空间特征，同时利用最新的局部方向二值模式（LOBP）获取掌纹图像的纹理特征；然后基于加权串联的方法实现子空间特征与纹理特征的有效融合；最后根据融合特征向量间的卡方距离进行匹配识别，并在PolyU图库和自建非接触图库上进行测试实验，识别时间分别为0.3069s和0.3127s，最低等误率分别为0.3440%和1.4922%。实验结果表明：与其他传统及最新方法相比，本文方法在保证实时性的前提下，准确地提取掌纹图像的有效特征信息，提高了系统识别性能。

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陆杭林   Hu Junhui  

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本文提出了基于单模光纤-保偏光纤-单模光纤(SPS)光纤结构的高灵敏度曲率光纤传感器，该传感器是通过将保偏光纤的两端熔接在两段单模光纤之间制成的。实验研究了传感器的曲率传感性能，实验结果表明，随着曲率的不断增大，传感器输出光谱出现明显红移现象。在0.43-1.37m-1的曲率范围内，获得较高的曲率灵敏度，达到56.140nm/m-1，且具有较好的线性度。实验还研究了保偏光纤长度对传感器曲率灵敏度的影响。研究结果表明：保偏光纤长度对传感器的曲率灵敏度有重要的影响，当保偏光纤长度为11cm时，获得的灵敏度最大，达到了59.849nm/m-1。与其他光纤结构的传感器相比，该传感器具有结构简单、易于制造、灵敏度高等优点，可用于桥梁等结构健康监测的传感领域。

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范振凯   张子超   王保柱   王莹莹   赵荣佳  

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表面等离子体共振 (SPR) 引入光子晶体光纤 (PCF) 在测试生物分析物传感器领域获得重要应用。PCF-SPR 传感技术结合了PCF技术和等离子体激元技术的优点，可精确控制单模或多模配置中的消逝场以及光传播特性。本文分别介绍D型结构光子晶体光纤折射率传感器、具有大动态折射率测量范围的多芯多孔光子晶体光纤SPR折射率传感器、双通道SPR折射率传感器，概括了表面等离子体共振光子晶体光纤传感器的诸多优点以及突出了它们自身存在的局限性，有望在生物医疗检测、生物卫生诊断、食品安全检测、矿井勘探检测、和环境化学检测等技术领域取得突破。

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刘全胜   江艳梅   杨景超   马鹏程  

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实时精确跟踪胃镜下病灶是医学检查与诊断中的重要步骤。由于胃镜检查需要尽可能的快，从而减少患者的不适，因此，肿瘤目标的跟踪需要具备实时性，此外，在保证速度的同时，需要更加准确的跟踪肿瘤目标。本文根据胃镜下肿瘤特征，利用SURF(Speeded Up Robust Features)特征和模板匹配跟踪的算法对肿瘤进行跟踪，通过对匹配的特征点去除误匹配点，从而提高跟踪定位精度。在SURF匹配跟踪算法中，利用匹配特征点的聚类中心及包围这些点的最小圆的位置衡量每帧跟踪效果。本文对两组胃窥镜下病灶的视频帧进行了跟踪试验，实验结果表明，改进的基于SURF匹配跟踪的算法稳定性和跟踪精度较好。

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蓝栩砚   杨欣   宿世臣   章勇  

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研究了电流和温度应力及其共同作用时对LED球泡灯可靠性的影响，并分析各应力下LED球泡灯的失效机理。结果表明，在室温情况下，以电流为加速应力时，主要失效方式为蓝光芯片的退化；随电流应力的增大，荧光粉退化逐渐变为主要的失效方式， LED球泡灯的相关色温上升，显示指数增大。在温度应力或电流-温度联合应力作用下，荧光粉退化严重，出现黑化现象，此外，灯具、驱动电源、LED支架和铝基板等都发生黄化和变黑现象，结果显示温度应力比电流应力更能加速LED球泡灯失效。基于外推法对电流应力加速LED球泡灯的寿命进行了预测。

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庞铭   张啸寒   刘光   谭雯丹   付威   江国业  

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利用ANSYS有限元模拟软件，建立了激光熔凝RuT300三维实体有限元模型，模型中考虑了激光吸收率、材料热物性参数及相变潜热的影响，通过分析不同预热温度下激光熔凝的瞬态温度场，研究预热温度对温度分布、温度梯度、冷却速率的影响规律。结果表明：在距离试样上表面相同深度处，不同预热温度对应试样相同深度层的最高温度不同，且伴随着预热温度的增加，试样相同位置的最高温度增加，预热温度对试样下部的温度场影响更为明显；在距离试样上表面相同深度处，伴随着初始温度增加，温度梯度减小，当深度达到约2mm处时，试样的温度梯度受预热温度的影响不明显；激光熔凝过程开始前对试样进行预热可降低试样的冷却速率，伴随试样预热温度的增加，试样的冷却速率减小。

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刘潇潇   平雪良   王昕煜  

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针对目前SURF、FAST等主流算法的效率或准确率较低的问题，本文提出一种基于颜色信息改进FAST算法的图像特征检测和匹配算法C-FAST。该算法以效率较高的FAST算法作为特征检测基础，并添加原FAST算法不具备的尺度不变性和旋转不变性特征描述子，同时在特征检测和匹配时将颜色信息作为重要参考，使得改进的算法效率较高的同时具有更高的检测和匹配精度，并且对光照变化和噪声影响均有很好的鲁棒性。本文使用公开数据集和常用图像对FAST、SURF、CIFT及本文算法进行性能分析，运行数据证明该算法能够有效可靠地完成图像特征检测和匹配，对比原FAST算法准确率有30%的提升，为后续搭建视觉里程计奠定了重要基础。

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冯振杰   韩卫雪  

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常规地震信号去噪算法需要提前预知噪声水平，为此提出一种基于W加权核范数最小化(W weighted nuclear norm minimization, W-WNNM)的地震信号盲去噪算法。首先通过基于弱纹理块选择的噪声水平估计算法估计地震信号的噪声水平，对含噪地震信号分块，在迭代过程中利用阈值更新筛选弱纹理信号块，使用主成分分析估计其噪声水平，得到最终估计值；然后将该估计值作为加权核范数最小化(weighted nuclear norm minimization, WNNM)的输入参数，在迭代过程中通过权值分配控制矩阵奇异值的收缩程度，去除地震信号所含随机噪声，逼近原始信号。实验中分别对三种地震信号去噪，并与双树复小波变换、曲波变换、WNNM算法相对比。结果表明，该算法在噪声水平未知的情况下，能有效去除地震信号所含噪声，并且优于传统去噪算法的去噪效果。

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李敏   郑建彬   詹恩奇   汪阳  

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针对传统颜色聚类算法对低对比度自然场景图像检测不佳的问题，本文提出一种基于文本像素颜色聚类的场景文本检测方法。首先利用MSER(Maximally Stable Extremal Regions)提取原图像初始文本区域，经过非文本滤除后，结合SWT(Stroke Width Transform)与角度特征筛选稳定文本像素；然后对稳定文本像素进行像素分组、确定初始颜色中心，通过多尺度的颜色聚类获取候选字符区域；经过字符区域去重后，提取出候选区域的几何特征、笔画特征、纹理特征和边缘特征并结合支持向量机进行字符区域验证；最后进行文本行聚合，从而实现文本检测的目标。本文分别在公共数据集ICDAR2011和ICDAR2013上进行测试，算法的F-score分别为0.76和0.77，相对于其他文本检测算法，本文算法获得了较好的检测性能。

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李嘉科   陈晓冬   汪毅   郁道银  

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摘 要 为了提高超声回波图像的横向分辨率、对比度并抑制最大旁瓣能量，提出一种适用于超声成像的旁瓣相消算法。该方法首先利用基于特征空间的广义消旁瓣算法获得权值矢量，然后计算超声回波信号的相干系数再次优化权值矢量。为了验证算法的有效性，对回波图像中常见的点目标和暗斑进行成像。仿真结果表明：提出的算法相较于延时叠加算法在横向分辨率上提高了60%，相较于特征空间算法在对比度上改善了112%。基于实际超声系统的仿体成像实验与仿真实验结果一致，证明了算法的有效性。

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刘玉珍   蒋政权   马飞   张春华  

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针对高光谱图像数据维数多，光谱信息和空间信息难以提取的问题，提出了一种基于图论和卷积神经网络的分类算法。该算法首先依据高光谱图像中像素之间的光谱关系和空间关系构建超图，然后通过像素之间的距离赋予超边不同的权重值，接下来利用权重值将超边连接的像素进行加权，获得具有谱空联合特征的样本。最后将样本送入卷积神经网络进行特征提取，实现分类。实验在三种最常用的高光谱数据集上进行，在Indian Pines数据集上取得了96.63%的总体分类精度。相对于其他算法，本文算法能够取得更高的分类精度，验证了本文算法所提取的谱空联合信息对高光谱图像具有更强的特征表达能力。

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吴晓   包振宇   康燕   韩孝朕   刘学良   瞿明毅  

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紫色翡翠的颜色成因至今尚未有较一致的认识。本文选取缅甸的白色、淡粉紫色和淡蓝紫色3种颜色类型翡翠样品，对其颜色成因进行了初步研究。利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）和紫外-可见-近红外分光光度计等对翡翠样品进行了元素、结构和光吸收谱等方面的测试和分析。淡紫色翡翠样品主要含有少量的铁、锰和钛三种过渡金属元素，而铬、钒、铜等元素的含量极低。除了Fe3+的吸收峰之外，淡粉紫色翡翠还具有峰值位于566 nm处的宽吸收带，淡蓝紫色翡翠具有峰值位于534 nm处的宽吸收带及长波侧625 nm处的肩带，可知淡粉紫色和淡蓝紫色翡翠主要分别由Mn3+和Ti3+离子致色。

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韩娜   冀婷   崔艳霞   李国辉   张恒康   郝玉英  

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传统的三维有机-无机杂化钙钛矿由于其优异的光电性质及低廉的制作成本经历了前所未有的快速发展。然而，在实现商业化之前，它们对水分、光和热的固有不稳定性仍然是需要解决的问题之一。相比之下，新兴的二维层状钙钛矿由于其环境稳定性、独特的结构和优异的光电性质使之受到了广泛的关注并在光电子器件中有着重要的应用价值。本文首先介绍了二维层状钙钛矿材料的晶体结构及其基本光电特性。随后，总结了二维层状钙钛矿材料在太阳电池、发光二极管、光电探测器领域的最新应用现状，最后对该类材料目前存在的主要问题及未来发展前景进行了展望，以期为设计制备高性能二维层状钙钛矿光电器件提供参考。

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吴晨雪   胡巧   赵苗   苏文静   郭新军   阮昊  

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随着大数据时代信息资源的爆炸性增长，如何将大数据长寿命、安全可靠、低成本、绿色节能的进行存储，并使其具有高访问性能至关重要。传统的单一存储方式已无法应对这一存储需求。磁光电混合存储可将磁、电和光三种存储技术的优点结合起来，利用磁存储介质与电存储介质提供的快速读写能力，以及光存储介质大容量、低成本、不可篡改特性来实现数据长期保存，成为大数据存储发展的主流方向。文章描述了磁光电混合存储的技术特点及发展历程；总结了其关键技术及研究现状，包括存储系统结构、软件和硬件部分关键技术，以及相关标准制定和专利申请等；并在分析前文的基础上介绍了混合存储技术的发展动向。最后，对磁光电混合存储的技术发展进行了展望。该综述有利于研究人员对磁光电混合存储技术有更为系统、清晰、准确的认识，有望为大数据存储技术发展做出贡献。

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王好贤   董衡   周志权  

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红外探测技术相比于其他探测手段具有诸多优点，随着其在军事和民用领域的广泛应用，红外弱小目标检测技术已成为国内外红外领域研究的重点。本文首先对红外弱小目标的特征进行了介绍；然后从基于空间域和变换域的滤波、基于人类视觉系统以及基于图像数据结构三个方面对当前单帧图像的红外弱小目标检测算法的原理、主要步骤及特点进行了综述；最后分析了红外弱小目标检测技术的发展趋势。

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黄江   师文庆   徐国保  

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本文研究了在振幅阻尼通道中两个三能级原子系统的可提纯性演化。研究结果表明，自由纠缠态保持的时间比束缚纠缠态保持的时间更长，这与以前的结果有较大差异。自由纠缠态直接演化至可分离态， 本模型中未出现可提纯性猝死现象。

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滕文秀   温小荣   王妮   施慧慧  

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树种分类是林业遥感研究的一个难点和热点。传统手工提取特征需要专业领域知识，提取高质量特征困难。针对上述问题本文提出了一种基于深度迁移学习的无人机高分影像树种分类与制图方法，该方法首先利用ImageNet上训练的大型卷积神经网络提取树种影像特征，然后采用全局平均池化压缩特征，并添加一个全连接层和Softmax分类器，采用反向传播和Adam优化算法训练树种分类模型，最后使用简单线性迭代聚类生成超像素，以超像素为最小分类单元，生成树种专题地图。实验结果表明，在树种影像受到树密度、树龄、树种、光照、背景等影响，类间差距小，类内差距大，并且树种标签较少，分类难度较大的情况下，仍取得了很好的效果，和小型卷积神经网络相比，收敛更快，总体精度和Kappa系数分别提高9.04%和0.1547，并且超像素树种制图边界更加精确。

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卓刘   陈晓琪   谢振平   蒋晓军   毕道鹍  

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针对自动化迷彩目标发现学习时有效样本严重不足的问题，借鉴AlphaGo的技术思想，提出一种基于样本模拟的深度神经网络仿真训练新方法。建立了迷彩场景仿真合成模型，通过设计图像空间的变换复合操作，场景图像深度特征提取，目标融合度计算，以及图聚类采样等算法，批量化地生成可用于深度神经网络训练学习的代表性迷彩场景仿真样本；设计引入了基于深度残差网络的迷彩目标发现模型，并引入了多尺度联合训练方法提升目标发现性能。在模拟样本和真实场景图像上的实验分析结果表明，上述方法可有效用于迷彩目标自动化识别与评估。

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李乘   姚关心   杨新艳   秦正波   郑贤锋   崔执凤  

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为提高液相基质激光诱导击穿光谱技术（LIBS）的检测灵敏度，必须对光谱探测系统的关键实验参数进行优化。本实验采用液体射流取样技术，以混合水溶液中Pb、Cr、Cd、Mn、Ca、Al等六种金属元素已选定的分析线为研究对象，以金属元素LIBS信号的信噪比(SNR)最大为优化标准，在ICCD门宽为0.3μs时，对激光脉冲能量、ICCD门延时、液体样品流速等关键系统参数进行了优化，结果分别为50mJ、2.0μs和40ml/min。在此情形下得到的激光等离子体满足局部热平衡和光学薄条件,这为后续探索液相基质激光诱导击穿光谱定量分析方法打下了扎实的实验数据基础。

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柯熙政   张云峰   张颖   雷思琛  

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基于随机并行梯度下降(stochastic parallel gradient descent algorithm, SPGD)算法的无波前传感自适应波前校正系统的收敛速度较慢，很难满足无线光相干通信系统对实时性的要求。本文介绍了随机并行梯度下降算法的并行化处理，利用 GP(Graphic processing unit)并行计算提高校正系统的收敛速度。在实验中选用 CCD 相机采集的实时光斑形心的周围 400 个 像素均值作为系统性能指标，利用 GPU 多线程运算对性能指标求解过程和变形镜控制电压向量更新过程进行加速处理。室内实验和外场相干光实验结果表明，时间加速比最大达到了 8.6，斯特列尔比(strehl ratio, SR)则达到了 0.8 以上，即 GPU 加速的波前校正系统的收敛速度提升的同时也保证了校正效果。

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翟玉生   柳文龙   王新杰   谢泽铧   闫赛赛   郭逸航  

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激光准直技术广泛应用于精准定位、精密测量等方面，而激光光线漂移是影响其精度的重要因素之一。引起激光光线漂移的因素有很多，光线漂移的性质也不同，有效的光漂补偿一直是高精度激光准直测量中的难点。本文以二维位移测量为应用实例，在对光漂的产生机制及特性进行分析的基础上，提出了差分补偿和共路补偿相结合的光漂补偿方案，并对所采用的两种光漂补偿方法进行了详细分析及实验验证，实验结果表明，对于光线角度漂移和总漂移，差分补偿法分别可以达到35.2%和54.4%的补偿效果，共路补偿法对光线总漂移可以达到42.2%的补偿效果。研究结果可以为解决激光准直测量中光漂补偿这一共性问题提供技术支持参考。

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曹萌   周婧雯   汤继鸿   裴春莹   尹亚玲  

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粒子的光操控在基础研究以及应用研究中有广泛的需求。椭圆矢量空心光束是一种光束横截面分布为非对称椭圆空心的矢量光束，椭圆空心区域可以用于粒子的操控。本文提出利用椭圆矢量空心光束实现瑞利粒子非对称操控的方案。理论上计算了实验上产生的椭圆矢量空心光束对放置其中的瑞利粒子作用的散射力和梯度力。光梯度力是由于光束强度分布不均匀而对粒子产生的作用，其大小与光梯度成正比，方向为光束的梯度方向；光散射力是由于粒子对光场产生散射，光场将动量传递给粒子所产生的，其大小与光强大小成正比，方向为光传播的方向。本文中使用实验上产生的椭圆矢量空心光束为操控光束，以乙酰苯液体中水分子团为研究对象进行相关粒子囚禁动力学理论分析，并采用Monte-Carlo方法进行相关模拟。理论研究结果表明，瑞利粒子在椭圆矢量空心光束中所受散射力的大小远远小于梯度力，选择合适的光强可以将粒子囚禁在光束非对称空心部分。该方案在原子分子物理、生物物理、量子光学等方面具有广阔的应用前景。

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蔡宏吉   姚治海   高超   任捷   刘籍元   王晓茜  

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鬼成像是一种新颖的成像技术，具有一定的研究价值。在鬼成像中，作为光源的散斑不仅影响恢复图像的质量，同时还影响着成像速度，因此本文提出一种基于叠加散斑图的反射鬼成像方案。该方案主要是在具有散斑颗粒尺寸为1×1pixel的散斑图上随机插入具有不同大小尺寸的散斑颗粒，组合成新的散斑图，称之为叠加散斑，并且将其作为鬼成像的光源应用在实验当中。通过数值模拟以及实验的结果表明，相对于只具有单一尺寸的传统散斑而言，此次方案中由多种不同大小散斑颗粒随机混合形成的叠加散斑显著提高了恢复物体空间信息的衬噪比。本次设计叠加散斑的方案不仅能够减少采样次数的同时还可以显著恢复图像空间信息，进一步推动了鬼成像实用化技术。

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刘啸   王正岭  

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摘 要： 提出一种基于梯形介质光栅金属薄膜结构的折射率传感器。利用梯形介质光栅结构的特殊性和银膜对入射光的角度响应，得到高灵敏度的折射率传感器。运用有限元方法，研究了不同光栅厚度、梯形参数（梯形上底边与下底边的比值）以及不同折射率待分析液体的反射谱线。对传感器结构参数进行优化，重点分析在生物细胞检测溶液中常见的从1.33到1.34及1.34到1.35之间折射率变化，得到了传感器的角灵敏度。研究发现，考虑由反射谱线共振峰的对称移动导致的角灵敏度加倍效应，当待分析液体折射率从1.33变化到1.34时传感器角灵敏度可达840，从1.34变化到1.35时传感器角灵敏度可达1280，并且该传感器具有更宽折射率范围的检测应用。梯形参数对传感器的角灵敏度起着决定性的作用，具有最大灵敏度的传感器结构能形成对比度最大的电场分布驻波结构。

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童英   杨会成  

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交通标志检测在驾驶辅助系统和交通安全方面发挥着重要作用。卷积神经网络在计算机视觉任务上取得了重大的突破，并在交通标志检测方面取得了巨大的成功。然而，现有的检测方法通常达不到实时的效果。因此，本文提出一种改进卷积神经网络交通标志检测方法，通过结合特征级联，难分类负样本采集，多尺度训练和关键参数的适当校准等多种方法来改进快速卷积神经网络模型。首先预训练模型，以便产生否定；然后，使用难分类负样本采集将负样本输入到网络中，提升模型的判别能力；最后，使用多尺度训练过程中的特征级联策略来进一步提升模型的性能。本文利用Tensorflow框架对所提出的方法的有效性进行了仿真分析。在德国交通标志检测数据集上的仿真结果表明，与现有技术相比，本文提出的方法能够获得更高的检测速率，检测速度可以提升到处理每张图像仅需0.016秒。

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史艳琼   尹秋霞   卢荣胜  

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变焦成像三维测量技术是一种基于大数值孔径光学系统的有限景深和垂直扫描方法，采用图像层叠扩展成像景深，实现复杂轮廓超大景深三维测量的光学影像测量技术。它不仅可以实现复杂几何形貌的三维测量，而且可以实现真彩色三维重构，用于物体外形轮廓（如细胞、昆虫等生物样本）的高清晰真彩色可视化，因此在复杂结构物体三维测量与可视化中具有良好的应用前景。本文系统地总结了基于超短景深显微成像技术的超大景深立体显微与三维测量方法，针对变焦显微三维测量方法中的聚焦评价函数、焦点搜索方法、图像序列融合与三维重构方法的性能进行比较分析和研究，并进行实验验证，这些研究对正确实施这种三维成像与测量技术具有指导价值。

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黄姝钰   桑庆兵  

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本文提出了一个基于图像融合的无参考立体图像质量评价算法，该算法首先利用小波变换将立体图像的左右视图进行分解重构，融合在一幅图像中。不但简化了运算，而且保留了立体图像特有的深度信息和视差信息。之后对融合图像进行亮度系数归一化处理，使得各个部分亮度均衡且保留了融合图像的结构信息。最后使用卷积神经网络进行特征提取和回归预测。在LIVE 3D立体图像库和MCL-3D立体图像库的实验结果表明，本文所提方法的预测质量得分与人类主观评价得分取得了很好的一致性，尤其在Blur, FF, WN三种失真类型上，均表现出了先进的性能，优于目前大多数算法。

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张伟   王生怀   任爱华   孙海明  

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为了从相位变化较大条纹中可靠提取相位，采用基于Paul母小波的小波变换分析相应条纹，通过分析Paul小波不同参数条件下对大相位变形条纹及其在噪声影响下相位提取，给出了成功提取大相位变化条纹相位过程中伸缩因子、小波阶数的等参数选择方法。模拟实验表明，通过合理调整Paul小波变换的参数，可以有效提升含噪声的大相位变化变形条纹的相位提取可靠性，以及相位提取的速度。

       PDF全文 (下载：4)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第07期 pp.071002      

唐聪   凌永顺   杨华   杨星   同武勤  

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文中提出了一种基于深度学习的红外与可见光决策级融合跟踪方法。首先阐述了将基于深度学习的物体迁移至视觉跟踪的可能性，引入课题组前期提出的基于深度学习物体检测的视觉跟踪方法。建立了参数传递模型，并从已有的基于深度学习的物体检测模型中抽取了指定对象的可见光物体检测模型，并以此作为基于深度学习的红外物体检测预训练模型，再采用实地采集的红外图像数据集进行fine-tuning训练，进而得到基于深度学习的红外物体检测模型。在此基础上，建立了基于深度学习的红外与可见光决策级融合跟踪模型。最后，进行了单波段跟踪与双波段融合跟踪对比实验，结果表明，文中提出的基于深度学习的双波段融合跟踪相比于单波段跟踪在跟踪精度和成功率上均有所提升，验证了算法的有效性。

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吕攀飞   王曙光  

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无人机侦察是现代战争中常用的侦察手段，而目标识别算法是实现对战场目标自动识别的关键技术。随着人工智能技术的不断成熟，基于卷积神经网络的目标识别方法在识别准确率和识别速度上具有巨大优势。本文通过对目前流行的目标识别方法YOLOv3进行深入研究，并将Inception模块融入其特征提取网络darknet-53中得到新网络darknet-139，相比YOLOv3特征提取网络，新网络具有更好的特征提取能力。为检验新算法性能，采集并制作算法所需的数据集，分别在YOLOv3和新算法上进行训练并测试，实验结果表明，新算法相比YOLOv3的平均识别率提升了约2%。

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李涛涛   杨峰   李石庚   何宇  

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线结构光条中心的提取精度是影响测量精度的主要原因。现有光条中心提取方法多适用于高质量光条图像，而实际测量中，光条成像质量受待测物体表面材质、光照等因素影响，差异较大，为此本文研究了基于高斯-洛伦兹分峰拟合的光条中心提取方法。首先构建了光条的截面能量模型，并对不同成像质量光条进行分类，分析了各类光条截面能量组成；依据能量的组成特点，构建了由高斯主分量和洛伦兹次分量组成的高斯-洛伦兹分峰拟合模型；基于此模型，依次对光条图像进行归一化、光条感兴趣区域提取（ROI）高斯-洛伦兹（G-L）分峰拟合处理；最后通过去洛伦兹分量和灰度重心提取出精确的光条中心。本文方法与灰度重心法、单高斯拟合法、Steger法的提取精确度和效率对比实验表明：本文方法对不同类型光条图像的提取适用性强、精确度高，但整体耗时长，然而对强漫反射和镜面反射光条的提取耗时最短时仅为当前效果最好Steger法的1/2。

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吴华钦   王昊宇   谢文明   李志芳   吴淑莲   李晖  

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20世纪以来, 癌症死亡率整体呈现上升趋势. 抗击癌症需要持续的临床和基础研究, 掌握提高检测和治疗方法. 光声成像技术利用检测光声效应中的超声信号克服了光在生物组织体传输过程中的强散射作用, 突破传统光学成像的成像深度浅以及声学成像的成像对比度低的局限, 在早期癌症检测中具有潜在的广泛应用, 有望成为肿瘤的诊断、定位、分期和治疗的有效手段. 本文主要阐述光声成像技术原理及其在早期癌症检测治疗中国内外临床应用研究现状, 同时展望光声成像技术在生物医学的应用潜力.

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张松龙   谢林伯  

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针对当前基于深度学习的显著性检测算法检测出的显著对象混杂背景噪声和边缘区域模糊的问题，提出了一种级联全卷积神经网络的显著性检测方法。本文主要由两层级联的全卷积神经网络组成，第一阶段构建了一个编码-解码架构的全卷积神经网络，在编码网络中引入一个金字塔模块获取不同区域的全局信息，抑制背景噪声的干扰。第二阶段设计了边缘检测网络，通过提取网络的局部语义信息，学习显著区域的边缘信息。最后，通过融合两个阶段显著图得到边界精确的显著图。实验结果表明，该方法在ECSSD数据库和SED2数据库上具有较高的准确率、召回率和较低的平均绝对误差，为目标识别、机器视觉等应用提供更可靠的预处理结果。

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姜元建   张晓丹   赵颖  

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作为一种新型高效的太阳电池，硅异质结太阳电池通过在制绒后的金字塔硅衬底表面沉积非晶硅薄膜制备而成。针对金字塔沟壑处在非晶硅沉积时容易出现外延生长的问题，采用化学抛光液CP133对硅片表面进行了抛光处理。结果表明，抛光使得金字塔底部区域形貌由“V”型变成了“U”型，此形貌明显改善了a-Si:H/c-Si界面钝化效果。研究发现抛光溶液温度低于30℃ 时难以发挥腐蚀作用，但当提高溶液的起始温度至35℃ 时，获得了较好的抛光效果。为选择合适的金字塔尺寸范围，分别对2wt%和1wt%浓度NaOH溶液制绒的硅片进行了抛光时间的实验，研究了其对硅片表面形貌、钝化特性及电池性能的影响。结果表明，采用1wt%NaOH浓度制绒的电池性能更好。即具有尺寸在5-10μm金字塔的硅衬底更适合。

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刘加林   王慧琴   王可   吴萌   赵丽娟   张小红  

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为了解决多通道光谱图像数据成像过程中由于更换滤光片造成的几何畸变问题，提出了一种基于SURF特征与最大子矩阵融合的多通道光谱图像配准方法。首先利用SURF算法提取多通道光谱图像的特征，然后进行透视变换得到初步配准图像。针对配准后图像边缘出现零像素值无效区域的问题，提出最大子矩阵检测图像最大内接矩形的方法去掉无效边缘区域，最大化的保留有效区域信息。对壁画的多通道成像数据进行了实验，结果表明，提出的配准方法较好的解决了图像尺度与亮度变化问题，同时能够避免其他配准方法产生的无效区域对后续光谱重建与颜色复原的影响，在配准精度、信息最大化保留、时间效率上具有更好的性能。

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范杰   龚春阳   杨晶晶   邹永刚   马晓辉  

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与传统的F-P腔半导体激光器相比，采用分布布拉格反射器（DBR）光栅的半导体激光器具有窄线宽、输出波长稳定等特性，是实现动态单纵模工作的最有效方法之一。在半导体激光器内部集成DBR光栅，不仅可以实现纵模的选择，还可以通过器件结构设计、施加DBR光栅注入电流等途径，实现激光器双波长激光的输出以及波长可调谐等特性。本文介绍了几种内置DBR光栅的边发射半导体激光器的结构特点、制作工艺及性能优势。在此之上，综述了内置DBR光栅边发射半导体激光器的研究现状和进展，并探讨该类激光器的发展前景。

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相建凯   吴萌   王展   甄刚   马琳燕  

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X光照相是一种传统无损检测方法，随着数字成像技术的使用，被广泛应用于文物的检测分析中，为科技考古、文物保护和文物鉴定等领域服务。但由于受到本身材质和保存状况等因素的限制，文物X光照相得到的原始图像普遍质量不高，往往需要进行多次X射线曝光才能达到检测目的，增加了检测和分析难度。为了解决这一问题，参考医学X光图像处理方法，将数字图像增强技术引入文物X光图像中，具体采用了高频强调滤波自适应直方图算法。经图像增强后，文物X光图像的边缘细节得到增强，对比度得到拉伸，有用信息更加清晰，不但方便了图像分析，而且还简化了整个检测过程。

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胡艳   校松   冯晶晶  

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多纤芯弹性光网络可以增加网络容量、提高网络性能，然而选路及纤芯分配问题也是多纤芯弹性光网络中面临的难题。本文针对资源有限的多纤芯弹性光网络中选路以及纤芯分配问题进行了研究，首先，考虑纤芯可变因素影响网络性能，建立了一个以最小化业务阻塞率为目标的全局约束优化模型。其次，为高效的求解所建立的优化模型，考虑路径的长度以及路径的频谱可用性为业务选择候选路径集，设计了具有高效的编码方法、交叉、变异及局部搜索算子的遗传算法。最后，在不同的网络拓扑中进行了仿真实验，实验结果表明本文所设计算法在相同的业务量情况下能够得到比对比算法较小的业务阻塞率，即较优的选路以及纤芯分配方案。

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高旭恒   吴立志  

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激光诱导等离子体点火能够提高内燃机的点火效率和能量利用效率，并且能够实现中心点火和多点点火，相较于目前的电火花塞点火具有很大优势。而半导体二极管激光器泵浦的被动调Q固体激光器是激光诱导等离子体点火系统的理想光源。本文开发了一种基于Nd:YAG/Cr:YAG复合晶体结构的被动调Q固体微片激光器。微片激光器使用Cr:YAG可饱和吸收体作为被动调Q器件，可产生高能量短脉宽的脉冲。微片激光器采用元件一体化设计，缩小了系统体积，并提高了输出脉冲的性能。Nd:YAG/Cr:YAG微片激光器输出单脉冲能量3.5 mJ，脉宽2.1 ns，峰值功率1.67 MW，性能指标达到了国际同类水平。利用被动调Q激光速率方程，计算了微片激光器的关键参数。脉冲能量的理论值与实验值符合较好。对复合微片激光器进行集成和组装，得到了Nd:YAG/Cr:YAG微片激光器原理样机。微片激光器能够成功击穿目标靶附近的空气并产生等离子体，说明该样机初步具备了作为激光火花塞的技术要求。

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聂媱   王友云   吴雪琴   方宇  

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载流子复合影响了基于SiC的光电器件的性能，通过缺陷的载流子复合是影响载流子寿命的最重要的因素之一。本文利用带间激发的超快瞬态吸收光谱来探究导电（n型）氮（N）掺杂和半绝缘（SI）钒（V）掺杂6H-SiC晶片的超快载流子复合动力学过程。n型6H-SiC的载流子弛豫由通过N杂质和/或固有缺陷的间接复合占主导，其寿命超过了10 ns。与n型6H-SiC相比，V的掺杂对SI 6H-SiC的瞬态吸收有显著的调制，这是源于V深能级的载流子俘获引起的一个额外的载流复合过程。载流子俘获寿命（～160 ps）比间接复合的速度快2个数量级以上。通过简化能级模型和全局分析，准确地获得了6H-SiC的载流子复合机制和寿命。

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张萌萌   刘以安   宋萍  

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为了提高雷达调制信号在日趋复杂多样的电子对抗环境中的分选准确度，建立融合偏联系数模糊聚类（PCFCM）算法和教与学随机森林（TLRF）算法的雷达调制信号分选模型（PCFCM-TLRF）。该模型首先引入偏联系数（PCN）改进K均值聚类（K-means）算法，从而优化模糊C均值聚类（FCM）算法的初始聚类中心，形成改进的FCM算法，用改进后的FCM算法对信号样本集进行预处理；然后使用教与学（TLBO）算法优化随机森林（RF）算法中的决策树组合，使优化后的RF算法能够以更低的复杂度构成更优的分类器；最后将预处理后的样本作为教与学随机森林中的训练样本实现信号分选。仿真实验结果显示，与其他分选模型相比，PCFCM-TLRF模型具有更高的分选准确度，能够有效地实现雷达调制信号的分选。

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张芳   吴玥   肖志涛   耿磊   吴骏   刘彦北   王雯  

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为了准确测量纳米颗粒的尺寸，进而评价纳米材料的品质，本文依据透射电子显微镜拍摄的纳米颗粒图像，提出一种基于U-Net卷积神经网络的颗粒自动分割方法，将U-Net部分网络结构与BN层结合，减少网络对初始化的依赖，提升训练速度。首先对纳米颗粒图像进行半隐式偏微分方程滤波以增强图像边缘信息，然后利用改进的U-Net网络训练纳米颗粒个体分割模型，在此基础上得到分割结果。实验结果表明，结合半隐式偏微分方程滤波预处理方法，改进的U-Net网络能准确分割出图像中的纳米颗粒，尤其对边缘模糊和强度不均的纳米颗粒的分割效果显著提升。

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刘迪   李迎春  

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由于遥感图像最终面向人眼视觉系统，因此主观评价是其图像质量的重要参考，但是主观评价通常存在效率较低的问题；并且，目前大多遥感图像质量评价方法仅针对单一失真类型，没有同时考虑图像获取过程中模糊与噪声等因素对图像质量的共同影响。针对以上问题，本文提出了一种基于深度学习和人眼视觉特性的遥感图像质量评价方法，利用卷积神经网络和BP神经网络分类器，并行对遥感图像进行特征学习，实现图像的模糊和噪声强度的等级分类；然后利用掩盖效应引入感知加权因子修正评价模型，最终得到更符合人眼视觉的遥感图像质量评价结果。实验结果显示，本文所提方法有效解决了同时存在模糊和噪声两种失真的遥感图像质量评价的困难，能有效、准确的评价遥感图像的质量，与主观评价结果有较好的一致性，更加符合人眼视觉感受。

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陈世超   戴华阳   王成   习晓环   管力  

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为有效剔除地面激光扫描数据中的大范围密集噪声同时又保留建筑物边缘特征，提出一种基于距离变化并融合点云强度与密度信息的去噪方法。首先分析了噪声空间分布特征和点云强度分布，然后基于水平角和竖直角建立空间四叉树索引，在叶子节点内基于点前后间距特征实现局部点的快速聚类和孤立噪声剔除，在同类点集中基于不同类别强度点数的比值剔除大范围密集噪声。实验结果表明，本文算法能够有效剔除地面激光扫描数据中存在的大范围密集噪声，精度达90%以上。

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韩志华   刘晶红   徐芳  

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低空背景条件下红外弱小目标检测是红外自动识别、红外预警的关键技术。为了能够更加有效地检测出红外弱小目标，本文通过红外图像中弱小目标与其邻域背景的特征差异性，提出了一种基于统计特征和桥梁方法的红外小目标检测算法。主要步骤如下：首先在滑动窗口范围内提取像素值的均值、方差等特征；其次根据这些统计特征和桥梁方法判断该窗口范围内有无红外小目标。如果存在小目标，记录下其位置；最后对小目标区域进行二次筛选，二次筛选的方式是从基于统计特征、基于局部极值、基于连通域形状的筛选方式中选择一个。实验结果显示，本文算法相对于较经典算法，虚警率降低了百分之五十八以上。

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陈阳   赵尚弘   赵静   王翔  

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本文研究了弱湍流条件下无人机逆向调制激光通信系统链路传输性能，并进行了仿真验证，研究过程中同时考虑了指向误差对系统的影响，利用高斯-厄米特积分方法推导出了系统双向信道衰落概率密度函数和其累积分布函数的闭合表达式，并进一步推导出了系统平均误码率和中断概率闭合表达式。通过仿真与比较分析，发现在弱湍流和指向误差的共同影响条件下，入射角、调制阶数和角偶棱镜材料折射率对系统误码性能影响较大，其中角偶棱镜材料折射率对系统误码性能的影响在三者中最大，信道相关系数对系统误码性能的影响比较小，当发散角为3urad~10urad范围内的某个数值时，系统误码率会达到一个最优值，当发散角分别为6μrad、8μrad和10μrad时，系统中断概率可在较高信噪比阈值的条件下达到10-9数量级，该结果对无人机逆向调制光通信系统通信链路的优化设计有一定的参考意义。

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李良福   孙瑞赟  

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摘 要：传统的桥梁路面裂缝检测与分割算法通常假设裂缝图像的背景简单且无任何障碍物，但是，在采集过程中会经常遇到复杂的道路场景，导致使用现有的桥梁路面裂缝检测与分割算法不能准确提取裂缝。针对此问题，本文提出了一种适用于复杂背景的桥梁路面裂缝检测与分割算法。首先，根据深度卷积生成式对抗网络原理，提出并利用桥梁路面裂缝图像生成模型对数据集进行扩增；然后，针对裂缝特征构建基于语义分割的桥梁路面裂缝图像分割模型；最后，利用桥梁路面裂缝图像分割模型提取高分辨率裂缝图像中的裂缝。实验结果表明，与现有算法相比，本文提出的算法更适用于复杂背景下的桥梁路面裂缝检测与分割。

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苗强强  

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为解决传统方法对注意力曲线等长分段导致精确率偏低的问题，提出了基于图像质量曲线提取关键视频段的方法，并从各段内选取注意力值最高的帧作为关键帧（摘要）。评估图像质量时，采用了Kristan提出的基于DCT（discrete cosine transform）系数计算图像锐利度的方法；评估注意力时，从宫腔镜图像的LBP（local binary patterns）图中提取SURF（speeded up robust features）特征点，然后用相邻帧的匹配点的像素位置计算位移量，进而测量注意力值。在本地数据库上，系统的精确率为52.94%，F-measure为62.77%，分别比Muhammad的方法提高了5.23%、2.65%，表明先用图像质量曲线提取关键视频段再提取关键帧，可提高系统的精确率。在F-measure方面，使用所提方法计算注意力比使用Lucas Kanade光流法、Horn Schunck光流法分别提高了5.63%、2.82%，表明所提方法更有效。

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阳胜   曾春平   肖驰   周亚乔   王昊   马琨  

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摘要：本文借助石墨烯纳米带阵列共振效应，在石墨烯表面激发等离子激元，提出三层石墨烯纳米带阵列，研究石墨烯纳米带阵列各参数对复合结构激发多频滤波特性的规律。利用时域有限差分法，讨论费米能级、石墨烯带宽占比、外界折射率对滤波频率的影响。结果表明，增加费米能级能使谐振频蓝移，增加石墨烯带宽占比和外界折射率都可以是谐振频率红移，当对费米能级改变0.1eV，能使谐振频率的改变量超过5THz，揭示该结构宽光谱调制能力。本文提出的复合结构可实现多频带滤波，宽光谱调制，拓展石墨烯材料在光电子器件中的应用。

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谢连妮   曹蕾   张璐   余玉揆  

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随着传输容量和传输距离的日益增大，光纤克尔非线性效应也越来越严重，并成为了目前限制光纤通信系统的主要因素。因此，克尔非线性补偿技术是下一代光纤通信系统的关键技术。文章详细介绍了数字向后传播算法、微扰法等著名非线性补偿技术的基本原理，分析了这些技术的发展现状，并比较和总结了各算法的优缺点，最后对各技术的应用前景进行了展望。

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陈道钱   吴晓平   华宇婷  

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测距和指纹定位是室内定位中最普遍的两类方法，一般采用无线传感器网络实现室内定位。无线传感器网络定位存在误差大、受障碍物干扰严重等问题，针对该问题提出一种测距辅助的可见光指纹定位方法（RAFL），首先基于测距方法根据多组光源初步确定定位目标的位置范围，然后采用双线性插值算法构建定位区域指纹，接着在定位目标范围内进行指纹匹配，最终获得目标的实际位置。实验结果表明通过测距和指纹定位方法结合具有较强的抗干扰性且能够有效提高定位精度。

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丁良   吴志勇   谷雨聪   高则超   胡金田   马爽  

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本文首先介绍了无线激光与射频互补通信系统的突出地位和重大成果，说明了无线激光与射频互补通信技术的优越性和重要性。然后描述了无线激光与射频互补通信的系统结构，说明无线激光与射频互补通信系统研究的可行性。接着结合国外近年来的互补通信系统最新研究成果，重点对遇到的一系列问题进行分析。在此基础上，指出了互补通信系统现阶段面临的挑战，阐述了应对这些挑战的关键技术，并指出其应用前景和发展趋势。

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黄俊媛   沈泽俊   张立新   魏松波   杨盈莹   朱世佳   钱杰   陈琳  

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石油开采的过程中常伴随有腐蚀气体、金属颗粒以及矿物质等产生，使石油机械设备腐蚀、磨损十分严重。激光表面处理技术可以改善材料性能，例如零件和工件的耐磨、耐蚀、耐疲劳等性能。总结了激光表面处理技术在石油机械中的研究及应用，详细介绍了激光淬火、激光熔覆、激光合金化并概括了其他部分激光表面处理技术及其应用，总结了激光表面处理技术在石油机械中的研究应用现状及存在的问题，并展望了其发展前景。

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林琴   夏俊峰   涂铮铮   郭玉堂  

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针对同时包含手写体和印刷体的文本行图像，如何有效地进行手写体与印刷体分类，本文提出一种基于卷积神经网络隐层帧特征的分类方法。首先，基于卷积神经网络，提取隐层帧特征；然后，对该特征进行高斯混合模型结合隐马尔科夫模型建模；再通过维特比解码算法判定每帧特征的类别。在帧特征的识别结果的基础上，结合文本行图像信息对识别结果进行后处理，确定最终的手写体和印刷体的区域。签名文书类文本行图像实际应用表明，本文提出的方法有效地提高了手写体与印刷体分类的识别率。

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解博   朱斌   张宏伟   马旗   张扬  

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目前目标检测领域最流行的算法是基于深度学习的目标检测算法，但是硬件条件限制了算法输入图像的尺寸。航拍图像由于尺寸较大，通常先采用滑窗法提取区域，再对提取的区域进行检测，极大地降低了算法的检测速度。针对现有方法检测速度慢的问题，本文根据航拍图像中人造物体含有大量边缘的特点，提出了一种基于梯度聚类的区域建议算法（Area Proposals Methods，APM）对感兴趣区域进行提取，随后利用目标检测算法对提取的感兴趣区域进行检测，达到快速检测的目的。实验在DOTA数据集上对算法的实时性和准确率进行了测试。结果表明本文提出的算法能够极大地提升了目标检测算法对大尺寸、目标密集的航拍图像的检测速度，并且能够保持较好的召回率。

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彭嫚   白忠臣   张莹   黎显继   张正平  

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人体液中的神经生长因子（nerve growth factor，NGF）水平对胎儿神经发育情况，糖尿病并发症等疾病的预防、诊断和治疗具有重大的指导意义。本文根据NGF对羧基量子点的荧光猝灭效应，建立了一种检测NGF水平的新方法。研究表明，在PH 7.5的缓冲溶液中，NGF抗原与羧基量子点标记的NGF抗体发生特异性结合，能够使羧基量子点的荧光发生猝灭。通过实验条件的优化，NGF抗原的线性范围为1~ 20 ng/ml，线性系数R2=0.9696，检测下限为1ng/ml。本检测方法具有良好的抗干扰特性，在诊断检测方面具有巨大的应用潜力。

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迟荣华   袁渊   王飞   吕涛   孙小菡  

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双向拉曼放大器方案是解决超长跨距OTN传输系统的理想解决方案。本文运用双向拉曼放大器方案实现了4*100G的光网络传输295km（67.85dB）的应用实例，并测试了系统的光学信噪比，传输余量及长期误码特性。实验同时仿真了双向拉曼放大器在4*100G传输系统中的功率演化过程及性能指标。最后指出运用双向拉曼放大方案需要综合考虑输入功率、前后向增益配置、光纤非线性等因素。

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田会娟   郝甜甜   张辉   牛萍娟  

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研究了一种基于高动态范围（High Dynamic Range: HDR）图像技术获取亮度参数的计算方法。该方法根据数码相机的感光特性及成像原理，结合CIE 1931标准色度学系统，采用Photosphere软件将一组低动态范围时间序列图像合成HDR图像，计算该图像的灰度值并与实验测试的三刺激值XYZ经线性变换得到的RGB数据进行拟合，获取亮度的计算模型并进行了三种不同背景亮度下标准色板各色块亮度的计算。实验结果表明，随着背景亮度的降低，标准色板各色块的亮度平均误差分别为9.217%、7.529% 和7.403%，其中彩色目标的最优平均误差为6.865%，灰度目标的最优平均误差为6.238%。同时研究发现，当背景亮度不断降低时，计算得到的彩色目标亮度值的准确性提高，而灰度目标则是在背景亮度适中时达到最优结果。

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骆乐   陈钱   刘星炯   闫奕芸   顾国华   何伟基   王娅  

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针对传统彩色压缩成像中存在像素色彩偏差问题，在扩展小波树理论和多任务贝叶斯模型基础上，提出了彩色图像自适应压缩采样方法。首先，根据扩展小波树结构中父子系数和兄弟系数的关系，对彩色图像中红（R）、绿（G）、蓝（B）三通道图像分别进行自适应压缩采样。接着，利用彩色图像三通道间的相关性和多任务贝叶斯模型分别对三通道中采样得到的高频小波系数进行处理，最后,对其分别重构并融合得到彩色图像。仿真和实验结果表明：当采样次数达到600次，采样率为14.6%时，利用多任务贝叶斯模型的得到的彩色重构图像PNSR值均在27dB以上，色差均值最小，色差值趋于稳定，能够较好地保持图像色调一致性。基本满足在彩色成像效果方面保持稳定色调等要求。

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郑国强   周治平  

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在无标记增强现实中，针对由于随机抽样一致算法无法获取较优匹配点对导致虚拟物体三维注册的计算效率低的问题，提出一种在视觉SLAM（Visual Simultaneous Localization and Mapping）基础上，利用ORB（Oriented FAST and Rotated BRIEF）特征以及顺序抽样一致性算法的改进注册方法，从而提高虚实注册速度。所提注册方法，通过相似函数衡量匹配样本点对之间的差异性，从品质函数最高的数据子集中抽取样本，得到较优的匹配点对，从而更好的来完成三维地图重建过程中的平面检测，接着通过奇异值分解（SVD）计算出旋转矩阵与平移矩阵实现虚拟物体的方向和位置控制。最后，结合相机的位姿估计完成虚拟物体的注册。本文通过实验表明所提出的注册方法平均注册效率提高34.5%，有效地提高了无标记增强现实系统的快速性。

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惠振阳   鲁铁定   胡友健   于宪煜   夏元平  

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机载LiDAR点云滤波一直以来都是研究的热点。为提高在地形起伏较大区域点云的滤波效果，提出一种基于动态阈值获取的点云滤波算法。该算法分为两个阶段，初次滤波以获取更为准确的地面点为前提，二次滤波优化则首先以初次滤波获取的地面点为基础获取不同区域的高差阈值，然后根据这些阈值再对原始点云进行滤波。实验结果表明，相较于其他经典算法本文所提算法能够获得更小的Ⅰ类误差和总误差，在滤除地物的同时能够有效地保留地形特征。

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任前程  

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地面激光扫描目前已经得到了广泛的应用，通过其扫描的点云可以得到目标物的三维模型，而目标物的基本特征可以通过点云特征点、线及面来进行描述，特征点和面可以直接由特征线交集得到，因此，特征线的提取是构建目标物轮廓的关键，同时又可以降低点云冗余度。针对此，本文提出了一种特征线提取方法，该方法包含边界线和折边的提取，边界线的提取主要是根据邻近投影点相邻向量夹角来实现；而折边的提取主要是利用邻近点向量聚类情况来实现。最终通过采集不同类型目标物点云数据来验证本文提出方法的有效性。

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赵太飞   冷昱欣   杨黎洋   张杰  

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烟尘团簇粒子的物理信息能够决定紫外光(Ultraviolet, UV)的通信性能，本文采用烟尘的团簇-团簇凝聚模型和离散偶极子近似方法分析了烟尘粒子在不同浓度和粒径下的紫外光单次和多次散射信道特性，以及散射角对散射光强的影响。结果表明：在紫外光直视通信方式下，当粒子半径相同时，随着烟尘浓度的增大，其路径损耗不断增大，且当烟尘浓度一定时，随着粒径的增大，其路径损耗呈现先增大后减小的变化趋势，并存在一个使消光系数达到最大的原始粒径；紫外光非直视通信方式下，当粒子半径和浓度分别相同时，其路径损耗随着烟尘浓度和烟尘半径的增大而不断减小,但是因为不同浓度下的散射消光系数相差不大，因此其路径损耗的差别也较小。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第05期 pp.050103      

程伟昊   陈云云   段传森   梁焘   李芋松  

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本文提出了一种基于莫尔测量法的装置简单、测量精度较高的光栅常数测定方法。文中分别选取光栅常数为0.05mm和0.02mm的标准光栅与相应的待测光栅进行实验。实验中，获取了-1级、0级、+1级3个光强较大、对比度较高的级次的莫尔条纹，同时考虑到光栅夹角的影响。然后，根据基本理论计算得出了待测光栅的光栅常数及其误差。比较发现，随着标准光栅和待测光栅间夹角增大，误差也有增大的趋势。最后，针对上述实验现象与结果进行了分析与讨论。总之，相关结果表明莫尔测量法在测量光栅常数时具有操作简便、非接触性和误差较小等优点。

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第06期 pp.062001      

王润   薛凤凤   薛阳   林俊龙   李娜  

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针对复杂深空通信环境对X射线通信抗噪性能的影响，提出一种基于正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）的空间X射线通信系统误码率优化模型。通过分析实际通信环境的噪声来源，结合现有的X射线通信链路模型，给出主要噪声来源的数学表达式；基于泊松分布模型分别推导了QAM调制方式下在IM/DD系统中通信误码率与光子数判断门限、每比特内信号光子数与每比特内噪声光子数之间的关系式。通过模拟仿真验证了该模型的有效性，结果表明采用QAM调制的系统误码率可降至10-6量级，与现有的二进制启闭键控（On-Off Keying，OOK）与脉冲位置调制（Pulse Position Modulation，PPM）相比，当接收到相同的光子数时QAM调制方式所需发射的光子数更少，尤其是当通信系统处于噪声干扰强度极不稳定的环境中时，更适用于空间X射线通信系统调制解调。

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刘孟颖   钟莹  

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将聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，PMMA）层置于金纳米颗粒与金基底之间，研究不同数量、布局、尺寸的金纳米颗粒对处于PMMA夹层中的分子或量子点辐射源总辐射速率、远场辐射速率、辐射方向的影响。对比单个金纳米颗粒，两个、三个、五个、九个金纳米颗粒等间距排列时，表明总辐射速率和远场辐射速率都有增强。两个金纳米颗粒间距逐渐增大时，辐射方向依次出现单瓣到八瓣的规律性变化；三个金纳米颗粒结构会引起辐射方向的突变；五个金纳米颗粒情况下，辐射方向出现从四瓣到八瓣，再到十二瓣的变化；九个金纳米颗粒以 0.5倍波长（波长=632.8nm ）的间距排列时，有向中心方向发射的趋势。研究结果对荧光分子传感、自发辐射增强具有指导意义。

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马诗章   冯文林   彭志清   刘敏   余佳浩  

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提出一种基于氧化铜/聚苯胺包覆光子晶体光纤的一氧化碳传感器。将标准单模光纤与实心光子晶体光纤熔接，通过调节熔接条件在熔接区形成塌陷层，形成马赫-曾德干涉结构。在光子晶体光纤表面涂覆氧化铜/聚苯胺复合材料,通过复合材料吸附气体时，其自身折射率的改变，将气体浓度与波长偏移联系起来，达到检测一氧化碳的目的。研究表明：成功制备了氧化铜/聚苯胺复合材料，在光纤表面形成了一层均匀的复合膜，厚度约为2μm。该传感器的灵敏度为17 pm/ppm，在一氧化碳浓度为0-75 ppm范围内呈现良好的线性关系和选择性，响应时间和恢复时间约为80 s和110 s。该传感器成本低、结构简单、制作容易。

       PDF全文 (下载：4)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第05期 pp.050603      

赵中阳   程英蕾   释小松   秦先祥   李鑫  

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针对LiDAR点云数据中复杂场景下地物分类问题，本文提出了一种基于多尺度特征和PointNet的深度神经网络模型，对PointNet提取局部特征能力进行改进，实现LiDAR点云中复杂场景下的自动分类。在PointNet网络基础上添加多尺度网络提取点的局部特征，将不同尺度点的局部特征通过全连接层组成一个多维特征，与PointNet提取的全局特征相结合返回每个点类的分数，完成点云分类标签。分别利用Semantic3D数据集和ISPRS提供的Vaihingen数据集验证本文提出的深度神经网络模型。实验结果表明，与其他用于点云分类的神经网络相比，本文算法达到了更高的分类精度。

       PDF全文 (下载：5)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第05期 pp.052804      

叶坤涛   夏雪婷   吉俄木沙  

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针对白细胞受细胞外液扰动会发生形变的情况，建立了相应无粒白细胞的椭球核切比雪夫形光学模型。基于T矩阵方法，对线偏振光入射时，细胞内外层形态及细胞核质比对白细胞散射偏振的影响进行了数值仿真，并与不受外液扰动时的散射偏振特性进行了对比。结果表明：在侧向散射区(70° ~ 140° )，白细胞散射光线偏振度对外液扰动强度 的变化相对于后向散射区更为敏感，外液扰动越大对偏振的影响越大，且内核形变 越大，外液扰动对白细胞散射光偏振的影响越大，此外，相对其他细胞核质比 值，在 为0.595时外液扰动对散射偏振的影响最大。显然，若用球形来近似描述受外液扰动的白细胞，对散射偏振特征的计算结果会带来较大偏差。

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宓保宏   洪文学   宋佳霖   吴士明   孟辉  

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心肌缺血是诸多心脏疾病的基础性疾病，可引发多种致命性心脏病，然而在体检筛查中极难发现，病人出现症状时往往错过了最佳治疗时间，因此心肌缺血的早期发现和早期干预是控制心脏功能衰减或疾病恶化的关键。实验与方法：采集165位健康和有不同程度心肌缺血患者的红外热图像，将所有样本集分为训练集和测试集，通过对红外热图像人体几何定位，确定心前区左右两侧温差集合，并实验多种卷积核对温差集合做降维处理，最终通过BP神经网络在留一法交叉验证下对训练集训练，并确定网络参数，建立分类模型。结果：3*3尺寸的高斯核算子对温差集合卷积后，测试集在BP神经网络上分类准确率达到95.56%，可以为新样本做出准确预测。结论：本文提出的方法为心肌缺血预诊断提供了新的思路，能够快捷、准确的辅助临床体检对心肌缺血的早期预警。

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任仲贺   武美萍   李广阳   夏思海   唐又红  

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为改善Ni基激光熔覆组织结构，提高熔覆层性能，通过同步送粉方式在Q235钢基材表面制备了添加不同质量分数纳米TiO2和CeO2的Ni基激光熔覆层，对熔覆层的表面形貌、显微组织和物相组成进行分析，并测定了熔覆层的硬度、耐腐蚀性。结果表明：添加0.5%TiO2+0.5%CeO2，熔覆层稀释率为25.01%，表面接触角为123.47°，无剥落、孔隙和裂纹，形貌良好。添加0.5%TiO2，显微组织中的粗大白色树枝晶消失，转变为均匀分布在灰色残余奥氏体之间的白色细小颗粒状二次渗碳体；添加0.5%CeO2，组织细化、趋于均匀；添加0.5%TiO2+0.5%CeO2，白色树枝晶转变为弥散分布的网状组织，组织更加致密。添加0.5%TiO2、0.5%CeO2、0.5%TiO2+0.5%CeO2的熔覆层自腐蚀电位分别为-0.090V、-0.091V、-0.085V，耐腐蚀性提高。在Ni基合金粉末中同时加入TiO2和CeO2，可综合发挥二者性能，得到组织均匀细密、无裂纹、耐腐蚀性较高的熔覆层。

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范伟   陈凯   凌新峰   荀尚培   于彩霞  

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准确得到当地大气光学特性，对于研究气象特征、气候变化，以及大气环境污染等具有重要意义。利用设置在中国气象局寿县国家气候观象台的太阳光度计CE318、浊度仪Aurora3000及颗粒物监测仪Grimm180观测数据，选择2015年11月到2016年2月，以及2016年11月到2017年2月共6个月观测结果，综合分析寿县当地冬季大气光学特性参数变化规律，主要结论如下：1、得到了气溶胶光学厚度、散射系数、吸收系数和单次散射反照率的日变化规律；2、随着气溶胶含量增加，PM含量更高，对应着气溶胶光学厚度、散射系数和单次散射反照率均有上升，气溶胶波长指数和大气浑浊度系数也随之升高；3、不对称因子、后向散射比、散射系数、单次散射反照率和波长指数可相互证明气溶胶粒子大小变化规律。

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柯熙政   韩柯娜  

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自适应光学技术能有效的改善因大气湍流引起的波前畸变，近年来，由于液晶器件的迅猛发展，液晶空间光调制器在自适应光学中的波前校正方面越来越受到关注。本文设计并搭建了基于复合型液晶空间光调制器的自适应光学原理校正系统，其中一个空间光调制器用于波前模拟，另一个用于波前校正。利用Zygo干涉仪对畸变波前进行检测，通过程序计算从而获得畸变波前的共轭波前，产生相应的灰度图，加载到液晶空间光调制器进行畸变波前补偿，实现了波前校正。并通过CCD收集波前的光强信息及对校正前后的光斑进行采集。经过计算相关参数斯特列尔比由校正前的0.3795增加到0.8268，环围灰度平均值由校正前的382.75增大到1164.5，光斑亮度聚集情况得到明显改善。相比纯相位空间光调制器，复合型空间光调制器的采用大大节约了成本，适合实验室批量使用。

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路文超   庞彦伟   何宇清   王建  

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针对当前智能驾驶领域场景理解中常用的语义分割算法无法同时满足高精度和高效率要求的问题，提出了一种精确高效的语义分割算法。残差模块的计算效率是影响网络效率的重要因素，为解决传统残差模块的效率限制，结合深度可分离卷积和残差连接设计了一种新型残差模块，称为可分离残差模块。该模块结合了残差连接和深度可分离卷积的优点，可以让网络在深度增加的同时保持较低的参数量，进而提升残差模块的计算效率。为进一步提高算法效率，设计了一种池化和卷积并行输出的降采样模块。基于提出的可分离残差模块和降采样模块设计了一种可以充分利用其学习能力和学习效率的高效精确语义分割网络结构。在Cityscapes数据集上进行实验，与其它经典语义分割网络做比较。结果表明，提出的方法在精度和效率上都能达到较好的效果。

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郑宏博   Yo-Sung Ho   刘凯  

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在使用结构光测量技术对高反光对象进行三维表面重建时，捕获的图片中反射率较大的区域会出现光强度饱和的现象从而导致在重建过程中出现相位误差。为了改善高反光对象三维重建的质量，提出了一种基于二值相移光栅投影的相位融合算法。该算法通过对饱和误差进行分析，利用二值相移投影图案的周期性与对称性实现了饱和相位误差的检测。实验结果表明，相比于基于光照强度判断的饱和误差检测方法，本文的方法可以准确检测出存在饱和误差的区域。与修复前相比，修复后的饱和相位误差的均方根值减少了95.7%，最大相位误差减少了96.1%。与传统的饱和像素检测替代方法相比，在使用更少测量组的情况下，替换后的饱和相位误差的均方根值减少了16.7%，可以有效地重建出高反光物体的表面轮廓，且精度高，无需非线性校正，抗干扰能力强。

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刘美菊   运勃  

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针对传统图像识别算法识别模型单一，且容易受到外部光照条件干扰的问题和深度卷积网络模型识别率高但计算量大，设备成本高的缺点，提出了一种基于深度同或卷积网络的改进型压缩算法。旨在维持深度卷积网络高识别精度基础上，压缩其模型尺寸，最终达到节约成本和准确预测焊缝中心位置的目的。本文首先介绍焊缝识别系统的组成和经典卷积神经网络模型；其次阐述改进型的卷积网络压缩算法，包含权值更新算法和权值补偿算法；最后在自制数据集和仿真平台上进行数据实验。实验结果表明，本文算法具有识别率高，模型小，适应性强和识别模型多样化的优点，故可应用于焊接现场对焊缝中心的识别中。

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张勇   吴浩   牛刚  

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多光学传感器轴线一致性是确保武器系统光电任务设备正常工作的重要保证，在分析国内外大间距轴线一致性检测方法基础上，提出了一种基于非合作目标图像处理技术的轴线一致性检测方法，该方法任意选择远场中具有典型特征的景物作为非合作目标，采集不同光学传感器获取非合作目标图像，通过比较非合作目标在图像中的空间位置差异得到轴线一致性检测结果。实验结果及误差分析表明该方法可满足大间距轴线一致性检测需求。另外将CCD成像系统可靠夹持在被测对象机械轴线上，还可实现机械轴线与光学传感器轴线的镜炮一致性检测。该方法不受光学传感器工作波段限制，避免了其它检测方法体积重量大、对使用环境要求高等缺点，应用前景广阔。

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孟方   王亚新   毛强   唐雄贵  

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可调控偏振分束器是一种新型光波导功能器件，对于提升集成光子系统性能或发展新应用有重要作用。采用多模干涉光波导结构，利用液晶的大双折射效应和高可调性能，提出了一种新型可调控偏振分束器。采用光束传输方法，对其光学性能进行了模拟分析。结果表明：该偏振分束器不仅易于实现高的消光比和低的光损耗，其消光比大于28.7db，光损耗小于0.024db，而且通过调控液晶晶轴的取向，可以动态调控TE模和TM模的输出端口。该器件结构简单，易于设计与制作，易于与其它光子器件进行集成，在集成光子系统中有着广阔的应用前景。

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方浩   李艾华   王涛   常宏伟  

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为利用高光谱遥感图像对国防工程进行伪装效果评估，本文提出了一种基于直觉模糊决策的高光谱伪装效果综合评价方法。首先，充分利用高光谱的空间维和光谱维特征，提出了包括光谱泛相似测度、亮度对比度、视觉相似性测度以及结构相似性测度等在内的高光谱伪装效果综合评价指标体系；基于直觉模糊集在描述不确定信息方面的优势，建立了面向高光谱伪装效果评估的直觉模糊多属性决策模型；采用逼近理想解的排序算法(TOPSIS)进行模型决策,并针对传统TOSIS算法中欧式距离测度区分性不强的问题，提出了一种基于直觉模糊集Hamming距离的灰关联测度来提高方案之间的区分度。实验结果表明，本文方法得到的评估结果与专家评估结果完全一致，验证了方法的可行性和合理性。

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任仲贺   武美萍   唐又红   韩基泰   龚玉玲  

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为探索激光工艺参数影响规律，控制试件变形，提高熔覆质量，基于热-结构间接耦合非线性有限元分析，利用ANSYS生死单元技术对激光熔覆的温度场和应力场进行数值模拟，并通过温度场与试验试件金相组织形貌的对比验证了模型的可靠性。结果表明，熔覆层温度变化分为脉冲式急速上升和近似双曲线形状下降至基体整体温度两个阶段，熔覆层表面沿激光扫描方向多个节点的温度时间曲线具有逐渐增大的峰值；根据残余应力分布曲线，在熔覆层与基体结合面中部沿Z轴方向，靠近固定端应力较大，在基底中部沿X轴方向应力呈“W”状对称分布，在自由端中部沿Y轴方向，熔覆层和基体结合处易导致应力集中和突变。通过对6组不同的激光工艺参数进行数值模拟和熔覆试验，探索了激光功率和扫描速度对温度场和应力场分布规律的影响。

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叶红云   熊黑刚   张芳   王宁   马利芳  

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为探究人类干扰活动对土壤有机质含量的影响以及提高干旱区土壤有机质估算精度，本文以新疆北部阜康市人类不同干扰程度下的土壤为研究对象，对90个采样点的高光谱曲线分别进行连续小波变换，并与两种常用光谱变换进行对比。结果表明：（1）随着人类干扰程度的增加，土壤有机质的空间变异性随之增强；（2）常用光谱变换中，Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区R′与土壤有机质所建立的偏最小二乘决定系数模型R2均高于R、Log(1/R)；经过CWT变换后所建模型精度更高，模型实测值与预测值的检验精度R2分别为 0.717，0.689，0.630 ，与R所建模型的R2相比最大分别提高0.382、0.4、0.389，且RPD达到2.150、2.090、2.013 ，均能很好的预测土壤有机质含量，说明利用连续小波变换不会因人类干扰程度的提高而大幅度降低模型精度，更加适用于干旱区有机质含量的预测。

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欧攀   张正   路奎   刘泽阳  

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针对遥感图像中的目标检测问题，采用基于卷积神经网络的目标检测框架对目标进行提取，针对该网络制作了包含三类常见目标的目标检测数据集。为了解决遥感图像目标旋转角度较大的问题，将空间变换网络融入目标检测框架，提出了一种具有旋转不变性自学习能力的目标检测模型。通过与传统的目标检测方法进行对比分析，探究了不同方法对旋转不变特征提取的实际效果。相对于传统的目标检测方法，融合了空间变换网络的卷积神经网络所提取的特征具有更好的旋转不变特性，从而能够达到更高的检测精度。

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蔡成涛   王峰  

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在高速摄像条件下，双目同步立体匹配存在困难，为了解决此问题，本文提出了一种基于双目相机的空间直线运动轨迹快速测量算法。首先建立摄像机空间坐标系，然后根据小孔成像原理以及目标点与对应点的映射关系建立成像模型。小孔成像模型中光心和两个成像点可确定一空间平面，将此空间平面称为映射平面。左眼成像模型下选取两成像点与左眼光心确定左眼映射平面，同理可确定出右眼映射平面，两映射平面相交得到的直线即为所求轨迹。根据成像点与目标点的映射关系可以确定出成像点所对应的目标点坐标。基于上述原理，在对作直线运动的目标进行测量时可避免双目特征点匹配的过程。最后对算法原理进行了实验验证，并得到了通过遍历点对组合并对其测量结果求平均值来减小误差的方法，验证了原理的可行性与算法的有效性。

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陈锦   谭凯   张卫国  

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摘要：目标表面镜面反射特性会较大程度地改变激光回波波形特征，造成地面LiDAR厘米级甚至分米级的测距误差。本文对目标镜面反射造成的测距误差进行探索，分析强度数据与测距误差之间的关系，建立了一种基于原始强度数据的目标镜面反射测距误差模型。实验结果表明：利用原始强度数据可以建立不受目标材质及扫描几何构造影响的镜面反射测距误差模型，根据原始强度数据这个单一观测量可以精确地对距离数据进行改正，对提高地面LiDAR的数据精度与数据质量有非常重要的意义。

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张锋   郭金家   李志刚   栾晓宁  

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叶绿素a浓度是反映海洋浮游植物种群分布和估算海洋初级生产力的重要依据和主要参数之一。为了实现对近岸表层海水叶绿素浓度的大面积走航式观测，本文基于532nm脉冲激光器搭建了船载三通道海洋激光雷达系统，于实验室开展了与商业化叶绿素荧光计测量结果的对比评估和系统定标。室内定标实验表明，基于激光雷达探测数据反演的叶绿素浓度与叶绿素荧光计探测数据的相关系数高达R2=0.84，表现出良好的线性相关性。为了对该系统针对表层海水叶绿素浓度的探测性能进行测试和评估，于2017年9月在青岛胶州湾海域开展了初步现场走航试验。相关结果表明，基于激光雷达探测数据反演的表层叶绿素浓度与同步探测的商业化荧光计测量值的相关系数可达R2=0.69，并成功获取了走航路径上表层叶绿素浓度的分布状况，并初步检验了该船载激光雷达系统的探测能力，为系统的进一步优化以及未来与无人搭载平台的结合指明了改进方向。

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杨翠红   刘震   张静云   马晓飞  

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石墨烯带内光导可通过化学势、无序和散射引起的展宽因子来调节。采用转移矩阵方法，在含石墨烯的多层介质结构中，研究了THz区光的传输过程。在多层结构中，光吸收表现为多个吸收峰，且吸收峰的位置依赖于入射光频率、入射角和石墨烯化学势的大小。随着石墨烯化学势和石墨烯层数的增加吸收率增加，同时因石墨烯光导虚部的增加使吸收峰的位置蓝移。周期性吸收峰发生在反射光干涉相消的条件下，且可通过两条主要的反射光干涉的相位差来理解。因此可基于光传输中石墨烯吸收峰的位置和强度来给出石墨烯的化学势、能级展宽因子等参数；同时给出了可提高石墨烯吸收率、降低透射率的参数要求。

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黄湘湘   冯凯   何利杰   龚剑   陈江   李铸国  

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为了提高海洋用结构钢表面性能，采用激光熔覆技术在Q235钢板上熔覆了QAl-7铝青铜合金，对熔覆层的组织以及熔合线处铜渗透现象进行了研究。研究表明，铝青铜熔覆层在凝固过程中会发生液相分离以及过饱和脱溶现象，熔覆层组织主要由富铜相（Cu3Al、Cu9Al4）以及富铁相（AlFe3、AlFe）构成；同时由于熔池中的铜液沿着基体钢奥氏体晶界润湿扩展，在热影响区形成铜渗透现象。铜渗透深度与混合区的宽度有关，混合区越宽，铜渗透越深，可以通过控制激光熔覆工艺参数减少混合区的宽度进而控制渗透深度，从而抑制铜渗透裂纹的产生。

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陈翔   胡雄伟   李进延  

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负曲率空芯光纤是最近发现的一种具有潜在应用的新型空芯光纤，由于其包层结构简单，传输的光波导性能特殊，引起了人们广泛的研究。本文基于反谐振反射光波导模型和模式耦合模型分析了负曲率空芯光纤的导光机理，利用有限元法，模拟计算了圆形管环负曲率空芯光纤结构参数对基模限制损耗的影响。分析了嵌套环对基模限制损耗优化的原因，提出嵌套环之间的空气层对反谐振反射也有贡献，并提出嵌套环在不同管环数量结构下对限制损耗优化的潜力不同。提出了一种纤芯直径不超过20μm的低限制损耗负曲率空芯光纤，其在1550nm处限制损耗可达1dB/km以下，并可保证单模传输。为下一步低损耗负曲率空芯光纤的制备与应用提供理论指导。

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杜志峰   宋丽军   王艳  

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自然界中，怪波是一种具有极强破坏力的波，然而这种破坏力至今都无法被完整地解释，航海家们一致认为线性理论无法解释怪波的出现，其中一种比较合理的解释是，怪波是当呼吸子的呼吸周期趋于无穷时的极限情况。因此，本文基于标准的非线性薛定谔方程，首先，采用达布变换法，得到了非线性薛定谔方程的一阶呼吸子解及其怪波极限，并对一阶呼吸子解的动力学特性进行研究；其次，借助达布变换的递推关系，得到了非线性薛定谔方程的高阶呼吸子解，并对其碰撞叠加、分离、简并和并行传输模式进行了详细地研究；最后，当各呼吸子的频率趋于零时，可以得到了非线性薛定谔方程怪波极限，结果表明：怪波的幅值、凸起数以及怪波分裂后中心波峰的阶数和周围的波峰的个数均与怪波的阶数有关。

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张清博   张晓晖   韩宏伟  

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水下激光成像技术在水下目标探测领域拥有广阔前景。由于水体对激光的吸收和后向散射作用，使得水下激光图像存在严重的后向散射光和非均匀性照明现象，且具有低信噪比和低对比度的特点。为提高水下激光图像的质量，本文改进生成对抗网络的生成网络，使其成为一种包含跳跃结构和空洞卷积的深度卷积神经网络，利用该网络从自建数据集中学习待修复图像到目标图像的端到端映射参数，再对带有强后向散射光的水下激光图像进行修复。实验结果表明，本文方法能够快速对后向散射光区域进行填充修复，相比传统去噪和增强对比度方法联合处理的结果，本文方法的峰值信噪比(Peak signal to noise ratio，PSNR)平均提高9.10dB，特征相似度(Feature similarity，FSIM)平均提高0.11，实现水下激光图像的去噪、对比度增强和改善非均匀性照明问题，并且很好的去除了后向散射光。

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徐超   平雪良  

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针对标准Hough变换进行直线检测时存在的问题，提出一种基于改进随机Hough变换的直线检测算法。首先，基于8邻域搜索对边缘图像像素点进行聚类分组；然后，提出像素点梯度方向差分概念，针对每一个边缘分组，求出每组中相邻像素点的梯度方向差分，根据梯度方向差分的累加结果进行直线预检测，排除不含有直线特征的边缘组；最后，基于RANSAC算法思想，提出一种带有直线参数模型预检验的改进随机Hough变换算法，对含有直线特征的边缘组进行细分，提取出直线边缘像素点，并进行最小二乘拟合修正，得出图像中直线的精确参数。实验结果表明，该算法有效解决了标准Hough变换存在的问题，改善了直线检测过程中的误检情况，具有检测速度更快、检测精度更高的优点。

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毛强   唐雄贵   孟方   陈明   梁珊  

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可调窄带滤波器是光学系统中的核心器件之一，在光信号处理、光学传感等领域中有广泛的应用价值。本文基于亚波长光栅结构，利用微流控技术，提出了一种新型可调控窄带滤波器的实现方法，通过调控微流体通道中流体折射率,从而获得大范围可调窄带滤波功能。本文采用严格模式理论对其光学性能进行了分析与模拟，其数值结果表明，该器件波长调谐范围可达28 nm,其滤波带宽不大于0.03 nm，灵敏度S大于350 nm/RIU，品质因数Q高达50000，其光学性能优异。另外，该新型器件具有结构简单、易于制作、调控简便等诸多优点，在生物传感、化学分析等领域具有广阔的应用前景。

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郭卫   李凯凯   柴蓉霞   张丽苹  

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为了研究激光熔覆过程中的稀释效应，利用ANSYS有限元分析软件模拟了不同扫描速度下的单道激光熔覆304不锈钢过程中的温度场，并依据材料的熔点计算出稀释率（DR）。在27SiMn钢表面进行了相同条件下的激光熔覆实验，通过光学显微镜测量了单道熔覆层横截面的高度和宽度以及热影响区（HAZ）的深度，并计算出稀释率。通过能谱分析测试仪分析了熔覆层中不同区域的元素成分，利用显微硬度计测量了显微硬度。结果表明，数值模拟和实验得到的稀释率基本一致，均随着扫描速度的增大逐渐减小；扫描速度越大，熔覆层中元素的稀释效应越小，熔覆层中越靠近基体的区域，元素的稀释现象越明显；从熔覆层到基体的显微硬度呈“低-高-低”的三台阶式分布，且随着扫描速度的增大，“高”硬度区的宽度逐渐变小。

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宁冉   李重光   楼宇丽   桂进斌   宋庆和  

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计算全息图的计算速度缓慢，是全息三维动态显示系统中亟待解决的问题之一。为了实现全息图的准实时计算，本文提出了利用matlab编程实现多图像处理单元加速全息图计算的方法，该方法充分利用了matlab编程的简易性和GPU的高计算性能，可有效地节约研究人员用于全息图计算的时间。通过模拟实验，提出的方法可比传统计算方法提高两个数量级左右。

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王娅茹   梁兰菊   杨茂生   王旭娟   王岩  

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基于半导体硅电导率的可调性，设计了一种基于金属短线（CW）和圆形开口谐振环（SRR）的可控电磁诱导透明结构，实现了对EIT效应的主动调控。研究发现，当半导体硅的电导率为1s/m，在1.33THz附近呈现出透射率约为94%的窄透明窗口。随着半导体硅电导率的增加，当电导率为5000s/m时，透射率变为58%，当电导率为15000s/m时，EIT效应基本消失，调控效率达到了66%。利用耦合模理论对不同电导率的透射谱进行拟合，曲线非常吻合，表明仿真结果和理论计算结果是一致的。仿真和计算结果表明，当硅的电导率增大时，暗模式的阻尼率增大，其损耗也增大，当电导率大到一定值时，暗模式的谐振不能被激发，EIT效应消失。

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李勇   佟国峰   杨景超   张立强   彭浩   高华帅  

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场景理解是信息科学里的重要研究内容，而三维数据相比于二维数据有着众多优势，目前点云的获取有多方式，且不同获取方式的点云具有不同的特点，此外，基于点云的三维场景理解中的关键技术研究还没有完整、系统的综述。本文总结了不同方式的点云获取方法，并对不同的点云数据及相关数据库进行对比分析。然后，基于目前三维场景理解的研究进展，针对三维场景理解中的点云滤波、特征提取与点云分割和点云语义分割等技术进行了对比分析与总结。通过对近些年国内外文献的总结梳理，凝练出三维场景理解关键技术中存在的问题，并对三维场景理解问题的发展趋势做了展望。基于点云的三维场景理解因其数据的丰富性而被广泛应用在众多领域中，但是目前基于三维点云的场景理解效果还有众多内容有待去深入研究，尤其是针对彩色激光点云的场景理解。

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柏刚   杨依枫   晋云霞   何兵   周军  

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光谱合成为高亮度光源的功率缩放提供了一种结构简单而稳定的方案。光纤激光器的光谱合成在保持光纤本身优势的同时，还能突破单纤输出功率的限制，在高功率应用方面具有特别的吸引力。然而，光束质量作为激光器的生命线，维持良好光束质量的输出对实际光谱合成系统的构建至关重要。本文首先简单回顾了高功率光纤激光光谱合成的研究进展和发展现状，然后针对影响合成激光光束质量的外界因素进行了细化的介绍，主要包括合成系统中元器件的影响和子光源阵列的线宽展宽。希望根据这些现有的理论和实验结果，以及中国科学院上海光学精密机械研究所在光谱合成光束质量改进方面的最新研究进展，有助于优化设计光谱合成系统的内置参数，从而推动高亮度光谱合成技术的进一步发展。

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袁庆贺   井红旗   张秋月   仲莉   刘素平   马骁宇  

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近年来，半导体激光器迅速发展，已经成为世界上发展最快的一门激光技术。凭借着体积小、质量轻、结构简单、输入能量低、易于调制以及价格低廉等优点，半导体激光器在工业加工、医疗美容以及军事等方面获得了广泛的应用，形成了广阔的市场。本文以世界各国近年来在大功率半导体激光器方面所取得的研究成果为基础，重点介绍了GaAs基近红外大功率半导体激光器在输出功率、亮度、电光转换效率、光束质量、寿命与可靠性五个方面的研究进展；并结合目前市场分析，详细阐述了半导体激光器的应用前景。随着新型半导体材料的发展、激光器结构的优化以及材料外延技术的成熟和封装工艺的进步，展望了未来大功率半导体激光器的发展趋势。

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凌寒羽   王培元  

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针对当前相机位姿估计中图像坐标点和世界坐标点测量值均无法达到完全精确的理想状态，在实际应用中时常会忽略空间目标的测量误差这一问题，提出一种结合物方残差和像方残差的加权迭代计算方法。首先使用EPnP算法进行位姿估计，随后在此基础上加入改进的迭代算法进行结果优化。迭代算法遵循空间参考点的可信度原则，并对OI正交迭代算法中物方残差目标函数进行自适应加权处理。随后将迭代后的平均像方残差作为最小误差判决阈值来修正误差较大的的参数。实验证明，该方法可以大大提高EPnP算法在非冗余情况下位姿参数的计算精度和鲁棒性，并且在参考点充足的情况下，可以维持原算法的高精度，具有较强的实用价值。

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裴亮   刘阳  

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为了构建面向统一的地理空间环境的异源多分辨率遥感影像的真三维模型,本文以卫星立体影像数据、倾斜摄影数据为数据源，以资源三号卫星获取的湖南省遥感影像为例，基于瓦片金字塔模型，实现不同分辨率的多类型数据的融合，建立地形与纹理一体化表达的真三维模型，并自主研发了ItelliEarth软件实现基于海量地形数据的三维场景下数据模型的可视化。结果表明，本文所提方法建立的真三维模型符合相关规范要求，为实现大尺度空间真三维模型构建提供有效途径。

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裴亮   刘阳   谭海   高琳  

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资源三号测绘卫星获取到的数据在进行传感器校正产品的生产之前，需要剔除云量覆盖过大的影像，以减轻生产负担，提高生产效率。针对于资三卫星影像波段较少，光谱范围受限的问题，本文提出了基于改进的深度学习全卷积神经网络的资三遥感影像云检测方法。首先，通过专业的目视解释法制作准备大量云区检测训练样本，为防止过拟合，对实验数据集进行正则化。然后，将预训练过的深层卷积神经网络vgg16的全连接层改为全卷积层，采用反卷积方法对网络中卷积层的特征图进行上采样获取FCN-8s的输出结果，以保持输入云区影像与输出云区预测影像相同的尺寸并对每个像素产生预测。为了获取更高精度的实验结果对FCN-8s进行再次上采样，并采用Adam的梯度下降方法加速参数收敛。最后，用资源三号云区影像数据集对网络进行训练及验证，将上采样后的影像特征输入sigmoid分类器进行分类获取云区检测结果。实验结果表明，基于改进的全卷积神经网络的云区检测方法在检测精度上明显优于传统遥感影像云区检测方法，检测效果可以达到90.11%的准确率。

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乔玉晶   高胜彪   皮彦超  

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多目立体视觉组网测量用于大型工业结构的三维精密测量，而测量网络节点中的视觉传感器的位姿则影响测量网络系统的测量精度，为明确位姿对测量精度的影响，提出一种测量网络节点位姿优化方法。首先建立了网络节点参数的数学模型，分析各位姿参数对测量精度的影响机理，然后通过仿真获得测量网络节点位姿参数最优取值范围，确定位姿参数的优化初解，最后利用测量标定板上的标志点间距离进行实际三维视觉测量，将测量间距与实际距离比较，结果表明，测量网络节点的视觉传感器位姿参数经过优化处理后，测量相对误差明显降低，幅度达0.6%左右，该方法对提高多目视觉组网测量精度提供了理论与技术支持。

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肖悦娱   蒋晓勇   陈华  

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穆勒矩阵是偏振调制系统设计和评价的有力数学工具，通过穆勒矩阵，可以获取光纤系统的偏振模色散、偏振相关损耗等信息。由于光在光纤内的偏振态很容易受到外界环境的影响，因此对光纤器件穆勒矩阵的测量是一个较困难的工作，需要借助较复杂的偏振控制或监视系统。同时穆勒矩阵并不直观，需要通过分解获得光纤的偏振模色散、偏振相关损耗等参数。本文将极分解得到的矩阵与其在邦加球上的轨迹相联系，通过输入光和输出光偏振态在邦加球上位置的关系，可直接获取非消偏元件的双折射矩阵和二向色性矩阵。实验证明该方法的偏振控制系统只需要一个可旋转起偏器，在测试前和测试后提供两个确定的偏振态，即可直接获得光纤器件的双折射矩阵和二向色性矩阵，在测量过程中亦无需改变待测光纤的状态。

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郭思阳   林嘉睿   杨凌辉   邾继贵  

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室内空间测量定位系统（workshop Measurement Positioning System，wMPS）是一种基于旋转激光扫描的分布式测量定位系统，激光信号从发射站产生经由物理空间传播并被接收器接收最终形成时间信号，各个阶段均易受到干扰并引入测量误差。本文引入了时间信号误差分析方法以及对应滤波技术，其以激光信号计时原理为基础，对信号测量过程中可能出现的误差因素进行分析，并基于时间序列统计理论对时间序列信号进行预处理、时域特征分析以及频域特征分析，发现时间序列中存在共模噪声并采取主成分分析滤波法对共模噪声进行剔除。实验结果表明：经过主成分分析滤波后，不同时间序列噪声幅度至少减小10%。

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曾海瑞   孙华燕   都琳   王帅  

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为了满足光电设备对空间目标观测时的高动态范围需求，针对星空背景下的空间目标图像特点，提出了一种基于相机阵列的高动态范围图像合成方法。首先利用相机阵列系统，对空间同一区域进行观测，获取不同曝光图像，并以恒星质心为控制点，实现了不同相机间图像的配准；考虑到背景噪声对图像的影响，结合标定的各相机的逆响应函数，合理构建了高动态范围图像合成的权重函数，进而将配准后的不同曝光图像合成为一幅高动态范围图像。实验结果表明：合成后图像的动态范围增加了 ，且该方法有效地提高了图像信噪比，克服了目标成像过暗和过饱和的问题，利于目标的检测与提取。

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史如晋   曾万聃   夏钒曾   曲晗  

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食源性致病菌的快速识别是一项重要的工作，与传统检测方法相比，拉曼光谱能在无损检测的同时加快鉴别速度。为了提高大肠杆菌O157:H7以及布鲁氏菌S2株拉曼光谱识别的准确性和效率，提出一种基于主成分分析与Stacking的集成判别模型，使用网格搜索以及K折交叉验证来提高模型的鲁棒性。与逻辑回归、K近邻、支持向量机等单一模型进行对比，实验结果证明Stacking集成模型有最高的准确率达99.73%，达到了预期效果。

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任之俊   蔺素珍   李大威   王丽芳   左健宏  

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针对Mask R-CNN目标检测方法未能充分利用所有层特征映射图信息而导致准确率不够精确的问题，提出一种基于改进特征金字塔的Mask R-CNN目标检测方法。首先，对图像进行预处理，再对经特征金字塔提取的特征映射图采用自下而上的反向侧边连接方法进行连接，然后，将连接后的特征映射图分别输入区域建议网络和RoIAlign，区域建议网络对其提取边界框再输入RoIAlign。最后，对RoIAlign的输出进行分类和回归，根据损失函数对网络进行调整。实验结果表明，相比于Mask R-CNN检测框架本文方法在不同的交并比阈值下的平均准确率均值在目标边缘和包围盒两项检测中平均提高了约2.4%和3.8%。尤其对于中等尺寸目标的检测准确率有较大的提高，分别为7.7%和8.5%，具有较强的鲁棒性。

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薛松   张思雨   刘永峰  

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高光谱超分图像具有对地物属性精细探测的能力，可对低分辨率图像高分辨率化，提高图像的可认知度。而针对高光谱超分图像尚无有效的质量评价方法。鉴于此类图像评价准则问题的重要性和必要性，本文利用经典超分方法获得高光谱超分图像集并深入研究了图像的特点，提出了一种基于三类图像特征的高光谱超分图像质量评价方法。该方法分别计算了图像的空域自然场景统计、局部频域特征以及局部二值梯度, 获得了三类特征向量，对三类低层特征向量建立回归森林模型预测图像的质量分数。实验结果与其他经典方法相比，本文算法具有更好的准确度和主客观一致性。算法能够满足高光谱超分图像质量需求。

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袁沭娟   许吉   李洋   刘山峰   陆昕怡   陆云清   刘宁   张柏富  

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双曲超材料是一种亚波长结构的各向异性人工微结构材料，具有许多新奇的光学性质，在控制光传播方面具有较大的应用前景。石墨烯在近红外至太赫兹波段有较好的光学响应，利用用石墨烯材料可以拓展双曲超材料的适用波段，并提高结构的集成度，其光学特性更具可调性。本文用等效媒质理论分析了近红外波段的石墨烯-电介质多层膜结构的双曲色散关系，对传输矩阵法进行优化使其更适合双曲超材料中的大切向波矢条件，计算分析了不同周期数的石墨烯双曲超材料的透射谱。进一步利用F-P腔理论分析并解释了透射谱上随结构整体厚度增加透射峰个数增加和间隔减小的数值关系及物理机制。结果证明了石墨烯双曲超材料在近红外波段的双曲色散关系，等频曲线和透射谱均表明实现电磁波传输需要具有大切向波矢条件。整个结构的透射谱特性受到结构总周期数的影响，并可用F-P腔理论进行分析和反向结构设计。本文的理论研究结果为相关人工光学微结构材料分析及电磁波行为调控器件的设计提供一定的学术参考。

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黄亮   杨卫民   林承友   焦志伟   石美浓  

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本文提出了一种能够实现近红外区域(780-1100nm)高反射的聚合物交替多层PC/PMMA周期性光学薄膜的设计，满足对太阳光的隔热及内部智能采光的需求，降低能耗，可用于建筑、汽车等玻璃贴膜，并说明了利用微纳层叠共挤设备可以制备出这种特殊多层光学膜结构。利用遗传算法搜索出四个周期的最优布拉格中心波长，得出最优膜的总厚度。仿真了四个周期叠加多层膜的光谱特性，讨论了入射角变化及厚度误差对多层膜近红外区域总反射率的影响。

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吴庆尉   范海东   关键   吴迎春   吴学成  

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颗粒，尤其是复杂燃料颗粒表面形貌的三维测量是实验测量领域的难点。结构光投影法具有非接触、精度高、速度快等优点，在颗粒表面形貌测量方面有较好的应用潜力。利用结构光投影法测量煤块表面形貌时，由于煤块形状复杂、表面反射率低等特点，出现了大量无效相位点的问题，论文以相位梯度为基础建立可靠度判据，将煤块有效测量区域内的相位点分成两类，依次校正，并检验了算法的适用性和测量精度。实验结果表明，所提出的方法较好地解决了煤块表面形貌结构光测量中无效相位点的问题，为下一步煤燃烧/气化过程表面形貌的三维实时测量奠定了基础。

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张洁   赵红东   李宇海   闫苗   赵泽通  

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细粒度车型图像的类间特征差异小，在复杂图片背景中识别干扰因素多。为提高模型在复杂背景中对图像的特征提取能力和识别准确度，提出了基于支持向量机（SVM）和深度卷积神经网络（DCNN）的分类器集成模型Softmax-SVM。它将交叉熵代价函数与hinge损失函数相结合，代替Softmax函数层，减少了过拟合的发生；同时设计了一个10层的DCNN提取特征，避免了手工提取特征的难题。实验数据集为复杂背景下的27类精细车型图片，尤其还包含同一汽车厂商的相近车型。在不进行大量预处理的条件下，Softmax-SVM分类器识别269张测试样本能够取得97.78%的准确率,识别速度为0.759s，明显优于传统模式识别方法和未改进前的DCNN模型。实验结果表明，基于DCNN的Softmax-SVM分类器能够适应环境的复杂变化，兼顾识别精度与效率，为复杂背景下的细粒度车型分类提供实际参考价值。

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张晓慧   郝润芳   李廷鱼  

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异常目标检测在高光谱图像（Hyperspectral Images, HSI）处理领域发挥越来越重要的作用。绝大多数的异常检测算法通过建立背景模型，并利用异常与背景之间的差异来区分它们。如何构建一个没有异常目标污染的背景模型是一个非常关键的问题，而低秩稀疏矩阵分解算法（Low-Rank and Sparse Matrix Decomposition, LRaSMD）可将背景和异常区分开，因此可以极大地减弱异常目标对背景的污染。本文提出了一种基于低秩稀疏矩阵分解和稀疏字典表达（Low-Rank and Sparse Matrix Decomposition-Sparse Representation, LRaSMD-SR）的高光谱异常目标检测算法，本算法首先通过LRaSMD的方式获取背景集，然后通过稀疏表达的方式从背景集中构建背景字典模型，最后通过计算重构误差来检测异常点。我们提出的算法在模拟和真实数据上都进行了有效性验证，实验结果证明我们提出的算法具有非常好的异常目标检测性能。

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刘燕德   杜秀洋   李斌   胡军   吴建   郑艺蕾  

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葛粉含有丰富的营养成分和矿物质，老少皆宜，是人们常用的营养品。为了延长葛粉的保存时期，会在葛粉中添加苯甲酸。使用过量的苯甲酸可能会引起人体腹泻、腹痛、心跳加快等毒副作用。因此对葛粉中苯甲酸的含量进行定量的检测具有重要意义。本文使用太赫兹时域光谱技术对葛粉中苯甲酸含量进行定量分析，并对样本进行了有塑料包装袋的检测。首先对原始数据进行多元散射校正、基线校正、一阶导数、二阶导数等预处理，然后利用PLS对葛粉中苯甲酸的含量建立预测模型。无塑料包装袋的模型决定因子R2为0.975，预测均方根误差RMSEP为1.126%；塑料包装袋的模型决定因子R2为0.976，预测均方根误差RMSEP为1.356%。太赫兹时域光谱技术可以对葛粉中苯甲酸进行快速有效无损的检测，在实际生活中具有重要的意义。

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刘瑞煌   时家明   赵大鹏   张继魁   刘志伟  

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作为一种新型人工结构材料，光子晶体基于光子带隙的高反射特性可以实现热红外隐身。为研究环境辐照对光子晶体薄膜红外隐身效果的影响，本文把光子晶体薄膜以及红外隐身涂层和普通迷彩布作为待测样品，贴在60℃的热源上，并放置于室外环境进行红外隐身实验。在太阳、大气和墙壁等红外辐射下，分别从东南西北四个方向对这三种隐身材料的红外辐射温度进行了实时测量。数据表明，太阳光对光子晶体薄膜8-14 μm波段隐身效果的影响较小，并且在绝大部分角度范围内对3-5 μm波段隐身效果的影响也较小；墙壁和大气的辐射对光子晶体薄膜3-5 μm和8-14 μm波段隐身效果的影响都较小。总体说来，虽然在特定的很小的角度范围内可以观察到太阳辐照的影响，光子晶体薄膜在中、远红外双波段的隐身效果依然优于另外两种传统红外隐身材料。

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陆繁  

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提出了一种基于 型三能级原子，腔量子电动力学系统，产生量子纠缠态的方案。数值分析了在不同耦合强度条件下，任意两腔之间纠缠演化规律。在此方案中，令一个 型三能级原子相继通过两对耦合无损空腔，在原子与空腔之间相互作用时间确定时，改变耦合腔间的耦合强度，可实现对腔间纠缠的控制。利用此方案可同时实现多分量量子纠缠态的产生和控制。

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程子阳   任国全   张银  

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为了在野外环境中识别叶片及邻近的障碍物，本文提出一种三维激光雷达的目标检测算法。算法首先使用雷达点云中的相邻点构建邻域特征，提取新的特征参数作为判别依据；接着从训练样本中统计叶片和障碍物的邻域特征参数，利用期望最大算法求得混合高斯模型来表征特征参数的分布情况；然后利用原始雷达点云构造无向图，通过马尔科夫随机场建立先验模型，进而在最大后验概率框架下归约简化得到最优目标函数；最后采用图割法求解目标函数。算法已经成功地应用在无人平台上，使用情况和对比试验表明：算法能有效地识别叶片及其邻接障碍物，可以清楚地分辨障碍物边界。此外，本文算法较用作对比的算法具有更高的鲁棒性和准确率，且实时性满足实际应用的需求。

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王帅帅   王菊   马闯   李天宇   谢田元   于洋   于晋龙  

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本文提出了一种基于直调激光器注入锁定产生倍频信号的方案。将调制频率为1 GHz的正弦波光信号的高阶谐波分量注入到直调激光器，被注入后的直调激光器中的光场强度和载流子浓度相互作用形成光电流，光电流经过直调激光器的射频(RF)端口形成微波倍频信号。实验中通过检测RF端口的倍频信号功率变化，反馈控制直调激光器的波长完成直调激光器的自动锁定，产生无光电探测器的10 GHz、12 GHz微波倍频信号。对比无自动锁定回路的注入锁定方案，自动锁定产生的微波倍频信号更加稳定，其功率波动在10 min内稳定在2 dB，10 kHz处的相位噪声恶化程度控制在2.2 dB。本方案微波倍频信号的最高倍频数取决于直调激光器的最高调制速率。

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姜凌红  

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本文基于模式截止法设计了两种超宽带单偏振单模方形阵列液晶填充光子晶体光纤，利用全矢量有限元法分析了光纤纤芯额外空气孔的引入、纤芯孔间距、及纤芯液晶填充孔径对其单偏振单模传输特性的影响，得到了一种带宽可调谐的超宽带单芯单偏振单模光子晶体光纤，其单偏振单模传输可在波长0.75 μm到2.59 μm范围内调谐，限制损耗低于0.1 dB/km的单偏振单模传输带宽可达970 nm；另一种是在波长 0.98 μm到1.74 μm波段范围内具有单偏振单模传输特性的双芯光子晶体光纤，并将其应用于波分复用系统的波分解复用器中，提出了一种器件长度仅为1.06 mm的光子晶体光纤分波器，实现具有单偏振单模传输特性的波长1.31 μm和1.55 μm光分束。

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奚加超   支冬   马阎星   司磊  

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光纤激光分孔径相干合成光束的远场能量集中度决定于近场各路光束的排布方式及占空比，高占空比孔径填充是获得较高的能量集中度的关键。本文提出了基于两种新型子孔径形状的填充方案，相较于传统圆形子孔径正六边形排列填充方案能获得更高的面积填充占比，通过评估远场相干合成光束质量，权衡光束截断导致的能量损耗与填充因子的改善带来的光束质量提升，计算获取到最优解，仿真结果表明，这两种方案相比于圆形子孔径正六边形排列填充方案能将远场桶中功率占比提升分别为9.2%和13.9%。该研究提出的孔径填充优化方案，对于提升光纤激光阵列分孔径相干合成效率具有一定的实验指导意义。

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王佳雯   洪阁   刘天军  

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摘要 光动力疗法（photodynamic therapy，PDT）是一项利用激发光、光敏剂和氧分子诱发的光动力反应进行疾病治疗的新技术。与手术、放化疗等传统的治疗方法相比，PDT具有创伤小、毒性低、选择性好、可重复治疗等优势，近年来逐渐成为微创治疗领域的研究热点。目前，PDT已广泛用于治疗痤疮、鲜红斑痣、眼底黄斑、尖锐湿疣、体表恶性肿瘤等，取得了令人满意的治疗效果。随着微纳光纤的出现和医疗内窥镜技术的发展，PDT突破了激光穿透深度的限制，成功的应用于口腔、咽喉、食管等消化道疾病的治疗，特别是在胃肠疾病的治疗中取得了一定的进展。本文综述了PDT在胃肠疾病治疗领域的应用，从体外研究、体内研究和临床实践三个角度归纳总结PDT的国内外研究现状，探讨其对不同类型的胃肠疾病的治疗效果和应用前景，以期为PDT在胃肠疾病临床治疗领域的广泛应用提供必要的技术支持。

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宋媛媛   陈鼎   丛爽  

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本文采用II型自发参量下转换来制备纠缠光子对，在Mathematica环境下，通过对纠缠光子对的联合光谱和单光子光谱的作图来分析纠缠光子对的频率纠缠、频率关联、量子干涉特性以及参数对特性的影响。结果表明：对于连续光泵浦，可得到最大的频率纠缠度和干涉可见度；对于脉冲光泵浦，在脉冲光频宽一定的情况下，非线性晶体厚度的增加，双光子的联合光谱变窄，频率纠缠度增大，不可区分性减小，干涉可见度减小；在非线性晶体厚度一定的情况下，脉冲光频宽的减小，双光子的联合光谱变窄，频率纠缠度增大，不可区分性增大，干涉可见度增大；选取不同的联合光谱函数的参数，可以得到具有频率反关联、不关联和正关联特性的双光子。

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查申龙   马宏亮   查长礼   陈家金   黄星   刘锟   占生宝  

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摘要：变压器运行过程中由于各种不同类型的故障，会产生多种类型的烃类气体，甲烷作为变压器故障气体中的一种，对其浓度的探测，能够为变压器运行状况的在线监测提供数据参考。本文利用宽带光源设计了用于甲烷浓度探测的光声光谱系统，在最佳调制频率下对甲烷浓度进行探测，利用Allan 方差对系统的稳定性和最低探测浓度进行分析，实验表明系统对甲烷的探测极限浓度能够达到1ppmv。为了对系统探测的准确度进行评估，将宽带光声系统与基于分布反馈式二极管激光光源和长光程吸收池的直接吸收探测系统相结合，对多组相同浓度的甲烷进行探测，通过对比表明，宽带光声系统对甲烷浓度探测的误差约为8%。该系统成本低，对甲烷浓度的探测准确度和灵敏度符合国标要求。

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魏博斌   孔令刚   蒋庆安   曹玉梅  

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摘要：线性菲涅尔聚光发电系统具有迎风面小、土地占有率高等优点受到市场的青睐，但是聚光系统的建造成本高制约着其发展应用。基于以上问题，本文采用了多个细集热管代替一个粗集热管的方式来解决该难题，使CPC的总开口达到1118.798mm和一次反射镜的宽度达到831.81mm。同时本文对于该设计思路下的聚光系统进行了研究，得到复合抛物面聚光器（CPC）开口半角为45°较好，在工作时长为8小时内，照射在一次镜场中的光线进入CPC率均达到75%以上，工作时长为8小时内，瞬时进入率均高达72%以上，实验验证在夏天晴朗天气的中午系统光学效率达到61%。

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蔡晨东   霍冠英   周妍   韩辉  

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由于水体对光的吸收和散射作用，水下图像往往存在对比度低、细节模糊和颜色失真等问题，为此提出一种基于场景深度估计和白平衡的水下图像复原方法。首先，采用Sobel边缘检测和形态学闭运算将水下图像中的近景和远景分离，对RGB通道与场景深度的变化关系进行回归分析，以得到场景深度图像并估计水下背景光；其次，对衰减严重的颜色通道取其逆通道，以修正透射率估计；然后，通过逆求解水下光学成像模型来消除后向散射；最后，改进白平衡算法以更好地校正水下图像的颜色畸变，得到复原后的水下图像。与典型的4种水下图像复原方法进行主客观评价比较，实验结果表明：该方法可以有效地提升低质量、低照度的水下图像的细节清晰度和色彩保真度，恢复真实的视觉效果。

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侯向丹   郑梦敬   刘洪普   李柏岑  

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在影像医学图像的诊断中，为了能更好的挖掘出尽可能多的决策信息，需要对图像进行有效的图像增强，而传统的医学图像增强算法具有噪声和模糊性的缺点，所以本文提出一种基于剪切波（Shearlet）和改进Pal-King算法的图像增强算法。首先利用Shearlet变换将图像分解为高频和低频两个部分，然后通过自适应阈值去噪的方法对图像进行有效去噪，再使用剪切波反变换重构图像，之后对图像使用Pal-King算法增强对比度，以突出图像的细节信息。为了验证算法的有效性，本文利用自建肺部图片库将本文算法与剪切波、分数阶微分以及改进的Pal-King增强方法进行比较，发现图像在增强效果和对比度方面都有了显著的提高。

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陈至坤   黄微   程朋飞   沈小伟   王福斌  

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针对油类污染物成分复杂，光谱重叠难以识别的问题，提出三维荧光光谱结合组合算法（ACM）的新方法。ACM将交替三线性分解（ATLD）、自加权交替三线性分解（SWATLD）与平行因子分析（PARAFAC）算法组合，实现三种算法的优势互补。首先配制以四氯化碳为溶剂的三组分不同浓度的柴油、汽油和煤油的混合溶液，利用F-7000荧光光谱仪测量混合溶液的三维荧光光谱，然后采用空白扣除法与缺损数据修复-主成分分析（MDR-PCA）法进行预处理消除散射干扰，最后采用ACM对三维光谱数据矩阵进行分解，并与以上三种算法解析结果进行对比。结果表明ACM对组分数不敏感，解析结果更准确，样本的平均回收率为：柴油96.68%、汽油97.83%和煤油97.11%。能够实现混合油类物质的定性与定量分析，具有一定的普适性。

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陈湟康   陈莹  

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为了在说话人识别任务中有效融合音视频特征，提出一种基于深度门的多模态长短期记忆网络。首先对每一类单独的特征，建立一个多层长短期记忆网络模型，并通过深度门连接上下层的记忆存储单元，增强上下层的联系，提升该特征本身的分类性能。同时，通过在不同模型之间共享连接隐藏层输出与各个门单元的权重，学习每一层模型之间的联系。实验结果表明，该方法能有效的融合音视频特征，提高说话人识别的准确率，并且对干扰具有一定的鲁棒性。

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程德强   邵丽蓉   李岩   管增伦  

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现有的自适应多尺度分块压缩感知算法中忽略了高频信息在重建中的作用，导致图像的边缘轮廓得不到充分重建；并且在压缩分块过程中采用固定分块大小，没有充分利用图像自身的稀疏性。针对上述不足，本文提出一种多尺度分块的自适应采样率压缩感知算法。该算法充分利用小波变换后的高频信号和低频信号，并且针对图像的固定尺寸分块进行改进。首先对低频部分利用自适应邻域特征的空域滤波算法消除块效应；其次，对高频部分依据纹理特征自适应选取图像块的大小，实现样本块尺寸的自动划分和采样率的自适应。最后，分别对纹理信息各异的图像进行压缩重建仿真，结果表明，重建效果明显优于已有的自适应采样率的算法。

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赵彪   杜鹏飞   沃江海   丛雯珊   张钧凯   余岚  

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本文提出了一种基于啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的可调谐双通带微波光子滤波器(MPF)。利用两个级联的拥有不同中心反射波长和带宽以及不同啁啾率的CFBG，对已调制光信号产生不同延时，从而获得两个不同的频率通带。通过调整马赫-曾德尔干涉仪(MZI)中的可调谐光延迟线(VODL)，改变MPF的自由频谱范围(FSR)，可实现两个通带中心频率的调谐，并通过实验验证了该方法的有效性。实验中，产生了中心频率分别为6.75 GHz和16.07 GHz的双通带MPF。在此基础上，通过调节MZI两臂的臂长差，实现了MPF中心频率的调谐。本文所提出的双通带MPF结构简单、容易实现，并且有着很好的可调谐性和稳定性。

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齐美玲   邵枫  

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随着社会信息化的不断深入，宽视角、高分辨率的全景图像已成为图像处理领域的研究热点。为了更好的评估和设计拼接算法，提出了一种面向颜色校正的拼接图像质量评价方法。首先，利用现有的颜色校正算法和拼接算法建立了含有5种色差的拼接图像库；其次，为了综合评估色差拼接图像的质量，分别从拼接前图像序列和拼接图像提取四个特征，然后将四个特征进行融合，通过支持向量回归算法建立特征与质量之间的关系模型，预测色差拼接图像质量。将所提出的评价方法在色差拼接图像库上进行了大量实验，实验结果表明：所提出的方法可以有效的评估色差拼接图像的质量。

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娄辛灿   郝凤欢   刘鹏飞   李博  

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提出了一种波长扫描与时分复用相结合的光纤光栅阵列波长解调系统，通过对波长扫描光信号的脉冲调制，实现对一种树状拓扑结构式大容量光纤光栅阵列的波长解调。实验搭建了光纤光栅阵列波长解调系统，验证了其对高复用度光纤光栅阵列的波长解调能力。测试了光纤光栅阵列波长解调性能，结果显示，其实现了传感器阵列各阵段光纤光栅的波长识别与解调，波长测量精度为2.5pm，短时间内，测量波动范围在±2pm之间。

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贾科军   靳斌   郝莉  

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室内光无线信道可以看做是准静态的、具有低通特性的多径信道，并且可见光通信（VLC）通常是功率受限的系统。为了充分利用信道频谱资源和节约能源，提出将Chow、Hughes-Hartogs、Fischer自适应比特-功率加载算法应用于非对称限幅光正交频分复用（ACO-OFDM）系统，并和自适应直流偏置光OFDM（DCO-OFDM）的性能进行了比较。结果表明，在保证误码率（BER）性能的条件下，自适应算法比等比特加载方法能节约15%的光功率和30%的电功率，其中Fischer算法最节约功率，而Hughes-Hartogs算法需要的功率最多。在信息速率相同时，自适应ACO-OFDM比DCD-OFDM更节约功率。

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刘博文   杨凌辉   牛志远   徐秋宇   张正吉   王金旺  

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多相机系统的自主定位技术通过多个相机对于空间中的特征点的观测恢复出系统自身的空间位姿，并借助多相机的大视场克服复杂现场环境影响，提高测量精度。针对多相机系统结构复杂、位姿恢复难度大耗时长的问题，提出使用基于图优化模型（General Graphic Optimization，简称为g2o）的自主定位方法。在求解高效透视n点定位（efficient Perspective-n-Point，简称为EPnP）问题得到近似估计位姿的基础上，借助图优化框架对多相机系统与空间控制点的观测问题进行建模，进而将位姿恢复问题等价为最小化重投影误差非线性优化问题。借助近景摄影三坐标测量系统（Video-Simultaneous Triangulation and Resection System，简称为VSTARS）搭建的控制场和直线导轨搭建的多相机系统测量模拟实验表明，该方法具有较高的测量精度和较快的运行速度。

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吕蓓婷  

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本文以相位测量偏折术作为技术手段，构建了由LED平板显示器、被测镜面物体和CCD摄像机组成的测量系统。将计算机生成的正弦条纹图像通过LED平板显示器投射于被测镜面物体，用CCD摄像机从另一方向获取因镜面轮廓变化而产生的变形条纹图像；运用相位分析技术和相位去包裹算法，求解出变形条纹图像的绝对相位分布；由测量系统的几何物理模型分析和标定结果，通过运算，求取镜面的法矢分布；最后，将法矢分布转换成被测镜面的梯度分布，经数值积分实现镜面物体的测量与重建。本文提出了一种一般几何设置下的测量几何模型及其系统标定方法，对设备要求低，灵活度高，且精度较高，通过对凹面镜的初步实验证明了该方法的可行性。

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郭继昌   魏慧文   何艳红   顾翔元  

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图像隐写的安全性是衡量隐写性能的重要指标。在最小化嵌入损失函数隐写算法框架的基础上，结合Daubechies小波和WOW算法，提出了一种空域图像自适应隐写算法。首先通过构造方向滤波器组获取图像在多个方向上的残差，分析残差得到对应方向的信息嵌入合适度，再使用H?lder范数将不同方向的信息嵌入合适度进行合并，将其定义为损失函数，然后使用均值滤波器对损失函数进行平滑处理，最后结合STC编码技术，按照平滑处理之后的损失函数将信息嵌入到载体图像中。为检测所提算法的安全性，提取图像的SRM和SRMQ1两种特征进行抗隐写分析对比实验，结果表明，在相同嵌入率下，较于四种典型隐写算法，所提算法具有更高的安全性能。

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宛雄丰   郝士琦   张岱   赵青松   徐晨露  

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针对多脉冲位置调制(MPPM)星间激光通信系统受瞄准误差影响的问题，分析了两种噪声极限下的系统性能，在散粒噪声极限下，给出了平均误符号率的解析表达式，并通过Monte Carlo仿真验证了理论计算的正确性；在热噪声极限下，利用高斯Q函数的边界给出了平均误符号率的紧密上边界的解析表达式，通过与精确值的比较，验证了边界计算结果的准确性。数值仿真的结果表明：随着抖动方差的增加，系统性能将迅速下降；当发射功率的取值范围不同时，不同束腰半径下系统性能的优劣存在差异；当单个符号中的脉冲数不变时，通过增加符号中的时隙数可提高系统性能，但此时的带宽利用率也会降低。因此，在系统参数的选取中，需要综合考虑以上因素。

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高嘉乐   吕辰刚   戚皓   鹏飞  

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为了解决机器视觉测量中，由于被测物体表面结构差异，反射率不同而引起的视觉质量问题，本文提出一种新型的基于投影仪—相机系统的自适应照明方法。由于采用双频光栅条纹，我们可以结合高低频相移方法的特点进行相位解包，这种方法比传统单一频率的条纹进行解包相位精度更高，从而提升测量过程中所必须获取深度值的精度。同时利用彩色图像多通道的这一特点，不同通道处理不同频率的条纹光栅，这种方式相较于黑白图像测量的方法速度提升一倍。因此，本文提出的双频相移自适应照明方法，可以实现机器视觉测量中的高精度高速度需求，提升机器视觉在线检测的能力，可以广泛应用于工业检测领域与图像识别领域。

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孙逸铭   张泽群   檀财旺   赵晓叶   陈波   宋晓国   冯吉才  

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钛/铝异种金属之间巨大的物理性能差异制约着两者之间的焊接。为解决这一问题，拓宽钛、铝的应用，本文采用激光点焊技术，对TC4钛合金/5052铝合金异种金属连接进行工艺特性研究。结果表明相同离焦量，激光功率较小时，焊接过程中钛/铝接头形成双熔池，焊后下部铝合金出现缩孔，并有气孔、裂纹产生；增大激光功率，钛熔化量增加，液相钛流入焊缝形成钉扎状结构，边缘处钛铝相互扩散反应，生成近钛侧的TiAl2相和近铝侧的TiAl3相。未流入熔合区的钛/铝界面生成TiAl3金属间化合物层，随激光功率的增加，钛-铝反应层增厚。当离焦量小于+50mm时，接头强度随着激光功率的增大先增大后减小，最大断裂载荷不足3000N；当采用+50mm离焦量时，随激光功率的变化，接头强度出现两个峰值，最大断裂载荷达到3571N。

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徐宝鼎   丁香乾   秦玉华   侯瑞春   张磊  

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近红外光谱数据的高维、高冗余、高噪声和非线性的特性严重影响了光谱相似性度量的准确性，针对该问题，提出了基于网格划分局部线性嵌入算法（GGLLE）的近红外光谱相似性度量方法。首先，将高维光谱数据根据关键化学成分在光谱中的表达划分为多个网格子空间。其次，对局部线性嵌入（LLE）算法做了2方面改进，并采用改进的LLE算法依次实现每个子空间从高维空间向低维空间的特征映射，计算生成子空间的相似度矩阵。最后，将子空间相似度矩阵归一化处理并求累加和生成光谱样本集的相似度矩阵，实现光谱的相似性度量。实验选取两组某烟草企业提供的烟叶光谱构建了光谱的相似性度量模型，以相似性度量的准确率作为算法优劣的衡量标准。实验结果表明，GGLLE算法构建的相似性度量模型的准确率为93.3%，明显优于PCA、SAE和LLE算法的64.2%、67.5%和82.5%，从而证明了GGLLE算法的有效性。

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宋萍   刘以安  

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针对天波雷达方位分辨力低和传统解析算法定位误差较大的缺点，提出一种混沌变异灰狼算法优化核极限学习机的定位模型。该模型首先通过分段线性混沌映射、自适应柯西变异和收敛因子的非线性化改进灰狼算法；然后，采用改进后的灰狼算法对核极限学习机的惩罚系数和核参数进行优化；最后，将优化后的核极限学习机应用于天波超视距雷达定位，使建立的核极限学习机定位模型具有更高的预测精度和更强的泛化能力。实验结果显示，所提模型的预测结果与目标实测值基本一致，预测精度高于标准灰狼优化算法改进的核极限学习机模型和解析法定位模型，为天波雷达定位提供了一种新的目标定位方法。

       PDF全文 (下载：3)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第03期 pp.032001      

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

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

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王凯宇   陈志国   傅毅  

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

       PDF全文 (下载：3)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第03期 pp.030401      

陆经纬   陈鹤天   马肖攀   陈继民  

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

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黄冬梅   吴国健   魏立斐   魏泉苗   戴亮  

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

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黄振鑫   陈庆生   孙佳忆  

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

       PDF全文 (下载：5)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第03期 pp.031101      

任杰   吉霞霞   王琦   彭雪峰   杨晓晖  

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

       PDF全文 (下载：4)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第03期 pp.032301      

李斌   张敏   周恒   李竣屹   凌云   石林   邱昆  

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

       PDF全文 (下载：5)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021205      

张海燕   汪丽春  

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

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周单   董秀成   张帆   陈威  

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

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周海铭   李柘林   牟楠   杨昊   罗丰华  

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

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柯熙政   陈云   张颖  

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

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邢莹莹   亓利剑  

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

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牛金科   梁斌明   庄松林   王国旭   雷雨  

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

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闫苗   赵红东   李宇海   张洁   赵泽通  

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

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张华峰   李继军   陈方   郁春潮   孙利辉  

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

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高琳   欧阳虹   范勇   王俊峰   巫玲  

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

       PDF全文 (下载：5)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021206      

朱小波   车进  

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

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周宁   朱昭昭  

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

       PDF全文 (下载：2)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021005      

王展   王可   王伟超  

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

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王向军   白皓月   倪育博  

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

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田会娟   洪振   郝甜甜   张辉  

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

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杨剑锋   张建鹏  

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

       PDF全文 (下载：2)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021502      

吴海华   王亚迪   钟纪红   彭建辉   陈奎   魏正英  

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

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宋小庆   王慕煜   邢松   赵梓旭  

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

       PDF全文 (下载：3)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第01期 pp.010603      

耿贺辉   赵宏   卜鹏辉   马跃洋   庄义颖   付镇涛  

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

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

徐冬宇   厉小润   赵辽英   舒锐   唐琪佳  

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

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李婧御   陈宽   陈国飞   李扬彦   曾爱军   辛煜  

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

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刘剑   刘丽华  

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

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赵小虎   尹良飞   朱亚楠   刘鹏   王学奎  

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

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王书宇   陶声祥   杨钒   艾磊  

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

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栗科峰   黄全振   卢金燕  

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

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肖禹泽   陈晓冬   徐勇   杨晋   盛婧   梁浩林   汪毅  

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

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卞宏友   左士刚   曲伸   杨光   王伟   王维  

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

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何宇航   李强   高波   魏小红   柴立群  

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

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李高松   李金华   单鹏超   冯伟龙  

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

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徐志刚   赵媛媛   周亮  

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

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单倩文   郑新波   何小海   滕奇志   吴晓红  

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

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

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

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金志樑   王沛沛   郭立泉   李伟民   王海洋   熊大曦  

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

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李广森   延凤平   王伟   乔楠  

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

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崔鹏飞   杨凌辉   林嘉睿   邾继贵  

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

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彭星玲   李兵   李玉龙  

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

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赵太飞   屈瑶   许杉   邵军虎   张杰  

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

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张薇   吕晓琪   吴凉   张明   李菁  

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

       PDF全文 (下载：3)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第12期 pp.120007      

刘星明   王辉静   唐琪   管明祥   蔡铁  

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

       PDF全文 (下载：8)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第12期 pp.121506      

周艳宗   王冲   刘燕平   夏海云  

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

       PDF全文 (下载：10)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第12期 pp.120008      

张启航   刘玉柱   祝若松   金峰   周冯斌   尹文怡  

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

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张思雨   李从利  

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

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张坤   乔世权   周万珍  

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

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刘晓琳   高智星   隋洪志