黄东振   赵沁   刘华巍   李宝清   袁晓兵  

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

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

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

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第11期 pp.111405      

周昆鹏   白旭芳   毕卫红  

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

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张佳宁   郭震宁   林介本   李建鹏   陈中行   薛冬冬  

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

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鲍振强   李艾华   崔智高   苏延召   郑勇  

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

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杜梦聪   刘倩倩   Marion Lang   王秀翃   王璞  

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

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罗远智   彭润玲   喻治俊  

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

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傅灵逍   陈广锋   陈革  

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

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赵恒   安维胜  

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

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赖淑妹   黄志伟   王仰江   陈松岩  

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

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葛朋祥   李桂华  

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

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第11期 pp.111202      

陶志勇   王浩童   王藜谚  

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

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张艺赢   曹妍   陈宇翔   牟向伟  

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

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孙琦云   徐军   高旸   王婷  

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

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史紫腾   王知人   王瑞   任福全  

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

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宋哲   于伟行   宋佳   王妍   田小凡   赵趣   王安鸽  

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

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任璐   李锵   关欣   马杰  

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

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王民   郝静   要趁红   史其琦  

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

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王永洪   刘俊伟   张明义   张春巍   王明明   赵国晓  

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

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梁明大   陈丽   林伟涛   陈永昊  

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

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靳鸣   贺定勇   王曾洁   周正   王国红   李小璇  

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

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

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

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王可   王慧琴   殷颖   毛力   张毅  

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

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郭瑞   党建武   沈瑜   刘成  

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

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吴佳琛   曹良才   陈海龙   彭翔   金国藩  

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

       PDF全文 (下载：0)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第11期 pp.110006      

马国栋   王延深   史小田   范光华   刘会英  

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

       PDF全文 (下载：0)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第11期 pp.111508      

陈光   丁克勤   冯其波   高瞻  

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

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班晓征   李志华   李贝贝   徐敏达  

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

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谢小彤   朱海涛   刘贺   何钦江   傅仁利  

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

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杨恢先   徐唱   曾金芳   陶霞  

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

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韩玉川   侯贺   白云瑞   朱险峰  

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

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陈青青   唐瑛   王可宁   陈海滨   马志波  

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

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于瑾   陈超   高楠   张宗华  

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

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王文悦   董睿歌   杨文龙  

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

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刘亚楠   孙荣禄   张天刚   李眉葭  

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

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虞历尧   曹念文   沈吉  

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

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陈明猷   唐昀超   邹湘军   黄矿裕   冯文贤   张坡  

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

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魏天问   王冲   上官明佳   尚祥   夏海云  

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

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田青   袁曈阳   杨丹   魏运  

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

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王彦强   吴桢  

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

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张浩   陈昌红  

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

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梁梓豪   高社成   冯元华   刘伟平  

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

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孟春宁   陈梓铭   冯明奎   赵强  

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

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

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

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刘艳珍   崔艳霞  

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

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陈方杰   韩军   王祖武   张国强   成坚炼  

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

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王雅兰   王庆  

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

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李此君   刘云鹏  

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

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王健健   李永倩  

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

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包青岭   丁建丽   王敬哲  

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

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周锋全   袁帅   郭政儒   郝强   徐晖   曾和平  

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

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

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

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王睿   江伦   宋志化  

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

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李浩宇   朱荣刚   何勇  

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

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李巧月   商钢城   田强   陈曦   韩习习   周玉   李雷达  

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

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朱婧文   刘文好   印剑飞   刘礼城  

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

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孔德飞   贾东方   冯德军   王肇颖   葛春风   杨天新  

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

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张航   陆建东   刘锐   马佩服  

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

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鲁祥友   戴林   鲁飞   方舒超   周可  

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

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

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

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曾昭鹏   张江乐   魏志尚   吴军   陈芳平  

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

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郭永兴   匡毅   熊丽   刘文龙   吴恒  

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

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茅正冲   沈雪松  

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

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宋萍   刘以安  

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

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庞博清   王帅   杨平  

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

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刘爽   高雪松   田宗军   赵全忠  

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

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仝申   袁博宇   李亮  

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

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谢申汝   叶生波   杨宝华   王学梅   何红霞  

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

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张桐喆   苏育挺   郭洪斌  

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

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冷晓春   罗守一   李延葆   金伟芳  

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

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黄战华   方石   张亚男   蔡怀宇   张尹馨  

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

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

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

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薛雅迪   王劲松   樊纯璨  

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

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任智伟   吴玲达  

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

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李佳妮   张宝华  

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

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梁希月   侯梦迪   张婷婷   邱诚玉   王文杰  

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

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梁欣丽   张泽  

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

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庄秋慧   王三强  

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

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杨恢先   张孟娟   刘建   曾金芳  

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

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王秋实   庞博   张亦卓   胡文华   李忠建  

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

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李海洋   李巧霞   王召巴   潘强华  

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

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王洪建   李永亮   李平  

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

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徐娇   钟哲强   黄人帅   张彬  

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

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钟素艺   夏天   王草源   彭操   陶少华  

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

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童祎   夏珉   杨克成   李微   郭文平  

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

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程春梅   李渊   韦玉春   涂乾光  

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

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王国友   郭有能  

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

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余越   胡秀清   闵敏   许廷发   何玉青   陈林   徐榕焓  

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

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王孝艳   刘楚嘉   漆宇   庄其仁  

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头戴显示器光学系统由于焦距短视场大而容易产生图像畸变。本文提出一种头戴显示器的图像畸变测量方法，采用单位矩阵的傅里叶变换图像作为标准测试图形，应用傅里叶变换分析了头戴显示器光学传递函数与测量图像球面化畸变的关系，得到了形状不变的关系曲线。实验测量了5种头戴显示器的图像球面化畸变，得到的负球面化枕形畸变范围为-22%～-65%。结果表明，头戴显示器的球面化图像畸变量 与方格成像实验的畸变量 具有一定的线性关系，而球面化图像畸变量 的测量简单，能体现头戴显示器的整体图像畸变程度。本文的研究结果对头戴显示器的图像显示质量测量具有参考价值。

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夏媛   程学武   李发泉   李亚娟  

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

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李广济   陆健   王程民   张宏超   周大勇  

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

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刘雪莹   任学藻   徐玉虎  

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

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解则晓   周作琪  

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针对大型工件难以进行全尺寸测量的问题，提出了一种基于运动恢复结构的便携式空间点定位方法。使用具有身份唯一性的编码点粘贴在被测物体表面，实现各视图对应点的稳定匹配；为避免不同坐标系下位姿转换引起的累积误差，选定统一的坐标系，提出了基于三视图约束的基准定位算法；在此基础上，针对多视图转换关系的建立，提出了基于三视图极线约束的匹配预检验算法，然后进一步根据投影关系，确定相机的位置和姿态；利用多视图几何限制重建标志点的三维坐标，并用光束法平差对三维重建结果和相机内外参数进行全局优化。实验结果表明，该方法对大型工件可实现高精度测量，三维测量精度为最大误差为0.133mm，平均误差为0.031mm，可以满足工业现场对大型工件精度的要求。

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马家君   谢泉   田泽安   刘健宁   蒋军彪  

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

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崔岩   谢楠   张西光   周鑫昌   褚金奎   关乐  

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

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张文涛   唐安琪   张玉婷   占平平  

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

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庾繁   温泉   雷宏杰   黄良坤   温志渝  

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

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郭帅   赵金凤   陈智辉  

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

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王金旺   杨凌辉   史慎东   赵显   张正吉   徐秋宇  

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

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胡金凤   刘娟   刘彬   陈佳   梁红勤   廖云程   蔡旭辉  

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

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彭晏飞   武宏   訾玲玲  

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

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易清明   谢志煌   石敏  

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

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尚秋峰   胡雨婷  

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

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何丽鹏   林峰  

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

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

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

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张松龙   谢林柏  

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

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王姣姣   赵泽平   刘建国  

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

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宋志化   江伦   曹海帅   佟首峰  

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

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徐宏   杨利伟   杨会生  

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

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曹宇剑   徐国明   史国川  

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

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李强   刘振泽   曹慧   李义  

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

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纪利平   宋梓钰   孙亚萍   王兴盛   李成玉  

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

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刘美菊   王旭东   李凌燕   高恩阳  

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摘 要：针对3D点云配准速度慢，精度低的问题，提出一种改进的RANSAC快速点云配准算法。该方法首先采用ISS算法和快速点特征直方图(FPFH)算法得到特征点及其描述子，然后采用预估计和三维栅格分割法改进RANSAC算法，快速而精确的剔除误匹配点，进行仿射变换矩阵求解，无需二次配准。最后通过与SAC-IA传统配准算法比较，实验结果表明，本文算法相较于传统配准算法有很大优势，在大规模3D点云配准中具有很好的鲁棒性，并且在保证精度的同时大幅度提高配准效率。

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严金华   徐帅锋   沈旭辉   李泽林  

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光强和温度监测在工业生产和日常生活中具有重要意义，本文依据PbSe量子点具有较高热光系数的特性，设计一种PbSe量子点作传感材料的全光纤M-Z型传感器，并在不同光强和不同温度条件下对该传感器进行测试。实验结果表明传感器对波长为473 nm的光源光强灵敏度达到1.455 nm/mm2，对温度灵敏度达到0.67 nm/℃。本文不仅实现了高灵敏度温度传感器，而且也为PbSe量子点制作热光型光器件打下了基础。

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李洪博   刘云清   宋延嵩   董岩  

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互补性氧化金属半导体（CMOS）相机的光电参数测试是相机的研发过程中的重要辅助手段和设计依据。通过分析CMOS相机的信号传递模型，建立了CMOS相机信号与噪声的传递函数模型，并且根据在此模型的基础上推导出了相机的输出图像信号与图像噪声的线性关系，基于此线性关系建立了相机性能参数测试系统，对CMOS相机的转换增益，最大信噪比，时域暗噪声进行测试，并将实测值与指标值进行对比，通过对比结果可知本文提出的测试方法能够较为精确的测试出相机的性能参数，且经过比较结果的验证本文的测试方法适用于大部分型号的相机进行光电参数的测试。

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周燕   段隆臣   吴雪良   文世峰   魏青松  

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采用激光选区熔化（SLM）技术成形了三种不同粒径（16.4 μm，22.8 μm和44.8 μm）的S136模具钢，并通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、摩擦磨损试验机及化学浸泡腐蚀等对试样进行了测试分析，研究了粉末粒径大小对其相、组织、磨损和抗腐蚀性能的影响。研究结果表明：粉末平均粒径较细（16.4 μm）成形时易产生裂纹，平均粒径较大（44.8 μm）时成形易产生较大孔隙，粉末粒径对试样硬度影响较小。平均粒径为22.8 μm的粉末SLM成形件基本无孔隙、摩擦系数(0.67)和磨损率(5.59×10-6 mm3 N-1m-1)低，耐腐蚀性能最佳，腐蚀失重为31.51×10-4 g/mm2。 关键词：选区激光熔化；粒径；S136；摩擦磨损；腐蚀

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任智伟   吴玲达  

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波段选择在降维的同时能够保留高光谱数据的物理意义，在很多方面有着应用。近邻传播算法（Affinity Propagation Clustering，AP）是Fray等人在2007年提出的一种聚类方法。它根据数据点之间的相关性进行聚类，将所有数据点视为潜在的聚类中心。本文提出一种基于AP聚类的波段选择方法，利用光谱相关角和光谱信息散度（SID-SCA）与光谱梯度角和光谱信息散度（SID-SGA）改进AP算法中相似度的计算。将降维结果输入SVM分类器进行分类，计算分类准确性，并通过数据集Indiana Pines验证。实验结果表明，本文提出方法能够更好提取波段的信息，得到更高的分类精度。

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仲晓轩   梁浩   程凌浩   李杰  

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基于布里渊散射的光纤传感器的测量精度主要取决于频率分辨率，而频率分辨率与布里渊频谱宽度呈反比。受声子寿命影响，布里渊频谱的固有半峰全宽（FWHM）在几十兆赫兹量级。因此频率分辨率很难进一步提高。本文提出一种基于布里渊增益和损耗相互作用的光时域分析系统。该系统将连续光与反向的斯托克斯和反斯托克斯脉冲同时输入光纤，通过声光相互作用在布里渊增益谱中心频率处产生一个窄线宽的吸收峰。该吸收峰的线宽约为布里渊增益谱宽的1/5,并且其频率与布里渊频移相关。因此利用该窄线宽吸收峰可以提高布里渊传感器的频率分辨率，从而实现高精度的温度和应变测量。实验结果表明，与传统的基于布里渊增益谱的传感器相比，该方案获得的温度测量精度提高了2倍。

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金晓宇   桂进斌   刘超   郑立婷   楼宇丽  

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全息三维显示技术是当前国际热门的研究领域之一，计算全息图的快速生成是全息三维显示系统的关键技术。基于点源模型计算全息图由于模型简单、操作灵活是计算全息方法中一个重要分支。但是使用点源模型计算全息图计算量庞大，为了达到实时显示的要求，提高全息图计算速度的方法被不断提出。在本文中，综述了点源模型快速算法的发展历程。从计算全息图的原理出发，根据点源模型快速算法的研究方向，将其分为算法、算法与高性能硬件结合两大类。通过分析各类算法的实现方法和存在的问题，指出了其改进的方向，以及介绍了高性能硬件对计算全息图的贡献，最后对点源模型快速算法的未来研究方向进行了展望。

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李长勇   吴金强   房爱青  

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针对疲劳驾驶造成交通事故频发的问题，就基于机器视觉技术的疲劳驾驶的在线辨识方法进行了研究。机器视觉疲劳检测方法具有非侵入、快速准确、全天候的特点，逐步成为国内外研究热点，但该方法容易受复杂光照和驾驶员位姿变化的影响。针对此问题，在前期研究的基础上，提出基于RECLM的自适应视线定位方法，有效克服了复杂光照对驾驶员面部特征检测困难的问题。针对驾驶员的疲劳状态检测提出多信息（视线、PERCLOS参数）融合的贝叶斯网络的疲劳状态辨识方法。实验结果表明，该方法对于驾驶员的疲劳状态检测具有较强的精度和鲁棒性。

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严利民   王子铭  

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摘要：针对现有的以RGBW为主的多基色图像显示，着重分析了RGBW子像素排列结构的工艺制造问题以及常见的RGBW排列结构显示成像时的诸多缺点，并在此基础上提出一种新型的RGBWRGB子像素排列结构。在色域映射算法方面，指出常见RGB到RGBW的色域映射算法在面对复杂图像时的缺点，并尝试在现有算法上进行改进以适配提出的新型子像素排列结构，从而实现转换后图像色彩的还原和亮度的提升。

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王炫   尹丽菊   高明亮   申晋   邹国峰   胡浩东   仲红玉  

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摘要：在10-4勒克斯环境下，由多像素光子计数探测器利用光子计数原理点阵扫描得到光子计数图像。为了呈现更多细节，获得清晰度更高的图像，首先采用Bayes-Shink阈值及改进的新符号函数对光子计数图像进行处理。其次在图像重构阶段将低频系数置零，将处理后的高频系数进行图像重构并将其设置为虚拟通道，使观测信号的个数与信号源个数相同，从而满足快速独立成分分析无噪分离模型，最后实现光子计数图像和噪声的盲源分离。实验结果表明，该算法与小波软、硬、符号函数算法相比，图像的峰值信噪比分别提高了16.39%、10.18%、5.2%。同时，滤除噪声后的图像还较好地保护了边缘细节，视觉效果良好。 关键词：图像处理；光子计数去噪图像；盲源分离；小波阈值变换；快速独立成分分析

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张超   陈莹  

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为了提高图像目标的检测精度，提出了在残差网络下设计基于困难样本挖掘的目标检测算法。首先，本文阐述了基于深度学习的目标检测算法Faster R-CNN的工作原理，并分析该算法存在的不足与改进的方式。具体是在Faster R-CNN的基础上，为了使模型能提取更有效的深度卷积特征，选取网络更深的残差网络替换原始的ZF或VGG网络。其次，为了使学习到的网络模型有更强的泛化能力，在网络训练过程中，利用困难样本更新网络参数，从而使网络训练更充分。通过在Pascal VOC2007、Pascal VOC2012和BIT这三个数据集中进行训练和测试，实验结果显示融合了两种方法后的Faster R-CNN在这三个数据集上的检测精度分别提升了3.5%，7.1%，6.4%，提升效果明显。

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王晓东   耿国华   易黄建   何雪磊   贺小伟  

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荧光分子断层成像（Fluorescence Molecular Tomography, FMT）是一个高稳定性、低副作用的分子影像技术，一直是生物光学领域的研究热点。大量实验表明，当激发平面位置与荧光目标位置相近时，光源的重建结果通常会更好。本文提出一个混合高斯方法用于确定激发平面位置。该方法首先使用少量激发光源获得发射光的生物体外表面分布，再使用带剪枝策略的混合高斯模型对该分布进行拟合，最后利用拟合后的峰值自动确定激发平面的个数和位置。基于新激发平面的激发光源可以获得FMT逆问题，利用该逆问题对荧光目标进行重建。实验表明，基于重新定位的激发平面的FMT光源重建结果，在定位精度上显著优于原始激发平面对应的重建结果。

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金涛   胡淼   李鹏   范红丹   韩宁   冯冰   欧军   周雪芳   杨国伟   卢旸   毕美华  

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实验研究了在一定泵浦条件下，Nd:YVO4/Nd:GdVO4组合晶体双频激光器随温度变化的输出特性。在实验过程中，设置泵浦电流为14.5 A，以5 °C为间隔增加组合晶体的热沉温度，当温度由5 °C上升至40 °C时，激光器实现了大于310 GHz的超大频差双频激光信号输出。实验结果发现输出双频激光信号的功率均与热沉温度呈负相关关系，拟合出的左右峰功率随热沉温度的变化率分别为-0.0190 /°C和-0.0082 /°C；尤其当热沉温度为32.36 °C时，双频激光器达到功率均衡状态。此外，实验结果还发现输出双频激光信号的波长会随着热沉温度的上升发生线性红移，其中左峰漂移速度为9.70 pm /°C，右峰漂移速度为6.12 pm /°C。

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戴付建   张凯元   李闯  

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针对如今手机镜头朝着高分辨率,大孔径,超薄化的发展方向，并根据手机镜头的设计要求，本文研究了设计要求参量与Delano 图的相关约束条件和目标函数的转换关系。结合Mente-Carlo-PSO混合优化算法，实现了手机镜头的初始结构的快速求解生成。使用本文所提出的方法，给出了一款5片式 2000万高像素的超薄长焦手机镜头的设计。设计结果表明，在1/4奈奎斯特设计频率125lp/mm下，0.8之内所有视场的MTF值均大于60%。且与前期PWC法求得初始结构所设计开发的相同规格参数的6片式的镜头相比，边缘视场的模拟良率有近10%左右的明显提升。将所设计的5片式2000W镜头进行加工及TV line实拍测试，在中心和0.8视场分别得到了2300LW/PH和1700 LW/PH的解像能力。设计和加工后的实拍验证结果表明，基于Delano图的手机镜头初始结构的求解方法，能够明显的提高设计效率，且可以得到更高良品率。

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甄治钧   陈圣波   覃文汉   李健   孟凡晓   于岩  

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传统固定成像传感器多用于分析地物自身生物化学参数的改变导致的光谱变化，而用于研究二向反射特性的计算机模拟模型受构建场景时可视因子计算量过大的限制无法完成多类型地物的模拟，因此两者较少有联系。针对这些问题，在采用简化辐射度模型RAPID(Radiosity Applicable to Porous Individual objects)的基础上，模拟了长春市御花园地区的反射率，分析了反射率对环境因素的敏感性。结果表明，传感器视场角对热点方向有较强影响，太阳天顶角和天空光比例在可见光与近红外波段各方向均有较强影响。通过模拟环境因素对成像光谱的影响，为固定成像传感器反演地物的生物化学参数提供依据。

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谢庚承   叶一东   雒仲祥   李建民  

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根据脉冲激光测距的工作原理，推导了飞行目标激光测距回光功率的一般方程。基于目标探测跟踪系统的瞄准误差理论，并结合测距方程建立了测距系统准测概率计算模型。通过Matlab仿真分析了激光发散角、系统跟踪精度、目标尺度、探测距离及系统接收口径对脉冲激光测距回光稳定性的影响。设计了飞行目标脉冲激光测距系统，并根据理论分析结果确定了系统参数，搭建了实验平台。通过对无人机靶板目标的跟踪测距实验，验证了系统的探测性能。通过统计不同大小靶板目标的准测概率与理论推算结果的对比，验证了脉冲激光测距准测概率计算模型的有效性。

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卢行   武保剑   万峰   耿勇   邱昆  

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针对放大自发辐射（ASE）噪声引起的信号劣化情形，分析了时钟泵浦四波混频（FWM）光纤再生器的静态和动态功率转移函数（PTF）以及Q因子转移函数（QTF）三者之间的差异，揭示了消光比参数对动态PTF曲线的影响。重点研究了全光再生器的动态PTF和QTF特性，仿真结果与实验数据吻合。研究表明，在给定波长配置和光纤参数下，PTF输出饱和点和QTF最佳工作点所对应的输入光功率相差1dB，且与泵浦光功率基本无关。该结论指出，通过测量动态PTF曲线可以获得最佳工作点的信息。

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李佳豪   孙韶媛   吴雪平   李大威  

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在无人车夜视红外视频彩色化的问题中，考虑到可同时利用单帧图像的信息和视频的帧间信息，提出了一种双通道循环生成对抗网络（Dual-channel Cycle-Consistent Adversarial Networks, DcCCAN）对夜视红外视频进行彩色化。DcCCAN是在循环一致生成对抗网络（Cycle-Consistent Adversarial Networks, CCAN）的基础上而提出的双通道生成网络（Dual-channel Generation Network, DcGN)。双通道生成网络具有良好的图像特征提取能力，能够自动提取视频中的待处理图像的特征，同时提取先前模型所生成图像的特征，然后将特征信息整合后生成一幅目标图像。通过在生成对抗性训练中引入循环一致性训练机制，可无监督地学习得到红外域图像到彩色域图像的映射关系，从而实现红外视频的彩色化。实验表明，该方法能够为视频中的红外图像赋予自然的色彩信息和纹理信息，且满足实时性的要求。

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张浩   桑庆兵  

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在视频质量评价中，当前大部分研究学者都采用传统的手动提取特征，利用机器学习去预测视频质量分数，这样分阶段进行导致其结果并不太理想。由于VGG-16网络在提取特征方面有着非常好的鲁棒性，所以文中我们借鉴网络模型，迁移参数构造出用于端到端的视频质量评价网络。在LIVE视频数据库的实验结果表明，该方法预测的评价分数与主观评价分数具有较高的一致性。其评价指标斯皮尔曼等级相关系数(SROCC)和皮尔逊线性相关系数(PLCC)分别达到了0.867和0.843，其性能优于目前基于手动提取特征进行视频质量评价的大部分算法。

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曹建国   周译玄  

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设计了一种基于栅状结构石墨烯超材料的电控器件，利用有限元分析方法研究了其太赫兹波偏振调制特性。结果表明，在0.1 - 2 THz的宽波段，平行于条带的偏振太赫兹波（TE）响应由石墨烯的Drude电导决定，表现出强的均匀调制；垂直于条带的偏振太赫兹波（TM）受石墨烯中等离子体效应的影响基本透明。加栅压提高石墨烯的费米能级可以增强TE波的衰减，并使TM波的等离子体峰蓝移；石墨烯的面积占比越高，器件的响应越强；增大条带宽度会引起等离子体峰红移；提高石墨烯层数可以让器件的偏振度进一步提高。以2 ?m为周期，条带宽1.5 ?m的6层石墨烯器件，可调偏振度在费米能级0.8 eV时达到0.89。本工作提供了一种新型太赫兹偏振调制器件的设计思路。

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江孝伟   赵建伟   武华  

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为了提高倒装LED光提取效率，本文提出在蓝宝石衬底出光面上制备一层SiO2材料的介质光栅，形成表面光栅倒装LED结构。利用RSOFT软件的CAD模块建立表面光栅倒装LED模型，随后使用RSOFT的LED模块模拟并优化该表面光栅倒装LED。通过模拟优化并理论分析可得当p-GaN层厚度hp=220nm，N-GaN层厚度hn=100nm，蓝宝石衬底厚度hs=130nm，光栅周期p=260nm，光栅厚度hg=20nm，光栅占空比f=0.02时，表面光栅倒装LED的光提取效率可以达到49.12%，相比于普通最优倒装LED的光提取效率（30.56%）提高了63%。通过本文的研究可为以后设计高光提取效率的LED提供理论研究方法，同时为制备器件提供理论指导。

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张淑芳   朱彤  

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现有基于低动态范围（LDR）图像的识别方法在良好的曝光环境下，能取得较为理想的结果，但其容易受照明条件的限制以及天气状况的影响，鲁棒性不强。为此，本文提出一种基于高动态范围（HDR）技术的识别方法。通过改进的逆色调映射算法，对相机捕获的不同曝光的LDR图像进行自适应亮度范围拉伸，分别生成明暗两幅子图像，再采用多曝光融合算法对子图像进行融合，生成一幅HDR图像代替原LDR图像进行识别。实验结果表明，该方法可较好地提高交通标志牌检测与识别的正确率。

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汪方斌   储朱涛   朱达荣   刘涛   徐德军   许露  

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KAZE特征检测与描述算法用于图像匹配具有较好的性能。然而，KAZE算法中P-M模型的解不具有唯一性，并且图像弱边缘在尺度空间中易于被平滑。基于此，本文提出了一种改进的KAZE特征检测描述算法（CKAZE)。首先基于KAZE原理与能量泛函构建了自适应扩散滤波函数，然后研究了解的唯一性及其图像滤波过程中的边缘保持能力，最后提出了CKAZE算法并通过KAZE标准数据库图像进行特征匹配实验对其性能进行了验证。结果表明，对高斯模糊、光照、旋转缩放、视觉变换，CKAZE算法的特征匹配正确率分别高于KAZE算法4.555%、2.138%、0.656%、1.981%，特征检测和描述的精度提高。

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彭晏飞   宋晓男   訾玲玲   王伟  

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针对基于内容的遥感图像检索存在着低层视觉特征与用户对图像理解的高层语义不一致、图像检索精度低以及单一的距离度量方法不能完全真实反映图像之间相似程度等问题，提出了一种基于改进的模糊C均值聚类和卷积神经网络的遥感图像检索方法。该方法充分利用了遥感图像的特性，通过Retinex算法自适应处理遥感图像噪声，采用自学习能力良好的卷积神经网络对遥感图像进行多层神经网络的监督学习提取遥感图像特征，并运用改进的模糊C均值聚类进行特征聚类分析，同时把快速排序算法与距离位置权重相结合的Top-k排序算法运用到实验当中，从而提高遥感图像的检索精度。实验表明，该方法可以显著提高遥感图像检索性能。

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巩文盼   李琦   董儒汲  

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为实现太赫兹同轴全息再现像图像识别，通常需要图像分割以提取图像特征，由于太赫兹同轴数字全息再现图像包含一定程度的噪声，影响分割质量。本文针对太赫兹同轴全息再现像特点采用了基于裁剪、镜像扩展、滤波和直方图多项式拟合的复合分割方法，用该方法分别对垫片和齿轮的2.52THz同轴全息真实再现像进行了处理，并分步与基本全局阈值法和大津法进行了比较分析，同时用马修斯相关系数进行客观评价。实验结果表明，该复合方法可以得到较好的分割结果。

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郝帅   崔碧峰   房天啸   王阳  

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为了改善SiO2、TiO2和Al2O3光学薄膜的应力问题，选用2英寸圆形GaAs基底，保持其他工艺条件不变，分别在不同的基底温度和离子源能量下对这三种薄膜进行了制备，采用BGS6341A型电子薄膜应力分布测试仪对薄膜应力进行了测试，并对不同离子源能量下薄膜的折射率进行了测试。实验结果表明电子束蒸发制备的SiO2、TiO2和Al2O3光学薄膜表面应力分布不均匀，通过调节基底温度和离子源能量，实验中SiO2、TiO2和Al2O3薄膜平均应力最小值分别为2.9MPa、8.4MPa和25.1MPa，有效的降低了薄膜应力；最后，对薄膜在大气环境中的放置时间对其应力的影响进行了简要的概述，结果表明薄膜的张应力会随着放置时间的增加而缓慢的增大。

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高明明   吴月   南敬昌  

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针对多散射多传播路径的射频层析成像稀疏系统出现虚假目标影响图像重构的问题，提出一种基于子空间追踪的自适应稀疏度重构方法。先根据目标信号自身特点动态调节稀疏度的起始值和步长逼近真实稀疏度，再利用子空间追踪算法将多路径线性模型的衰减系数稀疏化处理，并在重构过程中依靠稀疏度估计值更新支撑集，重构目标图像。与ROMP、SP等重构算法相比，该方法有效减少虚假目标对图像清晰度的影响，实现稀疏度未知的层析图像清晰重构。仿真实验分析系统的重构匹配度和虚假目标出现概率，比较射频传感器在有无噪声下算法的重构性能。实验结果表明，该算法可准确估计稀疏度，运算量较低的重构高精度图像，在射频成析成像其他领域得到较好的应用。

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邵任之   李宾  

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

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陈家金   王贵师   刘锟   谈图   高晓明  

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

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李长伟   陈笑   蔡园园   王晓青   冯帅   王义全  

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

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邱康   易本顺   向勉   肖进胜  

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

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杜军   杨娜   丁云鸿   白勇强   曲彦臣   赵卫疆  

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

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童莹   魏以民   沈越泓  

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

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张世辉   杨萌   董利健  

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

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周海英   杨阳   王守义  

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

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王纪武   鱼鹏飞   罗海保   李晨阳  

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

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杨靖   章海锋   张浩   刘佳轩  

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

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邹华东   贾瑞清   张畅  

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

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吴永红   朱莎   许蔚   张海明  

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

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闫万珺   张春红   覃信茂   张忠政   周士芸  

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

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

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

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季宪泰   陈珂宇   周燕   文世峰   魏青松   陈志平  

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

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杜广胜   丛明   刘毅   刘冬  

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

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项衍   刘建国   张天舒   吕立慧   付毅宾  

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

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薛阳   张亚飞   杨天宇   徐云炯   孙伟  

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

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白雪琼   廖宁放   黄浩   柯斌   程灏波  

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

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许珂   李华   茆廷学  

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

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吴王平   刘剑文   王辉   王晓杰  

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

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杨东   李建玉   徐文清   徐青山   魏合理  

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

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张琦   蔺素珍   白佳璐   钟家让  

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

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杨奇彪   陈中培   杨涛   张弘   娄德元   刘顿  

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

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葛亚楠   武美萍   冒浴沂   韩基泰  

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

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王玉田   刘凌妃   王书涛   张正帅  

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

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叶文炜   何丽鹏   林峰  

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

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刘小波   袁晓东   倪卫  

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

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龙江雄   李刚   杨彬   姚红权   丁建永   周军（小）  

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

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李进   刘泉澄   熊亮  

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

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王莹   沈峘   夏瀚笙   刘敦强  

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

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邓永荣   闫万珺   覃信茂   张春红   周士芸  

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

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刘凯   王江  

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

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肖鱼   路媛媛   郭溪溪   王涛   杜锦铮   刘德健  

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

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万乐   王思琦   张晓伟   蒋业华  

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

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邵健   李琦   余洪斌  

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

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刘学儒   薛常喜  

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

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朱海荣   朱海   蔡鹏   李惟羽   施英妮   刘金涛  

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

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王启晗   姚强强   冯池   陈薪羽   董渊  

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

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徐月   董涛   贺敬文   万骞  

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

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石珣   任洁   任小康   任进军   袁芝丰  

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

       PDF全文 (下载：2)        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第8期 pp.081008      

朱振   肖成峰   夏伟   张新   苏建   李沛旭   徐现刚  

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

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蒋泽新   朴燕  

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

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滕玉坤   郝颖明   付双飞   范晓鹏  

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

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韩超   邱诚玉   侯梦迪   张婷婷   王文杰  

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

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吕洋   曾雪锋   张峰  

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

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王魏   张富春   闫军锋   李晓   张雄   李小敏  

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

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曾致远   周亚同   池越   史芳宁  

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

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程德强   许超   李岩   游大磊   陈刚  

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

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张埔榛   吴军   黄庚华  

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

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唐文武   余安澜   姚中一   左都罗   王新兵  

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

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刘晓林   李明   安宁   唐绍凡   孙倩  

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

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方晓敏   江孝伟   赵建伟  

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

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程德强   蔡迎春   陈亮亮   宋玉龙  

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

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王飘   耿国华   张雨禾  

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

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苏达顺   马宽明   孙立朋   武创   李杰   关柏鸥  

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

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郭吉荣   李长勇   乌日开西·艾依提  

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

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杨俊辉   刘以安  

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

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翟云楚   王飞   池涌   严建华  

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

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姚红兵   黄印   卞锦文   李航宇   王成  

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

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赵继军   郭宏  

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

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张元涛   曹开钦   孙德新   刘银年  

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

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苏娟   焦明星   江飞   邢俊红  

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

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郭呈呈   于凤芹   陈莹  

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

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高凯   朴燕  

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

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王一   胡莘   杨夏芳  

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

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黄志伟   王春阳   彭丽华  

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

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

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

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刘坤   苏彤   王典  

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

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朱银龙   秦俊   张燕   梁潇   王闯堂   毕磊  

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

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吴永忠   朱健强  

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

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于秋爽   张潇予   张志萍  

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

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黎宇   廖梅松   薛天锋   贝家芳   胡丽丽   张龙  

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

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郑也   李磐   朱占达   刘小溪   王军龙   王学锋  

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

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徐勇   汪毅   邱建榕   沈毅   肖禹泽   陈晓冬  

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

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杨燕   张国强   李一菲   岳辉  

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

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曹晶辉   朱华新   苏宙平  

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

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李伟   刘超   吕靖薇   刘昭庭   汪发美  

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

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周旭   陈法喜   赵侃   刘涛   张首刚  

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

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张晋茹   陈玉宝   卜令兵  

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

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杨帆   何川   张旭升  

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

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施龙超   安玉磊   苏秉华   文博   董泽华  

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

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吴中芳   周少聪   何贤强  

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

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陈清江   李毅   柴昱洲  

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

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

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

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彭丽华   李明秋   黄志伟  

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

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赵海琴   王林香   庹娟   叶颖   李国娇  

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

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杨桄   向英杰   王琪   田张男  

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

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唐庆博   谭尚真   陈亚南   王飞  

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

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金云飞   王后茂   王咏梅  

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

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王亚东   杨玲珍   杨永强   王娟芬   张朝霞   薛萍萍  

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

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孙道中   吉长东   马传宁  

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

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