张进   姜红   刘峰   段斌  

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

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

唐艳红   陈允照   刘明迪   曾亚光   周月霞  

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光学相干断层扫描（OCT）图像中视网膜的层结构分析可以揭示相关疾病的眼部病理。传统的二维图搜索方法可以实现视网膜组织层分割，但依赖于视网膜层厚度的先验知识限制边界的搜索区域，且基于图像垂直梯度进行分割时，阴影区会对视网膜层边界的分割造成挑战。文中提出了一种结合卷积神经网络（CNN）和改进的图搜索分割OCT图像中的7个视网膜层边界的方法，首先利用CNN自动提取每个边界的特征并训练相应的分类器，由此获得每个边界的概率图作为分割的感兴趣区域，其次提出了一种改进的图搜索方法，在基于垂直梯度的基础上添加了横向约束，当遇到血管阴影时，使得分割线可以横向穿过阴影。使用提出的方法对4组正常图像进行分割，并与图搜索方法和基于CNN的方法进行比较，实验结果表明，该方法能精确分割7个视网膜层边界，平均层边界误差为4.31±5.87μm。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241105      

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

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

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

高刘雅   孙冬   卢一相  

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提出一个新的基于轻量级注意力机制的网络框架。在YOLOv3主干网络的基础上，使用深度卷积和点卷积代替标准卷积设计特征提取网络，加快模型的训练，提高检测的速度，然后引入注意力机制模块进行模型速度和精度的权衡，最后通过增加多尺度提取更多网络层的特征信息，同时使用K-means++ 聚类算法进一步优化网络参数。实验结果表明，该方法可以显著提高人脸检测模型的性能，在Wider Face数据集上可以达到94.08%的准确率和83.97%的召回率，且平均检测时间只需0.022s，相比原始YOLOv3算法提高了4.45倍。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021010      

赵辉   王浩宇   朱思祁   尹浩   李真   陈振强  

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

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

萧红   田川   张毅   魏博   康家旗  

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作为三维重建的关键技术，双目立体匹配根据视差原理将平面视觉转化到三维立体视觉。针对目前的局部立体匹配算法易受光照等因素的影响、在弱纹理和深度不连续区域匹配精度低的问题，本文所提立体匹配算法在代价计算阶段将改进的Census代价与梯度代价进行融合，然后采用引导滤波算法对图像进行多尺度代价聚合，接着采用赢家通吃（WTA）算法进行初始视差计算，最后采用左右一致性检测、中值滤波进行视差后处理，得到最终的视差图。实验结果表明，该算法在Middlebury2.0测试平台上的平均误匹配率为5.14%，匹配精度明显提高，且具有很好的稳健性和实用性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021508      

许本有   章旭   杨盈莹  

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

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

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

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

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

程进   周顺   徐乃涛   陆安江   刘卫国  

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

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

江坤   高爱华   闫丽荣  

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

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

龚循强   刘星雷   鲁铁定   刘丹  

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遥感图像分类是图像分析的重要组成部分，其中分类后精度评定是判定图像分类效果的主要依据。目前，分类后精度评定常采用随机验证点作为评定参数，容易造成评定的分类结果精度不高。本文提出基于规则验证点的面向对象分类精度评价方法，在使用支持向量机、CART决策树和K最近邻进行分类的基础上，分别采用基于规则验证点和随机验证点对分类结果进行精度评定。实验结果表明，本文提出的方法比传统的随机验证点得到的分类精度更高。三种分类方法在规则验证点下最优总体精度分别达到了87.92%、91.94%和94.63%，均优于随机验证点的精度评定结果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241102      

张博   刘刚  

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摘要：目的 基于深度学习的目标跟踪算法将卷积深层输出结果作为特征，虽然准确度高但耗时长；基于融合特征 的目标跟踪算法按照响应值融合目标特征，跟踪速度快，但降低了准确度。为兼顾目标跟踪算法的时效性和准确度， 提出基于相似性特征估计的目标跟踪算法。方法 首先利用 SIR 滤波粒子构建目标观测模型，其中包括选择粒子状 态、转移系统状态、构建观测模型、粒子权值更新以及重采样过程。在此基础上提取目标的统计纹理特征、运动尺 寸特征以及运动速度与方向特征，并融合目标特征构建目标特征框架。结合相似性特征估计完成目标定位，包括描 述目标模型、表示候选模型、度量目标具体相似度以及目标定位过程。在完成目标定位后，基于实时压缩实现目标 跟踪。结果 本文算法的跟踪准确度均在 90%以上，跟踪过程耗时保持在 450ns 以下，性能优于基于深度学习和融 合特征的目标跟踪算法。结论 本文算法能够快速、准确实现对目标的跟踪，应用优势较强

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241005      

栗旭升   陈冬花   刘赛赛   李虎   张乃明  

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

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

李时春   莫彬   肖罡   孙富建  

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

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

赵立杰   左越   黄明忠  

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活性污泥镜检对于污泥膨胀早期检测和故障诊断具有重要作用。光学显微镜通过 (Charge Coupled Device, CCD)设备获取活性污泥数字显微图像，不同焦平面区域覆盖面积和位置处图像清晰度不同。为构建清晰大景深的活性污泥微生物显微全貌，提出了一种基于离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT)的多平面活性污泥显微图像融合方法。该方法对相同位置、不同焦平面显微图像进行边缘增强锐化预处理后，分别计算分块图像DCT域的变换系数，选择系数方差大的子块为融合图像的子块，通过DCT逆变换实现图像融合，最后应用双边滤波器一致性校验进一步修正融合图像。对某污水处理厂采集的活性污泥显微图像进行了图像融合实验研究。结果表明，本文所提方法在图像融合清晰度、计算复杂度方面具有相对优势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241103      

陶志勇   李杰   唐晓亮  

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胶囊网络作为一种新型的深度学习网络，胶囊结构可以编码特征的姿态、纹理、色调等信息，对图像具有良好的纹理特征表达能力，将其应用到纹理图像分类任务中可提升纹理分类的准确率。为此本文探索了胶囊网络在纹理图像分类的应用。由于胶囊网络的初级特征提取网络过于简单，特征表达能力不足，因此本文对胶囊网络初级特征提取网络进行改进，提出一种改进的胶囊网络——小波胶囊网络（DWTCapsNet），该网路利用了深度卷积神经网络的特征表达能力与小波变换的多分辨率分析能力。本文首先研究胶囊网络在纹理图像分类的可行性，其次研究小波胶囊网络各部分对胶囊网络分类性能提升的作用，最后通过抗旋转和抗噪声试验分析了小波胶囊网络的鲁棒性。以分类准确率为模型评价标准，在常用纹理图像数据集上进行试验，小波胶囊网络均取得了较好分类准确率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241002      

卢敏健   武韬   李岩   尉昊赟  

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光学频率梳因其优异的时域和频域特性，已成为一种重要的光谱探测光源。采用两个重频稍有不同的光频梳可以实现具有异步光学采样特点的双光梳光谱探测。除了线性光谱探测应用，双光梳技术在非线性光谱探测中同样具有独特的优势。文中介绍了双光梳非线性光谱探测原理，并重点综述了双光梳技术在多维相干光谱和相干反斯托克斯拉曼光谱探测中的应用。分析并总结了各种非线性光谱中双光梳技术带来的优势、光谱方法的技术特点、研究现状和发展趋势。

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

刘燕德   徐振   胡军   李茂鹏  

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

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

高德勇   康自兵   王松   王阳萍  

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传统稠密轨迹算法在人体动作识别中取得了较大的成功。但是，在轨迹的形成过程中将动作产生的轨迹和背景运动导致的轨迹都做无差别的处理，导致了视频表示过于冗余，限制了识别精度。本文通过比较背景运动与行为运动模式的差异性，以特征字典的稀疏系数矩阵为基础，利用低秩分解的方法得到稀疏误差矩阵进一步求解视频的显著图。然后以显著图作为依据仅在动作相关区域内形成显著性轨迹来表征人体动作。最后通过在公开数据集：KTH数据集和UCF Sports数据集实验来验证本文方法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241003      

张宏伟   张顶立   张天刚   李宝轩   徐誉桐  

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

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

冀东江   渠刚荣   胡春红   赵雨晴  

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同步辐射光源具有高斯分布特性，使得生物样品重建图像具有灰度分布不均匀和低对比度特点，同时重建图像由于受到背景噪声的影响，进而造成重建生物样品的一些细节特征难以观察和分析。针对该问题，本文提出了一种基于图像重建的同步辐射CT图像对比度增强方法，该方法首先基于滤波反投影重建算法(FBP)和联合代数迭代重建算法(SART)分别重建图像,得到两种重建算法的重建数值区间范围,然后将滤波反投影重建结果的数值区间映射到联合代数迭代重建结果的数值区间，最后将经过映射之后的重建图像结合内容自适应图像增强算法，提高重建图像的质量。同步辐射投影数据重建图像表明提出的算法不仅能够有效消除背景中的噪声，而且提高了重建图像的对比度，更清晰地显示重建样品的细节。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221002      

刘莉   李彩艳   张祁莲   孙晓玮   孙浩  

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高性能毫米波前端电路通常要求电路具有低插损，高隔离，集成度高等特性。异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管材料由于其固有的能带特点，可在保证其高耐压的条件下实现较低的插损，而被广泛应用在开关和限幅器等电路中。本文设计了一种针对毫米波开关及限幅器应用的异质结AlGaAs/GaAs PIN二极管材料结构，对影响二极管性能的两个主要因素（Al掺杂浓度和I层厚度）进行分析和优化，并采用分子束外延与半导体工艺流片制备出了验证器件。测试结果表明，所制备的PIN二极管的开启电压为1.06V，击穿电压为26V。在1-40GHz频率范围内，插入损耗为1dB左右，隔离度为12dB，适合应用于毫米波开关和限幅器电路中。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231602      

林琪   林昱   谢云德   马忠雄  

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本文主要研究Er,Cr:YSGG激光消融对人牙本质表层晶体结构的影响。采用不同能量密度（6.18 J/cm2-11.1 J/cm2）的Er,Cr:YSGG激光消融人牙本质，利用X射线粉末衍射仪（XRD）分析激光照射前后的牙本质晶体无机物相、平均粒径及晶胞参数等的变化，发现不同能量密度（6.18 J/cm2-11.1 J/cm2）激光照射后牙本质无机物相羟基磷灰石（HA）颗粒平均尺寸略微变小，但晶胞参数没有明显变化。基于XRD数据，用Popa模型的Rietveld全谱拟合得到激光照射前后牙本质HA晶粒为长椭球形。用环境扫描电镜观察（SEM）该激光照射后的牙本质表面形貌及微结构变化，观察到激光辐照后牙本质表面粗糙度明显增大，表面无玷污层，没有裂纹、碳化，未见到明显的熔融现象。本研究表明，Er,Cr:YSGG激光消融人牙本质后无机物相没有改变，HA晶粒没有发生重结晶，牙本质表面未见到大面积熔融现象。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231701      

王宗源   胡滨   吴旭东  

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

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

贾臣   孙林   王永吉   张熙空  

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京津冀地区的大气颗粒物污染非常严重，对气候环境和人类健康产生直接影响。为了使用遥感技术对京津冀地区的颗粒物污染进行快速、准确的评价，本文验证了NASA近期发布的全球1km分辨率的MCD19A2气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）产品在京津冀地区的精度，明确卫星产品在该区域应用的可靠性，并分析了AOD产品与空气质量指数AQI（Air Quality Index）的相关性，探讨其对空气污染的指示作用。获取2014-2018年京津冀地区的MCD19A2 AOD空间分布数据，以及同步的AERONET（AErosol RObotic NETwork）实测数据，对两类数据进行了时空转化等处理，以实现数据间的精确匹配。验证结果表明，MCD19A2产品在该区域达到了较高的精度及稳定性，相关系数、均方根误差、平均绝对误差和误差限范围内分别为0.9504、0.1243、0.0863和82.26%。基于不同尺度AOD结果，与AQI数据进行相关性分析，二者具有较高的相关性，表明MCD19A2数据对空气污染状况具有直接的指示作用。本研究可为气溶胶特性研究、空气质量监测等方面的工作提供一定参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.232802      

王祥如   蔡小舒   陈军   周骛  

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差分吸收光谱法（DOAS）是利用气体分子窄带吸收特征来测量气体浓度的一种光谱测量技术。本文介绍了DOAS的基本原理，利用MATLAB开发了一套苯、甲苯和二甲苯（BTX）DOAS数据处理程序，并将BTX浓度假设值与反演值对比分析，同时研究了入射光强的变化和颗粒物消光对浓度反演的影响。结果表明，BTX浓度反演值与假设值有很好的一致性，表明BTX-DOAS数据处理程序是正确的，通过数值模拟验证了DOAS中理论上无法直接推导的前提条件的正确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.233004      

任建烽   张融  

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人们广泛研究了具有二次方提速周期性Hadamard量子行走的性质。本文主要探讨非周期性量子行走中波函数的扩散性质。数值计算结果表明，通过在不同位置使用不同的幺正演化操作，能够精确调控多路径相干叠加态。不同的演化操作导致相干相长或者相干相消现象，从而对扩散性质产生影响。我们通过调节系统的演化参数，改变行走者的扩散速率。对量子行走扩散速率的研究将有助于基于量子行走设计新的算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.232701      

亢新凯   邱钧   刘畅   何迪  

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本文用分片光滑函数描述场景深度信息，提出了基于聚焦堆栈单体数据子集架构的全局成像，提高单体内部重建精度，减少物体边界深度跳跃带来的重建误差。首先，使用Alpha Matting获取物体的边界信息，按照物体的边界信息对聚焦堆栈在(x,y)空间中进行精确划分，在深度方向上对聚焦堆栈数据进行筛选，实现聚焦堆栈的单体数据子集选取。然后，利用聚焦堆栈单体数据子集，基于聚焦测度对单体进行深度重建和全聚焦成像，利用全变差正则化优化计算结果。最后，将优化的聚焦堆栈单体数据子集重建结果进行全局融合，得到全局场景的深度图和全聚焦图。实验结果表明，本文提出的基于聚焦堆栈单体数据子集架构的全局成像提高了计算的效率，提高了重建结果的质量，为聚焦堆栈计算成像提供了一种优化方案。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241101      

贾卓楠   张婷婷   栗正华   花双全   王文杰  

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本工作主要研究了基于CO2激光微加工实现法布里-珀罗（FP,Fabry-Pérot,）光学微腔阵列的制备。首先通过CO2激光微加工和掩模板相结合的方法，在玻璃基底上制备了阵列型的凹面结构，并对结构的特性进行了分析。测量及模拟分析表明，凹面结构可近似于高斯曲面，深度t的范围为0.042-0.64μm，半高宽d的范围为11.30-16.60μm；在结构底部可近似为一曲率半径为R的球面。随后通过镀介质膜和微腔封装，制备了FP微腔阵列：采用平面镜-凹面镜的微腔组装形式，形成FP稳定腔。最后，测试了微腔阵列中光微流激光的产生。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231404      

王淑贤   肖航   杨振发   姜明顺   隋青美   冯德军  

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建立一种能够快速、无损检测掺假普洱茶中香豆素、香兰素、乙基麦芽酚三种常见香精的方法。本文利用傅里叶变换近红外光谱技术结合偏最小二乘法对香精掺假普洱茶进行定量分析。分别建立三种掺假香精成分的定量分析模型，并对比不同预处理方法和未经光谱预处理所建定量分析模型的预测能力。结果表明：结合不同光谱预处理方法最终可实现香豆素、香兰素和乙基麦芽酚三种香精的预测均方根误差分别为0.1461、0.1678、0.1800，预测决定系数分别为0.7989、0.7350和0.6938。表明了近红外光谱技术结合偏最小二乘定量分析方法可以实现掺假普洱茶中三种香精成分的快速检测分析。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.233005      

胡玉洁   王书晓   汪大伟   余明斌   蔡艳  

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微环谐振器是实现硅基光电子片上集成的重要器件。本文从微环谐振器的原理出发，主要描述了中红外领域高品质因子微环谐振器的研究意义与发展历程，分析了不同材料体系微环谐振器在工艺和实际应用上的优缺点；介绍了基于Vernier效应的级联微环谐振器在中红外波段的传感和滤波领域的理论研究；并回顾了中红外克尔光学频率梳的产生原理和发展历程，在理论上证明了锗条形波导微环可以在泵浦功率低至80 mW的情况下实现带宽接近一个倍频程的宽谱光频梳，并对研究进展进行了总结和展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230002      

董丽丽   刘世明   修俊山  

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铜铟镓硒（CIGS）纳米薄膜作为一种半导体材料，在太阳能电池领域发挥了重要作用。本论文基于磁控溅射技术，在不同溅射功率、工作压强和溅射时间的磁控溅射参数下制备了一系列CIGS纳米薄膜样品，利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术完成了CIGS纳米薄膜中Ga/(In+Ga)和Cu/(In+Ga)含量比的定量分析，结合每个溅射参数下绘制的单一定标曲线，绘制了两个含量比的综合定标曲线，拟合系数均达到了0.99以上，显示了良好的拟合效果。同时通过三个随机溅射参数下制备的CIGS纳米薄膜样品，对比了能量色散X射线光谱（EDS）和LIBS技术的分析结果，两者误差均小于5%，验证了LIBS技术分析的精确性。该技术为CIGS薄膜的快速分析和性能优良的及时判定提供了一种新手段，也开发了在薄膜半导体材料领域的新应用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.233003      

夏情感   肖文波   姜迪友   金鑫   叶国敏   何银水  

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本文基于螺旋流道水冷技术提出一种新的千瓦级包层功率剥离器结构，并对其散热性能进行了研究。首先将该结构与传统水冷式包层功率剥离器及热沉吸热式包层功率剥离器对比，验证了其实用性与优越性。其次通过研究螺旋流道参量，发现热沉初始温度对剥离器的散热性能无明显影响，大直径的螺旋冷却管道及合适的冷却水初始温度将有利于散热。最后发现在优化条件下该剥离器能有效剥离4200W以下的包层功率。在剥离1000W包层功率时，该剥离器温度峰值为300.49K、温度谷值为284.29K、温差为16.2K；同等功率下，相比于上述传统剥离器，其温度峰值最多降低了15.1%，温度谷值最多降低了10.3%，温差最多缩小了73.4%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231407      

李雨竹   李传康   郝翔   刘旭   匡翠方  

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超分辨显微技术突破衍射极限的分辨能力为研究纳米尺度的超精细结构和生理学过程提供了十分 有力的观察手段，对研究细胞的功能以及疾病的发病机制有十分重要的影响，具有十分重要的生物医学 意义。单分子定位成像技术作为超分辨成像技术的一个分支，因极高的成像分辨率，具有重大的科研价 值。本文从单分子定位成像技术的研究背景和意义出发，详细介绍了该技术从上世纪九十年代至今的发 展历程，对现有的主要单分子定位技术进行了较为详细的原理阐述和各自优缺点的分析，最后对单分子 定位技术的实际应用进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.240001      

周维   唐华龙   李观德   刘宇翔  

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针对机器视觉中目标跟踪出现的遮挡问题，在原有的DAT算法框架上引入遮挡检测机制，提出了DDAT算法。该机制首先提取目标的颜色特征，通过颜色特征计算目标帧间的相似度，利用相似度的变化趋势及帧间差值阈值，判断目标在跟踪中是否出现遮挡；然后利用朴素贝叶斯分类器和最邻近分类器，得到后续帧中的目标框；最后再次通过相似度检测两个分类器得到的目标框是否为正确的目标框。为了验证算法的有效性，在具有遮挡属性的OTB标准数据集视频序列上，与DAT算法以及其他的跟踪算法进行定性和定量的比较。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第24期 pp.241501      

张泽亮   宋海英   刘世炳  

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设计了一种测量电容耦合等离子体(CCP)电子密度(ne)时间演化的YAG激光汤姆逊散射系统。电容耦合等离子体是在真空条件下由300W射频电源供电的板极装置中产生的。采用最大转换增益5.0×105V/W的硅雪崩光电二极管(APD)测量波长范围为200-1000nm的Nd: YAG激光汤姆森散射信号。我们设计了一个光学振荡腔，在驱动激光与等离子体的相互作用中，激光汤姆逊散射信号可以放大数倍，从而提高信号光的发射强度。此外，在APD前端还设置了信号采集系统和多级滤波系统，以提高信噪比。最后，依据汤姆逊散射原理，我们设计了计算等离子体电子密度(ne)的逆算法，并将计算结果与朗缪尔探针的测量结果进行了对比，验证了该算法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231406      

槐创锋   黄升   黄涛   尚鲁强  

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

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

章学仕   刘丽娴   张乐   杨威   邵晓鹏  

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

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

邸敬   王景慧   廉敬  

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针对脉冲耦合神经网络模型在交通标志分割中准确度不高和参数设置复杂的问题，本文提出一种参数可调简化改进的脉冲耦合神经网络模型（PA-MSPCNN）。该方法通过对交通标志颜色特征的分析，对图像进行红化预处理，区分出交通标志和环境背景；根据周围神经元对中心神经元的影响，改进MSCPNN模型中的加权矩阵和连接系数；通过分析动态阈值间的关系，增设辅助参数使动态阈值的调节更加合理。通过在数据集上的实验测试，该方法对交通标志的检测准确率达85%。本文提出的模型在减少了传统PCNN模型中需要设置的参数数量的同时，能准确分割图像，对于光照条件变化、尺度变化和几何旋转等复杂情况具有更好的适用性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2021年第58卷第02期 pp.021502      

滕达   王云成   郭晋康   杨研蝶   马文帅   王凯  

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本文提出了两种涂覆石墨烯层的双椭圆形纳米线等离激元波导。采用有限元方法详细研究了该结构中石墨烯等离激元模式特性对几何和物理参数的依赖关系。结果表明，椭圆形纳米线排列方向、纳米线间距、椭圆长短轴的比值和石墨烯化学势对等离激元模式传输特性有显著影响。所提出的涂覆石墨烯层的双椭圆形纳米线结构能够实现波导模的长距离传输和亚波长约束，将在可调谐纳米光子器件和红外传感等领域有潜在的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.232303      

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

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信道噪声会严重干扰大气激光通信系统的信息传输，因此有必要在统一尺度下比较不同调制方式在大气信道中的差错性能。本文介绍了19种典型强度调制方式的符号结构，推导了它们在高斯信道、弱湍流信道、中强湍流信道中的误时隙率（SER）模型，并进行了数值仿真。仿真结果表明：随着信噪比不断增大，各调制方式的SER持续减小并逐渐趋于一致，SER趋于一致时对信噪比的要求随湍流强度的增大而增高。PPM（脉冲位置调制）在三种信道中的SER均为最小；调制阶数较小时，差分幅度PPM的SER最大，调制阶数较大时，OOK的SER最大。其余调制方式的SER介于OOK和PPM与差分幅度PPM之间，并随着调制阶数的增大出现分层现象。本文对实际激光通信系统的设计具有一定参考价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230604      

孙佳   郭大波   杨甜甜   马识途  

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针对YOLOv3算法在目标检测实时性不好的缺陷，本文提出了一种适应实时目标检测的改进网络结构以及视频目标检测的新方法。首先，提出的k-means-threshold（k-thresh）方法弥补了k-means算法对聚类中心的初始位置十分敏感的问题，在包括三个类别的数据集中进行聚类分析选择合适的锚框；然后将4倍下采样和8倍下采样特征图拼接融入第三个检测层，以提高对目标的检测精度，将YOLOv3算法的mAP提高了两个百分点；最后通过摄像头捕捉图像和前期得到的优秀检测数据来预测新图像的目标以及加入了重新检测阈值，以提高视频检测流畅度。实验结果表明：提出的基于改进的YOLOv3网络在检测精度上提高的同时，实时性也有所提高，在30分钟的实时检测中最大帧率达到64.26 fps，相较原始YOLOv3算法实时检测速度提高了4倍左右。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221505      

蒋志祥   邓兴升   邢承滨  

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扫描线滤波算法的提出在一定程度上简化了滤波的问题，并在复杂地形的滤波中取得了较好的效果。但算法对于一些地面下方的噪声点以及正反坡度角相差较大的点处理起来仍然存在问题。本文提出顶点向量角-扫描线滤波，利用顶点向量角结合高差阈值对扫描线滤波进行后处理改进，进一步提高算法的滤波效果。并通过实验将传统算法与改进后的算法进行对比，证明顶点向量角-扫描线滤波能取得更佳的滤波效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.232801      

吕琼莹   谢缘   穆国振   贾冰  

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针对高速暗小运动目标测量中测速精度与机动性的需求，提出了基于单帧多次局部曝光的测速方法，理论分析了关键参数对测量频率的影响。推导了激光照明目标的灰度成像模型表达式，利用脉冲激光作为局部曝光光源与时序基准，在单帧图像中多次生成带时间戳的目标影像；建立单帧多次局部曝光测速系统理论模型，利用单目视觉与激光测距数据融合实现暗小目标的空间定位与测速，突破了高速相机测量频率的上限以提高测速精度；对速度为1500m/s的目标进行测速仿真，测速误差小于0.7%；并在低速条件下设计了原理样机实验，与标准速度的目标发射器对比测速误差小于2.5%，系统成本较低、机动性好，满足工程精度要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221508      

牛学猛   吕晓琪   谷宇   张宝华   张明   任国印   李菁  

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目的：为实现对乳腺癌组织病理图像准确的自动分级，提出一种改进的卷积神经网络，依次引入两种不同的卷积结构，以提高网络对病理图像识别的准确率。方法：以ResNeXt为基础网络，采用八度卷积(OctaveConv)替代传统卷积层以达到在特征提取阶段降低特征图中空间冗余的特征，提高细节特征提取的效果；引入异构卷积(HetConv)代替网络中部分传统卷积层，降低模型训练参数。该网络在Grand Challenge的比赛ICIAR2018上进行实验，克服因数据样本少而易出现过拟合问题，采用一种有效的基于图像分块思想的数据增强方法。结果：该网络在图像级别上的四分类任务准确率达到91.25%。结论：与目前已有的深度学习方法相比，实验结果表明该模型具有良好的鲁棒性和泛化能力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221021      

马乐   张杰   王博   雷超   李亚杰   曲倩   肖博   王瑜瞳   袁平亮  

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作为一种新兴的光通信物理层安全技术，量子噪声流加密结合了数学复杂度和物理复杂度，具有高安全、高速率、长跨距、结构灵活、与现有光纤通信系统高度兼容等优点。本文详细阐述了量子噪声流加密的研究现状和基本原理，在密钥协商方面，对比了量子噪声流加密的Y-00协议与量子密钥分发的BB84类型协议，概述了量子噪声流加密的关键技术方案，介绍了量子噪声流加密的典型应用案例，提出了统一协商信道和传输信道的内生安全光通信系统，并进行了实验验证，最后分析了量子噪声流加密存在的问题及发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230603      

陈奕灿   吴霞   罗志   杨恢东   黄波  

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傅里叶叠层显微成像（Fourier ptychographic microscopy，FPM）是一种能够重建宽视场和高分辨率图像的新型成像技术。传统的FPM重建算法计算成本高，重建高质量的图像需求较大的图像采集量，这些缺点使得传统重建算法的成像性能和效率较低。因此，本文提出一种基于深度学习的傅里叶叠层显微成像的神经网络模型，对图像进行低分辨率到高分辨率的端到端映射，有效提高成像性能和效率。首先，借助菱形采样方法进行图像采集，加速原始图片采集过程。其次，结合残差结构、密集连接以及通道注意力机制等模块，拓展网络深度、挖掘有用特征，增强网络模型的表达能力和泛化能力。然后，使用子像素卷积（Sub-pixel convolution）进行高效地上采样，恢复高清图像。最后，采用主观和客观的评价方法对重建结果进行评估。结果显示，本文提出的网络模型对比传统重建算法重构效果更优，且降低计算复杂度，平均重建时间更短。同时，在保证图像重建效果不变的情况下，低分辨率图像的采集数量比传统算法减少了约一半。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221106      

何洁   陈欣  

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为提高合成孔径雷达啊（synthetic aperture radar，SAR）目标识别综合性能，提出基于非线性相关信息熵的多分辨率选择方法。采用非线性相关信息熵（nonlinear correlation information entropy，NCIE）对原始SAR图像的多分辨率表示进行选择，获得鉴别性和内在相关较强的若干分辨率。在此基础上，采用联合稀疏表示（joint sparse representation，JSR）对选取的多分辨率样本进行联合表征和分类。实验中，以MSTAR数据集为基础设计多种操作条件对方法进行测试。实验结果验证了方法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221020      

高德勇   王绍权   王阳萍   王松  

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针对传统算法在不同的应用场景中需要手动调整参数，存在鲁棒性低等问题，本文提出了一种基于卷积神经网络的低照度图像增强算法，该算法不同于传统图像处理算法，本文采用数据驱动的方式将图像分层处理，分别对两幅子图像分别进行增强。整个网络框架分为三个阶段：分解网络、增强网络和图像重建，首先分解网络将输入的低照度图像分解为反射分量与光照分量，然后将两部分分量输入增强网络部分，设计不同的模型处理对应分量，最后依据Retinex原理合成最后的图像。对模型训练阶段，不需要提供真实的反射分量与光照分量，只需要输入低照度图像及其对应图像。实验结果表明，分解网络产生的分量更加接近真实分量，与现有方法相比具有较好的的优越性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221022      

胡军   徐振   李茂鹏   刘燕德  

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目的：食品安全已经成为社会各界普遍关注的焦点问题，本文主要致力于探索太赫兹光谱技术对奶粉中检测三聚氰胺的新方法。方法：本文以奶粉样品中掺杂三聚氰胺作为研究对象，在太赫兹吸光度参数中，三聚氰胺纯品在2.03，2.27和2.64THz之间具有明显的峰值。为探索不同光谱预处理方法对太赫兹光谱的影响，采用以下预处理方法，如平滑、多元散射校、基线校正和归一化以及多元散射校正和归一化结合等方法。为优化模型，减少运算量，采用主成分分析(Principal Component Analysis, PCA）对太赫兹光谱进行波段压缩，以降低数据维数，采用PCA方法压缩后的数据分别建立BPNN(Back Propagation Neural Networks)和GRNN (Generalized Regression Neural Network)检测模型，结果：实验表明：经多元散射校正结合归一化校正处理后建立的GRNN模型效果最佳。预测相关系数（rp）为0.9967，预测均方根误差（RMSEP）为0.50%。本实验验证了THz光谱检测技术对奶粉中违禁添加剂三聚氰胺检测的可行性，并建立了较优的掺杂三聚氰胺奶粉样品的GRNN检测模型，对促进奶粉行业的健康发展具有较为重要的意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.223001      

王灵一   黄凯凯   章显   陆璇辉  

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本文数值模拟了硬边环带光阑对圆形艾里光束（CAB）自聚焦性质的增强与调控。发现添加合适的硬边环带光阑带来的衍射效应，可以增强CAB的自聚焦特性。这体现在CAB的第一个突然自聚焦峰的光强相比无光阑时得到了增强。本文研究了环带光阑内外半径和衰减因子对环带光阑CAB自聚焦特性的影响。结果表明，控制环带光阑内外半径，可以增加第一个自聚焦峰光强且抑制传播后续聚焦峰光强；在不同的衰减因子下，和无光阑时相比，添加环带硬边光阑有聚焦峰光强普遍增强的优点。此外，与入射光功率线性调节自聚焦峰光强相比，同时变化环带光阑内外半径的调控方法，可实现更高效率且更大范围的光强调节，这在光操控粒子方面具有潜在的应用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.232601      

张静   郝志晖   刘婧  

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由于较好地平衡了目标跟踪任务中的速度和精度指标，基于特征匹配的孪生网络长久以来受到很多国内外研究者的关注，然而，现有基于深层孪生网络的目标跟踪算法普遍缺乏目标模板在线更新方法，从而导致算法在某些复杂应用场景的适应能力较差。针对这一问题，本文提出一种基于光流映射的目标模板在线更新方法，能够在保证实时性的前提下有效提高对复杂场景的适应能力。该算法首先在跟踪过程中计算模板帧之间的光流信息；其次由光流映射及残差计算获取目标的运动变化信息；除此以外，基于奇异值分解，本文还提出一种由初始帧生成修正项修正目标位置偏差的方法；最后，本文在OTB100和VOT2016基准数据集上对所提算法进行测试评估，结果显示，该算法可以较好地优化新生成的目标模板，增强算法的鲁棒性，且与现有跟踪算法相比，本文提出的算法结果更佳。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221507      

陈颖   高树辉  

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变造文件鉴定在刑事诉讼中有重要意义，其中手写添改数字变造经费额度的经济案件更是日益增多，这类案件的检验鉴定工作主要靠有经验的鉴定人员，检验过程自动化程度低、主观因素多，基于目前现状，本文提出基于卷积神经网络的手写变造数字检测的方法，为变造文件鉴定提供智能化解决方案。实验召集50名志愿者，采集50种不同品牌型号中性笔形成的六类变造笔迹和正常笔迹图像样本，建立了共计7200余份的样本数据集。在Alexnet的基础上引入Fire Module结构，提出变造数字检测的卷积神经网络（Forgery Numeral Net ，FNNet），以1×1卷积核代替部分3×3卷积核，实行卷积层组装，检测变造样本。实验结果表明，六类手写变造数字平均识别率达98.36%，此方法简化了网络模型的同时比Alexnet提高了3.01个百分点，检测方法优于传统特征分类器，为变造笔迹鉴定提供了一种新的方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221019      

张龙   王孝坤   程强   王若秋  

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拼接式主镜的设计使超大口径望远镜的构想成为现实。为使拼接式望远镜的分辨率接近等效口径的衍射极限，各子镜必须具有极高的共面精度，实现共相。本文针对拼接式望远镜的共相问题，对拼接式望远镜光学共相探测技术中瞳面共相探测技术和（准）焦面共相探测技术的原理、研究进展等进行了重点介绍。通过对比分析，总结了各项光学共相探测技术的优缺点，指出了各项光学共相探测技术的适用领域，并展望了光学共相探测技术的未来发展趋势。最后，结合当前光学共相探测技术的优缺点以及发展趋势，分别针对大平移误差、大倾斜误差的探测问题提供了解决方案。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230101      

张秀玲   周凯旋   魏其君   李金祥  

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现有人脸识别的深度卷积神经网络模型虽然能够取得较高的识别精度，但是模型中存在海量的计算和需要占用大量内存资源，无法满足资源受限和实时性的要求。针对此问题，本文设计了两种轻量化递归残差神经网络并分别应用在MobilenetV2主干网络上。首先对原始数据集使用MTCNN人脸检测算法进行人脸对齐和裁剪；然后使用ArcFace损失函数作为监督信号，此损失函数能够使得数据集类内聚合、类间分散，有效的提高模型分类效果；最后在LFW、AgeDB、CFP-FP数据集上的实验结果表明本文设计网络模型在减少了大量参数的情况下取得了较高的人脸识别精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221506      

甘建旺   沙芸   张国英  

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由于像素越来越小，数字成像传感器输出信号对光子噪声敏感性越来越强，光子噪声已成为数字图像传感器噪声的主要来源。本文提出了一种基于非对称卷积神经网络的图像去噪算法，训练数据集由公共数据集RENOIR和泊松高斯模型合成数据集组成；为提高模型的泛化能力将网络框架分为噪声评估网络和去噪网络两部分，其中，为了减少编码器与解码器网络特征映射之间的语义差距，对去噪网络中的跳跃连接进行了改进；使特征映射在语义上相似，优化任务处理容易。本文从定性和定量方面进行了对比实验，实验结果表明，改进后的网络模型去噪性能更佳。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221018      

王玉锋   王宏伟   刘宇   杨明权   全吉成  

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

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

周孟欣   朱大庆   廖欣怡  

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光源的色域面积越大，其照射下物体的颜色看起来会更加鲜艳。本文采用Rg表征LED光源的色域面积，并对四种色温的48个样品光源光谱进行了间隔为5nm的380nm~780nm波段的单色光光谱叠加模拟，计算其色域面积指标的变化。其中，单色光峰值波长的功率为原光谱峰值功率的一半。结果表明，各样品光源在其光谱上叠加380nm~465nm或605~780nm波段的单色光后，光源色域面积增大；叠加470nm~600nm波段的单色光后，光源色域面积减小。同时叠加两个不同峰值波长且不同幅值功率的单色光时，能保持其色温基本不变且色域面积增加。该仿真实验通过单色光光谱叠加得到了光谱分布与其色域面积之间的关系，对优化LED光源的色域面积值和视觉效果有重要意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.232302      

夏梵华   王慧鹏   夏巍   郝辉   郭冬梅   王鸣  

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本文研究了一种新的基于激光器结电压变化的自混合干涉（SMI）传感技术，通过测量激光器结电压变化来获得激光自混合干涉信号。传统自混合干涉技术中，通常测量外置或内置的光电探测器（PD）的光电流来获得激光自混合干涉信号。本文提出通过测量垂直腔面发射激光器（VCSEL）的PN结电压来获得激光自混合干涉信号，简化了自混合干涉系统的结构并提高了系统可靠性。评估了该系统的信噪比，比较结电压信号与内置PD光电流信号，结果发现两者一致。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231203      

丁举鹏   易芝玲   王劲涛   李亚平   张志军   解鹏   郭学让   陈习锋  

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本文综述了面向无人机（UAV）领域光无线通信（OWC）的主要研究进展，分别阐述了借助光无线技术在无人机与陆上终端间，无人机与无人机之间，以及无人机与卫星之间实现强壮、宽带通信链路的诸多研究进展与关键使能技术。重点阐述了不同无人机光无线链路配置下的链路建模、参数优化、实验测试。同时，也初步讨论了高速高可靠无人机机载光无线通信技术在模块化实现，高平台框架等方面的发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230003      

苏寒松   刘腾腾   刘高华   田曦初  

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行为检测在不同数据集上存在很多算法，但针对特定场景的行为检测算法却略显缺乏。本文针对于教室场景，提出了一种行为检测算法。我们在MTCNN的基础上改进网络结构，通过网络输出的人体检测框和关键点对学生行为进行分类，同时提出了一种新的激活函和损失函数。通过实验证明了我们所做的改进措施的有效性，最终模型的检测准确率为78.6%，并在嵌入式开发板Jetson TX2上得到了优于YOLOv3和SSD等算法的实时检测效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221016      

邵景峰   冯海强  

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为了解决挡车工表情在识别过程中存在的光照不足、遮挡干扰等影响识别精度的问题，提出一种基于迁移学习的卷积神经网络模型。首先，通过对纱线质量指标分析，确定了挡车工表情的分类标准，建立了挡车工表情数据集。其次，对数据集进行直方图均衡化、Rudin-Osher-Fatemi(ROF)去噪、人脸矫正等预处理操作，进行眼部截取，得到训练数据。然后，通过迁移学习方法，建立了挡车工表情识别模型。最后，通过实验验证及对比分析，本文提出的挡车工识别模型具有一定有效性，识别精度高达98%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221017      

陈永   陶美风   艾亚鹏   陈锦  

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针对稀疏表示算法在壁画图像修复过程中，字典初始化随机选取易陷入局部最优，以及仅依据颜色欧式距离作为图像块分组标准，导致壁画图像修复后易出现结构模糊、线条不连续等问题，提出了一种基于Gabor变换和组稀疏表示的敦煌壁画修复算法。首先，采用互信息作为图像块分组准则，建立相似结构组，改进后使组稀疏表示更加合理；然后，通过Gabor小波变换对相似结构组进行特征信息提取，并结合PCA降维的方式得到初始化结构组特征字典，避免了字典初始化随机选取的不足；最后，采用奇异值SVD分解和分裂Bregman迭代优化方法对结构组字典稀疏学习后完成壁画图像的修复。通过敦煌壁画的实验表明，本文方法相比于其他对比算法，修复后取得了较好的主客观修复效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221015      

温凯   马英   张美玲   王宇   付驰   郑娟娟   刘立新   郜鹏   姚保利  

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定量相位显微(Quantitative Phase Microscopy, QPM)将相位成像和光学显微技术相结合，为微观物体的三维形貌、透明物体的厚度/折射率分布提供了一种快速、无损、高分辨率测量手段。基于光学干涉的QPM技术具有极高的相位测量精度，但是对环境扰动十分敏感。物参共路的光路结构通过让物光和参考光经历相同的光学路径，可以克服环境扰动对相位成像的影响。为此，文章着重介绍了基于物参共路结构的数字全息显微技术和单光束定量相位显微技术。前者主要包括斐索、Mirau、离轴和同轴点衍射干涉显微、双球面照明的数字全息显微、空间复用数字全息显微；后者主要包括共轴数字全息、基于平行光照明、超斜照明、多点离轴照明的定量相衬显微。我们希望该综述能为构建高稳定性、实用化定量相位显微装置提供有益参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第18期 pp.180003      

龚循强   张方泽   鲁铁定   陈志高  

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遥感图像监督分类技术在信息提取、变化检测中具有广泛的应用，其中训练样本的选择至关重要，训练样本的好坏直接关系到分类精度的高低。然而，条件的限制和人为的错误均可能导致一些不纯或错选的异常训练样本被选取，从而造成分类精度的降低。为了解决这个问题，本文采用中位数绝对偏差法，根据图像的光谱信息探测和剔除遥感图像监督分类中不纯和错选的训练样本。选取Landsat-8获取的南昌部分地区的光学遥感图像数据，使用支持向量机对含有异常训练样本和剔除异常训练样本的两种情况进行监督分类，并对分类结果进行比较分析。实验结果表明：剔除异常训练样本的分类精度明显优于含异常训练样本的分类精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231202      

任欣磊   王阳萍  

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使用SLIC(Simple Linear Iterative Clustering)算法对遥感影像超像素分割，本文针对运行时间与边缘贴合度存在的问题，提出一种基于改进SLIC的遥感图像超像素分割算法。该算法首先改进初始种子点的初始化方式，消除了随机分配造成的影响；其次，在每次迭代后引入滤波操作，去除超像素内与聚类中心在颜色空间上差异较大的像素点，用剩余的像素点更新聚类中心；最后，用改进的均值计算公式进行迭代来实现超像素图像分割。在Python环境下分别对所提出的算法与其他4种算法进行对比试验，在超像素个数相同的情况下，本文算法在构建的数据集中较经典的SLIC算法相比分割误差率降低7.3%、分割精度提高1.2%，运行时间较SLIC算法减少0.44s。实验结果表明，本文提出的算法与主流的超像素分割算法相比，能有效提高边缘轮廓贴合度的同时降低算法的计算复杂度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.222801      

章龙   李春   马卿效   李天莹   蒋玲  

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采用太赫兹时域光谱技术结合化学计量学方法对牛黄及其易混品进行鉴别。获取了黄连、大黄、蒲黄、人工牛黄、掺杂牛黄和天然牛黄的太赫兹时域光谱图，而后分别构建随机森林（RF）模型和三种参数优化的支持向量机（SVM）模型，对六种物质的太赫兹吸收光谱进行分类鉴别，最后对于样品数据集不平衡导致随机森林模型识别准确率下降的问题，提出基于合成少数类过采样技术（SMOTE）的随机森林模型。结果表明，随机森林模型和SVM模型均可达到95%左右的分类准确率，但随机森林模型具有更快的运行速度，运行时间仅为最优PSO-SVM模型运行时间的2%。基于SMOTE的随机森林模型可有效地解决数据不平衡情况下识别率低的问题，识别率从84.17%提高到94.17%，计算速度基本不变。本文为太赫兹光谱技术对稀有中药的鉴别研究提供了一种新方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.233001      

王学勤   张彤   梁兰菊   郑艳彬  

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为了测试保偏光纤环的偏振耦合分布及绕环光纤拍长，采用白光干涉仪对光纤环进行了测试。一方面，通过测试获得了光纤环的偏振耦合分布，有利于识别影响光纤环保偏能力的主要外部因素。另一方面，通过识别光纤环两端尾纤与白光干涉仪两个熔点产生的偏振耦合干涉峰，获得了绕环光纤两正交偏振主轴传输光信号的光程差，进而计算出了绕环光纤的拍长。实验表明，0.13°以上的角度对轴误差均可被有效识别。证明了采用白光干涉仪通过一次测量同时测得光纤环偏振耦合分布和绕环光纤拍长的可行性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230602      

章琳颖   姚明印   黄林   黎静   饶洪辉   刘木华   周华茂  

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建立了激光诱导击穿光谱（LIBS）全光学诊断方法，用于脐橙黄龙病的快速绿色判别。试验分别测定健康和黄龙病脐橙果汁糖度及Ca、K、Zn元素含量，并分析其糖度及元素含量差异。采集脐橙果汁LIBS光谱数据，运用九点平滑（SM）结合多元散射校正( MSC）进行数据预处理，最后运用主成分分析（PCA）结合多层感知器神经网络（MLP）和径向基函数神经网络（RBF）模型对健康和黄龙病脐橙进行快速判别。结果表明，主成分分析结合多层感知器神经网络（PCA-MLP）模型对健康和黄龙病脐橙判别效果优于径向基函数神经网络（PCA-RBF）模型，其训练集对健康脐橙和黄龙病脐橙判别准确率分别为93.8%和93.4%，预测集对健康脐橙和黄龙病脐橙判别准确率分别为93.9%和94.8%。利用LIBS检测结果证明了黄龙病可以导致脐橙果肉内部品质发生变化；进一步利用光谱预处理方法和分类模型，可以从果肉品质上区分黄龙病和健康橙汁，提高橙汁产品合格率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.233002      

张红颖   杨维民   王汇三  

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为了克服面部表情变化导致的三维人脸识别精度不高的问题，提出了一种结合局部关键点集与测地线的三维人脸识别算法。首先，根据表情变化对人脸识别具有分区域影响的特性，将三维人脸划分出刚性区域和非刚性区域。本文提出由鼻部和眼部组成的区域作为刚性区域，并对该区域进行有效关键点检测，而后提取多种几何特征，构成局部描述子进行相似度匹配；在非刚性区域提取测地线环带并进行相似度匹配。最后将两个区域的匹配程度进行加权融合，得到最终的匹配结果。该算法分别在Bosphorus和FRGC v2.0数据库上进行了实验，分别达到了97.01 和98.63 的识别率，证明本文算法对三维人脸的表情变化有较强的鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221503      

王佳英   郭友明   孔林   陈克乐   饶长辉  

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除大气湍流外，自适应光学系统中部分模式还存在难以校正的窄带扰动，很大程度上限制了系统的性能。线性二次高斯控制可以实现对动态扰动的有效抑制尤其是对窄带扰动的校正。理想的情况是对所有模式扰动都采用线性二次高斯控制，从而可以获得最优的扰动抑制性能。然而，当采用全模式线性二次高斯控制时，高阶的扰动模型会带来不可忽略的模型辨识以及高阶控制矩阵计算，很大程度上增加了实时处理机的计算负担。基于此，本文提出一种适用于实际自适应光学系统的混合控制方法。该方法联合了最优模式增益积分控制和线性二次高斯控制，并根据模式中是否含有窄带扰动来进行对应模式的控制策略选择。本文以云南抚仙湖观测站1米新真空太阳望远镜高阶自适应光学系统实测数据为例，对提出的控制策略进行了验证。结果表明95.85%的扰动可以被混合控制有效滤除，且在计算时间大大减小的情况下，不同模式中的窄带抖动几乎全部滤除。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230101      

咸凯强   胡俊   庞静珠  

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核燃料棒作为核电站的核心部件，长期处于高温高压的深水环境中容易出现细小裂缝（宽度小于0.3mm），影响核电站的安全运行。如何在复杂水下环境中准确地测量裂缝尺寸是一个亟待解决的问题，因此提出了一种基于线结构光的核燃料棒表面裂缝尺寸测量方法。首先，对获取的图像进行灰度二维搜索以框选出待处理区域，对该区域进行水平投影和一阶微分进一步确定裂缝区域；然后，对裂缝区域进行阈值分割以缩小该区域范围，再利用种子点判断法确定出裂缝的上下边界；最后，使用最小二乘法拟合结构光中心线，用中心线方程与裂缝边界点集求交点以确定裂缝具体位置，再将裂缝边界点转为三维坐标进行距离采样，计算实际尺寸。实验可得使用该方法能精确快速测量燃料棒表面裂缝的尺寸，并且误差保持在0.03mm以内，有效地满足了测量的便捷性和精确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221013      

佘明  

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基于记忆效应的散斑解卷积法是近几年提出的一种可以实现透过散射介质层成像的方法。可用于散斑解卷积法的算法有很多，但具体的对比分析工作却呈确实状态。本文设计并搭建了记忆记忆效应的透过散射层成像的光学系统，对探测到的散斑信号进行解卷积计算，重建出对象图像。在重建过程中，分别使用互相关解卷积算法、维纳滤波算法、正则化解卷积算法以及Lucy-Richardson算法进行解卷积计算。对不同算法重建的图像进行了多项图像质量评价指标的计算。综合图像质量和计算时间，得出互相关解卷积算法在透过散射层成像的应用中具有最大优势的结论。本工作对透过散射层成像的应用和研究可以起到一定帮助作用，具有一定意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221104      

段明义   卢印举  

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传统图像分割算法存在图像特征信息描述单一、分割效果差等缺点，为此，提出一种双特征马尔科夫随机场图像分割方法。首先，利用像素之间的空间信息对高斯混合模型的先验概率和后验概率进行约束，建立灰度随机场；其次，在分数阶微分算子非线性保留图像的边缘轮廓和纹理细节基础上，通过利用灰度共生矩阵描述图像的纹理特征信息并建立纹理特征随机场；最后，给出了条件迭代算法对双特征随机场图像分割目标函数优化求解方法。实验表明，本文算法具有卓越的分割性能，提高了图像分割的鲁棒性和精确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221014      

吴若有   王德兴   袁红春  

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为了提高低照度图像的清晰度和避免颜色失真，提出了基于注意力机制和CNN的低照度图像增强算法来改善图像质量。首先根据Retinex模型合成训练数据，将原始图像从RGB颜色空间变换到HSI颜色空间，然后结合注意力机制和卷积神经网络构建A-Unet模型去增强亮度分量，最后从HSI颜色空间变换到RGB颜色空间得到增强图像。实验结果表明，所提算法可以有效改善图像质量，提高图像的清晰度，避免颜色失真。在合成低照度图像和真实低照度图像的实验中均能取得较好的效果，主观和客观评价指标上的结果均优于对比算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201002      

陈志伟   马程远   陈波   檀财旺   宋晓国  

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采用激光焊与激光-MIG复合两种打底焊方式和激光-MIG复合与MIG两种填充焊方式进行两两组合，完成了15mm厚316L奥氏体不锈钢的焊接，对各试验组焊接接头显微组织和力学性能进行了研究。结果表明，采用全激光-MIG复合焊得到的焊接接头成形最优。激光-MIG复合焊焊层中心部位存在胞状晶组织，而MIG焊层几乎全为柱状晶结构。复合焊填充层的拉伸强度高于MIG焊填充层，而激光打底层与复合打底层强度相当，所有断裂均为韧性断裂。两种打底焊层焊缝中心显微硬度均高于母材，复合填充焊层中心显微硬度略高于母材，MIG填充焊层则低于母材。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231405      

高敏   王肖霞   杨风暴   张宗军  

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针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar , SAR)图像变化检测中存在的差异图细节信息丢失的问题，提出了一种面向SAR图像像素级变化检测的去模糊化处理方法。通过对差异图漏检像素点分布的理论分析，提出了一种新型的差异图构造方法，与经典的像素级变化检测算法生成的差异图相融合，从而实现差异图的边缘去模糊化。以均值比值算法为例，实验结果表明了该算法与邻域变化检测算法得到的差异信息互补性强，利用该算法去模糊化后得到的差异图主观上更接近真实地物的变化情况，客观上变化检测结果的漏检数降低，变化检测精度有所提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221105      

邹田春   陈敏英   祝贺   欧尧  

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为研究激光选区熔化（selective laser melting, SLM）成形AlSi7Mg合金的高周疲劳性能，对合金沉积态试样进行不同应力载荷的疲劳试验，通过金相显微镜和电子显微镜观察试样微观组织和疲劳断口形貌，并探究疲劳失效机理。结果表明，试样在疲劳寿命为107循环周次时对应的条件疲劳极限为127.84MPa，与传统制备方法相比，试样微观组织分为三个区域：细晶区、粗晶区和热影响区，Si相呈网状结构均匀嵌入α-Al基体中。通过断口分析，发现试样的裂纹扩展区及瞬断区均存在气孔、夹杂物等缺陷，裂纹扩展区存在疲劳条纹形貌，瞬断区具有解理面和韧窝的形貌特征。SLM成形AlSi7Mg试样的疲劳裂纹在气孔和夹杂物等缺陷处萌生，裂纹呈半圆形向四周放射状扩展，当剩余截面无法承受疲劳载荷时试样断裂。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231404      

林英华   林振衡   陈庆堂   唐群华   雷永平  

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采用TiB2和Ti粉为熔覆材料，通过激光熔覆在钛合金表面制备TiB/Ti熔覆层，分析熔覆层的缺陷，并研究如何控制熔覆层缺陷的形成。采用相机记录熔覆层表面宏观形貌；采用光学显微镜(OM)测量熔覆层表面凹陷深度；采用扫描电镜(SEM)观察熔覆层内裂纹；采用X射线衍射(XRD)和电子探针(EPMA)分析熔覆层内物相。结果表明，TiB/Ti熔覆层的缺陷主要表现为表面成型质量差、裂纹及气孔。通过提高激光功率和扫描速度可以改善熔覆层表面成型质量；通过增加TiB2添加量可以降低熔覆层裂纹的形成几率。结合熔覆层内组织结构特点，分析了TiB/Ti激光熔覆层的裂纹形成。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231403      

陈积敏   林泽昊  

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在图像大数据应用背景下，伴随着硬件技术的高速发展，基于深度学习的图像视频编码技术逐渐成熟。基于端到端学习的压缩框架因能更高效地对原始图像数据进行紧致表达，在学术界和工业界都得到了广泛的关注。本文系统地总结了基于端到端学习的图像压缩框架中的核心模块如变换、量化、熵编码和损失函数的研究现状，对其研究进展和关键技术进行了概括性的介绍，并对前沿研究成果进行了性能比较。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.220001      

杨力   楼宇丽   李重光   王仁德   王华英   董昭   桂进斌   宋庆和   刘庆伟  

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提出了两种光瞳在光学扫描全息系统中实现边缘提取的方法，基于双光瞳外差检测来获取物体的全息信息。首先，采用LG光束-轴锥镜光瞳和小孔滤波器作为两个光瞳来构成复合光场对物体进行扫描，提取边缘信息；其次，在小孔滤波器不变的情况下，另一个光瞳采用幂函数分布的振幅型光瞳，并完成边缘信息的提取。计算机仿真实验结果表明，本文所述的两种光瞳的边缘提取质量，与使用环形光瞳相比均有提升，且无需进行数字图像处理，简化了实验步骤。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230901      

胡洋頔   程正东   曾波   杨勇  

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

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

袁志豪   徐俞   曹冰   王钦华  

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石墨烯作为一种特殊的二维材料具有十分优异的物理性质，将石墨烯和微纳器件结合已经成为当今的研究热点之一。在中红外到太赫兹波段，石墨烯可以激发表面等离子体，用于多功能可调谐器件。在本文中，我们将石墨烯等离子体与硅基亚波长金属光栅结合，提出了工作于红外波段的透射式宽带光调制器。通过施加偏置电压，改变石墨烯的费米能级，实现在7-22 um宽带内对光透射的调制，调制深度最高可以达到99.96%（33.77 dB）。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.232301      

吕卫   谭浪   井佩光   苏育挺   李德盛  

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当前，短视频广泛存在于各种社交平台并形成了一种新的趋势。虽然针对短视频的语义理解已经开发了一些方法，但目前大多数研究，尤其是在分类任务中，更倾向于学习短视频更加有效的表示，而忽略了语义之间的关联性问题。为了更好地解决该问题，本文提出一种基于多视角低秩表征的短视频多标签分类模型，其将低秩表征和多标签学习结合到同一框架中。该模型利用不同类型特征的一致性学习本征稳定的低秩表示。同时为了获得标签相关性的潜在表示，模型构建了标签相关性学习项来自适应地捕获标签的相关性矩阵。此外，模型利用监督信息来进一步提高表征能力。大量实验结果表明了所提方法的优越性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221012      

邵子奇   金海红   钱立进   范之国  

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为了提高偏振去雾中对大气光估计的准确度，本文提出一种基于大气光偏振层析的雾天图像重构方法。在偏振空间下，将大气光梯度先验信息作为约束条件，对原始雾天偏振图像进行分层，估计大气光偏振图像。然后从大气光偏振图像中解析大气光，实现了对大气光的偏振层析。最后，结合本文建立的雾天图像偏振重构模型，并在大气光图像中估计无穷远处大气光，实现对雾天图像的去雾重构。实验结果表明，本文方法提高了大气光估计的准确度，进而使重构图像更清晰，目标还原度更高；且适用于不同浓度下的雾天图像重构。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221009      

李绕波   袁希平   甘淑   毕瑞  

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针对野外扫描原始点云中存在各种形态噪声点和大量冗余数据，本文提出一种基于方法库、布料模拟滤波和曲率分级等综合算法运用的点云精简优化策略。首先利用统计滤波去除远距离稀疏的噪声点，然后利用直通滤波分割出含有近距离大密度噪声点的点云块，利用布料模拟滤波算法去除这类噪声点，再利用半径滤波去除目标点云周围近距离的噪声点，最后基于曲率分级压缩方法实现对点云冗余数据的去除，并与两种传统的压缩方法进行实验对比分析。实验结果表明，本文所提的精简优化策略能有效去除点云中的噪声点，在保留点云大部分特征点的同时，能最大化减少点云数据的冗余量，提高了点云模型重建的数据质量。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231402      

胡敏   肖夏   宋航   刘雨  

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无创血糖检测研究通常采用葡萄糖水溶液代替血液来设计体外验证实验和电磁传感器。本文使用网络分析仪测量了宽频带200 MHz-10 GHz内葡萄糖水溶液的介电特性。测量结果表明其在高频下的响应特性为：当频率不变时，其介电常数和电导率均随着葡萄糖浓度的增大而减小。单阶德拜(Debye)模型和二阶多项式被用于拟合各浓度下葡萄糖水溶液介电特性的测量数据，有效量化了介电特性随浓度以及频率的变化关系。文中基于Debye模型参数建立了三维耳垂色散模型和天线收发结构。仿真结果表明，S21与葡萄糖浓度之间在相当宽的频带范围内都保持着稳定的、规律性的响应关系，该响应关系可通过二次多项式表达。相关内容通过实验进行了有效验证，可用于未知血糖浓度的评估。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230401      

张明旺   田华伟   肖延辉   郝昕泽   李丽华  

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图像获取与传输便利性的不断提高、图像编辑工具的快速普及，使得恶意用户能够容易地拍摄、传播、编辑和修改数字图像，进而达到实施恶意行为或犯罪的目的。此时，数字图像或者视频将成为侦查取证与司法诉讼的关键证据。图像传感器制造工艺的缺陷和硅晶片的不均匀性引起的光照响应不一致性（Photo-Response Non-Uniformity，简称PRNU）对每个相机具有唯一性和稳定性，使得其可作为图像来源取证的有效设备指纹。首先，对包括设备指纹技术在内的数字图像取证技术进行了整体性回顾，并介绍了设备指纹的主要应用情景；然后，介绍了图像中设备指纹提取的基本技术原理；再后，对设备指纹提取包括的滤波、联合及增强等三个阶段的技术发展情况进行了综述；最后，对设备指纹提取技术亟待解决的问题与技术发展趋势进行了探讨。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221008      

潘鹏涛   邹凡雨   殷俊磊  

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以无水柠檬酸和邻苯二胺为碳源，采用一步溶剂热法制备出了具有溶剂依赖发光的碳纳米点，通过原子力显微镜对所制备的碳点进行形貌及结构表征，碳点高度在1.5nm左右，由少层类石墨烯片层堆叠。通过荧光光谱（PL）紫外可见吸收光谱（UV-Vis）对碳点的光学性质进行测定，发现碳点的吸收主要来自内部碳核和表面态，对应最大吸收波长分别在285nm和430nm。有机溶剂中最大发射波长来自表面缺陷态发光，荧光峰位在515nm。随着体系中水含量增加，最大发射峰强度降低，发射峰位置红移，实验证实该碳点有望作为一种实时定量检测有机溶剂中水含量的荧光探针和传感器。不仅拓宽了碳纳米点的应用范围，也提供了一种简单有效检测有机溶剂水含量的方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231602      

王文庆   丰林   刘洋   杨东方   张萌  

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空对地的目标检测是计算机视觉的重要研究分支，在军事和民用等方面均有着重要的研究意义与应用价值。由于在空对地应用环境下，成像视角较为单一，需要依靠更深的网络层数以提供更强的特征表示能力，于此同时，需要克服网络深度增加带来的计算量大、收敛速度慢等问题。对此，本文在DenseNet框架下，提出一种通道差异化表示的目标检测网络模型。首先，本文采用DenseNet作为特征提取网络，使用较少的参数加深网络提高对目标的提取能力；其次，引入通道注意力机制，使网络更加关注特征层中更有效的特征通道，实现对特征图的重新调整；最后，本文利用空对地目标检测数据进行了对比实验，实验结果表明，本文算法能够在提升网络训练速度的同时，提高空对地目标检测精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221010      

吴海华   邢垒   蔡宇   刘力   范雪婷   叶永盛   李波   田小永  

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利用熔融沉积成型技术快速制备了石墨烯/聚乳酸单组元复合试样和石墨烯/纳米Fe3O4/聚乳酸双组元复合试样。研究石墨烯含量对上述试样吸波性能的影响。结果表明：石墨烯含量为8wt%时，单组元复合试样吸波性能较佳，9wt%次之，5wt%最弱；双组元复合试样中，当纳米Fe3O4含量一定时，提高石墨烯含量能明显改善试样的吸波性能，且优于单组元复合试样。通过扫描电镜发现，石墨烯包覆在基体表面形成的褶皱会增加电磁波多重反射的次数，但石墨烯含量过多时，石墨烯因团聚产生的电子散射会影响吸波效果。相比单组元复合试样，双组元复合试样在石墨烯及纳米Fe3O4的双重作用下形成的微观界面种类更多，使得电磁波在传播时的路径更为复杂，电磁波能量消耗的更多，因此将不同损耗类型的吸波剂进行复合可以有效提高材料的吸波性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231601      

黄斌   隋琪   李霞   张黎杰  

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相干光通信系统中，信号在光纤中传输受到克尔非线性损伤的影响，其频谱会发生展宽。本文旨在研究收发端均为奈奎斯特带限系统的克尔非线性传输方式。由于非线性的频谱展宽效应，信息泄漏到带外导致接收端带内信息不完整。传统的非线性补偿方法通过反转信道传输函数的方式在接收端对信号进行处理并不能起到理想效果。本文针对频谱展宽现象，提出通过优化算法寻找在数字反向信道传输时可利用克尔非线性将原始信号压缩至另一奈奎斯特带宽的带外伴随信号，而后将压缩后的奈奎斯特信号在发射段发送，接收端做奈奎斯特滤波后即可恢复原始信号，因此避免了非线性频谱展宽导致的接收端信息缺失。仿真结果表明，在带限系统中本文提出的算法性能优于反向传输方法，在800km标准单模光纤仿真中获得了最优3.17dB的EVM增益。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230601      

林平   李琦   申作春  

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

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

王新军   闫迎亮  

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对比研究了三种磁场强度下激光表面熔覆316L不锈钢涂层的组织与性能，分别采用三维激光扫描共聚焦显微镜、金相显微镜(OM）和扫描电子显微镜(SEM)对比表征了三种熔覆层的表面形貌、金相组织和摩擦磨损形貌。结果表明：磁场的引入可以降低熔覆层的表面粗糙度，优化表面形貌，随着磁场强度达到B=400mT时，熔覆层晶粒得到显著细化，同时气孔和裂纹减少，平均显微硬度达到573Hv，提高幅度达到25%，表面耐磨性能也因此得到显著提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231401      

刘孟杰   王伟  

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本文采用电化学恒电位法制备了用于染料敏化电池（DSSC）的聚3,4乙烯二氧噻吩（PEDOT）与不同浓度氧化石墨烯（GO）掺杂的复合导电薄膜对电极。通过SEM，FT-IR，Raman光谱，U-V，XRD等对材料的结构和形貌进行了表征，利用四探针仪测试了材料的方阻，并通过电化学（CV、EIS、Tafel）和光电性能测试研究该方法中GO掺杂度对材料最终性能的影响机制，获取最佳制备工艺。结果表明在GO浓度为0.3 g/L 时制取的复合薄膜电极具有最优的性能，GO的掺杂使复合物具有更高的比表面积,更好的电学特性，更低的电荷转移电阻（5.23 Ω·cm2），复合材料展现良好的氧化还原催化特性，其作为对电极组装的电池性能更佳，填充因子为0.68，其光电转化率相较于纯PEDOT从4.43%提高到6.23%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231601      

艾玲梅   石康珍  

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针对深度学习算法在脑肿瘤分割中存在标记数据不足的问题，本文提出一种基于条件生成对抗网络的低级胶质瘤MR图像自动分割方法。首先使用原始数据集训练条件生成对抗网络并生成低级胶质瘤图像以扩充原始数据集，然后利用生成图像预训练分割网络，最后在预训练模型的基础上再训练分割模型。实验结果表明，本文提出的方法相比于常规数据扩充方法，Dice系数提高了4.39%，Jaccard 指数提高了4.42%。该方法为开发基于MR图像的低级胶质瘤分割计算机铺助诊断系统提供了参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221004      

周浩   王欣   刘强   贾建军   舒嵘  

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平面波Offner零位补偿法具有结构简单、易于实现的特点，是大口径非球面镜高精度检测的常用方法，但目前国内外针对该方法具体参数设计以及检测能力极限的相关研究开展较少。基于米级大口径非球面检测方法的研究，本文通过平面波Offner零位检验光路三级像差理论公式，推导计算不同口径比光学规化参数，经过光学软件仿真，获取不同口径比检验六种曲率半径非球面的最大口径和最大相对孔径。结果表明随口径比减小，平面波补偿检验非球面的相对孔径能力也随之减弱，对于不同相对孔径的非球面检验，可选择最小口径比来达到检测要求。针对口径为720mm的凹非球面镜检验，基于工程可行性，采用口径比 的Offner补偿器，获得RMS为0.0033λ的设计，实际检验测量中RMS为0.019λ，符合对该非球面检验要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.190801      

杨柳   杨海波   张加康   李斐  

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土壤与植物中营养元素及其重金属含量的多少将直接影响到植物生长和人体健康，这些元素的准确快速监测对于植物生长调控和饮食健康十分重要。传统的基于湿化学元素分析方法，前处理通常需要通过强酸、强碱和强氧化剂处理样品，耗时长、危险性高，且二次污染严重。基于物理方法的激光诱导剥蚀光谱技术（LIBS）样品前处理简单，只需要进行物理压片处理后激光剥蚀，根据元素特定光谱特征进行元素的快速定性和定量分析。本文主要综述了LIBS在植物养分和重金属定性、定量测定的研究进展，包括定性分析方法在土壤来源的快速区分上的优势，建立基于LIBS的土壤快速分类方法；基于LIBS的高空间分辨能力进行植物新鲜器官元素相对含量分布图绘制，全面观察元素在植株器官不同部位的分布情况。LIBS定量分析可以较准确的定量土壤植物中的大部分元素，其中金属元素测定敏感度要优于非金属元素。对于非金属元素C、H、O、N需要通入惰性气体来消除大气的影响，从而进行准确定量。K、Ca、Na、Mg、Fe、Mn等金属元素，通过无标定激光诱导剥蚀光谱技术和光学薄激光诱导剥蚀光谱技术解决金属元素自吸收的影响，提高了测量精度。并且利用样品表面密度归一化，减少样品基体效应导致的测量误差。对于Cu、Cr、Pb、Cd、Ba等重金属也可以利用LIBS快速区分、测定，检测限度在10-100 ppm范围内，这足以确定土壤是否受重金属污染，快速诊断土壤重金属污染情况，及时治理，对植物营养、土壤污染、食品安全检测起到十分重要的作用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.230001      

张亚峰   耿则勋   王军敏  

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针对目前传统多聚焦图像融合中图像局部模糊不易度量, 融合策略难以设计，提出一种新的相位拉伸核函数, 形成基于扩展相位拉伸变换的多聚焦图像融合算法。该算法将传统的线性或次线性群延迟相位滤波器推广到非线性群延迟相位滤波器，并从理论上证明，这种扩展相位拉伸变换的逆变换相位近似于原始图像的归一化二阶梯度, 将图像高频特征传统的梯度极值表达转换为角度或相位表达，利用角度/相位图像局部方差对清晰与模糊图像良好的区别特性，设计出基于扩展相位拉伸变换局部相位方差度量的融合策略，克服了目前融合方法存在的不足。利用MATLAB软件平台对Lytro数据集中的相当数量多聚焦图像数据进行融合实验, 与传统基于离散小波变换、Laplace等融合算法结果进行对照分析, 结果表明, 本文算法的融合图像明显优于传统最好的融合算法, 融合图像的互信息、信息熵、空间频率、平均梯度及结构相似性等指标比现有的其他方法提高5%以上，证明了算法的优越性与实用性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221007      

王凤随   刘正男   付林军  

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针对传统Criminisi算法中优先权值很快趋于零，且修复时间较长等缺点，提出一种改进的基于信息熵和梯度因子的图像修复算法。首先，将图像信息熵与梯度因子拟合为权重因子，优化优先权的计算方式用以找到最优修复块；其次，利用可度量像素块复杂度的信息熵对匹配块的搜索区域进行调整，建立搜索区域的动态法则；然后，借助于梯度因子建立匹配块模板尺寸的自适应模型，完善最优匹配块搜索策略；最后，引入序贯相似性检测算法(SSDA)从源区域中选取最优匹配块，实现图像的修复。实验结果表明，与传统Criminisi算法相比，提出算法无论在客观方面还是在主观方面都获得了较满意的图像修复结果，修复效果更加真实，修复图像具有更好的视觉效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221006      

张鑫   盖绍彦   达飞鹏  

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提出一种新的彩色三通道二值条纹投影三维测量方法。将相移条纹编码到三个彩色通道中，在投影仪处，用三通道分离的二值数字图像作为输入，单相机帧时间内顺序投影三通道的离焦条纹，彩色相机抓取三通道融合的彩色条纹图像。对彩色三通道条纹解耦，使用一辅助的黑白相机标定测量系统彩色通道的混叠效应，标定过程无需对标定物表面反射率做出假设。以三通道解耦的条纹信息进行相位计算和重建，结果表明该方法相较于传统彩色投影测量速度和精度明显提高，且适用于测量彩色物体和动态物体。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第23期 pp.231201      

吴桐   杨金成   廖瑞颖   杨凌辉  

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激光焊接具有材料变形小、焊缝狭窄的特点，给缺陷检测带来困难。为实现激光焊焊缝质量的高效检测，本文引入线阵图像传感解决在线检测问题，研究了基于深度学习的焊缝瑕疵快速检测方法。针对激光焊瑕疵优化了以YOLO为基础的深度学习网络，以k-means算法为基础针对本文数据集加入合适锚框提高了检测框定位信息准确度，通过多尺度特征融合技术提高了瑕疵的识别准确度；制作数据集并提出了一种数据集预处理的方法完成网络训练，提升了瑕疵的识别效果。搭建实验系统对检测效果进行验证，本文提出的检测方法对焊缝单孔、穿孔、凹槽瑕疵的总识别率可达94%以上，深度学习网络对单张工件图像（4096×4000像素）的检测时间为0.97s，相较传统超声、射线图像检测方法速度大幅提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221502      

徐义武   张素侠  

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表贴式光纤光栅应变传感器由于优异特点被广泛应用与多个领域，对平均应变传递率的研究有助于了解结构传递效率及优化方法。表贴式光纤光栅传感器包括光纤-中间层-基体三部分，可通过各层的应变变化率相等分析应变传递关系，其中有忽略胶体与光纤弹性模量比的项。本文分析了胶体与光纤弹性模量比的项，探究胶体的弹性模量、泊松比、长度等因素对平均应变传递率的影响，并与未含此项的平均传递率进行比较，分析两种结果的传递率差异。结果显示有此项时，平均应变传递率随弹性模量、长度的增加而增加，随厚度、泊松比的增加减小，但是随宽度的增加先增加后减小，含有与未含此项的平均应变传递率有超过20%的传递率差异。研究表明不可忽略弹性模量比的项对平均应变传递率的影响。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210606      

丁举鹏   易芝玲   王劲涛   陈习锋  

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基于固态光源的无线光技术具备频谱资源巨大、无需频谱授权、保密性强、免传统电磁干扰等诸多优势，因而受到以电力领域为代表传统行业的广泛关注。随着各种新兴信息技术与电力电网融合进一步走向深入，依托并服务智能电力的多样无线光技术方案被先后提出，并形成了初步的规模。本文分别从电力线与可见光综合信道特性及传输方案，混合射频的电力可见光通信，电力无线光室内定位与中继，高压线路无线光监测诸方面，阐述智能电力无线光技术主要分类与前沿进展。进而，结合多款原型实验，介绍目前各类智能电力无线光方案在传输速率、覆盖范围、定位精度、能耗水平等方面所达到主要技术指标水平；最后，给出智能电力无线光技术所面临的主要挑战与潜在解决途径。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210003      

黄泳嘉   史再峰   王仲琦   王哲  

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针对现有方法对肝部医学影像分割上的不足，提出了一种用于对肝部医学影像分割的改进型U-Net网络结构。该网络结构在上采样过程中只复制池化层特征，以减少信息丢失；同时引入残差网络对初步分割图像进行循环精炼，实现高层与低层特征的融合；利用对于边界敏感的新型混合损失函数对图像进行细化处理，得到了更为精确的分割结果。实验结果表明，利用该网络结构实现的分割结果平均Dice系数分别为96.26%和83.32%。相比于传统U-Net，该结构可以获得更高级的语义信息，进一步提高肝脏和肝肿瘤图像的分割精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221003      

李雅梅   张旭佳   谢秉旺  

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针对暗通道先验在天空区域的失效问题，提出了一种基于亮度模型融合的改进暗通道图像去雾算法。首先通过Canny算子分割得到天空区域与非天空区域；其次，利用亮度模拟景深重新构造亮度透射率，并通过与暗通道透射率的融合构成天空区域透射率，最后的透射率图经由快速引导滤波进行精细化处理；大气光值选择抗干扰能力更强的天空区域像素前0.1%的中值；最后，经由大气散射模型恢复出无雾图像。实验结果表明，该算法针对含有天空的雾图能够有效的恢复出图像的细节并抑制光晕现象，明亮度适宜，颜色自然。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221002      

蒋鹏   王蔚昕   张宁   王成铭   黄威   石高军   许小京   高树辉  

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朱墨时序一直以来是法庭科学和司法鉴定文书检验领域中的难题之一。本文首次利用一种新型光学断层成像技术——光学相干层析（OCT）技术对朱墨时序进行检验，此技术具有原位、快速、高分辨率等优点，可以实现对纸张材料的无损穿透分析和检验。本文利用一套中心波长为900nm、系统纵向分辨率3μm的高分辨频域OCT系统对激光打印机、喷墨打印机、签字笔等3种字迹材料和印泥、印油等3种印章材料形成的6个朱墨时序样本进行OCT断层成像检验，比较了不同类型样品朱墨交叉区域二维断层OCT图像的光学衰减特征差异，并分析了差异产生的原因。研究结果表明，OCT技术可以为朱墨时序的判断提供一种有效的新方法，有望进一步补充和丰富现有的方法体系。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221101      

田曦初   苏寒松   刘高华   刘腾腾  

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当今人脸识别算法很少有针对教学领域人脸识别的研究。本文针对教室场景小人脸识别率低的问题，基于InsightFace算法做以下改进：结合MobileFaceNet结构和DenseNet结构，提出将通道相加和通道级联结合起来的Dual-MobileFaceNet轻量级网络结构，提高了运算速度和小人脸识别准确率；同时，提出了一种双重分类的思想，进一步改善了InsightFace算法识别分类方法，在LFW数据集上达到99.18%准确率。最后将算法移植在 Jetson TX2嵌入式开发板上，在8人、18人教室场景识别准确率分别达到96.24%和94.68%，识别速度改善至每帧约0.14秒和0.29秒，实时性能比大型网络高效得多。验证了本文算法的有效性，并为教室人脸识别无感知考勤系统提供了有效思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221501      

李斌  

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针对图像超分辨率重建过程中出现的边缘细节模糊，图像特征丢失的问题，提出基于密集连接的生成对抗网络图像超分辨率重建算法。该算法由生成网络和判别网络组成，在生成网络结构中，将原始低分辨率图像作为网络的输入，为了实现对特征的充分利用，采用密集连接方式将浅层网络的特征输送到深层网络结构的每一层，有效避免图像特征的丢失。并在末端进行亚像素卷积，对图像进行反卷积操作，完成图像最终的超分辨率重建，大大降低了训练耗时。在判别网络结构中，采用6个卷积模块和一个全连接层对真伪图像进行甄别，采用对抗博弈的思想，提升重建图像的质量。实验结果表明，本文算法在视觉效果评估、PSNR值、SSIM值以及耗时等多方面指标上都有了很大的改善，恢复出较为丰富的图像细节信息，取得了较好的视觉效果和综合特性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221011      

刘昕宇   闫铮   段放   戴中颖  

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提出一种基于Kanade-Lucas-Tomasi算法的目标检测与追踪技术，应用于放疗场景下实时追踪人体的呼吸运动。实验采用一台运动参数可调的仿真人体模型实现对人体不同呼吸状态的模拟，同时用摄像头采集运动过程的图像信息。再对采集后的图像做边缘检测和边缘增强等一系列图像预处理后，手动标记图像第一帧的感兴趣区域，通过追踪算法实现对其余帧图像感兴趣区域的自动追踪。经实验结果验证，该算法可以精准的实现对人体体表在不同呼吸状态下的实时追踪，实际位移误差小于0.03，能够应用于临床上的呼吸运动检测，利用获取的图像信息及参数指导精准放疗。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221001      

黄伟源   吴家怡   任汉宏   吴南寿   魏波   唐志列  

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散斑噪声普遍存在于光热光学相干层析(PT-OCT)系统获得的截面图和层析图中。针对不同类型的散斑噪声，本文提出了改进后的旋转核算法应用于PT-OCT三维图像抑制散斑噪声。该算法结合三种经典的算法：小波变换、旋转核变换(RKT)和最大类间方差（OTSU）算法。首先，对 PT-OCT图像进行小波分解，获得四个不同频带的子图像；然后利用OTSU算法分离低频近似子图像前景和背景后对其进行分段增强，同时使用改进后的RKT算法分别对水平、垂直和对角三个方向的高频细节图像进行滤波；最后将增强处理后的低频近似图像与三个旋转核滤波后的高频细节图像线性增强后进行重构，得到去噪后的图像。在PT-OCT中，该算法对大脑等复杂组织的250帧血管造影截面图和500帧 mm深度上的切片层析图上能有效降低PT-OCT图像血管间散斑噪声，相较经典RKT算法平均均方误差降低18.76,平均峰值信噪比提升4.13dB,提高血管造影成像质量。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第22期 pp.221005      

杨璐璐   杨丽萍  

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本文利用4,4′,4′′-tris(N-carbazolyl)triphenyl-amine (TCTA)，N,N′-dicarbazolyl -3,5- benzene (mCP)和1,3,5-tri(m-pyridin-3- ylphenyl)benzene (TmPyPB)作为主体材料制作出一系列蓝色有机电致发光器件。由于主体材料具有不同的最低未占有分子轨道（the lowest unoccupied molecular orbital, LUMO）能级和最高占有分子轨道（the highest occupied molecular orbital, HOMO）能级，通过改变发光层中的主体材料和发光层数量形成具有不同能级梯度结构的发光层，探究不同的发光层结构对蓝色磷光有机电致发光器件性能的影响。其中采用了TCTA与mCP主体材料的双发光层结构器件A3得到了最好的器件性能，最大电流密度，最大电流效率和最大亮度分别为134.94 mA/cm2，40.28 cd/A和12070 cd/m2。在所有器件中，器件A3也表现出了低开启电压(3.25 V)和低效率滚降的特性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.192304      

刘世锋   李云哲   张智昶   张光曦   杨鑫   王岩  

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首次以等离子旋转电极（Plasma Rotating Electrode Process，PREP）制备的GCr15高碳钢粉末为实验原料，采用选区激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）制备GCr15高碳轴承钢。研究了SLM成形过程中激光功率（P）、扫描速度（v）、体能量密度（Volumetric Energy Density,VED）对GCr15成形性能的影响和成形后的组织转变。实验结果表明，在参数可调节的范围内，激光功率、扫描速度、体能量密度与相对密度成线性关系。从能量密度曲线看出，功率对相对密度的影响大于扫描速度；在低功率情况下，会出现功率与相对密度关系失真；同时，选区激光熔化制备GCr15轴承钢的组织细小、均匀，主要为粗针状的马氏体和残余奥氏体，随着能量密度的增加，残余奥氏体的含量有所增加。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211402      

郑阳龙   徐文兵  

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毛竹笋生长与毛竹产量及固碳能力有密切的关系，研究毛竹笋蓄积量与生物量之间的关系，探讨毛竹笋生物量变化规律，有利于了解毛竹笋的生长特性。本文利用地面LiDAR技术获取毛竹笋三维点云数据，进而构建毛竹笋三维模型，并计算其体积，尝试建立毛竹笋蓄积量转换为生物量的数学模型。实验结果表明：利用毛竹笋三维模型计算的体积与利用公式（本文选用区分求积式）计算的体积两者相关性高；通过样本检验，毛竹笋蓄积量与生物量的转换模型精度达到84.24%。以上研究表明地面LiDAR可以为快速测算毛竹笋生物量提供体积参数。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212803      

疏达   崔祥祥   李铸国   孙际超   王刚   司武东   戴思超   陈许  

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为增强42CrMo钢表面硬度及耐磨性，利用半导体激光器在基体表面制备了含0 %、10 %、20 %、30 %及40 % nano-WC粉末的Ni60增强涂层。采用OM、SEM、EDS、XRD对试样的微观组织与相成分进行了表征，利用显微硬度计和高温摩擦磨损试验机进行了力学及摩擦学性能测试。结果表明：纳米WC增强Ni60涂层表面成形良好。增强涂层的组织形貌呈条状、树枝状、鱼骨状、块状和粒状。物相以Ni-Fe相为主，nano-WC一部分保留下来，一部分形成了W2C新相，此外涂层中还生成有Fe3C、Cr23C6、M6C、SiC、Cr7C3等复合碳化物，CrB、Fe3B等硼化物以及Si2W、NiW等钨化物。nano-WC增强涂层的显微硬度最大可达1256 HV0.2，比Ni60合金涂层提高约50 %。增强涂层的最小平均摩损量为10.2 mg，仅为Ni60合金涂层的1/7；增强涂层平均摩擦因数可低至0.275，Ni60合金涂层平均摩擦因数为0.530，降低了约48 %。摩擦磨损研究表明耐磨性较好的纳米WC增强涂层磨损机制主要为粘着磨损，同时还伴有轻微的磨粒磨损。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211401      

乌旭   张瑾瑾   张燕恒  

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本文在分析传统光学相位编码技术特性基础上，提出了一种可实用化的光学相位防伪掩膜设计方法。该方法采用二维条码编码技术，将用于防伪的文本或图像信息编码为二维条码，然后基于传统相位编码技术将该二维条码编码为光学相位防伪掩膜。解码时，采用较低量化阶数的防伪掩膜在解码后，经图像形态学相关算法即可成功恢复原二维条码的准确编码信息，进而二维条码解码得到原始的文本和图像。该设计方法不但有效解决了传统光学相位编码方法的物理实现难题，而且还具有安全性高、成本低、防伪性能好等优点，为推动新一代光学防伪掩膜的市场化应用提供了有效技术途径。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210604      

喻璐璐   谭逢富   陈修涛   秦来安   侯再红  

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

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

王雪嵩   邵双运   苏晓东   刘绍毅   罗珏婷  

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轨道板作为承载轨道的基础，其制造精度与列车的运行安全息息相关。承轨台作为轨道板的一部分，其几何尺寸是衡量轨道板制造质量的重要指标。针对现有承轨台检测方法中存在的问题，本文提出了一种基于改进的双目线结构光传感器的承轨台测量方法，测量时双目传感器中两个相机与承轨台之间的相对位置保持不变，通过传感器内置的驱动装置控制线激光器移动完成承轨台的扫描，获得点云数据，提高了承轨台预埋套管位置的数据采集效果和测量精度。在承轨台点云数据处理方面，提出了基于Spearman秩相关系数的点云数据分割提取方法，根据参数定义，实现承轨台五项关键几何参数的自动非接触测量。实验结果表明，本文提出的测量方法精度可达0.3mm，满足轨道板的检测要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211202      

吴静红   张继清   叶少敏   赵青   张文轩  

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京雄城际铁路机场隧道DK46+092~DK53+300区间位于区域地面沉降明显地段，为了更加迅速、直观的了解隧道在施工和后期运营过程中的安全情况，掌握隧道结构的健康状态，需要对其进行安全监测。本文基于光纤光栅感测原理，在京雄高铁在建隧道中进行了隧道衬砌环向应变感测、隧道衬砌变形缝相对位移感测、隧道周边分层沉降监测；详细介绍了传感元件的布设安装工艺，实现了大断面隧道结构健康监测的自动化、远程化控制。初期监测结果显示了隧道在混凝土浇筑养护期以及回填期内断面上应变、轴力与弯矩的变化规律；利用光纤光栅自动化长期监测的实时性和精确性，有利于实现隧道结构的实时监控和早期预警。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210603      

薛豆豆   程英蕾   释小松   秦先祥   文沛  

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城区激光雷达点云建筑物提取技术是近年来发展的热点，但是如何准确区分植被、建筑物以及人造物，提高分类精度一直是研究难点。本文针对分类精度较低的问题，提出一种基于随机森林的点云分类算法。首先使用改进布料滤波算法对点云数据进行地面滤波；构建决策树并进行基于最大互信息系数的相关性分析，选出相关系数最小、精度最高的决策树，得到弱相关随机森林模型；接着对决策结果进行加权投票处理，最终得到一种综合布料滤波和加权弱相关随机森林的点云分类算法，并通过Vaihingen城区数据集对算法进行验证。实验表明，与传统随机森林分类算法相比，本文算法提高了4.2%的分类精度，并提高了算法效率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211002      

冉思   丁建丽   葛翔宇   刘博华   张钧泳  

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土壤有机质（SOM）是衡量土壤肥力的重要指标，可见光-近红外反射光谱（Vis-NIR）技术为快速易行估算土壤有机质提供可能。然而，土壤光谱仅反映土壤理化属性的微弱信号，从高维数据中挖掘敏感信息仍需进一步探索。因此，本文采集艾比湖湿地89个典型样点和土壤实测光谱数据（350~2500nm），所测土壤光谱进行一阶微分变换预处理，膺选475个波段（r＞0.25，显著性检验阈值P ?? ＝0.01），利用连续投影算法（SPA）、主成分分析（PCA）和稀疏自编码（SAE）对光谱数据进行特征提取，结合偏最小二乘回归（PLSR）与BP神经网络构建SOM估算模型。为评估特征提取方法对模型估算能力的影响，选择决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、剩余预测偏差（RPD）以及四分位数间隔（RPIQ）用于评估模型的准确性。结果表明：（1）与SPA和PCA相比，SAE能够有效对光谱进行压缩，当光谱数据压缩至10个特征变量时，相关系数最高的特征变量可达0.66；（2）相比于PLSR模型，BP模型能较好处理光谱中复杂的非线性信息，BP模型的预测精度均高于PLSR模型；（3）SAE-BP在估算SOM中取得的精度最高，R2pre=0.82，RMSE=3.53，RPD=2.32，RPIQ=2.78，相比于SPA-BP和PCA-BP模型的R2pre分别提高了15.5%和7.9%。（4）网络模型的建模方式能够显著提高Vis-NIR光谱反演土壤有机质模型的稳定性和精度，面对光谱中复杂的非线性问题时具有很强的解析力和较好的模型稳健性。网络结构的SAE-BP模型为使用Vis-NIR数据估算SOM提供了一种新的思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212802      

周栋   曹杰   姜雅慧   冯永超   郝群  

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在基于压缩感知的计算关联成像中，散斑设计是高质量图像重构的关键。传统散斑生成方法存在冗余性高、关联成像质量低的问题，为此提出一种基于主成分分析的散斑优化方法，该方法的核心是通过线性变换将高维空间中的数据投影到低维空间中，使低维空间上的投影方差最大化。结合图像先验知识，通过样本训练的方法得到一组测量矩阵，在低采样率的情况下，提高成像质量。实验结果表明，与传统方式相比，在采样率相同且低于0.5的情况下PSNR最高提升约5dB，SSIM最高提升约0.2。设计的测量矩阵能够提升成像质量且在低采样率的情况下效果更为明显，为在低采样率下获取高质量图像的同类场景提供了一个新的思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201104      

官元红   王文君   陆其峰   鲍艳松   郑婷文  

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基于多元函数泰勒公式和最优控制原理，首先，在塔克拉玛干沙漠部分中心区域(反演区域)，利用2014年1月FY-3C微波成像仪10.65GHz垂直极化的观测亮温、CRTM辐射传输模式的模拟亮温等资料，在原有地表发射率与2个影响因子的函数关系基础之上，构建了该区域1月份微波地表发射率与2个、4个影响因子之间的线性反演模型。其次，以观测亮温为参考，分别将两种线性反演模型所得的地表发射率提供给CRTM辐射传输模式模拟亮温，发现此时模拟亮温的平均偏差分别减少到原地表发射率模拟亮温平均偏差的56.36%和49.37%。最后，在整个塔克拉玛干沙漠地区(检验区域)，选取用于反演日期中的1月18日、未用于反演日期中的1月29日，对两种线性反演模型进行了时间和空间上的独立性检验，结果表明，利用两种线性反演模型所得的地表发射率模拟亮温仍比原模拟亮温更接近观测，平均偏差也明显减小。两种线性反演模型对沙漠地区1月份地表发射率的反演具有一定的合理性和普适性，且4个因子的线性反演模型优于2个因子。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212801      

迟欢  

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针对人工检测编织袋缺陷的正确率低与效率较低的问题，提出一种高效的在线检测编织袋缺陷方法。在线采集编织袋图像并进行图像处理，消除干扰项，准确检测编织袋的缺陷。使用均值滤波器、灰度开闭操作对图像进行预处理，消除图像中干扰缺陷检测的黑白条纹与灰度不均匀，降低噪声。使用差分图像二值化对图像进行背景分割，提取出孔洞缺陷、拉丝缺陷及过大的丝线缝隙、褶皱和黑色物。进行开闭运算处理，将断裂的缺陷连接起来并消除过大的丝线缝隙，避免小缺陷的漏检。利用特征提取与缺陷检测，消除褶皱和黑色物的干扰，检测出孔洞和拉丝缺陷。试验结果表明，500个试样检测的平均正确检测率达到97.20%，检测效率为720m/h，检测的正确率高，效率高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201507      

刘彤彤   何荣希   陈晓静  

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结合多径路由（Multipath Routing，MPR）、流量疏导（Traffic Grooming，TG）和自适应调制（Adaptive Modulation，AM）三者的优点，以解决软件定义弹性光网络（Software Defined Elastic Optical Networks，SD-EON）中持续时间感知的路由与频谱分配（Routing and Spectrum Assignment，RSA）问题，建立了以最小化频谱资源占用为优化目标的整数线性规划模型，并提出一种基于流量疏导的时间感知多径RSA算法（Hold-time-aware Multipath RSA with Traffic-Grooming，HMRSA-TG）。该算法针对立即分配（Immediate Reservation，IR）和预约分配（Advance Reservation，AR）两种业务，利用多种TG策略，依次尝试单径单业务分配、单径多子业务分配和多径多子业务分配三种方式来建立业务连接。建立业务连接时，优先选择占用频谱资源最少的分配方式。当占用频谱资源相同时，则首选占用时隙总和最小的分配方式，有利于少占用频谱资源和尽快释放频谱资源。仿真结果表明：所提算法可以降低阻塞率和提高频谱利用率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210602      

肖平平   王霏   邓满兰   胡红武  

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利用由棱镜和金属膜组成的Kretschmann模块，以及由有机膜、金属膜和玻璃片组成的衬底模块，当两个模块相互接近时，构成以纳米空气间隙和有机膜为导波层的双面金属包覆波导结构。通过激发双面金属包覆波导结构中的导模共振，根据导模共振角与导波层纳米空气间隙厚度的变化关系的原理，选择其中一个模式的反射率曲线作为探测信号，通过测量其共振角的变化实现纳米空气间隙的测量。通过数值模拟计算结果表明，本文提出的这种结构可实现空气间隙在0-100nm范围的测量，测量分辨率可达1nm。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212302      

郭庆丰   林文雄   张政   黄李杰  

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本文分别采用脉冲调制模式和连续模式激光作为选区激光熔融工艺的热源，研究了不同激光平均功率和脉冲占空比对TC4钛合金试样致密度、表面粗糙度和显微组织等的影响。相对于连续激光，采用占空比在60%~70%的脉冲激光可显著提高零件表面质量（表面粗糙度最低达3.6327μm），使试样晶粒宽度由(1.14±0.23)μm减小到(0.85±0.18)μm，并能有效消除连续激光加工时因热应力累积导致的3mm左右的翘曲变形。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211404      

徐文兵   程效军  

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利用Leica C05三维激光扫描仪和南方全站仪以多种特征的植物表面为观测目标，获取点云数据和距离参考值，研究不同植物表面的颜色、粗糙度和测站距离对点云的测距精度和激光回波强度的影响。试验结果表明：（1）测站距离小于100m时，扫描仪测距误差为1mm~5mm，超过90m时，测站距离每增加10m，激光点云测距误差约增加1mm；（2）颜色、粗糙度和测站距离对三维激光扫描仪的激光回波强度和测距精度有影响；（3）颜色对激光回波强度的影响较大，白色的激光回波强度最强，黑色最低，测距精度与激光回波强度有较强的相关性；（4）植物表面粗糙度对激光回波强度的影响较低，没有明显的相关性；（5）植物和非植物的颜色对激光回波强度的影响基本类似。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212804      

张鸿   严云洋   刘以安   高尚兵  

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针对火焰检测定位精度与检测精度不高的问题，提出了基于定位置信度和区域全卷积网络的火焰检测方法。首先使用扩大的可分离卷积提高感受野，减少模型参数量，提高检测速度；其次对预测候选框进行平移和伸缩操作，提高了候选区域的完整性；然后引入定位置信度思想，解决了非极大值抑制(NMS)方法采用分类置信度作为判断标准导致错误抑制的问题，提高了候选框的定位精度以及检测精度；最后加入新的标签(L-Fire，S-Fire)，分别代表特征不明显的弱火焰与特征明显的强火焰，对弱火焰样本加强学习，使得弱火焰能与亮色背景更好区分，降低了样本漏检率。实验结果表明，本文方法在Bilkent大学公开火焰数据集以及互联网收集数据上，检测的火焰区域更完整，火焰位置更精确，检测率更高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201002      

李静   马宗方  

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高危作业现场环境复杂，危险系数高，容易发生跌倒事故，造成人员伤亡。为了检测工人跌倒行为，提出了一种基于Kinect传感器的人体跌倒检测方法。利用Kinect获取深度图像，提取关节点信息，通过计算关节点相对位置熵和速度变化，判断人体是否发生跌倒。通过对比实验，确定了一组跌倒识别率最高的骨架关节点：头、双肩、双膝、中心点。实验数据表明该方法可以更快速准确地检测跌倒行为。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210402      

任王涛   徐洪艳  

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离轴非球面广泛应用于现代光学系统中，一般检测方法需要特定的辅助光学元件。本文提出了逆向迭代非零检测法对离轴非球面的面形进行检测。该方法具有不借助辅助光学元件可适用于检测一类离轴非球面。本文首先设计了检测光路，并建立了逆向迭代算法去除非零误差。并对系统误差、调整误差、随机误差等进行了分析补偿和提出。通过仿真实验，逆向迭代求解离轴非球面面形RMS为0.133λ,而仿真实际面形也为0.133λ，最终仿真拟合残差在10-5λ之内。因此逆向迭代非零检测法是针对离轴非球面一种高精度、通用型的非零检测技术。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212301      

赵海洋   李新梅   卢彩彬  

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摘要 为了进一步研究Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层的硬度及耐磨性，应用YLS-2000 光纤激光器在45钢基体上制备Ni-Al涂层及Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、SEM 、EDS能谱分析、X射线衍射等系统研究涂层的组织形貌、物相组成及元素分布。采用HXD-1000TB维氏硬度仪测定涂层截面显微硬度分布，利用M-2000磨损试验机进行磨损试验。结果表明，Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层的宏观成形质量较好，无裂纹，其涂层的截面最高硬度约为Ni-Al涂层的2倍多，约为基体的4倍多；其失重量约为Ni-Al涂层的1/2,约为基体材料的1/12。结论 Ni-Al/Al2O3-13%TiO2金属陶瓷涂层组织更加均匀致密，其硬度及耐磨性能相较于Ni-Al涂层及基体材料显著提升，该研究对于金属陶瓷材料的整体性能分析具有一定的参考意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211406      

李聪   蒋敏   孔军  

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行人重识别任务往往存在姿态变化，遮挡以及行人图像类间相似度高等问题，传统基于深度学习的方法更多地关注行人图像中最显著的特征，对于次显著细节信息关注不足。针对该问题，本文提出了一种基于多尺度注意力机制的多分支网络来统筹图像显著信息及次显著信息。首先，本文提出将多尺度特征融合方法（MSFF）与注意力机制相结合，设计了一个多尺度注意力模块（MSA），使得网络可以根据输入信息自适应地调节感受野大小，实现对于不同尺度信息的充分利用。其次，建立一个多分支网络，实现对于全局特征和多元局部特征的协调统一，并利用多尺度注意力模块，分别实现对于全局显著信息，及次显著局部细节信息的加权强化，得到更具判别性的特征用于最终的识别。实验结果表明，本文所设计的网络在多个数据集上都取得了较好的表现。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201001      

李天琪   谭海   戴激光   杜阳   王杨  

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深度学习通过训练样本进行特征识别，已经被广泛地应用于道路提取，该方法不局限于特定类型的影像，但是受到训练样本数量和计算机硬件的限制所提取的道路会出现断裂以及噪声。针对上述问题，使用卷积神经网络对道路进行初步提取后引入了张量投票方法进行优化处理。首先训练卷积神经网络模型，其次利用该网络从原始影像中初步分割道路面，接着对道路面的二值影像进行张量投票获取道路的显著性信息，最后在特征提取时针对显著性信息加入阈值参考获取道路面。通过对多张马萨诸塞州高分辨率影像进行实验，与ResNet网络和U-Net网络相比较，本文方法提取得道路召回率与精确度均达到了90%以上，远高于其他两种方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201019      

田崇鑫   李少霞   虞钢   何秀丽   王旭  

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针对铜铬合金激光表面改性质量快速无损检测的需求，提出了一种基于机器视觉的检测方法。采集试样表面形貌图像，使用自适应二值化方法从该背景图像中分割视觉显著区域，再基于几何矩提取具有空间变换不变性的连通域形状特征。依据激光能量输入定义四种基本改性状态并训练支持向量机，由表面形貌图像判别改性状态以检测改性质量。使用Matlab语言实现上述算法，结果表明，本文方法在特征提取及模型训练阶段耗时约45s，检测速度为5×10^6pixels/s，检测准确率为97.0%，依据检测结果可进行相应的工艺参数优化。该方法对光照等检测环境不敏感，满足激光表面改性质量的快速无损检测需求，对工艺参数优化有一定意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211407      

刘涛   贾遂民  

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防撞定位算法对无人机集群的安全飞行至关重要，针对紫外线通信的范围广、抗干扰能力强等优点，提出了一种基于无线紫外线通信的无人机集群防撞定位算法。首先，构建了NLOS通信模型，并提出基于接收信号强度的无线紫外测距算法。其次，构建无线紫外线信标通信模型，并通过四节点定位算法实现无人机的3D定位。最后仿真结果表明：当距离200m时，测距精度可达到1.1m；当参考节点超过6个时，3D空间定位精度趋于稳定约为97%；该定位算法具有较高的定位精度，可以满足无人机集群的防撞要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212805      

付祥恩   杨飞宇   唐宇  

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显色指数(CRI)是白光有机发光二极管(WOLED)的重要评价参数，为了得到具有高CRI的WOLED。本文使用真空蒸镀法制备器件，NPB：TPBi(1：1)形成的激基复合物作为蓝色发光层，降低了WOLED的制备难度和成本。相比于单层激基复合物发光层(3 nm)的器件，使用双层激基复合物发光层(1.5 nm*2)有助于平衡激子分布，提高了器件的CRI。在此基础上，改变间隔层的厚度来调整激子的Dexter能量传输。当间隔层1(Spacer 1)的厚度为2 nm时，暖白光器件B2在5 V的驱动电压下得到的CRI高达95，其相对色温(CCT)、功率效率分别为2322 K、16.11 lm/W。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212303      

胡洋頔   程正东   梁振宇   翟翔  

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计算关联成像（computational ghost imaging，CGI）技术能够穿透静态散射介质成像，但是当散射介质发生缓慢变化时，由于光强受到非线性衰减，每次测量的光强值发生了不同程度的微弱漂移，难以通过观察的方法及时矫正光强变化，导致重构图像受到大量噪声干扰。目前，没有有效的技术手段解决动态散射介质对CGI成像的干扰问题。针对上述情况，本文提出逐点矫正测量值的方法，该方法在测量矩阵中加入反射率全为1的图案，通过记录使用该图案后获得的光强变化得到各时刻的衰减因子，并计算中间时刻的补偿系数，根据补偿系数逐点矫正衰减因子变化导致的光强畸变，最后对变换的测量值进行还原计算,重建结果说明了该s方法能够有效应对计算关联成像技术穿透动态散射介质成像。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201106      

孔月萍   赵天悦   王佳婧  

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受相机视域限制，基于机器视觉的货车外廓测量往往不能一次性获取完整车身图像，为此设计了一种动态无接触货车尺寸测量方法，在传统机器视觉测量的基础上引入图像拼接技术，对序列货车图像进行特征提取、图像配准和融合，构造了不停车、无接触的货车尺寸测量方法。仿真实验表明新方法的平均测量误差仅在0.83~1.87%之间，满足国标GB21861-2014的测量要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211204      

宫峰勋   曹雅茹  

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为提高定位系统的定位精度，提出前导四脉冲信号差分匹配滤波器到达时间(time of arrival，TOA)估计算法，利用双脉冲和四脉冲信号通过差分匹配滤波器，提高前导脉冲信号TOA估计精度。从脉冲个数、信噪比角度对差分匹配滤波器均方根误差对比得出，四脉冲信号TOA估计精确度优于单脉冲信号。在信噪比 20dB时，四脉冲信号的TOA估计精度达到了3.8947 ns，远低于国际民航组织规定的时间误差精度最大值25 ns。用天津机场终端区设置的ADS-B接收机接收到的实时数据和同等条件下的仿真数据均验证四脉冲信号差分匹配滤波器算法TOA估计的精确度和稳定性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210704      

徐礼淮   李哲   蒋佳佳   段发阶   傅骁  

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针对当前人脸关键点检测算法的网络模型复杂度高，不利于在计算资源受限的设备上部署的问题，基于知识蒸馏的思想，提出了一种高精度、轻量级的人脸关键点检测算法。该算法通过改进ResNet50的Bottleneck模块并引入分组反卷积，从而得到轻量级的学生网络。同时提出逐像素损失函数和逐像素对损失函数，通过对齐教师网络与学生网络的输出特征图与中间特征图，将教师网络的先验知识迁移至学生网络，从而提高学生网络的检测精度。实验表明，该算法得到的学生网络仅有2.81M的参数量和10.20MB的模型大小，在GTX1080显卡上达到了162fps的处理速度，且在300W和WFLW两个数据集上平均误差分别为3.60%和5.40%，体现了该算法的优越性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210703      

李诗怡   付光远   崔忠马   杨小婷   汪洪桥   陈雨魁  

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针对军用无人飞行器对海上重要舰船SAR图像获取困难这一现实，本文提出一种从单一图像学习图像内部分布的无条件图像生成网络。网络采用金字塔式多尺度GAN（生成对抗网络）的思想，金字塔每一层都有一个GAN来负责该尺度下图像块的生成和判别。每个GAN具有相似结构：生成器前端采用不同大小卷积核连接的Inception模块获取不同尺度下的图像特征并配合残差密集模块将这些特征充分利用；判别器采用马尔科夫判别器的思想，捕捉不同尺度下的图像分布。最后，将生成的图像制成数据集用于目标检测任务，训练不同目标检测算法，得到模型的平均精度有所提高，验证了网络模型的有效性，具有一定的工程应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201018      

周贤   杨沫   张文   李波   明兴祖  

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制备了一种纳米棒Pt-WO3螺旋微结构光纤布拉格光栅（FBG）氢传感器。采用飞秒激光对光纤布拉格光栅包层进行了螺旋微结构的制备，通过水热法合成了WO3纳米棒，然后分解Pt(acca)2前驱体，合成Pt-WO3纳米棒颗粒，将两种金属的摩尔比控制在Pt:W=1:5，将纳米棒Pt-WO3镀在FBG微结构包层上。相比镀Pt-WO3膜的标准FBG，Pt-WO3纳米棒微结构FBG氢传感器灵敏度提高了1.5倍(螺旋微结构FBG传感器~157pm/%H，标准FBG传感器~64pm/%H，传感器在1%H2浓度下的响应时间为15~30s，该传感器在氢气传感领域具有良好的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211405      

杨杰文   章光   陈西江   班亚  

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混凝土结构在施工与使用的过程中易产生的各种形式的裂缝，由此产生诸多安全问题。传统的人工进行安全检测的方法不仅耗费财力和时间，而且精度也没有保障。为了提高混凝土表面的裂缝识别的效率，提出了一种基于卷积神经网络结合聚类分割的识别方法，实现了对较复杂背景下的混凝土表面裂缝图像的准确识别。研究结果显示，该方法不仅能够高效地分类，还能够较高精度地对较复杂背景下的裂缝进行识别，为降低混凝土表面裂缝识别的工作量和混凝土结构的维护、保养和安全检测提供一定的理论依据，也为以后更高精度和更复杂条件下的裂缝识别研究提供了一些研究基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211001      

陈星驰   于笑楠   佟首峰   赵佰秋  

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脉冲整形是激光雷达中的关键技术之一，其将回波脉冲整形效果直接影响激光雷达系统测距精度。本文阐述了激光雷达中脉冲整形电路的作用，设计了基于恒比定时法和脉冲峰值检波法的两种脉冲整形电路，在实验室及外界条件下进行了两种脉冲整形电路的性能实验，验证了不同脉冲整形电路在激光雷达系统中的性能。结果表明，恒比定时电路与峰值检波电路都拥有亚ns级时间鉴别能力，恒比定时电路的时间鉴别能力与距离、回波脉冲幅度无关，具体精度仍需继续优化。本研究为激光雷达系统的测距精度优化提供了实验基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.192804      

孙静   苏映新  

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

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

杨军   李东浩  

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针对在函数空间内将多个三维模型关联以共同分析，并在整个模型簇上进行协同分割的问题，提出了一种基于点云稀疏编码的三维模型簇协同分割方法。首先，提取点云数据特征，将三维信息转换至特征空间；其次，用深度学习网络将特征空间分解成基向量，构建字典矩阵及稀疏向量；最后，用字典稀疏表示测试数据，并确定点云模型中每个点所属类别，将同类点划分到同一区域以得到协同分割结果。实验结果表明，算法在ShapeNet Parts数据集上的分割准确率达到了85.7%。所构建的协同分割算法能够有效地计算模型簇的关联结构，与当前主流分割算法相比，在分割效果和准确率上得到进一步提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201510      

赵瑞   陈露楠   孔梅梅   陈陶   关键飞   梁忠诚  

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为校正由活塞、倾斜和离焦而引起的波前误差，设计一种基于介电润湿效应的三液体透镜阵列。根据介电润湿理论，构建介电润湿三液体透镜阵列模型，仿真模拟界面面型随电压的变化过程，分析三液体透镜阵列对活塞误差、离焦误差和倾斜误差的波前补偿能力。结果表明：该液体透镜阵列可以实现对8.7λ波前畸变误差的有效补偿，峰谷值（PV）由补偿前的1.838λ降低到补偿后的0.285λ，均方根（RMS）值由补偿前的0.424λ减小到补偿后的0.053λ，斯特列尔比(Strehl Ratio，SR)也相应地从0.161提高到0.917。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212202      

包宇奔   孙军强   黄强  

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布里渊光时域反射仪（BOTDR）作为温度和应变测量的分布式光纤传感技术，具有广阔的前景和巨大的潜力。与基于其他原理的传感器相比，BOTDR传感拥有准确性高、容易铺设、动态范围大、测量范围广等优点。本文简单介绍了BOTDR的原理，阐述了BOTDR的主要性能指标，并回顾了BOTDR传感的发展历程和几十年间的关键技术进步。内容涉及了空间分辨率的提高，测量距离的拓宽，测量精度的提高，测量时间的减少，以及解决温度和应变交叉敏感问题几个方面。从基础设施结构安全监控和地质灾害预警两个方面介绍了BOTDR应用研究的实例，并讨论了其特点。典型BOTDR的发展已经较为成熟，未来的发展趋势将表现为软件层改善、现场工程应用研究和多平台结合的特点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210002      

宋奇奇   李晓丽   左伟   顾立鹏  

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相比其他方法，基于相关滤波的目标跟踪方法在跟踪精度和实时性上具有很大的优势，但是当目标被遮挡或超出视野时，目标特征难以提取，检测窗口无法正确定位，容易导致目标跟踪失败或漂移。本文提出一种基于置信度的并行相关滤波跟踪算法。首先，文章提出置信度评价方法，用于判断目标是否被遮挡或超出视野。其次，在置信度的基础上，为了提高跟踪的精度和鲁棒性，以置信度的组合权重对两种不同的跟踪器进行融合，构建一种并行的相关滤波跟踪算法。最后，在置信度下针对两种滤波器模型分别采取自适应的学习率以防止模型污染。在OTB-2013和OTB-2015进行的定性和定量实验表明，本文算法相比基础算法在跟踪精度和成功率上均有显著提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201017      

张显坤   张荣芬   刘宇红  

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针对在人体姿态估计中常常因为肢体、环境的复杂性使得估计结果不精确的问题，提出一种基于二次生成对抗的人体姿态估计方法。该方法分为两个阶段对堆叠沙漏姿态估计网络(SHN)进行生成对抗训练：首先将SHN网络在第一个生成对抗网络模型中作为判别器，通过在线对抗数据加强训练提升SHN网络的估计性能；然后在第二个生成对抗网络模型中作为生成器，并提出将肢体几何约束纳入对抗网络模型的判别器，通过第二次对抗训练再一次提升SHN网络的估计性能，两次训练以后得到最终的SHN网络。在公开数据集LSP和MPII上对本文提出的方法进行测试，实验结果表明该方法让SHN网络的估计精确度得到了有效的提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201509      

王涛   乔伟林   王宁   张金   唐杰   王浩   吴军  

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为探究不同激光扫描速度下NiCoCrAlY涂层的组织性能，本文通过激光熔覆技术在IN718表面熔化沉积了NiCoCrAlY涂层，分析涂层的成形情况、微观结构，并测试硬度、摩擦磨损性能，建立了扫描速度、微观结构和涂层性能之间的动态关系。发现不同扫描速度下的NiCoCrAlY涂层成形良好，凝固组织为垂直于固液分界面、定向及“外延式”生长的柱状枝晶组织、等轴枝晶组织；随扫描速度增加，涂层温度梯度增大、凝固速率加快，晶粒组织细化，涂层显微硬度有较小幅度增大；同时随着扫描速度的增加，涂层的平均摩擦系数和磨损率呈现先减小后增加的变化趋势，12 mm/s扫描速度下获得的涂层耐磨性较优。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211403      

文灿华   李佳   董雪  

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利用Faster RCNN算法实现生活垃圾的高精度识别。选取典型的6种生活垃圾建立数据集，采用数据增强方法提升数据集目标数量及目标类别、尺度均衡性，分析对比三种具有显著差异的主干网络VGG-16、Res101、MobileNet_v1的精度、速度及泛化性能。采用结合特异层微调的端到端训练策略，并对低识别率样本开展增强训练，由此获得了最低92.85%的均值平均精度（mean Average Precision，mAP），随后对误识别样本中提取的三种典型错误进行优化，将最高mAP提高到99.23%。此外，设计含816张图片的背景数据集测试算法在多变背景下的泛化性能，发现复杂垃圾背景对检测精度影响最大，且泛化性能与网络收敛性能趋势一致：Res101 > VGG-16 > MobileNet_v1。最后，基于可回收垃圾倾向高精度指标及有害垃圾倾向高召回率指标的原则，分析并得到算法最优检测概率阈值的设置方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201014      

叶寒   翁祖昕   张运海   缪佳   肖昀  

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为实现对具有陡峭轮廓的物体进行非接触式表面粗糙度测量，采用共聚焦成像对物体进行分层成像进而重建出物体的表面三维轮廓，采用高斯滤波的方法从表面三维轮廓中滤出粗糙度轮廓，滤波过程中会出现边界数据缺失，常规的简单延伸原始轮廓两端数值的方法会导致滤波后的轮廓两端失真，只适用于整体轮廓较为平缓的零件，本文引入一种新的边界效应区域修正方法，对表面弧度变化较大的零件也同样适用，能够准确提取物体的粗糙度轮廓。对实际粗糙度样本进行共聚焦成像测量，用常规方法处理后得到的粗糙度值Ra为3.33μm，与样本标称值3.2μm相比，误差为4.06%；用边界区域修正方法处理后测量粗糙度值Ra为3.19μm，与样本标称值误差为0.31%。表明该方法能更准确地测量物体表面粗糙度，可用于指导激光共聚焦粗糙度测量设备的研制。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.211203      

田帅   邵建龙   任亚飞   邵馨叶  

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针对现有图像融合算法生成的融合结果质量不一，且多数融合图像含有大量噪声的问题，提出一种融合图像增强方法。该算法通过对源图像进行均值滤波和借助数字减影技术获得目标图像的显著区域，并利用改进拉普拉斯算子对减影图像进行双尺度分解得到对应的粗略聚焦区域和细化聚焦区域；然后，采用像素级线性混合规则生成初始决策图，再借助一致性检验方法对其进行细化以获得最终决策图；最后，综合产生的结果重构出新的融合图像。实验结果表明，所提方法不仅对现有融合算法生成的融合图像实现了不同程度的增强，对噪声也具有更强的鲁棒性，处理时间小于0.4s。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201016      

刘畅   赵津   刘子豪   王玺乔   赖坤城  

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摘 要 激光雷达障碍物检测过程中由于点云近密远疏的特性，车辆的变速移动使得物体分割出现点云漂移以及距离较近的物体难以分割等现象，容易产生漏检或误检。为了解决此问题，本文提出一种基于点云射线角度约束以及改进的欧式聚类算法使障碍物检测更加快速准确，本文的改进方式有效解决欧式聚类算法由于点云密度不均匀导致的检测障碍物成功率较低的问题，同时对提出算法进行实车实验。试验结果表明，与传统欧式聚类相比，本文提出的改进算法能快速准确的对一定范围内障碍物进行分割和聚类。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201105      

刘训华   孙韶媛   顾立鹏   李想  

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基于改进的Frustum PointNet(F-PointNet)网络，对图像和激光雷达点云数据进行3D目标检测，先利用图像的2D目标检测提取目标二维区域，再将其映射到点云数据中，得到该目标的点云候选区域，然后预测候选区域的3D目标掩膜，最后利用掩膜来进行3D目标检测。在掩膜预测时，提出了宽阈值掩膜处理，减少了原网络的信息损失；增加了注意力机制以获取需要被关注的点和通道层；使用了Focal Loss损失函数来处理目标与背景不平衡的问题。通过多次对比实验，证明宽阈值掩膜处理提高了3D目标检测的准确率，同时注意力机制和Focal Loss也提高了预测的准确率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201508      

刘文亚   王翔   赵尚弘   牟迪  

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本文研究了一种基于选择合并（SC）分集的三点协作架构下的混合射频/自由空间光（RF/FSO）航空通信系统链路性能。在该架构下，激光链路服从平均孔径效应下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型，射频采用Nakagami-m衰落信道模型，推导求出混合RF/FSO航空通信系统接收端信噪比的累积分布函数，进一步利用Meijers’G函数推导了混合RF/FSO通信系统中断概率以及平均误码率的闭合表达式，通过仿真对比分析了不同湍流强度、调制方式及分集通信方案对系统中断、误码性能的影响。仿真结果表明，协作分集混合RF/FSO通信能有效提高端到端性能，相比与单激光链路具有更好的误码及中断性能。采用低阶M-PSK调制能有效改善大气湍流对混合RF/FSO航空通信系统的影响；信噪比高时，协作分集的通信方案对系统误码性能的改善要优于低阶调制对误码性能的改善。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210605      

徐兴贵   冉兵   杨平   鲜浩   刘永  

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针对近地面远距离成像场景下的轮廓目标受湍流杂波影响而导致匹配误差较大的问题，提出了一种基于方向形状上下文和边连续性约束的形状点集匹配识别方法。所提方法首先将方向特征嵌入传统的形状上下文来构造一个具有尺度和旋转不变性的特征算子。然后，受模板和目标形状之间的边连续性先验启发，在目标匹配能量代价函数中加入轮廓形状边连续性约束条件以提高形状匹配精度。合成湍流杂波形状和真实远距离成像场景中的形状匹配实验表明：和传统算法相比，本文算法能够平均降低杂波场景下的目标匹配误差约6%，同时计算复杂度由传统的O(n4)降低至O(nm2),其中m<n。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210101      

徐健   陈倩倩   刘秀平  

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为提高脑电信号的分类精度，实现对脑电信号的意念控制。提出了一种基于人工蜂群算法和BP神经网络的分类识别方法；针对反向传播（BP）神经网络全局搜索能力差，初始权重敏感;人工蜂群算法搜索公式精于探索，疏于开发的等问题，采用全局搜索因子来增强算法的开发能力，再加入交叉运算来解决全局搜索能力；用改进的算法来优化BP神经网络的初始权重敏感问题，进而实现对脑电信号的识别和分类。实验结果表明，该算法使脑电信号分类精度更高，达到了91.2%，而且加快了收敛速度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212001      

王勇   黎春  

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在三维点云配准中，当点云表面比较平坦、几何特征不明显时，迭代最近点（ICP）算法配准效果很差甚至经常配准失败。利用三维激光扫描仪获取的点云数据不仅包括几何坐标信息同时也包含RGB信息，本文充分利用点云坐标信息和RGB信息，提出了一种新的点云配准方法。该方法首先将RGB值转化成灰度值，并根据灰度值的方差和曲率方差和大小设置权重因子的大小，然后根据权重因子自适应的调整颜色信息和几何信息对配准的影响，实现基于颜色信息和基于几何信息的有机结合。实验结果表明，该方法可实现不同点云的稳定精确配准。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201015      

王丹琦   袁群   殷长俊   高志山   李新华  

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针对人眼个性化差异，建立符合我国人眼数据的晶体光学模型，并实现相应的数字化加工工艺，具有十分重要的价值与意义。3D打印技术可根据晶状体的三维数字模型进行加工制造，步骤简单，成本低廉。依据实测角膜参数、眼内间距、各介质折射率以及人眼像差，重构晶体光学模型，建立以PMMA、PLA为材料，1 mm厚的渐变折射率晶体模型，和以光敏树脂为材料，1 mm厚的单一折射率晶体模型。利用SLA工艺打印单一折射率晶体模型，FDM工艺打印渐变折射率晶体模型。结果表明：FDM工艺打印的渐变折射率晶体模型台阶效应严重；SLA工艺打印的单一折射率晶体模型，应力大小为87.9 nm/mm，焦距与理论值偏差4.98%，表面粗糙度达120 nm量级。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.213301      

彭昭亮   马善超   陆思华   罗长飞   张宝夫   焦中兴  

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为了得到满足相关应用需求的激光输出，本论文对增益调制掺铥光纤激光器展开了系统性探究。我们基于速率方程与传输方程构建了增益调制掺铥光纤激光振荡器和放大器的数值模型，并通过时域有限差分法求解，从理论和实验上探究了不同的泵浦光及激光器结构参数下输出的两微米激光特性情况。通过数值仿真和实验优化，我们获得了高转换效率、窄线宽、单一偏振的 2 μm波段纳秒激光输出：种子源振荡器中获得了最高功率796 mW，脉宽67.9 ns，斜效率54.4%的脉冲激光；在一级放大器后得到了最高功率9.13 W，脉宽50.5 ns的两微米脉冲激光。数值仿真模型的模拟结果与实验结果相符度较高，该模型能够为该类型激光器的实验研究和工程设计提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201401      

张也   韩伟   辛煜   王林  

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对经过散射介质的光场进行大范围的调控和聚焦，有着广阔的应用前景，同时也对光场调控技术提出了更高的要求。本文在光学传输矩阵法的基础上，提出了一种基于weighted Gerchberg-Saxton (GSW)算法的迭代聚焦方法，将利用传输矩阵求解调制相位的过程抽象为相位恢复问题，将传输矩阵与均方优化算子作为散射系统变换算子来迭代优化调制相位。通过仿真和实验证明了这种方法相比于相位共轭法、均方优化算子法具有更显著的多点聚焦效果。该方法为光场能量调控领域提供了新的思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212901      

李婉   冯州   苏杭   张立来   索鑫磊   李国龙  

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有机-无机杂化卤化钙钛矿发光二极管（Perovskite Light-Emitting Diodes, PeLED）作为一种新型发光器件，具有原料来源广、器件制备简单、载流子迁移率高等诸多优点，使其成为显示与发光领域的研究热点。然而，由于PeLED发光稳定性差、器件均匀发光区域小，目前没有标准的测量方法用于PeLED量子效率测试。因此，需要开发一种新型的PeLED量子转化效率测量系统。基于此，本文拟提出采用小尺寸积分球并结合光谱测量系统对PeLED发射光进行收集。并采用GaN发光二极管的数据作为标准数据对该系统的中心波长、亮度及辐射亮度进行校准。通过该系统测量了PeLED器件，结果显示：在电压为3.2 V时，外量子效率达到最高值为0.089%。并与PeLED外量子效率的参考值进行对比，误差不超过6%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.212201      

李想   汪立新   段志强  

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针对传统小波函数对激光陀螺仪输出信号进行降噪处理时存在的效果差、信号有间断点、边缘模糊、失真的问题，提出了一种含参数的阈值函数、自适应确定最优分解层数和最优阈值相结合的小波阈值降噪算法。首先，该算法提出了介于软阈值函数和硬阈值函数之间的新自适应阈值函数，保证了在临界阈值处平滑和可导、在边缘不模糊、不失真。其次，基于最大能量熵原则计算小波比例熵自适应确定小波最优分解层数，并且使用SURE无偏估计原则和牛顿迭代法相结合的方法自适应确定信号随时间变化的最优阈值。最后，利用试验装置的实测数据和Allan方差分析方法进行试验验证，试验结果表明，采用该小波降噪算法进行降噪处理，无论是静态激光陀螺仪信号还是动态激光捷联惯组信号，降噪效果都要优于传统小波降噪算法和卡尔曼滤波算法，处理后的信号精度高、信噪比小、均方误差小、量测噪声小，有效的抑制了噪声对激光陀螺仪输出信号的干扰。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210401      

丰远远   高贤君   杨元维   邓帆  

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针对遥感影像中存在的阴影导致地物信息受损、影像质量下降的问题，本文针对性地提出联合对数变换与局部增强的高分遥感影像阴影补偿方法。在阴影检测结果基础上，首先设计了改进的对数变换图像增强方法，构建适应于阴影补偿提升的对数变换模型，实现对阴影区域的亮度有效提升。进一步联合利用阴影与邻近非阴影区域特征信息的局部补偿模型进行加权综合，综合提升阴影区域的亮度与对比度。并结合阴影边界同类特征点匹配的思想，自动解算补偿模型参数，实现自动补偿。实验结果表明，本文提出的对数变换方法可有效地应用于阴影补偿，恢复阴影区域信息，与局部补偿的加权综合方法综合了两种补偿方法的优势，共同提升亮度与对比度，以能够更准确的再现阴影区域的地物真实信息。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201006      

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

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针对现有点云配准算法不能很好地同时解决点云模型变尺度和配准精度等问题，本文提出了一种变尺度的两阶段点云模型配准算法。算法的第一阶段加入动态的尺度因子，粗略估计并调整目标点云模型的尺度；然后将空间旋转变换三个角度进行格点划分，以30°为格点间距，确定最优格点位置，提高算法的收敛速度并避免陷入局部最优,为第二阶段配准提供良好的初始位置。第二阶段在尺度迭代最近点算法（SICP）基础上进行优化，以此对点云模型进行更加精准的匹配。针对现有的配准算法进行了综合对比试验，结果表明：在两个点云模型间存在较大刚体变换且尺度显著不同的情况下，所提算法配准误差数量级为10-30~10-4。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201503      

刘又维   樊绍胜   唐立军   冯勇   李浩涛  

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计算机视觉技术被广泛应用于输电线路巡检领域，但面向防振锤的异常检测研究还存在空缺。本文提出了一种基于关键点训练学习的防振锤滑移检测方法，首先利用改进SSD模型对防振锤进行识别、定位。再选择防振锤关键点，训练MobileNetV3网络，将上一级得到的防振锤区域作为输入，实现关键点的检测；最后依据线路图像特征，制定相应判别规则：当档距内悬挂n(n>=2)个防振锤时，利用关键点几何约束关系实现判别；当档距内悬挂单防振锤时，采用EPnP算法估计相机在多个角度的位姿，通过位姿与未知点图像坐标间的关系求解最邻近点的空间坐标，判断最邻近点与防振锤间的距离是否在阈值范围内。实验结果表明，该方法能对滑移异常有效识别，为输电线路异常检测提供了新思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201502      

王果   王强   张振鑫   徐棒   赵光兴  

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试图从非地面点云数据中自动分类植被和建筑物是非常困难的。本文提出一种航空影像辅助的机载激光激光点云植被分类方法，根据植被的光谱特征明显不同于其他地物这一特点，在生成数字正射影像的基础上，利用k_means算法进行聚类和图像增强，之后将增强后的图像和对应区域的点云数据进行融合，结合聚类后的影像对机载激光点云中的植被进行自动分类。选取某城市的机载激光点云数据和航空影像进行实验，结果表明，该方法能实现植被点云的自动分分类，能够取得良好的效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201005      

马龙   钱瑞婕   刘宇哲   徐泓悦   裴昕   孙凤鸣  

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针对航空发动机叶片的高精度、高效率测量需求，本文提出一种基于HSI(Hue、Saturation、Intensity)色彩模型的快速三维测量方法。首先分析了HSI模型，设计了结构光三维测量系统，并使用基于LUT(Look Up Table)的色彩校正方法对色彩串扰进行了校正，之后对色相与深度的映射关系进行了标定。在此基础上，提出仅用一幅彩色图样实现对包裹色相的获取。在色相解包裹过程中，为非连续表面测量提出了一种使用彩色编码色条图像实现条纹级次的识别进而完成色相解包裹的方法，通过仿真实验验证了本方法的可行性。最后对航空发动机高压压气机转子叶片进行了三维测量，并将本方法与常用的包裹相位获取方法和解包裹方法进行计算效率对比，实验结果表明，本测量方法满足航空发动机叶片测量要求并提高了测量效率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.191204      

黄辉先   陈凡浩  

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低照度增强的主要目的是使图片整体光照度进行提升，呈现更多有用信息。针对现有的深度学习图像增强方法存在边界扭曲、色斑等增强失败问题。本文依注意力机制、Retinex理论设计分解网络，先将低光图像分解为不变的反射图和缓变平滑性的光照图；再通过注意力机制原理提取图像的空间、局部物体信息，增强网络恢复物体的光照图；同时增加色彩损失损失函数克服色斑、色块问题。在数据集增强方面，改进低光照图像和合成方法，加入真实噪声，有效扩充训练数据集数量。最终在LOL（LOw Light paired dataset）和SID (See in the Dark Dataset)真实低光照数据上的实验表明，本文的增强方法更符合人类视觉感知机理，在数据指标上均有所提升。此外本网络可以结合目标检测、语义分割等任务，提高算法低光照环境下的鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201004      

韩建峰   张妍  

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为快速得到较大范围且清晰度足够的路面图像，本文提出一种针对航拍路面图像的拼接算法，可以快速准确处理图像，得到路面的拼接图像，为无人机航拍应用道路交通领域提供便利. 路面图像拼接时，图像包含较大的相似区域，导致配准正确率较低，且图像信息量大，拼接时间长. 为解决这一问题，本文提出在特征点提取前确定相邻图像的重叠区域，在重叠区域内使用SIFT特征点结合稀疏表示匹配的方法，对相邻图像进行配准，随后利用小波变换方法，将图像进行融合，改善拼接效果. 经过实验证明，本文提出的方法，可以有效的对航拍路面图像进行处理，得到效果较好的路面拼接图像.

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201003      

巩稼民   刘爱萍   张晨   张丽红   郝倩文  

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基于模糊C-均值（Fuzzy C-Mean， FCM）聚类在图像分割中可以保留原始图像中大部分信息的优点，结合具有全局耦合，脉冲同步，参数少，计算效率高，以及可以很好的处理较暗区域信息等优点的双通道脉冲发放皮层模型，并对其模型进行了自适应改进，提出了一种基于模糊C-均值与自适应双通道脉冲发放皮层模型（Adaptive Dual-channel Spiking Cortical Model, ADSCM）的红外与可见光图像融合算法。源图像经过非下采样剪切波变换（Non-subsampled Shearlet Transform, NSST）分解后，相应的子带图像通过FCM结合ADSCM进行融合，最终经过逆NSST变换得到重建的新图像。实验结果表明，该方法与其他传统方法相比，可以在保留可见光背景信息的同时有效的提取红外图像的目标信息，与其他几种方法进行对比，在平均梯度、结构相似度以及边缘保留因子等方面有明显的提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201002      

李祥   王晓丹   马海   王丹   毛红敏   曾雄辉  

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GaN:Eu3+作为红光发射材料，很有希望应用于GaN基单片集成全色显示器件。目前的研究重点是如何进一步调控和优化GaN:Eu3+材料的发光特性，促使其迈向实用阶段。本文主要从生长调控、Mg2+/Zn2+/Si4+元素共掺调控、其他稀土元素共掺调控等几个方面综述了近期的研究进展，比较了各调控方法的应用潜力，指出了GaN:Eu3+材料今后的研究重点，并对该领域未来的发展趋势进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210001      

陈永   陈锦   艾亚鹏   陶美风  

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针对Criminisi算法在修复敦煌壁画时易出现的错误填充、修复效率较低等问题，提出了一种基于序贯相似性和布谷鸟寻优算法结合的敦煌壁画修复算法。首先采用P-laplace算子重新定义了数据项改进优先权计算，避免了优先权频繁趋于0的问题；其次引入了动态阈值序贯相似性检测算法进行匹配块的搜索，提高了壁画修复效率；为了使匹配块选择更加合理，再利用布谷鸟寻优算法确定最佳匹配块；最后通过迭代更新完成壁画修复。通过对敦煌壁画的修复实验表明，本文方法相比于同类比较算法，取得了较好的主客观修复效果，并且修复效率也得到了进一步提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201001      

李昌华   史浩   李智杰  

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针对传统点云配准方法在处理大型点云模型时存在计算量大、效率低、移动扫描配准实时性较差等问题，提出基于卷积神经网络结合改进Harris-SIFT的点云配准方法。首先改进Harris-SIFT算法，使其可以提取三维空间中点云模型的稳定关键点。进而将关键点的加权邻接矩阵作为卷积神经网络的输入特征图，实现源点云和目标点云关键点的预测匹配。然后基于匹配的关键点，采用迭代最近点(ICP)算法实现点云数据的精确配准。相较于传统的点对点配准，本方法不需要生成对应关系的点描述符，避免全局搜索的大开销问题。实验表明，相较于ICP算法，本方法能较好的完成即时点云配准，且计算量小、耗时短、效率高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201102      

杨素慧   林志玮   赖绍钧   刘金福  

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目前大部分降水临近预报产品无法兼顾高覆盖率、高准确率和低成本。对此，本文提出基于室外监控图像和深度神经网络技术，预报未来1小时降水强度的方法。设计“双流3D（three dimensional）卷积神经网络”构造图像降雨信息的高维特征，在低计算代价下自适应产生局部信息，并通过双损失函数从整体和局部统筹网络，提取降雨信息的时间特性和空间特性。实验证明：模型架构设计方面，在降水强度预报领域，基于双损失函数的神经网络优于单损失函数的。模型评价指标方面，本文模型的误警率、命中率、临界成功指数、准确率在多数情况下优于比较模型。模型效果可视化方面，本模型预报的降水雨带和降雨雨强接近官方实时资料。本文提出的降水临近预报方法有能力进行精细且低成本的降水临近预报。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201011      

杨红霞   郭浩   高岩   安居白  

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?针对合成孔径雷达（SAR）图像中普遍存在相干斑噪声、流冰区域浮冰接触紧密和小碎冰较多等背景复杂问题，提出了一种基于背景抑制显著性检测的SAR流冰分离算法。首先基于图像的显著性检测，通过学习随机森林回归量，得到初步显著性图；然后通过超像素构建图像区域并进行离散傅里叶变换，提取区域频域特征并计算卡方距离，之后对边界背景进行抑制，生成背景抑制模块图。最后将两阶段的图融合得到增强显著性图。在SAR海冰数据集上与8种显著性算法和3种传统海冰分割方法进行了对比实验。结果表明本文方法可以有效检测出孤立浮冰，抑制背景区域。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201010      

奚琦   张正道   彭力  

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摘要 近年来，基于卷积神经网络的目标检测有了广泛的应用。然而由于小目标在图像中所占的比例较小，与常规目标相比，其像素较少且特征不明显，基于卷积神经网络的目标检测算法往往对小目标的鲁棒性较差。本文提出了一种基于改进MDSSD的多特征融合小目标实时检测算法：Multiple feature map fusion -SSD（MFSSD），以在不影响检测算法实时性的前提下增强算法对小目标的检索能力。一方面，为了提高算法的实时性，删减了MDSSD中的一部分融合模块，并将特征图尺度变换过程中的反卷积操作替换为双线性插值操作。另一方面，为了提高算法的准确率又做了以下工作：在特征图预测阶段，对每个预测层添加残差预测模块，提高检测算法的平均精度；针对算法中存在正负样本严重失衡的问题，使用Focal Loss作为分类损失函数来降低大量简单负样本在训练中所占的比例。经过对PASCAL VOC数据集及自制的轮胎瑕疵数据集进行测试对比，对比结果表明：改进后的算法在PASCAL VOC2007测试集上达到81.7mAP,在自制轮胎瑕疵数据集上达到90.6mAP,同时在GTX 1080 Ti上达到50FPS，算法可以有效地对小目标进行实时检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201009      

周明全   田丰源   闫峰   范力   耿国华  

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在脊椎CT图像分割问题中，由于脊椎与组织对比度过低以及噪声的影响，传统分割算法存在分割精度差和自动化程度低等问题。针对上述问题，本文提出一种通过AttentionNet定位脊椎，然后使用改进的DenseUnet进行脊椎CT分割的方法。首先，对所有脊椎CT样本数据进行裁剪、重采样、灰度值归一化等预处理操作；再次，对样本使用AttentionNet训练得到具有位置信息的Attention图；然后，对传统DenseUnet进行改进，对每个Dense Block加入shuffle方法来增加网络鲁棒性，在每个Dense Block后加入1*1卷积降低通道数来减少网络参数量；接着对训练样本使用改进后的DenseUnet进行预训练，得到具有先验信息的预测图；最后，将Attention图、预测图和原始图像融合为三通道的训练样本作为输入，采用改进的DenseUnet训练分割模型，并在测试集上进行验证，最终实现脊椎CT自动分割。实验结果表明，本文算法的分割精度优于传统DenseUnet，是一种有效的脊椎CT自动分割方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201008      

张明华   邹亚晴   宋巍   黄冬梅   刘智翔  

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高光谱图像分类是遥感领域的研究热点之一，是对地观测的重要手段，在地物的精细识别等领域具有重要的应用。使用卷积神经网络(CNN)可以有效地从原始图像中提取高级特征，拥有较高分类精度。但CNN的计算量巨大，对硬件要求较高。为了提高模型计算效率常在GPU上进行CNN模型的训练，但是现有的并行算法如GCN（GPU based Cube-CNN）无法充分利用GPU的并行能力，算法加速效果并不理想。为了解决这一问题，本文提出基于GEMM(General Matrix Multiply)算法的GGCN(GPU based Cube-CNN improved by GEMM)并行加速算法，通过G-PNPE(GEMM based Parallel Neighbor Pixels Extraction)对输入数据和卷积核进行重新组织排列，实现了卷积的并行计算。有效的提高了GPU的利用率并进一步提升算法的训练效率。通过分析在KSC数据集和PU数据集上的实验结果发现，改进算法的分类精度与原算法保持一致，而且CNN网络的训练时间缩短了30%左右，证明了改进算法的有效性和优越性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201101      

沈瑜   陈小朋   苑玉彬   王霖   张泓国  

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针对红外与可见光图像融合过程中出现的细节损失严重、视觉效果不佳等问题，提出基于多尺度几何变换模型的融合方法。首先，采用改进的视觉显著性检测算法对红外与可见光图像进行显著性检测，构建显著性矩阵；然后，对红外与可见光图像进行非下采样剪切波变换，得到相应的低频和高频子带，对低频子带采用显著性矩阵进行自适应加权融合，对高频子带采用简化的脉冲耦合神经网络结合多方向拉普拉斯能量和进行融合；最后，经逆变换得到融合图像。实验表明，该方法能够有效提升融合图像的对比度并保留源图像的细节信息，融合图像具有良好的视觉效果，且在多种客观评价指标上表现良好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201007      

刘英杰   杨风暴   胡鹏  

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在目标检测领域，小目标的检测识别一直以来都是研究的难点，这一问题在航拍图像中表现更加突出，导致模型提取到的特征并不具有良好的表达能力，因此对小目标的检测结果不佳。为此，本文提出了一种基于特征金字塔网络(Feature Pyramid Networks, FPN)的改进算法。在原有基础上增加并行分支，继而融合两种不同上采样方法的特征信息以加强小目标特征的表达能力。同时，增加多阈值检测器的Cascade R-CNN级联网络结构强化小目标定位能力。基于Visdrone-DET无人机航拍数据集进行实验，实验结果表明该数据集在COCO指标下的平均精确率(mean average precision, mAP)相比原始FPN算法提高了9.7%，具有良好的检测性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201505      

张红颖   赵晋东  

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针对基于RetinexNet的低照度图像增强算法中出现的颜色失真、边缘模糊等问题，提出一种改进的RetinexNet算法。首先，利用HSV颜色空间模型中各通道相对独立的特性，对亮度分量进行增强；然后利用相关系数使饱和度分量随亮度分量的变化自适应调整，避免图像色感发生变化；最后，针对增强后图像的边缘模糊问题，采用Laplace算法对反射率图像进行锐化处理，增强图像细节的表达能力。实验结果表明，本文提出的算法可有效改善颜色失真，增强图像细节，保持整体色彩和原图一致，提高图像的视觉效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201504      

郭伏正   孔军   蒋敏  

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传统的基于RGB和骨骼特征行为识别算法，普遍存在两种特征互补性不足及视频关键时序性不强等问题。针对于此，本文提出一种联合RGB和骨骼特征的自适应融合的行为识别算法。首先，面向RGB图像和骨骼图像，联合双向LSTM和自注意力机制提取两者时空特征；然后，构建自适应权重计算网络（AWCN），并以两者空间特征为输入计算出自适应权重；最后，利用自适应权重得到上述时空特征的融合特征，实现最终的动作分类。通过在Penn Action和JHMDB人体行为数据集上与现有的方法进行比较，实验结果表明，本文算法有效地提高了行为识别精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201506      

化春键   郭金花   陈莹  

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图像分割是手机膜缺陷检测的重点，但是采集的图像往往存在对比度低的问题导致图像分割困难。对此，本文提出了一种改进的Retinex手机膜图像增强方法，利用高斯卷积估计缺陷图像的光照分量,以获取反射分量;对反射分量进行自适应非线性变换以及CLAHE修正提高对比度并利用顶帽变换进一步去除光照背景的影响，实现手机膜缺陷图像的增强。然后，针对缺陷边缘的暗细节易分割不完整，提出了基于增强图像的梯度图像改进OTSU算法，实现手机膜缺陷的分割。实验结果表明:在低对比度的情况下，本文算法可以有效地提高手机膜缺陷图像的清晰度及对比度,分割效果好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201013      

许广富   曾继超   刘锡祥  

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针对传统视觉里程计中光流法精度差，特征点法耗时多的问题，提出一种融合光流和特征匹配的视觉里程计。该算法主要包括基于帧间优化的LK光流位姿估计和基于关键帧的光流/特征点位姿优化算法。针对传统参考帧/当前帧跟踪方式中容易产生累积误差的问题，在光流法的基础上引入局部优化算法对相机进行初步位姿估计；针对特征法中图像插入频率过高耗时多的问题，在关键帧的基础上构建光流/特征点统一损失函数进行相机位姿优化。算法精度实验中，EuRoC数据集上的测试表明，简单环境下该算法与特征点法算法精度相当，特征点缺失情况下该算法精度较特征点法算法有所提高，具有一定的鲁棒性；运行时间测试结果表明，该算法能够在保证精度的基础上，较特征点法减少37.9%运行时间，具有一定的实时性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201501      

常雪峰   黄斌   张黎杰   李霞   隋琪  

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针对偏振复用相干光通信系统链路中存在的高速偏振态旋转对造成的信道损伤，以及相干接收机的动态均衡算法模块在实际系统中存在的反馈延迟导致偏振态追踪性能不足的问题，本文提出了一种基于互补斯托克斯向量的偏振态旋转的追踪和预测算法。该方案通过对测得的琼斯空间的偏振旋转矩阵及其逆矩阵变换到斯托克斯空间，计算得到一对互补向量，并分别对两个斯托克斯空间的互补向量的运动轨迹进行追踪和预测，以实现链路偏振态旋转的补偿。仿真结果表明，在均衡反馈延迟为5帧时，通过采用对互补向量的循迹，预测得偏振旋转结果误差可比原始方案降低10%。通过采用该偏振旋转的预测算法，系统的偏振旋转速度容限从1.3Mhz提升至1.5MHz。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第21期 pp.210601      

邹斌   林思阳   尹智帅  

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以相机作为输入的视觉SLAM（Visual Simultaneous Localization and Mapping）系统在地图构建的过程中虽然可以保留点云的空间几何信息，但是并没有完全利用环境中物体的语义信息。针对上述问题，对当前主流视觉SLAM系统和形如Faster-RCNN、YOLO等神经网络结构的目标检测算法进行了研究，并且提出一种有效的点云分割方法，其引入支撑平面以提升分割结果的鲁棒性，最后在ORB-SLAM系统的基础上，结合YOLOv3算法进行环境场景的物体检测并保证构建的点云地图具有语义信息。实验结果表明，该方法可以构建几何信息复杂的语义地图，从而应用于无人小车或者移动机器人的导航工作中。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第20期 pp.201012      

张泽雨   刘小红   张宗华   高楠   孟召宗  

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直接相位测量偏折术DPMD(Direct Phase Measuring Deflectometry)解决了非连续镜面物体的获取问题，通过一个新数学模型直接建立了相位与深度之间的关系。在DPMD系统中采用液晶显示屏LCD(Liquid Crystal Display)显示高对比度的条纹图案，相机采集经被测镜面反射的变形条纹图像。但是LCD透明层的折射效应导致了DPMD测量结果的误差。因此，本文提出一种补偿DPMD中显示屏折射效应误差的方法。通过建立单层折射模型，利用光线方程标定透明层厚度及折射率，然后利用系统几何关系标定折射角度。最后基于标定好的参数计算偏移量，对系统的深度数据进行补偿。一个镜面台阶和一个凹面镜的测量结果表明，精度可提高30%。因此，该方法有效提高了偏折术系统的测量精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.191205      

纪然仕   陈晓燕   刘素珍   饶利波   汪震  

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为了对花椒进行快速、无损、低成本的挥发油检测，该研究以汉源县花椒为试验对象，采集了花椒样本在400~1000nm波长内的光谱数据，采用标准正态变量变换（standard normal variable transformation，SNVT）方法对光谱数据进行预处理，利用迭代保留信息变量法（iteration retain informative variables，IRIV）进行特征变量提取，并建立极限学习机（extreme learning machine，ELM）回归模型，模型所得结果为0.8522，RMSEC为0.3475，为0.8365和RMSEP为0.5737。为进一步提高模型预测性能，利用果蝇优化算法（fruit fly optimization algorithm，FOA）对极限学习机的输入权值进行自适应优化。最终，经优化后的模型（IRIV-FOA-ELM）的决定系数为0.8792，RMSEC为0.3323，为0.8659，RMSEP为0.3621。结果表明，高光谱成像技术可以对花椒挥发油进行快速无损检测，同时为其他农产品挥发油检测提供一种新的方法和思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.193001      

廖天军   张辉  

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

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

何俊   吴涛   杨李  

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实验上利用1.064 μm波长的Nd:YAG激光作用在真空腔内的高纯度固体铪(Hf)靶上产生等离子体，测量了不同功率密度下Hf等离子体在1.0~8.5 nm波长范围内的软x射线时间积分光谱。首先基于Cowan程序计算得到不可分辨跃迁峰(UTA)原子光谱数据，并将其展宽为Gaussian线型与实验光谱比较，两者吻合的很好。随后基于碰撞辐射平衡模型(CRM)计算了电子温度在0~500 eV的Nd:YAG激光Hf等离子体的离子丰度，结果表明随着电子温度的增加，高价Hf离子的丰度增高，与实验光谱分析结果相吻合。实验与理论计算对比后发现：Hf XXI-Hf XXV离子的4f-5g 和Hf XXVII-Hf XXXV离子的4d-5p的不可分辨跃迁峰位于水窗波段。最后基于MED103模拟了实验条件下等离子体时空演化过程，获得了电子密度和电子温度时空分布，通过不同激光功率密度下电子温度和电子密度分布的分析对比，进一步验证了实验光谱和CRM计算的结果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.191402      

刘海   陈灿灿   张文   王浩然   唐守锋  

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通过在非线性光子晶体光纤中的两个特定包层气孔内侧镀上甲烷气敏薄膜，本文实现了一种基于简并四波混频效应的甲烷测量新方法。通过建立光纤中斯托克斯光谱和反斯托克斯光谱的移动与甲烷浓度变化的直接联系，来实现对甲烷气体的实时精准检测。结果证明，传感器的灵敏度与气敏膜厚度及泵浦波长密切相关。在同一泵浦波长下，随着气敏膜厚度的增加，传感灵敏度会相应增加；而当气敏膜厚度保持不变时，泵浦波长越接近零色散波长，传感灵敏度越高。经过结构参数优化，最终斯托克斯光谱和反斯托克斯光谱所对应的气体传感灵敏度分别能达到-4.87nm/% 和2.83nm/% 。相关测量原理，同样适用于其它气体的精准测量和混合气体的组分分析。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.191203      

李哲   滕达   白丽华   曹清  

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针对太赫兹金属平行平板波导的最低阶横电(TE1)模式进行了理论研究，并且在真实金属的条件下推导出了一个适用于太赫兹金属平行平板波导TE1模式有效折射率的近似表达式。对TE1模式进行了基于有限元方法的数值模拟，并且将模拟结果与近似表达式所得的数值进行了对比，验证了理论推导的可行性。另外，误差分析表明所推导的近似表达式在整个太赫兹波段具有很高的精确度，并具有适用频率范围广的特点。这些结果表明该近似表达式在对TE1模式的分析中具有高度适用性，将对金属平行平板波导的研究和应用起到一定促进作用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.192302      

柏宏强   夏永华   杨明龙   李照永   黄德  

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溶洞表面具有复杂而不规则性，现有诸多建模方法都是通过整体进行三维重建，虽然保证了整体的模型分辨率但是三维重建效率很低，而且模型文件过大，对后续专业应用造成很大困难，因此提出了基于三维激光点云特征线提取的技术针对溶洞进行多分辨率三维重建。首先，采用改进邻近点几何特征提取特征值，增加法向量角作为检测特征点一项依据；其次，用SPSO算法与模糊C-均值（FCM）聚类算法实现点云分类；再者，采用折线生长方法将特征点连接成特征线投影到三维点云上；最后，利用分类后的点云按照不同分辨率建模，实现高精度、高质量、高效率地溶洞三维重建。实验结果表明，该方法在溶洞三维重建方面能够提高效率，并且可以按照不同分辨率进行建模，减少了三维重建后模型的数据量，提高了三维重建效率，具有较高的实用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.190102      

张婷   刘磊   高太长   胡帅  

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为提高地基红外测云系统的全天空云检测准确性，通过辐射传输模式SBDART模拟大气向下红外辐射与云光学厚度之间的对应关系，得到利用云的光学厚度拟合曲线反演云的光学厚度具有可行性，并在此基础上提出一种利用红外和激光联合反演云光学厚度的方法。通过建立更精确的适用于特定地区和特定季节的大气廓线和水汽含量，利用激光消光廓线较精确的反演气溶胶和云底高，并将以上获取的大气参数代入辐射传输模式SBDART，模拟得到云的光学厚度反演曲线，从而反演全天空云的光学厚度分布。试验结果表明，针对单层云和两层云的光学厚度反演曲线反演得到的全天空光学厚度分布与全天空辐射分布保持一致，能够较清晰的分辨全天空不同高度云层的光学厚度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.192802      

马国林   丁建丽   张子鹏  

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土壤有机质含量对干旱区生态系统的安全与稳定具有至关重要的作用，Vis-NIR光谱技术对土壤有机质快速测定提供了的新方法。先前的研究发现SOM与土壤含盐量（EC），pH和铁含量（Fe）存在一定程度的相关关系。本研究立足于艾比湖保护区，在2017年8月共收集了110个样本，测量了土壤反射光谱，有机质，EC，Fe和pH。对原始光谱进行了三种预处理（SG平滑、MSC和FD）并对光谱数据进行了主成分分析，选取前5个主成分的特征值作为光谱变量。以原始光谱、SG-MSC, SG-MSC-FD为输入变量作为策略I，以土壤协变量（EC，Fe，pH）作为输入变量的策略II,以策略I和策略II组合作为输入变量的策略III，分别利用PLSR建立SOMC的预测模型。结果表明，光谱数据的预测效果（验证集R2, 0.66-0.82）优于土壤协变量（验证集R2=0.40），此外将土壤协变量与光谱数据相结合可以明显改善土壤有机质的光谱预测精度（最佳验证集R2=0.88）。同时，对光谱数据进行预处理后，能够有效增强潜在的光谱信息，提高模型的预测精度。综上，将可见光-近红外光谱信息和土壤协变量相结合的策略能够有效提升土壤有机质模型的预测性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.192801      

万真真   李春雪   刘芳   张绍永   韩帅  

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

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

李增林   左然  

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对蓝宝石-氮化镓异质膜系统的界面应力进行有限元模拟分析，研究了从生长温度（1373K）降到室温（300K）过程中系统界面应力的分布情况及其影响因素，并通过理论计算验证了所建模型的合理性。模拟结果显示：系统界面应力沿径向整体分布均匀，只有在边缘处界面应力急剧增大。当不考虑边缘效应，分别改变氮化镓膜或蓝宝石衬底厚度，而保持另一厚度不变时，薄膜系统界面应力随之变化且均存在极大值和极小值。值得注意的是，极大值发生在蓝宝石衬底与氮化镓膜厚度比ds/df ≈1.5，极小值发生在ds/df ≈4.3。说明薄膜系统界面应力大小并非取决于热膨胀系数的差异或温差，受膜厚比的影响也很大。模拟还发现，由于晶格失配产生的应力要远远大于因热失配产生的应力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.193102      

谢丽娜   高诚宜   汪琪   韩苏夏  

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基于切伦科夫光的光动力治疗是一种不需要外界光激发的新型光动力疗法。由放射性核素产生的切伦科夫光激活附近的光敏剂产生活性氧来破坏靶细胞或组织，它克服了传统光动力疗法存在的组织渗透受限、外部光依赖等缺点，是一个很有前景的新领域，为肿瘤治疗提供了一个新方向。切伦科夫光比较微弱且易被生物组织衰减，需要寻找对应光谱的光敏剂以及肿瘤靶向低是限制其在临床进一步应用的关键因素；如何增强基于切伦科夫光的光动力治疗疗效是未来的研究重点。提高切伦科夫光的强度及结合纳米技术对光敏剂进行表面修饰等均可提高光动力治疗效果，同时有关于其机制尚存在争议，需要进一步研究。本文将对基于切伦科夫光的光动力治疗在肿瘤中的研究进展做一综述。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.190001      

赵璐佳   朱里程   文良华   杨平   胡诗杰  

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为了实现大口径拼接薄膜镜的拼接失调误差在线校正，本文建立了5块子镜的菲涅尔波带片拼接成像模型，分析了光学系统点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF）二者与失调误差的关系，并进行了随机并行梯度下降算法（SPGD）在线校正失调误差仿真。为了验证算法的性能，选取远场光强平方和、远场光斑等效半径、桶中功率、MTF积分和光强二阶矩5个性能评价函数作为优化指标，对失调误差进行盲优化校正，并获得了上述评价指标的收敛速度和精度。100组随机误差的优化结果表明上述指标均能收敛，优化后的波前残差均方根值(RMS)均小于0.13波长，斯特列尔比（SR）均大于0.96，其中MTF积分和光强二阶矩指标收敛速度最快，远场光斑等效半径指标的精度最优。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.193101      

龙丽娟   夏永华   黄德  

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摘要：随着时代的进步，科技的发展，我国对电力的需求量越来越大，新建和改扩建变电站数量越来越多，传统的设计和管理模式已无法适应变电站的发展。因此变电站三维模型的构建成为了众多技术人员研究的热点，其中3D Studio Max（简称3ds max）的使用者居多，但绝大部分用户都是使用其进行手动建模，工作量大且当模型尺寸发生变化时需要重新建模，成本高、效率低。因此本文提出了基于点云数据，以3ds max脚本（MAXScript）建模为主，手动组合变电站建（构）筑物单体为辅的变电站三维模型构建方法，解决了手工建模中建模速度慢，模型可扩展性弱等问题。本实验以云南省富源县某110KV变电站建模为例，阐述了点云数据的采集处理、3ds max脚本建模、变电站建（构）筑物单体组合以及变电站三维模型的质量检测，最终通过渲染得到高质量的变电站三维模型。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.190101      

黄慧   寿倩   陈志超  

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本文研究了奇点光束的叠加特性，从理论上分析了奇点光束叠加后的相位分布及偏振分布，并用实验验证了理论推导的正确性。本文对同阶非相干涡旋光束叠加后的偏振态进行了分析，发现叠加后的光束保持原有的轨道角动量，且光束的偏振态随着方位角成周期性的变化，变化周期由涡旋的拓扑荷值决定；分析了不同偏振拓扑荷值的柱矢量光束叠加后光场偏振态的变化规律；探究了既有相位奇点又有偏振奇点的柱矢量涡旋光束的叠加特性，发现叠加后的光束偏振态随着方位角成周期性的变化，变化周期由涡旋的拓扑荷值决定，光场各点的偏振态由涡旋拓扑荷、偏振拓扑荷值以及初始相角共同决定。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.192601      

王凡   赵 亮   吴晓东   党发宁  

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采用动态加载仪和医用CT机对混凝土进行单轴原位压缩应力分层扫描，选取试件中部层面CT图像作为对象，对混凝土的组成部分（骨料、砂浆和孔洞）进行CT阈值划分，分析了裂纹的产生及发展过程。以混凝土非均质结构作为DIC的天然散斑，利用数字图像相关法测量出混凝土内部位移场及应变场。结合位移场与应变场，分析了变形局部化区域的产生及发展过程，高应变产生区域与CT图像所示裂纹产生部位一致；结合CT数平均值与最大主应变随应力的变化曲线，分析了混凝土破坏过程的各阶段，得出CT尺度裂纹阶段开始于峰值荷载的70.3%处。结果表明，DIC与先进的CT技术相结合可以直观地以图像的形式对混凝土试件内部的应力应变过程进行呈现，为研究混凝土内部结构的变形、破坏、稳定性提供了有效的可视化手段。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.190401      

吴章平   徐良文   姚路   李春波  

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摘 要：为了探索纳秒激光直接诱导不锈钢金属表面着色工艺参数，利用纳秒激光诱导不锈钢表面，获得了深蓝色、黑色、灰色、粉红、绿色、紫色、金色、黄色、棕红色等多种不同的颜色，其中棕红色在激光诱导不锈钢金属着色尚未未见报道。通过对着色后的不锈钢表面微结构进行表征和分析，并测量色差ΔE值。发现纳秒激光诱导不锈钢表面色彩差异与氧化膜的形成有关，不锈钢表面颜色随着氧化膜厚度的增加而变深、色彩变暗。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第19期 pp.191401      

南建   张东生   文晓艳  

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

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

杨航   赵功   刘小雍   叶振环   贾阳   何建国   黄文  

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磁流变抛光目前已经可以用于平面、曲面等各类几何特征光学元件的最终表面修形与亚表面残余损伤修整，然而，工程实践中，曲率类元件往往难以获得和同级别平面元件相当的收敛精度与收敛效率。理论上由曲率元件曲率因素引入的磁流变抛光的不确定性无法被定量分析与评估。本文从磁流变抛光工艺特点出发，探讨了曲率特征和抛光工艺的依赖关系，进一步基于几何分析建立了曲率特征对各工艺环节的影响机制。包括：曲率对曲面误差展开、轨迹规划、去除函数获取、驻留时间求解以及机床误差容错能力等关键工艺环节的影响机制。最终，建立了磁流变抛光曲率元件时曲率效应的评价理论。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第17期 pp.172202      

周孟然   王锦国   宋红萍   胡峰   来文豪   卞凯  

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

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

段仲静   李少波   杨静   杨静   王铮  

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

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

窦伟   黄浩   柳鸣   李琦   刘永志   张楠  

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

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

路晴   魏朝阳   胡晨  

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

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

杨成俊祎   徐军   高旸   陈召远  

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

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

高琳   欧阳虹   范勇   王俊峰   巫玲  

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

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

乔伟   陈重江  

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

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

易清明   谢志煌   石敏  

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

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

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

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

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

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

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051602      

孙凯传   柳晨华   杨斌   严红丽  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第7期 pp.071009      

任国印   吕晓琪   杨楠   喻大华  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051701      

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

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.052701      

李玫仪   王飞   张雅琪  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.053002      

孟诗   刘世杰   陈磊   周游   白云波  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051201      

刘茵紫   邢颍滨   徐中巍   李进延  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.050004      

贾连军   张天平   刘明正   陈娟娟   贾艳辉  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051202      

王永洪   张明义   张春巍   白晓宇   桑松魁  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.050605      

孟秀萍   苏工兵   吴奇明   袁浪佳  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.053301      

崔海滨   王飞   李玫仪  

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

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

林婉媚   倪永升   李源钊   庞杰   吴春华  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051407      

朱亚鹏   刘桥   张正平  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.051601      

王可   王慧琴   龙艳群   王伟超   赵丽娟   杨蕾  

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

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2018年第55卷第5期 pp.053004