傅子玲   王智   崔粲   王慧莹   吴重庆   王健  

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携带轨道角动量的涡旋光束具有螺旋相位波前，照射到旋转物体上可以产生与拓扑荷以及转速成正比的旋转多普勒频移，本文利用旋转多普勒效应测量目标旋转角速度。使用空间光调制器的计算全息法产生涡旋光束，以及光学外差法搭建光路，采用拓扑荷数分别为6、10、20的涡旋光束对旋转目标进行测量，利用CCD探测和光强积分方法，通过时间采样，对实验数据进行余弦函数拟合，得到目标旋转角速度，与实验预设的数值一致。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.180501      

李显杰   冯大伟   向阳  

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为了满足对管道内壁快速检测的需求，设计了一种具有超半球视场的折衍混合环带式全景成像系统。该系统由PAL头部单元和应用二元衍射面设计的中继透镜组成，各视场光线经PAL头部单元收束后再由中继透镜成像于CCD上。二元衍射面的引入有利于改善成像效果、简化光学结构。对其衍射效率的理论分析结果显示二元衍射面的衍射效率在设计波段范围内不低于80%。设计的系统总长约为98mm，焦距-4.53mm，视场范围360°×(45°~105°)，为保证弱光环境下成像质量，其F#为3，全视场调制传递函数在90lp/mm处不低于0.5。设计结果表明系统具备良好的成像效果，满足管壁检测的使用需求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.182201      

陈彦彤   李雨阳   姚婷婷  

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针对在复杂海况下，遥感图像舰船检测容易受到舰船尾迹、海杂波、油污、薄云等影响，导致检测结果可靠性较低且小目标舰船不易被检测的问题，本文提出了一种自适应鲁棒背景的显著性优化舰船目标检测模型。利用顶帽算法对原图进行预处理，抑制舰船尾迹、海杂波等干扰；在鲁棒背景检测模型的基础上，提出自适应超像素分割方法对模型进行优化；并改进了基于均值信息的Otsu分割方法，确定舰船所在区域。结果表明，该方法可以在多种海况下有效检测出舰船所在的位置，具有较高的检测准确率（91.20%），召回率（79.31%）及综合评价指标（84.00%），相对于其他显著性检测模型具有明显优势，适用于复杂海况下遥感图像小目标舰船检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181007      

孟雪   宁永强   张建伟   张星   彭航宇   秦莉   王立军  

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激光显示具有色域大、寿命长、环保等优势，是新一代重要的显示技术。红光半导体激光器则是激光显示中的核心光源。随着激光显示产业的快速发展，对大功率红光半导体激光器的需求也不断增加。增大器件的输出功率、提高器件的光束质量已经成为了行业内的研究热点。本文主要介绍了大功率红光半导体激光器的基本原理与技术难点，总结了目前国内外激光显示用红光半导体激光器的研究现状与进展，并对其未来的发展方向及前景进行了分析。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.180001      

张融   刘文婷   王杰   郑培涛   洪发  

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本文主要研究添加随位置变化位相的量子行走的性质，以及硬币和行走者之间的纠缠度。行走者回到原点的几率以及位置方差随演化时间呈准周期变化，把这种量子行走称为准周期演化量子行走。我们通过纠缠熵度量硬币和行走者之间的纠缠关联。数值计算表明纠缠熵与系统初态、演化步数以及位相因子有关。选择合适的硬币操作，纠缠熵随着演化步数呈现准周期变化。对于给定初态，选择适当的位相因子和演化步数，可得到硬币与行走者处于最大纠缠态。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.182701      

张晨曦   陈明惠   王帆   高乃珺   郑刚  

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光学相干层析技术（OCT）受到散斑噪声的影响，它的存在影响OCT图像的分析及其诊断效用。通过对OCT系统中的噪音源进行分析，提出了一种将小波变换和分数阶积分结合的OCT图像去噪方法。先将OCT图像进行小波分解，获得不同频带的子图像。将低频近似图像保持不变，对水平、垂直和对角三个方向高频细节图像采用三种改进的分数阶积分Tiansi模板进行滤波，最后将低频近似图像与三个分数阶积分滤波后的高频细节图像合成得到去噪后的图像。实验结果表明，该算法在有效降低OCT图像的散斑噪声的同时又尽可能保留图像的细节，且去噪效果远好于经典的去噪算法和单一的分数阶积分算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181008      

刘振   吴蓉   严清博   吴小所  

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基于线性干涉效应和环形谐振器，提出了一种二维光子晶体全光逻辑门的设计方法。通过在环形腔中引入光程差，使其产生相应的相位差，从而导致光波发生相长干涉或相消干涉，实现了或、与、异或、非、或非和与非等光学逻辑门。并利用利用平面波展开法（PWE）和时域有限差分法(FTDT)对对逻辑器件进行模拟分析和验证，结果表明，所设计的器件不仅物理尺寸小，而且透射率、对比度高，响应周期快，均在218 fs以内，在集成光学领域具有潜在的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.182301      

李灏天   陈晓冬   徐怀远   许鸿雁   汪毅   蔡怀宇  

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为解决桥梁底部裂缝检测结果受噪声影响大的问题，本文提出一种基于Bilateral-Frangi滤波的裂缝检测算法。常规Frangi滤波算法的物理模型与裂缝的灰度值分布具有极高的匹配度，但其预处理环节在平滑噪声的同时会去除裂缝的高频信息，即会破坏裂缝的边缘结构。针对此问题，本文优化了常规Frangi算法的物理模型，在预处理环节加入灰度值域的高斯核函数，与原有的空域高斯核函数构成Bilateral高斯核函数，实现了在保边去噪的前提下对裂缝的增强，提高了裂缝检测的准确性。实验结果显示本文提出算法的误检率为0.07%，漏检率为3.31%，在对比的算法中表现最出色，为高噪声图像的裂缝检测提供了一种思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181602      

吉祥凌   吴军   易见兵   张晓光  

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针对现有目标检测算法对安检图片检测存在小目标漏检、误检等问题，本文提出了一种对图片分区域检测的特征融合目标检测算法。首先利用角度旋转等策略对数据集进行扩增，接着在Single Shot MultiBox Detector(SSD)算法的基础上，利用多尺度特征融合的方法，对浅层特征图融合更深层的特征，增大浅层特征图的感受野，提高小目标的检测精度；利用深层特征图检测较大目标；最后在输入图片较大时，如大于1024×1024，对图片的目标进行分区域检测。为了验证算法的性能，本文选择了2个数据集对算法进行测试：VOC2007+2012通用数据集、SDCI2018管制物品数据集。本算法在VOC2007+2012通用数据集上的检测精度为80.3%，比SSD算法高1.4%；在SDCI2018管制物品数据集上的检测精度为97.9%，比SSD算法高2.2%。本文算法能够实时准确的检测出安检图片中的管制物品，特别是对大图片中的小目标检测效果也较好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.180402      

唐明珠   孙皓   何荣希   于存谦  

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基于在线-离线双子周期混合调度方式和节点模块化设计思想，提出一种支持区分服务的节能动态波长带宽分配算法。该算法综合考虑ONU和OLT两端节能机制的相互影响和不同类别业务不同的时延和带宽约束条件，利用在线子周期和离线子周期分别为加速转发（Expedited Forwarding, EF）业务和确保转发（Assured Forwarding, AF）/尽力而为（Best Effort, BE）业务授权。每个子周期内通过合理选择波长信道和传输窗口，尽可能减少激活波长数、延长节点处于低功耗状态时间、减少节点状态转换次数、避免信道出现高能耗空隙，以降低全网能耗。仿真结果表明：所提算法在保证业务不同约束要求前提下，有利于降低ONU、OLT端能耗以及全网总能耗。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.180601      

邱诚玉   贾卓楠   张婷婷   侯梦迪   王文杰  

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本文制备了高品质因子的法布里-珀罗（FP，Fabry-Perot）光学微腔，结合光微流控技术，采用溶于液体的有机染料香豆素6（Coumarin6，Cou6）、罗丹明6G（R6G）、LDS 751三种混合物作为增益介质,实现了低阈值的级联FRET（荧光共振能量转移，Fluorescence Resonance energy transfer）光微流激光的产生。实验采用430 nm（对应有机染料Cou6的最大吸收峰）脉冲光作为泵浦光，利用Cou6（供体）和R6G（受体）之间的共振能量转移、R6G（供体）和LDS 751（受体）之间的共振能量转移，即两级共振能量转移过程，实现了对应有机染料LDS 751发射峰的近红外光微流激光的产生。利用三种荧光染料的级联共振能量转移（FRET）过程，可极大地降低光微流激光产生的阈值，提高激光产生过程中的转换效率。同时可在单一泵浦源的情况下，把激光发射波长向长波长扩展。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181403      

孟琳   刘静   曹慧   史婷瑶   张弛  

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分析视网膜血管结构的变化是诊断和检测糖尿病、高血压等血管类相关疾病的最重要部分。本文提出了一种基于Frangi滤波器和Ostu视网膜血管分割方法。基于Frangi滤波器视网膜血管分割方法：首先对视网膜血管预处理，再基于Frangi滤波器对视网膜血管边缘检测，最后根据形态学方法分割出视网膜血管。Ostu阈值分割视网膜血管分割方法：利用Ostu阈值分割的方法对预处理和增强后的视网膜血管进行分割。对通过两种方法所获得的分割图像融合，获得最终分割结果。实验结果表明，DRIVE和STARE数据集的平均灵敏性为78.7%、76.7%，特异性为：96.6%、93.9%，准确性为：93.8%、88.7%，算法执行时间仅为1.8s。与传统的无监督分割算法相比，本算法简单高效，能够很好的抑制噪声。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181004      

李一凡   李朝锋   桑庆兵  

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立体图像质量评价是图像质量评价领域中的一个相当重要的课题。本文首先通过四元数小波变换分解立体图像的左右视图，获取不同尺度不同方向的幅值相位信息，并结合人眼视觉特性生成单目图。然后对左右视图和单目图做亮度去均值对比度归一化（MSCN）处理，获取MSCN系数图，用广义高斯分布模型拟合MSCN系数和MSCN四方向邻域系数乘积，提取统计参数特征，联合峰度、偏度、标准偏差和能量，组成特征向量，通过Xgboost模型预测图像质量感知得分。实验结果表明，本文提出的立体图像质量评价算法在LIVE3D图像库上优于相关文献报道方法，并且相较使用立体匹配的方法，大幅提高了运行速度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181006      

汪雨冰   王睿   于永江   杨罕  

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传统光电编码器采用玻璃材质的码盘，其抗强冲击和震动性能较差。为此，本文研制了一种基于单圈金属码盘的小型绝对式光电编码器。首先，受金属特性限制，使用了一种低刻划密度单圈绝对式编码方式，以及基于线阵图像探测器的译码方式；然后，为进一步提高测角分辨力，提出了基于金属码盘的亚像素级差值细分算法，并阐述了“精码”和“粗码”的衔接方法。最后，使用金属码盘设计了小型绝对式光电编码器，并进行了测试。本文试制了实验光电编码器，在直径为?38mm的金属码盘上刻划了256条单圈绝对式码道；采用亚像素细分实现了2048倍的角度细分。所设计单圈绝对式光电编码器外径小于?50mm，分辨力达到2.47″。经过实验，其测角误差的均方差为16.3″。该编码器的研制，提高了小型光电编码器抗振动抗冲击性，为特种编码器的研制提供了技术基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.180401      

巴钟灵   王雄  

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本文设计了一种具有梯度相位的高透射率宽带毫米波超表面结构，该超表面结构工作在55 ～ 75GHz频段内。该结构由两个介电层和三个金属层组成，其中金属层分为栅格和缺口矩形环两类。缺口矩形环的作用是实现偏振转换，通过调整缺口矩形环的几何形状可以在整个2π范围内调整相位，而且具有不同缺口矩形环的结构单元的透射相位差在工作频段内基本保持不变，从而保证了其宽带特性。栅格层的作用是使超表面结构具有高透射性能。最终，上述透射超表面结构成功应用于平面透镜及轨道角动量（OAM）波束的超表面设计。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181601      

田亚湘   张 帆   丁铠文   满姝   吴碧微  

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本文提出一种使用飞秒激光直写掩膜加工微柱阵列的方法。利用高重复频率飞秒激光的热氧化效应在硅表面制作出二氧化硅点阵列，然后经KOH刻蚀得到微柱阵列。相比于传统的制作微柱阵列的方法，如：光刻、反应离子刻蚀等。使用飞秒激光直写掩膜制作的方法工艺简单，成本更低。此外，我们探究了激光功率、曝光时间以及HF蚀刻对掩膜尺寸的影响。这种微柱阵列在减反、传感等领域有很好的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.183201      

明兴祖   金磊   申警卫   明瑞  

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激光修正技术是采用高能量密度激光对齿轮表面进行微加工的一种新型加工方法。本文基于傅里叶能量吸收现象，考虑能量累积、蒸发等效应，建立纳秒脉冲激光微修正的动能量热模型，仿真分析纳秒激光修正齿轮材料20CrMnTi齿面温度场的演变规律，试验观测修正表面的烧蚀凹坑形貌，测量烧蚀凹坑深度和拉曼光谱，并与仿真进行对比分析。试验不仅证实了动能量热模型的正确性与可行性，也为纳秒脉冲激光微修正齿轮的研究提供理论指导。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181404      

董辰杨   李文湛   王志宏   梁晋涛  

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针对走航式海洋环境监测的需要，研究一种基于分光光度法的便携式亚硝氮(NO2-)测定仪。该亚硝氮测定仪采用发光二极管（LED）和光电二极管作为仪器光源和检测器，以STC89C52RC为控制芯片构建信号调理电路模块。该模块对LED光源提供恒流驱动，并对光电二极管检测到的光强信号进行转换、处理、解算。NO2-的测量基于Griess反应和Lambert-Beer定律，待测样品中的亚硝氮浓度可实时显示在液晶显示屏(LCD)上。实验结果表明：该亚硝氮测定仪具有低检出限（检出限为0.014 μmol·L-1）、优异的线性（R2 > 0.9996）、高精度和良好的重复性（在三天内测定结果的相对标准偏差（RSD, n = 3）为0.25-1.3％）。因此所研制的低成本、便携式亚硝氮测定仪可完全满足走航式海洋环境监测的需要。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.180102      

王得成   陈向宁   赵峰   孙浩燃  

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针对利用彩色图像进行车辆检测会受到路面阴影、车辆反光和光线不足等复杂情况的影响，提出了一种融合彩色与深度图像的基于卷积神经网络的车辆检测算法。设计了单通道RG-D融合网络和双通道RGB-D融合网络两种改进模型，分别用于提高检测速度和准确度。实验使用GTA车辆数据集对该算法进行测试，并与基于RGB图像的其他流行算法进行对比和分析，结果表明：与基于彩色图像的卷积神经网络模型相比，利用两种改进模型检测的准确率分别提升5.52%和5.69%，召回率分别提升3.95%和7.31%，单一图像的最快检测速度达到24ms。实验证明，本文提出的基于RGB-D图像的改进网络模型能够实现实时检测，并有效克服光照、天气、路面环境变化等影响，提高车辆检测精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181003      

杨恢先   陈凡   甘伟发  

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针对传统的归一化指数损失（Softmax损失）函数缺乏区别特征能力，对人脸特征无法进行判别性学习的问题，提出一种聚合判别多任务学习算法。首先，利用多任务级联卷积神经网络（Multi-task Cascaded Convolutional Network，MTCNN）方法对目标图像进行人脸检测和对齐，剔除与人脸识别区域无关的图像；然后，利用深层卷积神经网络提取对齐后的人脸图像特征，同时使用聚合判别多任务学习算法将提取的人脸特征向量分解为学习类内特征的向量和判别类间身份的向量，加强对类内特征的约束，提高类间特征可分离性；最终分别采用最近邻分类器和十折交叉验证法进行人脸的识别和验证。实验结果表明：使用聚合判别多任务学习算法在LFW人脸库中的验证准确率可达到99.68%，相比传统的归一化指数损失验证准确率提高约2%，而在AgeDB人脸库和CFP_FP人脸库中验证准确率均提高约3%，改善了人脸识别性能，且在光照、姿势、表情和年龄变化测试中具有较好的鲁棒性，能有效应用于人脸识别的工程实践中。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181005      

方聪   王思博   惠勇凌   姜梦华   雷訇   李强  

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3μm附近中红外激光在激光医学、生物分子学以及光电对抗等科学和技术应用领域有着极高的应用前景和价值。本文介绍了中红外激光的产生方式以及各种中红外激光器的特点。结合Er3+离子能级结构，重点讨论了掺铒中红外激光器主要转换过程和存在的问题。总结了不同基质掺铒中红外激光器的研究进展。展望了高效率、高功率掺铒中红外激光器需要解决的问题及可能的技术途径。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.180002      

王沫   邓建钦   王雪松   贾定宏   张盛洲  

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本文设计了一种交叉杆式宽带低损耗单平衡混频器。首先，理论分析了单平衡混频器的三种拓扑结构，根据分析结果选择了器件的架构。射频端将二极管直接安装在减高后的波导传输线上，实现了二极管与传输线的宽带匹配，同时规避了平面传输线的损耗。本振和中频端均采用微带线（非平衡传输线）作为馈线，易与其他平面结构相互集成。波导过渡结构、本振带通滤波器和中频低通滤波器覆盖整个W波段（75GHz-110GHz）以保证混频器的宽带特性。测试表明，在中频100MHz时,整个W波段（75GHz-110GHz）内,混频器的单边带变频损耗为5±0.5dB。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181901      

胡敬锋   张秀再   杨昌军  

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云检测是遥感图像准确应用的基础。由于RGB彩色图像中云没有明显的颜色分布与纹理模式，导致云检测易产生误检且细节丢失严重。针对这一问题，本文提出一种改进的M型卷积网络模型（RM-Net），实现端到端的像素级语义分割。首先，对原始数据集进行增强，并标注对应的像素级标签；其次，利用空洞空间金字塔池化在不丢失信息的前提下提取图像多尺度特征，并结合残差单元使网络不易出现退化；最后，利用编码器模块与左路径提取图像全局上下文信息，解码器模块与右路径恢复图像空间分辨率，根据融合后的特征判别每个像元的类别概率，输入分类器进行像素级的云和非云分割。通过对Landsat8和高分一号WFV RGB彩色图像进行训练和测试，实验结果表明本文方法在不同条件下可很好地检测云边缘细节，并取得较高精度的云阴影检测，证明了本文方法具有较好的泛化性与鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.180101      

邱晨力   黄东振   刘华巍   袁晓兵   李宝清  

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闭环检测算法对视觉同时定位与建图（VSLAM）系统消除累计误差，构建全局一致性地图有着重要的作用。针对现有传统闭环检测算法在视角与场景外观变化下准确率与鲁棒性降低，以及部分基于深度学习方法特征提取与闭环识别实时性不佳问题，本文设计了一种融合Gist特征与卷积自编码的闭环检测算法，将Gist特征作为卷积自编码网络重构目标，增强模型在外观变化下的场景特征表达能力；同时通过透视变换构造视角变化训练图像对，提升模型在视角变化下闭环检测的准确率与鲁棒性。模型参数量精简，可实现实时关键帧特征提取与闭环检测。在Gardens Point与Nordland数据集上实验表明，相较于传统视觉词袋模型（BoVW），Gist算法以及现有部分深度学习方法，本文算法可以达到更高的准确率和鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181501      

王果   刘绍堂   陈超   张迪  

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提出了一种基于三维激光点云数据的建筑物立面轮廓提取方法，在数据预处理的基础上，采用考虑局部点云密度的自适应建筑立面分割方法进行建筑立面点云分割，并将分割后的建筑立面进行重心化和坐标转换，利用α-shape进行建筑立面轮廓提取。分别采用模拟和实测点云数据进行实验，结果表明，该方法能够对建筑立面轮廓进行有效提取。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181002      

李彤彤   沈宝东   李重河   兰豹豹   陈光耀  

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为了解决铝材表面激光处理无法形成高色差、高对比度的黑色图形问题。本文以阳极氧化5052铝合金为研究对象，选用脉冲宽度为4 ns光纤激光机在扫描速度130 mm/s，频率300 KHz，扫描间距0.005 mm，设定功率为27 % ~ 33 %时，激光处理得到了高色差、高对比度的黑色图形。研究了激光功率对图形对比度及微观形貌的影响，分析了阳极氧化铝上激光处理形成图形的机理。结果表明：当激光功率超过1.64 W时，激光能量达到铝材熔化阈值，材料表面开始形成图形，随功率的增大，对比度逐渐上升；当激光功率增大到2.13 W~2.76 W时，铝材表面熔化与蒸发形成细裂纹的微观形貌，宏观显示为黑色，对比度达到最大；当激光功率增大至3.32 W后，铝材表面已完全熔化，细裂纹形貌消失，宏观显示为灰白色，对比度下降。铝材表面形成的细裂纹状的微观结构，使材料宏观显示为黑色。这一结果解决了阳极氧化铝上激光处理无法形成高色差、高对比度图形的问题，有助于激光与铝材作用机理的进一步研究工作，有助于对推动物联网的发展是有意义的。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181402      

马福民   陈涌   杨泽后   周鼎富   李晓锋   陈春利   冯力天   余臣  

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激光多普勒测风雷达利用光学多普勒效应来实现对大气风场非接触式测量，空间和时间分辨率高、覆盖范围大、探测距离广，适用于可移动式、地基、车载、舰载、机载以及星载等多种承载平台，广泛应用于飞行安全、风力发电、气象预报、科学研究以及国防军事等。本文对当前激光多普勒测风雷达的主要体制、技术、国内外最新发展成果及应用进行了介绍和分析，对直接探测和相干探测测风两种技术进行了比较，并对激光多普勒测风技术的发展趋势、研究热点和应用拓展进行了简要的总结。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.182801      

王航   赵大鹏   刘瑞煌   张继魁   陈宗胜   时家明  

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为了降低探测设备或制导武器对军事装备的威胁，研究了可见光、远红外与多种激光（0.93μm、1.06μm、10.6μm）兼容隐身光子晶体薄膜的设计与优化问题。首先分析了已有的远红外与10.6μm激光兼容隐身光子晶体的缺陷，主要是10.6μm激光的隐身性能随其入射角度的增大而迅速降低。然后在保证远红外隐身性能的前提下，提出了通过展宽光子局域的方式来优化这一缺陷。对于优化后的光子晶体薄膜，当入射角度在0°～60°内变化时，10.6μm处反射率始终保持在20%以下，提高了10.6μm激光隐身性能对入射角度的稳定性。在此结构基础上，通过叠加准周期结构的方式来实现隐身波段向可见光与其他军用激光的拓展。得到的光子晶体薄膜能够具有黄、绿或蓝的特征，可以用来模拟荒漠、林地或海洋的颜色，并且在0.93μm、1.06μm波长处的反射率随入射角度变化始终保持在10%以下，理论上可以大幅度减小该激光的回波功率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181602      

蒙镜蓉   李国龙   索鑫磊   张立来   苏杭   李婉   王浩  

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针对钙钛矿太阳能电池中Spiro-OMeTAD层氧化不足或氧化过度而导致器件性能较低的问题，本文采用了空气氧化Spiro-OMeTAD前驱液、氧气氧化Spiro-OMeTAD前驱液、空气氧化器件以及氧气氧化器件这四种氧化方式，获得了结构为ITO/SnO2/CH3NH3PbI3/Spiro-OMeTAD/Ag的平面型器件，通过比较不同氧化工艺的器件光电性能，获得Spiro-OMeTAD最佳氧化条件。研究表明：有效的氧化方式减少了Spiro-OMeTAD膜表面的针孔，使得Spiro-OMeTAD膜层更加致密，从而避免了钙钛矿太阳能电池器件的内部短路、水分渗透和晶体分解问题，提高了钙钛矿太阳能电池的填充因子。氧化处理同时降低了Spiro-OMeTAD膜层对光的寄生吸收，从而提升了钙钛矿太阳能电池的有效光学吸收率。此外，氧气氧化Spiro-OMeTAD前驱液的方式，优于其它三种氧化方式，由此得到的器件相比于空气氧化器件，正扫填充因子由0.43增加至0.63，光电转化效率由9.06%提升至14.19%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.183101      

赵静   王英   王义平  

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本文提出了一种氧化石墨烯增强型表面等离子体共振光纤传感器。该传感器基于侧边抛磨光纤，以银膜作为激发表面等离子体波的金属层，采用正十八硫醇作为链接层，并修饰了氧化石墨烯纳米膜层。该传感器表层复合膜化学性能稳定，为传感器的银膜提供了钝化保护，传感器稳定性增强。氧化石墨烯膜层比表面积巨大，组装能力强，有利于后续生化检测应用中生物分子的表面自组装。实验表明，该传感器在1.32 ~ 1.34RIU的检测区中，灵敏度为2252.0 nm/RIU，相比于同结构参数、未经氧化石墨烯修饰的银表面等离子体共振侧边抛磨光纤传感器，其灵敏度提高了1.48倍，并且器件优化指标没有因为表层复合膜的增加而大幅降低。该传感器灵敏度高、性能指标优、成本低、生物分子组装效率高，可进一步应用于抗体、抗原免疫检测等领域。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第17期 pp.170606      

李文艳   王兴   刘迎  

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本文研究了光源附近微区的漫反射率RΦ与收集孔径Φ，约化散射系数以及与散射相函数相关的参数γ之间的关系。选取不同生物组织的散射相函数，用Monte Carlo 模拟方法得到了光子经生物组织的漫反射率数据，并用这些数据来验证反射率RΦ与无量纲的约化散射系数（Φ是散射光的收集孔径）之间的关系。经研究发现，当<2时，RΦ对散射相函数的变化是敏感的，且与呈线性关系，其斜率是关于γ的二次函数关系.研究表明光源附近微区的漫反射率RΦ对与生物组织微观结构相关的散射参数γ的变化是敏感。这就为测量与生物组织微观结构相关的散射参数γ提供了一种较为简单的方法

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第18期 pp.181701      

宣贺君   魏士伟   郭华平   郭颂   冯岩  

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网络功能虚拟化技术能有效地降低网络投资成本，且能够提高网络服务的灵活性。虚拟网络功能配置问题是网络功能虚拟化中需要解决的一个关键问题。为解决弹性光网络中虚拟网络功能服务链的选路和虚拟网络功能配置问题建立了一个以最小化网络中最大占用频隙号、网络中占用频隙数以及配置的虚拟网络功能数目为目标的全局约束优化模型。模型中将虚拟网络功能划分为具有依赖关系的虚拟网络功能和不相互依赖的虚拟网络功能两种类型。为高效的求解所建立的模型，设计了具有高效编码方法、交叉算子以及变异算子的遗传算法。在不同的网络拓扑中、不同的参数设置下进行了仿真实验，实验结果表明所设计的算法能够得到比对比算法更优的虚拟网络功能服务链的选路方案和虚拟网络功能配置方案。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第21期 pp.210601      

董秋杰   何雪东   葛海燕   周盛宗  

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尽管互补学习实时跟踪算法(Staple)使用方向梯度直方图（Histogram of Oriented Gradient, HOG）特征与颜色直方图特征进行优势互补，提高了视觉跟踪的精度与鲁棒性。但是两者采用固定融合系数0.3，这对于不同情况下的特征相融会造成不同的影响，甚至会严重损伤跟踪器性能，造成目标丢失。针对以上情况，本文提出一种基于目标概率模型的自适应融合互补学习实时跟踪算法(adaptive merging Staple, amStaple)，该算法使用分段函数得出自适应融合系数。提出的算法分别在OTB-2013与OTB-100基准视频集上进行实验测试，最终实验结果显示本文提出的算法使跟踪器性能有极大地提升，在两个基准数据集上与Staple相比,在精度上分别高出6.52%与3.32%，在成功率上分别高出4.89%与3.11%。虽然本文的算法较为简单，但是在与同时期的优秀算法进行定性与定量比较中表现较优。为解决本文提出的算法在基准视频部分属性上表现欠佳的问题，在本文提出的算法基础上增加判定条件，提出amStaple1算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161505      

张缓缓   严凯   李鹏飞   景军锋   苏泽斌  

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为了解决纱线条干均匀度及毛羽检测问题，设计了一种基于机器视觉的纱线质量检测系统。该系统主要包括硬件设计和软件检测算法。硬件主要包括图像采集单元，纱线牵引装置，及系统控制装置。在软件系统中，利用机器视觉及图像处理方法，对纱线条干和纱线毛羽分别进行检测。利用双边滤波及OTSU阈值纱线条干的检测、利用EM算法及密度聚类实现纱线毛羽的检测。并将检测结果以及处理后的纱线图像显示在搭建的人工交互界面中，实时检测显示纱线条干及毛羽的评价。实验结果表明，该系统实时性及稳定性好、准确率高。具有一定的学术研究价值及应用推广价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161504      

杨孟京   唐云祁   姜晓佳  

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“监控+鞋印”是目前公安机关刑事侦查的重要技战法，其基本原理是依据犯罪现场鞋印推断嫌疑人所穿鞋型，然后到周边监控视频中检索嫌疑鞋型。针对“监控+鞋印”技战法自动化程度低下的问题，提出一种基于卷积神经网络的鞋型识别方法实现对嫌疑鞋型的自动识别方法。根据鞋型识别独有特点，在DeepID的基础上设计卷积神经网络框架，并构建鞋型样本数据库（50双鞋型样本，共计160231副图像）；运用Caffe框架结合不同网络模型对鞋型图像数据进行训练和测试，实验设计的初始网络结构由两层卷积、两层池化、两层全连接组成，实验通过比对不同第一层全连接层的输出元素数目对网络性能与训练效率的影响，又在不改变输出特征图大小的情况下比对不同网络深度的实验结果，并在优化模型的基础上引用重叠池化得到实验最优网络模型。实验结果表明，卷积神经网络在鞋型识别上有很好的识别效果，识别精度最高达96.06%，为鞋型识别提供了一种新的途径。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第17期 pp.171501      

吴轲   杨玲  

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射血分数常用作对心脏的收缩功能进行评估，测量射血分数的前提是对左心室内膜进行准确分割，本文提出一种超声左心室分割方法。算法由三部分组成，首先通过三相水平集方法对心脏不同回声强度的区域分割成独立的部分，然后通过二值图像下的处理方法取出心室壁区域，并去除噪声，连通心肌壁区域，最后通过曲线拟合方法对左心室内轮廓进行拟合，分割成光滑闭合分割曲线。算法分割结果与医生手动分割结果进行比对，能够定性对左心室进行分割，采用RDD，ROD，Dice参数这三种图像分割评价方法对结果进行评估，其中RDD值为0.051，ROD，Dice参数值均接近0.900，定量分析左心室分割结果。算法对心脏心室壁区域有较好分割效果的同时，对心脏腔内噪声不敏感，多种曲线拟合方法对左心室内轮廓拟合效果较好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161014      

宋文豪   张斌   李峰宇   杨腾达   李建宁   杨小会  

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摘要 为保证反应堆的安全运行，需要采用多种检测技术确保燃料芯块质量。针对燃料芯块表面裂纹检测中因图像对比度低、背景复杂而导致的裂纹误检率高的问题，提出了一种基于卷积神经网络（Convolutional Neural Networks,CNN）和BeamLet算法相结合的表面裂纹检测算法。首先，对图像进行等尺度分割作为裂纹识别模型（CrackCNN）的训练和测试样本；然后，采用训练完成的CrackCNN对图像中含裂纹区域进行识别和定位；最后，采用BeamLet算法针对含裂纹区域进行裂纹检测。该算法将CNN和Beamlet相结合，充分发挥两者优势，有效降低裂纹误检几率，提高检测精度。实验结果表明，相对于单独采用Beamlet算法，本文算法的F-measure提升了6.4%；相对于双重阈值和张量投票算法，本文算法提升了3.4%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161008      

张晓龙   刘剑飞   郝禄国  

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近几年来，深度学习领域中的卷积神经网络技术已经在图像处理和视频分析等方面得到了广泛的应用。针对传统网络结构不能充分利用数据中时空信息的问题，提出时空金字塔池化模型，并将该模型与非局部特征计算操作相结合，设计了一种基于时空信息密集计算与融合的深度卷积神经网络，从而更为有效地提取视频的时空特征。然后，将这种基于时空信息密集计算和融合的三维密集连接卷积神经网络应用于课堂场景下的教师行为分析。实验结果表明所设计的网络结构在教师行为数据集上达到了较好的识别准确率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161503      

潘通   李文国  

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行人重识别精度主要取决于算法能否对行人提取判别力强的特征。目前基于卷积神经网络提取行人特征有信息缺失，且过拟合比较严重，故提取的特征判别性不强。针对这些问题，本文提出一种基于卷积神经网络对行人提取多特征的算法，使用拼接后的多特征对行人进行特征表征。首先利用全局池化和多个卷积构建多分枝结构，利用多分枝结构来弥补信息丢失，其次为了减小过拟合用设计的瓶颈层代替模型中的分类层。实验时，在Market1501、CUHK03、DukeMTMC-Reid数据集上对所提算法进行了验证，在Market1501上，所提算法取得了Rank1 =95.2% 、mAP =86.0%。实验结果表明，所提算法提取的特征具有较强辨别力，算法的识别准确率相比其他先进算法有明显提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.162001      

陈人镜   许文强   谭烨宏   郭宇飞   丁传厚   马冬林  

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在条纹投影三维重构系统中，需要对得到的初始相位进行解包裹才能得到真实三维图像。路径跟踪算法是一类十分重要的相位解包裹算法，可以精确无误地还原物体表面的形状和结构。但现有的路径相关算法受相位图噪声的限制，容易在图像质量差或者梯度大处出现奇点，无法找到相应的还原路径。本文提出一种能够解出精确相位，并且可以绕开噪声点和断层的新型算法。并在理论讨论的基础上给出实物图和包裹相位图，应用本方法还原出物体的真实相位信息。并用相位再包裹法作为算法精确度的评估标准，以验证本方法的可行性和优越性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161007      

吕俊瑞   罗学刚   岐世峰   彭真明  

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加权核范数最小化（weighted nuclear norm minimization, WNNM) 的图像去噪利用图像低秩和图像非局部自相似性特性取得良好的性能。然而，自然图像通常具有复杂和不规则的图像结构，仅使用低秩模型无法较好地表达局部不规则结构较多的图像，易产生过平滑现象。本文将相对全变差（Relative Total Variation，RTV）融合到加权核范数最小化中，对WNNM低秩表示模型施加 RTV 范数约束，提出一种RTV-WNNM的图像去噪模型，采取交替方向乘子（Alternating Direction Method of Multipliers, ADMM）算法迭代求解对应模型，获得清晰图像。所提算法加入RTV 范数约束具有良好的保持图像边缘和加强区域平滑性的能力，恢复图像结构和区域平滑性效果较好，提高图像的去噪性能。实验结果表明，提出的新方法对多种基于低秩矩阵近似的去噪算法进行比较，所提算法有较好的性能，特别是在高密度图像噪声影响下也能得到较高的性能提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161006      

孙云雷   吴清潇  

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针对ORB-SLAM2系统中相机位姿求解精度不高，只能生成稀疏地图的问题，提出了一种在ORB-SLAM2系统框架上将稠密的直接法和原系统采用的稀疏特征法结合在一起求解相机位姿，并生成稠密地图的方法。该方法主要对ORB-SLAM2系统做了三处改进。第一处改进：在原系统使用的第三方图优化库g2o中创建一条新的稠密约束一元边，将稠密直接法的光度误差约束加入到图优化库g2o中；第二处改进：跟踪相机时先通过稠密直接法计算相邻两帧图像之间相机的旋转变换，再利用改进后的图优化库g2o同时最小化特征法的重投影误差和直接法的光度误差优化求解6 DOF相机位姿；第三处改进：在ORB-SLAM2系统框架上添加稠密重建线程，将周围场景的重建结果实时地反馈给用户。在TUM RGB-D和ICL NUIM数据集上的测试结果表明，本文提出的方法在一定程度上提高了ORB-SLAM2系统中相机位姿的求解精度，不仅生成稀疏地图，还重建更高精度的稠密地图。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161013      

范宁   姚红兵   叶霞   丛嘉伟   朱卫华  

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为了探究金属失效与金属靶材厚度关系，使用纳秒激光诱导冲击波，获得高压冲击压强。建立了该激光诱导的冲击波加载下TC4钛合金靶材的力学仿真模型，根据计算结果预测TC4靶材损伤情况。根据仿真模型，进行对应的激光加载实验，分析实验结果，并与模拟的结果的相对比。纳秒激光脉宽10ns，单脉冲能量7J，频率1Hz，当靶材厚度为0.05mm时仿真结果预判靶材发生损伤，实验结果和模拟结果一致。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161403      

王子涵   王宝续   釜野勝   徐微微  

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超短脉冲激光干涉烧蚀是一种无掩模制备表面周期性微纳结构的快速加工技术。本文基于纳秒激光双光束干涉烧蚀技术，辅助利用湿法腐蚀技术并结合时域有限差分法，从实验和理论上分析研究了硅表面周期性微纳结构的演变和形成机制。结果表明，波长为355纳米纳秒激光，可在硅表面干涉烧蚀出600nm以上周期的微纳结构，结构随着曝光时间的增加，周期会发生劈裂减半，受限于硅在355nm的趋肤深度，结构的最高深度为50 nm。这些研究在表面周期性微纳结构的制备、无掩模快速加工设备的研制，以及激光与物质的相互作用研究等方面有很大的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.163201      

陈铁明   付光远   李诗怡   李源  

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针对导弹末制导飞行过程中，基于传统方法的红外目标检测存在准确率和实时性不足的问题，本文提出一种基于改进YOLOv3的红外末制导目标检测方法。首先，从红外末制导背景出发，优化损失权重，提高网络定位和分类能力。接着，充分利用Adam算法自适应和动量法稳定的特点，运用“预训练”的思想，提出一种联合训练方法，大幅提高模型检测精度。实验表明，改进算法在本文设计的红外目标数据集上进行训练和测试，检测效果理想，平均准确率能达到77.89%，检测速度达到25fps。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161502      

谭勇   谢林柏   冯宏伟   彭力   张正道  

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在传统火焰检测算法中，火焰前景提取容易出现火焰轮廓不完整和抗干扰性较差的情况，本文融合RGB、HSI和Otsu（最大类间方差法）提出一种新的提取火焰前景算法，通过双颜色空间融合的算法能够提取较完整的火焰轮廓，使得火焰轮廓所受干扰影响程度尽量小。获得前景图像后先用灰度共生矩阵提取纹理特征、再在YCbCr颜色空间中提取颜色特征，用于最终的火焰判断。同时本文提出一种改进的概率神经网络（PNN），将传统PNN中单一固定值的平滑因子改进为多变量参数，再用条件期望最大化（ECM）算法对PNN中平滑因子进行参数优化，再将提取的特征输入改进后的PNN中训练测试。仿真结果表明，该算法有良好的有效性和抗干扰能力，能够提高对火焰识别的精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161012      

卢鹏   邹佩岐   邹国良  

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为了加强卷积神经网络对图像的多尺度变化感知，增加网络的尺度不变性，提出了一种基于多尺度卷积特征融合的台风等级分类模型。首先，在卷积神经网络中添加多尺度感知层，对卷积特征进行多尺度感知并进行多特征的级联；然后，将多尺度正则化添加到损失函数中，通过反向传播来最小化隐含层权重的残差，优化模型的特征提取能力；最后将高层多尺度语义特征通过softmax分类层归一化成各图像类别的概率值，取最大概率值为最后图像的分类结果。为了有效验证本模型的多尺度感知能力，实验选用红外卫星云图作为台风数据集，其结果表明本模型能有效感知并提取台风云图的局部特征，并通过两种通用数据集MNIST和CIFAR-10验证了模型的泛化能力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.160101      

杨斌   王翔  

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现有遥感融合方法大都基于特定的先验假设，导致融合图像中存在一定的细节丢失或光谱扭曲，且细节丢失或光谱扭曲呈现一定的规律。对此，本文将理想高分辨率多光谱图像与遥感融合结果之间的残差看作广义噪声，并利用深度残差去噪网络(DnCNN)在广义噪声消除应用上的优势，提出了基于DnCNN的遥感融合图像质量提升算法。通过DnCNN学习固定融合算法细节丢失或光谱扭曲的规律，将输入的遥感图像融合结果映射得到残差图像，再用残差图像补充和修复遥感融合结果。在Quickbird卫星遥感图像数据上，利用本文算法对不同方法的融合结果进行增强处理测试，实验结果表明所有算法结果经过DnCNN的后置增强之后，融合质量都大为改善，其中基于支持向量分解的方法与DnCNN结合的算法性能最好，其性能优于现有最新的遥感图像融合方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161009      

王健林   吕晓琪   张明   李菁  

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由于海洋表面微波散射情况复杂，导致在合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）图像中海洋杂波分布不均匀，传统舰船检测算法难以适应复杂多变的海杂波环境，无法实现智能舰船检测。本文提出一种改进的基于区域的全卷积网络（Region-based Fully Convolutional Networks，R-FCN）检测方法，针对SAR图像特点，对R-FCN中的特征提取网络ResNet进行混合尺度卷积核处理，使得特征提取网络能够抑制相干斑噪声影响，有效提取舰船特征。实验选取高分辨率GF-3与低分辨Sentinel-1卫星SAR图像进行测试，均取得了良好的检测效果，证明本文算法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.162803      

杨龙啸   赵瑞   孔梅梅   陈陶   关建飞   梁忠诚  

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为实现三维空间光束指向控制，提出了一种基于介电润湿效应的液体棱镜阵列系统。根据几何光学和介电润湿理论，推导并分析了光束转向角与液体棱镜单元的最大偏转角、介电润湿接触角、棱镜单元间距及液体折射率等因素之间的关系；通过COMSOL构建介电润湿液体棱镜阵列模型，仿真了电压控制下液体棱镜单元内双液体界面面型的变化过程，模拟再现了该液体棱镜阵列对光束指向的控制特性。结果表明，基于介电润湿技术的液体光学棱镜阵列在一定范围内可实现对光束指向的连续控制。通过选取特定的液体组合，饱和接触角降低到45°，棱镜单元的光束转向范围可提高到28°（-14°～14°）。当光轴间距r为6mm时，液体棱镜阵列系统可以实现在28°圆锥区域内的连续控制，且圆锥顶点位于Z轴22.58mm位置处。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.162201      

杜闪闪   韩超  

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基于CDD模型修复算法，在大面积的破损图像修复上具有较好的视觉连通性。但是由于其引入了曲率的计算，为高阶偏微分方程，因此在修复图像时需要大量的迭代，花费大量的时间。另外，当破损点达到图像边界时，CDD算法无法对其修复。针对CDD修复算法的缺陷，首先在修复前对待修复图像的掩模进行腐蚀处理，从而避免了掩模过大造成时间上的浪费。其次在扩散项的曲率与梯度模值的计算中引入不同的指数运算，并且引入随着迭代次数变化的自适应参数。通过调节不同指数中的参数大小，从而避免了不合理的梯度模值、曲率值对扩散速度的影响。最后，针对有边界破损的图像，根据其边界所处的位置，加入相应的边界处理条件，从而避免了边界破损无法修复的问题。通过仿真证明，改进后的算法提高了修复速度，并且修复后的图像较自然。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161011      

陈雪敏   唐红梅   韩力英   高振斌  

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针对当前图像显著性检测算法存在的检测不准确和边缘不清晰的问题，提出一种基于多核学习和贝叶斯融合的图像显著性检测算法。该研究利用贝叶斯公式将采用compactness先验所得初级显著图与多核学习所得次级显著图融合，从而获得精确的显著性检测图。实验结果表明，算法能够有效地突出目标物体，且在精确度和召回率等方面优于其他8种算法，运行时间较快，实验结果也更为精确。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161010      

梁美彦   任竹云   张存林  

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由于太赫兹独特空间传输优势以及大气敏感特性，使其在该领域的应用具有很大潜力。文章论述了国内外各大主要研究机构近年来在太赫兹空间探测方面所取得的成果、应用以及未来发展方向等。太赫兹遥感技术是一个正在蓬勃发展的新技术，可以获取光学和微波所不可探测的信息，太赫兹空间探测技术的发展为高分辨空间遥感奠定了重要的研究基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.160001      

王军凯   吕晓琪   张明   李菁   孟娴静   刘根旺  

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海冰漂移检测对于全球气候分析和航道选择有重要的意义，能够实时检测海冰的动向还有助于轮船的安全航行和预防海上石油平台事故。本文基于Sentinel-1遥感数据，采用有效的预处理方法，得到较为准确的数据集,并提出一种基于三角剖分的特征跟踪与模式匹配结合算法，通过建立三角形网络有效将两者的优势结合，既提高了算法效率，又使海冰漂移矢量具有更均匀的空间分布。本文又研究了HH极化和HV极化数据强噪声区域下该算法的适用性，不同极化数据的实验结果显示，本文算法所得海冰漂移矢量不仅有更高的覆盖率，而且均方根误差降低约10%，检测精度提高，面对噪声的鲁棒性增强，即使在条带噪声的干扰下，检测准确率仍高达98%，可见该算法对两种极化方式具有普适性，从而证明该方法能够有效地应用于海冰漂移监测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161005      

章小曼   翁存程   朱莉莉   蔡坚勇   吴淑莲   李志芳   吴华钦   李晖  

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摘要 动脉血压是评价人体重要的生理参数，对它进行实时监控对于血压监测和高血压病治疗有重要意义。由于动脉管壁的弹性，随着心动周期内血压的变化，血管壁也在进行周期性搏动，而血管管径会随血压高低变化发生相应的规律性改变。本文基于血管弹性成像原理，利用光声成像技术测量不同压力作用下血管内径的变化情况，通过建立光声信号的时域特征模型，计算用于分析血压-管径的特征关系的信息，再利用希尔伯特变换等数字信号处理方法进行分析，由此以获得组织中弹性力学性质的空间分布情况。实验结果表明，压力、血管管径与光声信号峰峰值之间的时间间隔呈单调递增的关系，该技术可用于快速、实时地检测血管直径的变化，可以为光声成像技术实现非侵入式动态血压测量提供理论依据。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161402      

杨晓莉   蔺素珍   禄晓飞   王丽芳   李大威   王斌  

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针对多模态图像融合中多尺度几何工具和融合规则设计困难的问题，提出一种基于生成对抗网络（Generative Adversarial Networks，GAN）的图像融合方法，实现了多模态图像端到端自适应融合，避免了人为干预。首先将多模态源图像同步输入生成网络，网络结构采用本文提出的一种基于残差的卷积神经网络，通过网络的自适应学习生成融合图像；再将该融合图像和标签图像分别送入判别模型，通过判别器网络的特征表示和分类识别，逐渐优化生成器；在生成器和判别器的动态平衡中，得到最终融合图像。实验结果表明，所提出方法的融合结果更干净且没有伪影，提供了更好的视觉质量。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161004      

赵明   王钰   田芷铭   赵美晶  

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高清晰度的水下光电成像系统对海洋研究、开发与利用具有重要意义。本文针对水下成像环境中的后向散射问题，开展了推扫式计算鬼成像方法研究。介绍推扫式计算鬼成像模式，重点研究了多行联合压缩感知重建方法，利用行间相关性建立了多行联合的压缩感知模型，基于迭代收缩阈值算法提出了模型的求解方法。搭建了水下计算鬼成像实验装置，实验中在两种不同浑浊度情况下对比了推扫式计算鬼成像和传统面阵式计算鬼成像，实验结果表明，推扫式计算鬼成像能够有效的降低后向散射的影响。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161101      

邢承滨   邓兴升   徐康  

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形态学滤波算法的提出，很大程度上提高了雷达点云的滤波效果。准确高效进行地面点和地物点的分离，一直是滤波算法的关键，其中滤波阈值的确定更是众多学者研究的重点。等值线是空间分析中重要的研究内容，本文基于渐进形态学滤波算法，利用等值线生成法快速实现对滤波算法关键阈值的获取。相较于传统人工测试阈值的方式，等值线确定阈值具有较强的目的性，可以较快确定合适阈值。为了检验等值线-形态学滤波算法是否能提高滤波效率，本文采用渐进型三角网滤波算法进行精度对比，证实本文算法存在较高准确率 。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.162802      

任远中   柴金华  

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为解决光纤干涉型相控阵在实用中的扫描控制问题，建立了一种基于相位调制的光纤干涉型光学相控阵扫描控制的理论模型，以光纤作为相控阵阵元，采用旁轴近似和远场近似，通过加载在相位调制器上的扫描控制电压实现光束的扫描；讨论了一种扫描电压的[-π,π]加载方式；数值分析了扫描角度与阵元间距以及相位调制器参数的关系，相控阵路数与调制系数对扫描分辨率的影响。结果表明，通过[-π,π]的扫描电压加载方式可以把控制电压控制在Vπ(半波电压)范围内；在相控阵阵元间距一定时，随着相位调制器长高比的增大，在小角度范围内，扫描角度也成线性增大；相控阵路数越多，调制系数越小，分辨率就越高。在一维光纤阵元间距为125um时，当相位调制器的长高比为103量级时，最大扫描角度可以达到0.1 rad；当调制系数为0.3，一维光纤阵元为50时，扫描分辨率可达210。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.152502      

吾木提·艾山江   买买提·沙吾提   马春玥  

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分数阶微分能把常用一、二阶微分由于光谱曲线差异大而容易忽略的信息挖掘出来，可以实现光谱信息的细化。为了探索分数阶微分在高光谱估算小麦叶片含水量的可行性，本文在农田尺度上，利用春小麦野外光谱数据与实测叶片含水量数据，以0.2阶为步长计算光谱0-2阶微分并分析其与小麦叶片含水量的相关性，再利用连续投影算法（SPA）从通过0.01显著性检验的波段中筛选出估算叶片含水量的最佳波段组合，并建立了估算春小麦叶片含水量（LWC）的BP神经网络模型。结果表明：（1）分数阶微分可以细化小麦叶片含水量与其光谱数据之间相关性的变化趋势；（2）分数阶微分处理后相关系数通过0.01显著性检验的波段数量呈现出先增后减的趋势，而且在不同的波段范围内，分数阶微分最佳阶数也有所不同；（3）SPA筛选出的敏感波段基本上集中在红光、近红外波段范围内，1.2阶微分后水分敏感波段数最多，达到13个；（4）所建立的六种模型中，基于1.8阶微分建立的6-4-1结构的BP神经网络模型为最佳模型，其RSEC=0.701，R2C=0.751，RMSEV=0.227，R2V=0.917，RPD=3.253。说明了分数阶微分后的模型稳定性和预测能力较整数阶微分有了较明显的提升，为高光谱定量反演春小麦叶片含水量提供一定的参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.153002      

康学亮   姚海兵   刘启隆   王丽   张白   陈科  

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扩展光源的二次光学设计研究，对于进一步开拓大功率发光二极管（Light-emitting diode，LED）在照明领域的应用具有重要意义。本文首先分析了扩展光源条件下匀光配光系统照明效果的退化原因，然后提出了一种折射率预补偿方法，并基于该方法针对8mm口径的扩展光源设计了匀光配光透镜。仿真结果表明，经该透镜配光后，目标面上的光斑塌边长度大幅减小，陡边性变好；有效照明区域增大，且该区域内的平均照度得以提升，归一化均方根（Root mean square，RMS）进一步减小，照度均匀性明显改善；光线能量更加集中于有效照明区域，照明效率显著提高。该方法原理简单，效果显著，为扩展光源实现匀光照明提供了一种新思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.152202      

曹燕平   李晓记   胡云云  

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考虑室内复杂环境对可见光定位精度的影响，及其目前室内定位算法精度不高的问题，提出了一种基于可见光指纹的室内定位方法。该方法利用定位终端接收到室内不同的LED发出的信号强度信息构建特征，物理坐标作为标签，采用支持向量机回归（SVR）算法学习模型，确定移动目标粗略的位置范围。同时，为了进一步优化定位性能，以该位置范围作为限制条件，使用指纹定位算法实现更精确定位。将提出的定位方法在4m×4m×3m的空间区域中进行了实验，结果表明，定位误差小于1cm的概率为65%，与SVR定位算法相比，平均定位误差提高了93.06％；与传统的基于指纹的定位方法相比，可以在更低复杂度的情况下，实现更精确定位。有效地提高了室内定位精度及其数据的利用率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161501      

李汉正   吴高米   马振钧   任迪鹏   张萌颖   高然   祁志美  

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本文设计并制作了一种基于光纤干涉仪的低频声传感器来检测频率较低的声信号。该传感器的工作原理是基于金属镍膜与光纤端面构成的非本征型光纤法布里珀罗干涉仪(EFPI)，由声音产生的振膜的振动会导致F-P腔长度的变化，从而使干涉光谱发生变化。为使传感器灵敏度更高、探测频率下限更低，依据弹性力学原理和有限元仿真分析方法，本文设计了直径1英寸、厚度为5微米的四周拉伸式振膜结构，并制作了传感器样品。在型号为42AE的标准次声发射腔中，该传感器与B&K 4193-L-004型次声传感器进行了对比。结果表明本文所制作传感器的频响范围为0.1Hz-20Hz，灵敏度高达 ~285mv/pa@1Hz。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.150603      

袁俏俏   章光   陈西江   徐卫青  

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针对目前散乱点云特征提取算法存在计算量大且不能规则化提取的问题，提出一种融合改进Canny算法的点云特征规则化提取算法。该算法首先根据散乱点云不同距离分辨率进行重采样，将点云进行规则栅格化，散乱点云被投影成二维影像，之后对因栅格化引入的噪声进行滤波操作，最后利用改进的Canny算法从二维影像中进行特征规则化提取。对比实验结果表明：该方法噪声少，可操作性强，可以高效的对直线边界或复杂的曲线边界进行特征规则化提取。对点云与图像的配准和后期三维重建等有重大作用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.162801      

雷经发   陈志强   张淼   李永玲   孙虹  

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为实时准确的测量两平面之间夹角值，本文根据射影变换原理，提出一种基于同心圆标志的空间平面夹角测量的方法。首先拟合出获取的图像中同心圆标志对应的曲线方程；再依据交比不变和调和比，先计算多个消隐点，拟合出同心圆所在平面的消隐线方程，以此确定两平面法线的消隐点；最后，结合已知的相机内部参数解算出两法线间夹角值，对其取补即可得到两平面间夹角值。仿真结果说明了本方法真实可行。真实图像实验表明，本方法测量绝对误差小于1°，相对误差不超过1%。该方法仅需已知相机内部参数，对同心圆标志尺寸及拍照位置无特殊要求，具有较高灵活性，能为夹角测量提供便捷高效的技术方案。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151504      

朱铭康   卢先领  

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针对长短时记忆网络（LSTM）不能有效地提取动作前后之间相互关联的信息导致行为识别率偏低的问题，提出了一种基于Bi-LSTM-Attention模型的人体行为识别算法。该算法首先从每个视频中提取20帧图像，通过Inceptionv3模型提取图像中的深层特征，然后构建向前和向后的Bi-LSTM神经网络学习特征向量中的时序信息，接着利用注意力（Attention）机制自适应地感知对识别结果有较大影响的网络权重，使模型能够根据行为的前后关系实现更精确的识别，最后通过一层全连接层连接Softmax分类器对视频进行分类。通过Action Youtobe和KTH人体行为数据集与现有的方法进行比较，实验结果表明本文所提出的算法有效地提高了行为识别率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151503      

张思   汪楠   王旭葆   林学春  

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被动调Q晶体Cr4+:YAG对激光器的性能起着重要的作用。采用1064nm线偏振脉冲光作为测试光源，从输入光强功率密度、初始透过率和晶体切割方向三个角度出发，对Cr4+:YAG晶体的各向异性进行了实验研究。结果表明，在一定功率密度范围内，功率密度越高，Cr4+:YAG的各向异性越明显；Cr4+:YAG的初始透过率越低，各向异性越明显；在相同功率密度下，[110]切割方向Cr4+:YAG在某一方向上的可饱和透过率大于[100]切割方向的。分别选取[110]和[100]切割方向Cr4+:YAG作为调Q晶体搭建808nmLD泵浦Nd:YAG/Cr4+:YAG被动调Q固体激光器，得到[110]切割方向的Cr4+:YAG作为调Q晶体时的输出激光消光比大于[100]切割方向Cr4+:YAG晶体的。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161401      

韩雪莹   王琪   葛乃馨  

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针对相位调制潜像防伪技术中存在嵌入的潜像隐蔽性不稳定、影响图像显示效果的问题，提出了对潜像局部网点进行调整的方案，以获得更优的潜像隐蔽质量。运用韦伯定律分析潜像区与对应母版区的网点排列特征，发现网点轮廓是影响潜像隐蔽性的主要原因；在研究潜像轮廓区网点位置分布特性的基础上，推导出能够提高潜像隐蔽性的边界网点调整算法，确定网点的位移量、补偿位置及面积调整系数，并进行实验验证。结果表明：该优化方法在保证潜像提取显著性的前提下，其隐藏性能明显高于传统相位调制法，本研究为相位调制潜像防伪技术提供了新的优化方案。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161003      

释小松   程英蕾   赵中阳   秦先祥  

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为了提高城区机载激光雷达点云数据分类算法的自动化程度和分类精度，提出了一种基于渐进加密三角网和双层支持向量机的点云分类算法，并且测试该算法对城区点云数据的分类效果。本文算法用渐进加密三角网滤波提取地面点，在地面点的基础上对地物点进行归一化处理，之后进行点云特征有效性评估，选取特征向量并用NN-SVM支持向量机对地物点进行分类，实现对城区点云数据的多元分类，利用城区点云数据验证本文算法，通过分析分类精度对分类效果进行评价。实验证明：相比其他算法，本文算法有效提高了点云数据分类精度，实现了对城区点云数据的有效分类。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161002      

方帅   王金明   曹风云  

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光谱解混可以有效提高高光谱图像的利用效率。非负矩阵分解（NMF）常用于寻找非负数据的线性表示，可以有效解决混合像元问题，本文提出一种基于丰度的稀疏性和图像局部不变性的高光谱解混算法，采用了对丰度的稀疏性约束正则项和拉普拉斯矩阵的图正则项，构造了一个新的目标函数，端元和丰度在经过若干次迭代后取得了较好的解混合结果，该算法在模拟和真实数据上都进行了有效性验证，实验结果证明所提算法具有非常好的解混性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.161001      

王旭   秦祖军   熊显名   张文涛  

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基于波动光学理论和单模光纤受激布里渊散射（SBS）的数学模型，推导了少模阶跃折射率光纤中SBS时空演化耦合振幅方程。依据光波模式和声波模式模场空间分布，计算出不同模式对的声光耦合系数，进一步得到不同光波模式对组合的布里渊幅度增益谱和相移谱。结果表明，参与SBS过程的声波主要为低阶声波模式；其次，对于LP01模和LP11模，两者更倾向于模内的SBS过程，且模内耦合产生的幅度增益以及相移更大；布里渊频移随着光波模式阶数的增加而减小。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第16期 pp.162901      

安冉   欧全宏   刘刚   杨卫梅   符致秋   李建美   时有明  

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微生物在生态系统中有着重要的作用，所以鉴别微生物具有重要的意义。本文采用表面增强拉曼光谱（SERS）对雪松花粉、双色牛肝菌孢子、小美牛肝菌孢子和紫色粉孢牛肝菌孢子进行鉴别研究。结果显示：雪松花粉常规拉曼信号在1702、1680、1513、1382、1243、1011、793cm-1处，表面增强之后在1698、1653、1592、1516、1403、1288、1210、813、562cm-1出现明显的拉曼峰；孢子常规拉曼未显示谱峰。雪松花粉、双色牛肝菌孢子、小美牛肝菌孢子和紫色粉孢牛肝菌孢子的表面增强拉曼光谱在1700-1100 cm-1范围差异明显。结果表明，SERS可以区分雪松花粉、双色牛肝菌孢子、小美牛肝菌孢子和紫色粉孢牛肝菌孢子。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.153001      

穆健健   郭大波   马识途   贺超  

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针对当前连续变量量子密钥分发系统数据协调运算速率低的问题，本文采用CPU/GPU异构平台实现了基于LDPC码的多维数据协调算法的并行加速运算。在该平台上对码长为2.048×105的情况进行了仿真实验。通过实验得出收敛信噪比和译码时间，计算得出译码速率、密钥传输距离和协调效率，结果表明：在码长为2.048×105时，CPU/GPU异构平台的译码速率是CPU平台的5倍。在码率为0.3时，收敛信噪比为0.55dB ，协调效率为94.89%，可以提取到8.61kb/s的安全密钥，通信距离达到47km左右。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.152702      

程广真   张留洋   浦绍质   曲玉秋   李倩茹   于泽  

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由于超短脉冲测量系统中透射元件的存在，当脉冲经过测量系统将被展宽，使测量结果中存在较大的误差。针对脉冲测量中的展宽问题，设计一种全反式超短脉冲测量系统，实现对更短的超短脉冲的测量。所设计的系统中利用菲涅耳双面镜产生时间延迟，柱面反射镜以及薄晶体和光栅产生光谱，避免了系统中色散的产生。在满足采样率的前提下，对FROG迹线采样范围进行分析，获得测量系统所需的时间延迟和倍频带宽，并以此为约束条件，推导了待测脉冲的脉冲宽度与菲涅耳双面镜和柱面反射镜参数的关系。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.152201      

王建   吴锡生  

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为解决当前多模医学图像融合边缘模糊，互补信息不充分的问题，本文提出了一种基于改进的引导滤波和双通道脉冲耦合神经网络的医学图像融合算法。该算法首先利用非下采样轮廓波对医学源图像进行变换，然后对于图像的低频部分，采用双通道PCNN进行融合，其中将改进的拉普拉斯能量和作为双通道PCNN的激励输入，并用改进的空间频率作为连接强度；而对于图像的高频部分，则用改进的引导滤波算法进行融合。最后将融合后的低频和高频信号进行NSCT逆变换得到融合图像。实验结果表明，在多模医学图像融合中，本文提出的算法有效地保留了源图像特征信息，并在互信息量、信息熵、空间频率等客观评价指标上取得了良好的效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151004      

武迎春   曹益平   吉聪建   王安红   赵贤凌  

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虚拟结构光3D数据编码算法基于结构光三维重建原理，它将3D数据转化成2D图像的条纹相位信息存储以达到数据压缩的目的。但在数据编、解码过程中，由于涉及图像压缩存储，存储相位级次索引的条纹会因边缘量化误差造成相位展开局部错误最终导致解码深度信息错误。针对这一问题，本文提出相对相位展开辅助绝对相位展开的方法来抑制量化误差引起的深度解码错误。在将条纹的截断相位展开成连续相位完成深度信息解码过程中，同时使用相对相位展开和绝对相位展开的方法完成截断相位展开，根据两种方法得到的连续相位差值固定的特点，对存储相位级次的条纹边缘量化误差进行修正。实验结果表明，该方法可有效提高虚拟结构光3D数据编码算法数据保真度，使数据解码均方根误差平均降低10.8倍。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151203      

王建明   毛一鸣   晏涛   刘渊  

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透视变换是图像处理领域一个重要的研究方向，可以用于图像矫正，图像拼接等。本文提出了一种基于全变分投影和空洞修复的光场图像透视变换算法。首先估计输入光场图像每个子视点的视差图，通过图像反向投影和重投影优化生成指定虚拟相机位置和姿态的光场图像。然后使用基于视差优先级的图像修复方法修复透视变换后的中心子视点图像，最后通过中心子视点向水平和垂直两个方向进行内容传播,依次修复其它子视点图像。实验结果表明，所提出方法可以生成令人满意的透视变换光场图像并且正确填充被遮挡区域，可以服务于多种光场图像编辑应用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151003      

侯浩杰   刘钧妍   肖博文   朱明琦   李孟春  

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贵金属纳米颗粒阵列中所形成的表面晶格共振能够有效抑制体系辐射损耗，提高共振品质因子，增大局域场强，已被广泛用于设计高性能微纳光子器件。如何实现垂直与平行表面晶格共振的同时激发将对阵列结构光学响应的调制及应用具有重要的意义。本文设计了L-形纳米天线构成的阵列结构，计算了成键模式和反成键模式与瑞利异常耦合的光学响应，在消光谱上能够同时形成上述两种表面晶格共振。结果表明其成键与反成键局域共振模式都可以实现与瑞利异常的耦合，从而激发垂直与平行表面晶格共振。这些特性使得这种非对称纳米颗粒阵列在微纳光子器件的设计方面将具有重要的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.152501      

聂立霞   张燕   鲜仕林   秦俊   王会丽   毕磊  

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硅基光波导移相器是硅基光电子系统的重要组成部分。近年来，透明导电氧化物（TCO）材料由于其介电常数可受栅极电压作用产生调谐而受到研究者关注，有望应用于下一代高速、低插损和CMOS兼容的硅基光波导移相器。然而，这一类材料因其较高的光吸收系数而限制了其在移相器中的应用。这里，我们提出了一种基于高迁移率的透明导电氧化物的低插损硅基光波导移相器。我们证明TCO材料迁移率与其损耗密切相关。通过理论计算和数值仿真，设计了一种基于高迁移率氧化镉（CdO）材料（μ=300 cm2V-1s-1）的硅基光波导移相器。所得器件在1550 nm波长实现π相移时，器件长度为127 μm，插入损耗为1.4 dB，调制带宽可达到300 GHz。这一研究为发展高速硅基光波导移相器件提供了新思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.152302      

杨玉   陶正荣   闫静   吕殊星   王然   刘晓丹   孙续国  

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摘要 分析肺腺癌细胞和生理性间皮细胞间的拉曼位移特征及细胞化学染色形态学特征参数间的关系，为非创伤性检查肿瘤细胞奠定基础。选择肺腺癌细胞A549和间皮细胞Met-5A细胞进行拉曼光谱分析，计算拉曼光谱位移特征，同时将A549及Met-5A细胞进行H&E和PAP染色，分别计算两种细胞的细胞形态学图像特征。A549细胞在1460区域发现拉曼位移，两类细胞在1367及1617区域均出现峰值。图像识别A549和Met-5A两类细胞的能量标准差，PAP染色具有显著性差异(p<0.05)，H&E染色未见显著性差异(p>0.05)，细胞图像颜色均值，两种染色分别存在显著性差异(p<0.05)。首次基于化学物质亲和特性，从肿瘤物质表达及表达物质堆积结构方面分析肺癌细胞拉曼特征，拉曼光谱显示肿瘤细胞物质表达及堆积结构异常峰范围在1460区域。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151701      

张祥甫   刘健   石章松   吴中红   王智  

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语义分割是对图像中的每个像素点进行分类，将图像分割成若干个具有特定语义类别的区域，是计算机视觉领域的核心技术。近年来，卷积神经网络（CNN）不断取得突破性进展，利用深度学习方法处理语义分割问题展示出具大的潜力。从语义分割的定义出发，探讨了目前语义分割领域存在的挑战。在介绍CNN相关原理的基础上，详细对比了几种用于语义分割算法评测的数据集，重点对近年来语义分割领域基于解码器、信息融合和循环神经网络（RNN）的深度学习方法进行综述。最后进行总结和展望，阐述了未来语义分割领域需进一步丰富数据库场景、提高算法实时性和开展3D点云语义分割的发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.150003      

李媛淼   孙华燕   郭惠超  

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基于距离选通激光成像由于受激光脉冲能量、距离门门控时间的影响，激光图像对比度偏低，在此基础上进行三维成像的重建效果在整体上存在边缘信息、结构信息严重缺失的问题。因此，提出了一种改善思路，即将引导滤波结合双边滤波的方法应用于二维切片的预处理中，在误差范围内改变二维切片的像素信息分布，以获得高质量的三维重建结果。首先，利用引导滤波增强边缘信息，恢复目标内部的结构信息；然后，结合双边滤波弥补在上一步骤中出现的无效点增多的缺陷，稳定图像的均匀度。研究结果表明：采用引导滤波结合双边滤波的二维图像预处理后的三维重建结果，在保证距离精度的同时，在边缘信息、结构信息的增强，图像的均匀度提升等方面具有优势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151007      

徐倩楠   周次明   范典   庞彦东   赵晨光   陈希   黄俊斌   顾宏灿  

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研究了一种基于斐索(Fizeau)干涉的超弱光纤光栅(uwFBG)水听器阵列系统。通过拉丝塔在线制备光纤光栅技术构建超弱光纤光栅水听器阵列，使用反正切算法解调信号，实现了2-2000Hz宽频带内水声信号的振幅、频率和相位的同时测量。系统在频率为2 Hz时水声信号的相位声压灵敏度可-135.81dB (re rad/μpa)，灵敏度为2755.49 (μpa/√Hz)，信噪比为43.785dB。传感器复用实验结果证实系统可以同时解调不同位置的水声信息，系统的相位声压灵敏度随着其传感器腔长的增加而增加，且具有很好的稳定性，表明系统在高灵敏度水声传感、甚低频声学探测、深海监测等方面具有广阔的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.150602      

魏祥坡   余旭初   谭熊   刘冰  

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卷积神经网络模型能够提取图像不同层次的分层特征，包含了图像中大量的细节信息，然而，现有方法没有充分利用网络模型提取的所有分层特征，为了充分利用所有分层特征，增强特征重利用和信息连续传递，设计了适用于高光谱图像分类的残差密集网络模型。残差密集网络结合了残差网络和密集网络，包括浅层特征提取、残差密集单元和密集特征融合三部分，首先利用卷积操作提取原始图像的浅层特征，将浅层特征作为残差密集单元的输入；残差密集单元的输出与下一个单元中每个卷积层及输出建立短连接，实现了信息连续传递；随后，将两个单元提取的密集特征与浅层特征相加形成全局残差学习，实现所有分层特征的融合，最终的融合特征用于高光谱图像分类。实验表明，本文方法用于Indian Pines数据和University of Pavia数据能够分别取得98.71%和99.31%的分类精度，有效提高了高光谱图像分类精度，增强了分类方法的稳定性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151006      

蒋晓瑜   樊帆   闫兴鹏   张腾   韩超   王晨卿   于海洋  

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全息体视图技术是一种成熟的裸眼三维显示技术，很多基于全息体视图技术的产品已经成功的实现商业化并带来令人惊叹的视觉体验。但在实际应用中，全息体视图技术仍存在着再现像的视角无法满足观察需要，打印高质量的全息图所需采样图像过多，光学实验结果缺少模拟结果与其对照等问题。近年来国内外很多研究小组对这些问题进行了深入的研究，本文首先就应用最广泛的两种全息技术进行介绍，而后将近年来在扩大全息体视图视场角，减少全息体视图所需要的采样数量以及全息体视图的数值重构等方面的进展进行综述。。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.150002      

刘增勇   曹鸿谦   徐飞   陆延青  

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石墨烯由于其比表面积大、超薄、杨氏模量大、刚度大、密度低等特性，成为极佳的纳机电系统基础材料。 石墨烯纳机电系统主要研究石墨烯薄膜的机电性能，其共振频率对质量、力和热有非常灵敏的响应，在传感领域具有很广泛的应用前景。而光纤传感器已经得到了广泛地研究与应用，二者相结合能够发挥更大的优势。本文对石墨烯纳机电系统的工作原理、制备工艺、传感应用和基于光纤的石墨烯纳机电集成系统传感器件进行了综述与展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.150001      

颜振翔   王寒迎   石齐双   莫艳红   杨辉华  

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为了解决传统显微图像拼接中产生的几何畸变和错位，及特征稀少造成的正确匹配率低、时效性差的问题，提出基于区域蛙跳搜索和图像轮廓曲线的拼接算法。首先，提取连续采集且有重叠区域的图像轮廓曲线；然后，引入轮廓线索感知相似度量（Clue-Aware Trajectory Similarity，CATS）和均方误差距离（Mean Square Error Distance，MSED）两种指标，分别计算图像轮廓曲线间的相似度和曲线离散距离。最后，采用区域蛙跳算法在决策域内，通过更新鸣叫分贝和蛙跳策略，搜索图像轮廓最优匹配，并实现图像快速精确拼接。实验结果表明，提出的算法不仅具有较高的拼接精度和较强的鲁棒性，而且其简化匹配策略减小了计算量，具有较强的时效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151002      

潘志浩   陈莹  

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基于区域的全卷积网络（R-FCN）的区域生成（Region Proposal Networks，RPN）网络沿用了Faster R-CNN的RPN网络。针对RPN网络先验框的大小与数量均人为固定、生成的建议区域过多等问题，将聚类思想应用到RPN网络中，改进先验框的生成方式，提出基于聚类式区域生成的全卷积目标检测网络。通过对训练样本的真实框进行K-Means聚类得到先验框的最适大小和最佳数量，取代原本人为固定选取先验框的方式。此外，为增强模型的泛化能力，在改进后的R-FCN网络上使用ResNet基础网络采用困难样本挖掘方法训练。实验结果表明该聚类区域全卷积目标检测网络得到的检测结果精度相较于R-FCN等方法，在精度和速度上都有着明显的提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151001      

马晓云   朱丹   金晨   佟新鑫  

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为了实现子弹外观缺陷自动检测，解决传统机器视觉方法在缺陷检测方面手工设计目标特征耗时和泛化能力差的问题，本文提出基于Faster R-CNN的子弹外观缺陷检测模型。该模型采用卷积神经网络，可以自动提取目标特征，泛化能力强。将检测模型分别与ZFNet、VGG_CNN_M_1024和VGG16结合，实验表明，与VGG16结合的检测模型的检测精度高于其余两种模型方案。针对子弹外观缺陷数据集，本文结合K-means++改进锚框的生成方法，得到基于改进Faster R-CNN的子弹外观缺陷检测模型。结果显示，改进模型在原文算法基础上精度提升至97.75%，速度达到27帧/秒。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151202      

许鸥   符瑕珊  

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本论文提出一种基于双相移光纤光栅和光电振荡器的传感解调方法。该方法融合了光纤光栅传感技术与微波光子技术，其中光纤光栅同时作为传感探头及光电振荡器中的微波光子滤波器组成单元，当外界待测量改变光栅特性，光电振荡器产生的微波频率也随之改变，并且环境温度变化不会对该频率造成影响，避免了交叉敏感。论文中阐述了通过光电振荡结构将光栅波长变化转换到微波域进行解调的方案及优点，进而给出了实验搭建的基于此光栅的双通带微波光子滤波器测试结果，构造了基于双通带微波光子滤波器的光电振荡环，实验结果显示系统的传感解调灵敏度为约36MHz/με。本方法的提出为光纤光栅传感的高速高分辨率解调提供新思路，推动光纤传感实用化进展。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.150601      

李天松   阳荣凯   黄艳虎   马力  

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针对激光脉冲在复杂多变的海洋信道中传输所引起的时延问题，利用蒙特卡罗数值模拟方法研究了海水散射引起的激光脉冲时延效应，分析了不同海水类型、传输距离、收发器参数等重要参数对激光脉冲时延的影响。数值仿真结果表明：在清澈海域中，激光脉冲的时延展宽随传输距离的增加变化不明显，且传输距离小于50m时，信道时延小于0.5ns，收发器参数对信道时延的影响小。而在浑浊海域，信道散射所造成的多径效应会使接收功率随着接收孔径的增大而提高，但同时信道时延也会随之增大；对于接收视场角，小于90°时，对接收功率和时延展宽的影响大，当视场角为90°～180°时，接收功率和时延展宽随视场角的变化小。本文的建模和仿真结果为水下无线光通信系统设计提供了参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110102      

裴春莹   茅志翔   徐素鹏   夏勇   尹亚玲  

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涡旋光束具有许多新颖独特的物理特性，在多个领域中都有着重要的应用，而涡旋光束的产生与检测方法是所有应用中最基础、最重要的部分。本文提出一种在实验上利用干涉实现涡旋光束轨道角动量简易检测的新方法。实验上，在使用空间光调制器产生涡旋光束时，仅仅由调制的涡旋光束和未能完全调制的入射高斯光束即可直接发生同轴干涉，产生完美的花瓣状干涉图案，且此干涉花瓣的数量与调制的涡旋光束携带的轨道角动量的值一致，因此在检测由空间光调制器产生的涡旋光束的轨道角动量时并不需要另外使用一束参考干涉光。本文在实验上利用该干涉分析了Bessel-Gaussian光束和Laguerre-Gaussian光束的干涉图案，此干涉图案不仅能反映光束的轨道角动量值，即方位角因子，还能反映轨道角动量的正负，以及Laguerre-Gaussian光束的径向因子，且干涉模式清晰，稳定性高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.140502      

贾孟   薛常喜   李闯   兰喜瑞   王蕾   王伦   吴百融  

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Q-type非球面越来越多地被应用到光学系统设计中，具有广阔的应用前景，但目前没有比较简单高效的方法可对其面形进行高精度检测。本文针对Q-type非球面超精密加工过程中的面形检测问题，提出了一种MATLAB软件与Taylor Horbson PGI-1240非球面轮廓仪相结合的方法，以达到对Q-type非球面高精度检测的目的。检测结果表明，由Nanoform 700 Ultra单点金刚石超精密车床加工的全口径为11.8 mm的单晶铜Q-type非球面面形误差PV值为0.1963μm，表面粗糙度RMS值为0.03412μm，满足加工第一阶段面形误差PV值小于0.2μm和表面粗糙度RMS值小于0.04μm的要求。此检测方法可以精确得到工件面形误差，为下一阶段车削加工提供数据支持。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151201      

张志强   施文华  

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在数字图像处理领域中，SIFT（Scale-invariant feature transform）算法是特征点识别的代表性算法。以OpenCL并行计算为加速手段，建立了基于改进的SIFT算法的双目测距系统，深入研究了如何加快SIFT算法的运算速度。首先，在加快SIFT算法方面，选取了积分均值模糊，并利用OpenCL技术对其进行并行加速，对算法进行并行优化之后使之能够在NVIDIA GPU硬件平台上进行实现。其次，在获取精确视差方面，对原SIFT匹配方法进行了改进，极大地提高了匹配效率。最后，构建了双目测距异构计算实验平台，并进行实验，实验平台对采集的图像进行了实时处理，验证了基于SIFT算法的并行加速计算的可行性，同时可以直观地看到中间计算过程和测距的结果。实验结果表明，本方法与已有的加速优化工作相比，计算时间消耗比原方案要少的多。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141502      

沈斌   李海元   张旭  

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运用溶胶改性和溶剂置换的方法制备了以癸烷为溶剂的SiO2溶胶，并通过单面旋涂方法在50 mm×50 mm×10 mm方形KDP晶体基片上制备得到均匀性良好的膜层。使用分光光度计测试涂膜的晶体基片，涂制三倍频及基频二倍频减反膜的KDP晶体基片分别在378 nm和835 nm处的透过率峰值大于99.5%，膜层减反射效果良好。结合过滤技术及超声波清洗技术实现了膜层制备过程中的缺陷控制，经过缺陷控制的三倍频减反膜涂制在洁净度提高的熔石英陪涂片上并在测试前进行了激光预处理，采用激光波长为355 nm，脉宽为3 ns的激光器测试得到三倍频减反膜的抗激光损伤阈值为(14±2.1) J·cm-2。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141602      

罗颖   霍冠英   许金鑫   李庆武  

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针对立体匹配算法在图像非遮挡区域，尤其在弱纹理区域匹配精度较低的问题，提出一种基于边缘约束迭代的非局部立体匹配算法。算法首先结合颜色和梯度信息构建匹配代价计算函数；然后根据左右目图像分别构建最小生成树，结合图像平滑度信息对代价函数值进行代价聚集，并对赢者通吃策略得到的视差图进行边缘检测，将图像边缘作为约束性条件对代价值再次进行代价聚集以优化结果；最后通过视差求精得到稠密的视差图。实验结果表明，该算法在Middlebury测试平台上31组标准图像对中非遮挡区域的平均误匹配率为8.35%；与其它5种方法进行比较可知，本文算法能够有效地提高非遮挡区域匹配的准确度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.151501      

张文飞   满忠胜   葛筱璐   邢飞   付圣贵  

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在光学和计算机视觉领域，图像去雾方法由于其广泛的应用受到了众多关注。尤其是快速和实时的去雾方法对于实际应用具有更高的价值。本文中，我们提出了一种基于HSI(Hue, Saturation and Intensity)颜色空间的快速偏振光学去雾方法。利用HSI颜色空间中强度与颜色无关的优势，在强度通道中(Intensity)利用偏振光学去雾方法进行去雾处理，然后利用颜色恒常性校正方法对图像的颜色畸变进行校正。该技术不仅具有良好的图像细节恢复能力，同时有效提高了偏振光学去雾方法的计算效率。与目前流行的去雾方法对比研究表明，该技术可以得到更好或者相同的实验效果，但其执行效率更快。所提出的方法在图像实时去雾和视频去雾领域有较广的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141103      

赵程   黄永东  

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利用滚动导向滤波具有保留边缘、平滑纹理的特性，以及混合多尺度分解具有将图像纹理与细节信息分离的特性，本文提出一种新的红外与可见光图像融合方法。首先,本文对滚动导向滤波的参数进行系统的分析，并根据参数变化的规律提出一种基于滚动导向滤波的混合多尺度分解方法，基于此方法将红外与可见光图像分解到基本层、小尺度层和大尺度层。其次，在基本层上使用像素能量与梯度能量相结合的融合规则，大、小尺度层的融合采用双通道自适应脉冲耦合神经网络（DAPCNN）的融合规则。 最后, 通过逆混合多尺度分解方法得到融合图像。与已有的图像分解方法相比，本文所提的图像分解方法不仅可以很好地提取图像的纹理细节、 保留图像的边缘特征，还可以避免在边缘位置出现光晕现象。实验结果表明，所提方法可以很好地提取图像的红外目标信息并将其融合到可见光图像中，与已有融合方法相比，所提方法不仅在人眼视觉感知的主观评价方面具有明显优势，而且在互信息、信息熵、标准差、非线性相关信息熵和Chen-Varshney指标等客观评价标准上具有很好优势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141007      

薛珈琪   陈晓晖   雷力明  

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激光选区熔化技术可用于制备航空发动机燃烧室复杂结构GH3536零件。为了研究激光选区熔化GH3536合金组织对零件力学性能的影响，本文采用不同批次粉末制备激光选区熔化GH3536合金，分析显微组织，测试室温拉伸性能和高温持久性能并分析失效机理。结果表明，激光选区熔化GH3536合金显微组织主要为奥氏体相，在晶粒内部和晶界处析出M23C6碳化物。晶粒尺寸增大，晶界数量减少，会导致室温拉伸强度降低，但高温持久性能提升。块状碳化物分布在晶界会降低激光选区熔化GH3536合金室温塑性和高温持久性能，链状碳化物能够强化晶界，使合金具有较高的室温塑性和高温持久性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141401      

周宏浩   易维宁   杜丽丽   乔延利  

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传统 SIFT 图像局部特征点 取方法得到的图像局部特征 述子在旋转、尺度等仿射变换情况下具 有良好的匹配性能,但是由于 SIFT 特征 述子是个 128 维的向量,匹配时间过长,因此在三维重建等需要 进行特征点配准的场景下应用存在一定的局限性。针对上述问题并结合发展迅速的深度学习方法, 出了 一种基于卷积神经网络的 SIFT 特征 述子降维方法,利用卷积神经网络强大的学习能力来实现对 SIFT 特 征 述子进行降维的同时保留其良好的仿射变换不变性。实验结果表明:在使用经过训练的卷积神经网络 把 SIFT 特征 述子降至 32 维的情况下,得到的新的特征 述子在旋转、尺度、视点以及光照等仿射变换 下均有不错的匹配效果,最关键的是其匹配效率较传统 SIFT 特征 述子 高了 5 倍。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141008      

魏天丽   吴德伟   李响   朱浩男   王湘林  

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基于分束器可产生纠缠的特性,提出了基于分束器生成连续变量双模压缩态的方案并求解了纠缠条件。对于50:50分束器模型，分析并提取对输出纠缠产生影响的相移影响因子，分别基于量子态转换和Wigner函数分析了量子态输出与输入相对压缩角和分束器相移影响因子之间的关系；利用段路明纠缠判据判断输出是否为纠缠态，并定义了对数负值衡量输出纠缠度。结果表明，分束器相移影响因子以及输入相对压缩角对输出纠缠的影响存在周期性，在半个周期内，输出表现为不相关到部分纠缠再到最大纠缠的变化；当且仅当在最大纠缠点处，继续增加输入压缩幅，纠缠程度将会继续增加。研究为利用单模压缩真空态经分束器产生最大纠缠态提供了思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第15期 pp.152701      

徐强   李金刚   王旭   韩一平   吴振森  

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运用广义Mie散射理论（GLMT）研究了高阶矢量贝塞尔涡旋波束的单球形气溶胶粒子的散射特性，将直角坐标系下将沿 轴方向传播的贝塞尔波束的电磁场各个分量的表达式转化成球坐标系下各个分量的表达式，使用广义Mie理论中的积分局部近似法来计算贝塞尔涡旋波束的波束因子，进而计算在轴入射的高阶矢量贝塞尔涡旋波束的单球形气溶胶粒子散射。以硝酸铵球形粒子为例，通过数值计算，讨论了不同拓扑荷数、不同半圆锥角矢量贝塞尔涡旋波束与气溶胶粒子作用的微分散射截面随散射角变化的分布，以及消光截面、散射截面和吸收截面随均匀球形气溶胶粒子尺寸参数的变化情况。研究表明随着贝塞尔涡旋波束拓扑荷数的增大，粒子微分散射截面值逐渐的减小；拓扑荷数一定的贝塞尔涡旋波束随着光束半圆锥型角的增大，消光截面、散射截面和吸收截面各值整体上趋向减小。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.142901      

曹桂丽   刘芳芳   贾永丹   张倩   徐崇斌  

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日盲紫外因其独特的天然屏障优势，被成功应用于民用和军事领域，尤其在紫外告警领域的应用最为成功。利用光学软件ZEMAX设计了一款大相对口径长焦距紫外告警光学系统，该光学系统焦距f=100mm，相对孔径1:2，视场2ω=10°共包含六片标准球面透镜，光学系统总长约为154mm。采用负折射率温度系统的氟化钙作为负透镜进行热补偿，实现光学系统无热化设计。设计结果表明：在-10°至40°温度范围内各视场平均光学传递函数14lp/mm处高于0.35，最大弥散斑半径小于50μm；该系统具有成像质量好、结构简单紧凑、温度适应范围广的特点，适合紫外告警相机的使用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.122203      

李亚清   王利国   王谦  

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本文采用分步傅里叶算法，数值模拟研究了湍流大气中环形Airy高斯涡旋光束传输的强度和相位分布特性。讨论了环形Airy高斯涡旋光束在湍流大气中相比自由空间中传输的变化特性，揭示了传输距离，分布因子两参数对湍流大气中环形Airy高斯涡旋光束平均强度的影响规律。结果表明：由于大气折射率的随机扰动，光束传输过程中相位波前发生畸变。由于轨道角动量的存在，光束的等相位线变成弧线，且随着传输距离的增大，弧线逐渐变得不平滑。湍流大气中环形Airy高斯涡旋光束的平均强度随传输距离的变化呈Airy函数分布，且分布因子越小，光束的相位波前随传输距离的变化越明显，分布因子影响光束传输的稳定性和传输质量。研究结果将为涡旋光束大气光通信提供理论和技术参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.140101      

吉训生   王昊  

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人头检测技术是人数统计领域一项重要研究内容,基于检测的人数统计方法常用于视频监控领域.人头检测常常受到遮挡、背景干扰、光照等因素影响,论文提出一种基于区域全卷积神经网络进行头部检测方法.特征学习阶段通过残差网络获取特征和区域候选网络获得感兴趣区域,并在残差网络中添加可形变卷积层.再将感兴趣区域输入至池化层,进行可形变位置敏感均值池化.最后进行分类与目标位置精修.提出位置敏感感兴趣区域对齐进行池化操作.为了提高网络在多尺度头部的检测效果,更新区域候选网络中锚点生成规则.利用在线难例挖掘算法提高复杂任务下头部目标的检测能力.通过软非极大值抑制减少检测出边界框间的相互干扰.研究结果表明,在HollywoodHeads数据集上平均识别精度最高可达到83.24%,优于目前相关文献方法.

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141009      

徐龙壮   彭力  

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针对于现有的基于卷积神经网络的行人重识别方法对于遮挡和复杂背景引起的判别信息缺失问题，本文提出了一种基于多尺度卷积特征融合的行人重识别算法。在训练阶段，首先使用金字塔池化方法对卷积特征图进行分块和池化，获得包含全局特征和多尺度局部特征的多个特征向量。之后再对每一个特征向量进行独立分类，并在各个分类的最后内积层上归一化权重和特征用来提升分类性能，最后使用梯度下降法优化全部的分类损失。在识别阶段将池化后的多个特征向量融合成一个新向量，使用新向量在库中进行相似性匹配。在 Market1501、DukeMTMC-reID数据库上对所提算法的有效性进行实验验证，结果表明本文模型提取的特征具有更好的识别效果，Rank1精度和平均准确率也优于大多数先进算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141504      

王战   孙文磊   黄海博   于江通   刘金朵  

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在熔覆实验中施以超声振动的基础上进行变搭接率观察, 以弥补现有激光熔覆辅以超声振动实验中搭接率选取较为单一的缺陷，并针对低搭接率的熔覆层进行进一步的性能探究。初始搭接率分别设定为33%，50%和66%,观察并比较33%低搭接率熔覆层与其他搭接率熔覆层的宏观样貌，随后在33%低搭接率下进一步进行不施加超声振动的对比实验。将对比验样件用电火花切割后进行处理，观察两切割试件的显微金相组织，并测评试件的硬度和耐磨性。结果表明，33%低搭接率下施加超声振动样件的熔覆道宏观样貌会出现波浪状条纹，其他搭接率下施加超声振动熔覆层宏观形貌平整无波纹。在33%低搭接率下对比添加超声振动与不添加超声振动试件的熔覆层质量，发现在低搭接率下不施加超声振动的熔覆效果相对较好。该研究结果对熔覆实验施加超声振动时搭接率的选取具有一定的参考意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141402      

范典   陈矫   王剑   刘嘉静  

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我国隧道火灾探测大多采用线型感温火灾探测技术，但是隧道有排烟的需求，使隧道内经常有每秒数米的纵向风，会改变隧道内的热对流和烟气分布，影响感温定位误差。本文从国家相关部门对隧道火灾探测强制验收规定（点火后60秒内必须产生报警信号）出发，开发一种采用光纤光栅感温火灾探测技术，采集在不同风速不同点火位置条件下多次点火实验的温度场，分析不同工况下温度场分布及其动态变化，提出根据温度场修正着火点位置的智能算法。实现根据隧道火灾温度场分布和动态变化，修正纵向风带来的火灾报警位置误差的问题，在规定时间内智能判断火灾发生位置。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141201      

李金涛   程效军   杨泽鑫   杨荣淇  

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通过三维激光扫描仪获取的原始点云数据量庞大，不利于后期的数据处理工作。现有基于曲率值的点云压缩方法容易引起亚特征区域细节丢失的问题。针对该不足，提出了一种基于曲率分级的点云数据压缩方法。该方法通过计算曲率来反映点云数据中特征的分布情况，然后采用对数函数对归一化后的曲率值进行分级，对不同等级的点进行空间网格划分后根据点的曲率等级实现点云的分级压缩。实验结果表明，本文方法能在大幅度减少数据量的同时，较好地保留原始数据的细节特征，实现了对点云数据的高效压缩。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.142801      

倪玮隆   郑玉甫   冯楚滢  

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本文研究了导频信号在正交频分复用（OFDM）强度调制光无线通信系统中降低峰均功率比（PAPR）的应用。导频信号相位的选择基于所选择的映射（SLM）算法，而最大似然准则用于估计接收机处的导频信号。在BER小于0.001的可靠通信链接中，导频辅助光OFDM系统的误码率（BER）与光OFDM（没有导频且未实施PAPR降低技术）基本相同。在高阶（M> 4）星座的条件下，导频辅助PAPR降低技术比传统SLM技术性能更加优越。与基本光OFDM相比，导频辅助光OFDM系统能够在适宜条件下将PAPR降低约2.5dB，并且导频辅助光OFDM系统在M = 64，CCDF=0.0001的适度点时可以更有效地降低PAPR，而不降低系统的误差性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.140601      

余夏辉   杜凯翔   杨培志  

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黑磷是一种新型的二维半导体材料，因其具备随层数可调的直接带隙、高的载流子迁移率等特性，吸引了人们的广泛关注。与块体黑磷相比，低维黑磷由于结构和性能的优势，具有更大的潜在应用价值。因此，如何高效地制备尺寸形貌可控的低维黑磷成为当下的研究热点。近年来，多个课题组成功制备出不同形貌的低维黑磷，并将其应用于太阳电池的活性层、电子传输层和空穴传输层中，使转换效率得到不同程度的提升。本文介绍了低维黑磷的制备方法，重点综述了其在太阳电池领域的相关应用研究进展，提出了亟需解决的问题，并展望了低维黑磷未来的发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.140001      

盛智勇   曾志强   曲洪权   李伟  

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随机配置网络（SCN）引入不等式约束来限制输入权重和偏置的赋值并且随着节点数量增加网络能够逼近任意地数学函数和数据模型。在构建SCN网络的过程中，由于网络本身性质以及样本数据的不适定性和病态条件等问题，会引起网络的过拟合。在此，本文提出一种基于dropout技术的改进型SCN网络模型（我们称之为DropoutSCN）来自适应地约束输出权重分布大小，以此来提高网络模型的识别精度。通过光纤数据验证：与传统的SCN和L2范数正则化的SCN模型相比，我们所提出的DropoutSCN模型具有更低的测试误差，有效地减缓网络过拟合问题的出现，提高了对光纤预警系统（OFPS）中光纤入侵信号的识别准确率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.140602      

张翰   刘凯   包国琦  

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标定是结构光三维成像系统的关键步骤，然而针对单摄像机单投影仪的精确标定通常存在标定过程复杂、立体标靶制作昂贵、标定点过少等问题。为了实现系统参数的简易快速标定，提出了一种利用单应矩阵获取大量标定数据的方法，设计了一种相对应的立体标靶。首先，获取立体标靶上左右两侧矩形框角点的图像坐标和对应的世界坐标，分别计算左右两侧靶面从图像坐标变换到世界坐标的单应矩阵。然后将图像中立体标靶矩形框内所有的像素点应用到计算出的单应矩阵中，得到与之对应的世界坐标。最后我们可以用图像中立体标靶的靶面上几乎所有像素点的图像坐标和对应世界坐标来执行三维成像系统的标定。 实验结果表明，该标定方法具有较高的标定精度，重建的三维点云图有很好的视觉效果，且标定过程简单，降低了标定成本，具有实际应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141102      

鲁荣荣   孙海波   付双飞   朱枫   郝颖明  

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针对同时做自旋和进动的卫星，本文提出了一种通过定点采集深度图数据流，利用点云配准技术对其运动参数进行辨识的方法。通过对这两种运动的理论分析，发现自旋轴上的点只绕进动轴旋转的特点。算法从进动轴的估计入手，借助主成分分析与圆拟合的方式搜索自旋轴上的点并确定进动轴的方向和位置，然后建立方程组求出自旋角速度和章动角。仿真实验表明，本文提出的方法从理论上可以辨识出卫星运动的参数。真实的实验结果也表明本文提出方法在一定条件下的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141503      

闫振纲   孙卫平   李杰   武江鹏   朱新宏   袁梦笛   薛亮   闫克丁  

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为了研究随机粗糙表面的穆勒矩阵空间分布特性，本文基于基尔霍夫近似方法构建了穆勒矩阵全角度分布数值计算模型，用于求解不同表面粗糙参数和材料参数的随机粗糙表面的穆勒矩阵全角度空间分布。并使用该数值计算模型实现了对于金属和电介质随机粗糙表面穆勒矩阵的计算。计算结果表明金属和电介质表面穆勒矩阵分布具有明显差异，金属表面穆勒矩阵MM中m03，m13，m23，m30，m31，m32中不为0，电介质表面穆勒矩阵MD中m03，m13，m23，m30，m31，m32中均接近为0，并且该差异与材料粗糙程度无关。这种差异可以作为金属和电介质区分的判据，为探索新型的目标探测与识别手段提供了思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.142401      

黄矿裕   唐昀超   邹湘军   陈明猷   方雅媚   雷子毅  

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针对三维点云在泊松曲面重构过程中，由于法线方向不一致而导致重构结果出现偏差的问题，本文提出了一种基于改进法线方向的泊松曲面重构算法。首先利用包围盒将原始点云分割为若干个立方体体素，并将每个有效体素标记为“位置已知”或“位置未知”。然后，采用KD（k-dimensional）树对每个有效体素内的点云重新排序，利用主成分分析法进行法线估计，将新的顺序作为法线传播方向，实现点云法线的局部定向。针对“位置已知”的体素，依据体素质心位置完成法线的全局定向；对于“位置未知”的体素，则依据相邻体素的法线实现法线的全局定向。最后，结合法线定向结果对点云进行泊松曲面重构。试验结果表明，该算法能将复杂曲面点云的法线定向至同一侧，法线估计误差接近于0，能较好地实现泊松曲面重构，提高重构曲面的准确度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141005      

陈冠楠   周群   韦超   王敏   陈建新  

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为研究生物组织和生物材料的力学性质底层的微观结构，针对描述三维纤维微观结构的方向检测的不足，提出一种基于facet模型的三维纤维方向检测方法。所提方法将三维纤维方向检测转换为二维平面检测，降低计算复杂度，通过facet模型实现精确检测不同直径纤维的方向。并分析得出模型窗口尺寸略大于纤维直径能达到最优结果。实验结果表明，本文方法可更为准确和快速地获取不同直径的三维纤维方向数据，优于现有的典型算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141004      

吴子俊   卢景琦   黄剑   程德伟  

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利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术对油漆涂层中的重金属Pb进行了定量检测研究。在优化实验参数的前提下，利用多通道光谱仪采集了油漆涂层308～417 nm的等离子光谱，为了得到更精确的定量结果，对油漆涂层的Pb分别进行了单变量分析、多元线性回归分析以及CARS-PLS分析。结果表明，CARS-PLS分析模型的定量结果最准确，校正集的决定系数为0.991，预测集样品的预测相对误差分别为1.4%、1.5%。由此可见，CARS变量筛选方法能从光谱中有效筛选出与Pb相关的重要信息，再结合偏最小二乘法（PLS）能准确检测油漆涂层中Pb。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.143001      

吴晓萍   管业鹏  

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人脸姿态变化复杂且对人脸识别性能影响明显，本文提出了一种融合LCCDN (LSTM and CNN based Cascade Deep Network)级联深度网络与增量聚类的多姿态人脸识别方法。首先，采用LCCDN级联深度网络模型定位人脸关键点，其利用LSTM记忆功能寻找人脸各关键点在空间上的全局上下文依赖关系并对人脸关键点初始化，通过CNN网络模型，采用由粗到精策略，定位人脸关键点；其次，以人脸关键点作为人脸朝向描述子，同时为适应人脸姿态不断动态更新，采用基于熵诱导度量机制的增量聚类方法，对头部姿态进行动态增量聚类，构建人脸姿态池。在此基础上，通过建立不同姿态的人脸识别分类模型实现多姿态人脸识别，在CAS-PEAL-R1、CFP和Multi-PIE三个数据集上的人脸识别准确率分别达到96.75%，96.50%和97.82%。通过与同类人脸识别方法的客观定量对比，实验结果表明本文所提方法有效、可行。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141002      

张倩   陈根祥   宋菲君   高云舒  

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波长选择开关（Wavelength Selective Switch-WSS）是目前及下一代可重构光分插复用器（ROADM）与动态全光网络的核心器件，近年来随着液晶空间光调制器技术的不断成熟，波长选择开关在向着高端口数与高光谱调制精细度的方向不断发展。本文利用光学设计软件ZEMAX模拟了整个波长选择开关系统，建立了傅立叶透镜组和双胶合柱面镜模型来改进光学结构，利用评价函数、点列图及光学传递函数等评价手段对设计的系统进行评价与优化，最后得到了最小光谱滤波带宽在8GHz范围内的波长选择开关系统。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.142201      

马永杰   马芸婷   陈佳辉  

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车辆识别方法计算量大，提取的特征复杂，且传统神经网络利用端层特征进行分类导致特征不全面，为此提出一种结合卷积神经网络（CNN）多层特征和支持向量机（SVM）的车辆识别方法。该方法在传统AlexNet模型基础上构建卷积神经网络模型，通过分析参数变化对测试正确率的影响得到最优车辆识别模型；提取多层车辆特征图，采用串行融合方法与主成分分析（PCA）降维技术将其构成一个具有多属性的车辆特征向量，以增强特征全面性、减少计算量；利用SVM分类器代替CNN的输出层实现车辆识别，以提高模型泛化能力与纠错能力。实验结果表明，相比传统CNN、Gabor、HOG、HOG-LBP方法，本文方法在分类精度和识别速度方面都有显著提高，且具有良好的鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141001      

熊显名   石红强   曾星宇  

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针对抛光曲面工件表面缺陷检测的问题，提出了一种基于反射云纹图像的缺陷检测方法。该方法利用云纹光经抛光曲面反射产生的差异，通过检测云纹图像的变化进行缺陷的检测与定位。本文分析了抛光曲面的光照模型，使用SHEN-Castan算法抑制云纹边缘阶梯效应，通过Gabor变换与最大熵分割进行缺陷提取并剔除伪缺陷后实现缺陷的检测与定位。实验结果与统计表明，本文设计的方法能完成抛光曲面表面缺陷检测，对不同类型打磨抛光工件表面缺陷均有92%以上的检出率。利用本文的检测方法，可以自主设置系统的检测分辨率，对不同类型的缺陷具有较好的适应性，极大的提高的系统的可拓展性、普适性与实用性，较好的解决了高反射抛光曲面工件表面缺陷检测问题，具有较大的理论价值与经济价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第14期 pp.141501      

侯冰基   杨明辉   孙晓玮  

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在安防领域，毫米波人体成像与检测技术已经在公共场合逐步推广应用。现有的目标检测框架在毫米波图像上的检出率和准确率不够理想，检测速度也偏慢。采用反卷积与捷径连接，提出了一种针对于毫米波图像的高效及快速的卷积神经网络，保留了图像的更低阶的细粒度特征的同时，使得相比于原框架9fps的检测速度大幅提升至27fps。取消了Faster RCNN中的RCNN部分。为使网络更好收敛，基于聚类的思想设计初始候选框大小。使用在线困难样本挖掘优化Faster RCNN的损失函数，解决了毫米波图像中的正负样本失衡的问题，大幅提升了训练速度。此算法在测试集上取得了87.6%的准确率和81.2%的检出率，F1-score相较于主流的算法提升了5%左右。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131009      

方雅媚   王红军   黄矿裕   周伟亮   刘磊   邹湘军  

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针对目标三维重构图像处理算法要求背景单一、对试验环境依赖性较大的弊端，本文提出了一种复杂背景下目标三维重构的图像预处理算法。首先通过对所采集的图像进行高斯滤波、伽马变换以及直方图均衡化处理，去除图像噪点，对复杂背景图像进行抑制，最大程度强化目标细节信息。然后融合Grab cut算法与Deeplab算法，解决Grab cut耗时而Deeplab边缘模糊的问题，有效地实现了目标与复杂背景的分离。搭建了针对小汽车模型的试验平台，共获取16组目标图像，并进行了该算法的验证。以两组目标为例，对比了本文算法与传统三维重构的图像预处理算法的效果，本文算法分割准确性为0.9986，灵敏度为0.9889，特异性为0.9991，均高于传统方法；传统算法点云噪点率为22.7%，本文算法降低为1.15%，且平均重构耗时为2.245s，是传统算法耗时的60.6%，证明了本文提出的图像预处理方法在复杂背景下的三维重构中具有更好的效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131008      

张杰   邱琪  

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在相干光通信系统中，激光器相位噪声导致信号在复平面发生旋转，因此在接收端需要对信号进行载波相位估计和恢复。本文在利用M次方载波相位恢复算法进行相位估计时，简化了其中对相邻N个符号进行求和取平均以减轻加性高斯噪声影响这一步，将由残余频偏、相位噪声及加性高斯噪声总的引起的相位偏移量看作一个整体，直接估计出每个符号由残余频偏、相位噪声以及加性高斯噪声总的引起的相位偏移，之后再恢复出调制相位。仿真比较了该算法与传统M次方载波相位恢复算法的性能，用该算法进行相位恢复后信号的相位与原调制相位之间的误差只有10-16量级，而传统算法相位恢复后信号的相位与调制相位之间的误差可达0.3rad，本文中的算法能够更加准确的恢复出调制相位，具有更高的估计精度。本文还利用该算法在没有进行频偏补偿的条件下直接完成了相位恢复，传统算法只能对频偏补偿后的信号进行相位恢复。并且，由于减少了求和取平均这一步，使得算法的复杂度也得到了降低。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.130604      

李丹   金媛媛   童艳   白国君   杨明  

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针对目前医疗输液袋印刷过程中存在的漏印、错印等影响医疗品质的问题，提出一种基于支持向量机的输液袋智能检测与缺陷分类方法。通过对生产过程中常见的医疗输液袋缺陷特征的分析，选取品名偏移、品名旋转和品名污迹作为缺陷分类目标，将候选区与监测区位置关系、候选区与监测区旋转角度和填充度等3种特征作为支持向量机的输入向量训练分类器。实验中使用径向基核函数结合一对一分类法，以平均运算时间和识别准确率作为评价指标进行对比实验，实验结果表明本文提出的方法识别准确率可达96.7%，并且在小样本情况下，此算法表现优异。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131502      

吕天爽   杨强   于小雨   乔丽君   张建忠   王涛   汪钦   徐红春   张明江  

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基于放大自发辐射(ASE)噪声扰动和半导体激光器互注入的方法，设计并研制了一款50 GHz宽带混沌信号发生器。该信号发生器主要包括两个分布式反馈半导体激光器(DFB-SL)和一个半导体光放大器(SOA)，利用SOA产生的ASE噪声扰动SL产生混沌激光，SL互注入的拍频效应进一步实现频谱整形和带宽增强。在反馈强度9.096%、频率失谐量32.75 GHz、耦合强度1.966的状态下，信号发生器可以产生频谱带宽超过50 GHz、平坦度为±2.5 dB、光谱线宽为0.56 nm的混沌激光。高带宽、高平坦度的宽带混沌信号发生器的研制，解决了混沌激光存在的频谱不平坦、带宽窄等问题，将进一步推动混沌激光的产业化应用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131403      

梁建国   陈茂霖   马红  

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点云配准是地面三维激光扫描数据处理的重要环节。本文面向地形起伏较小的场景提出了一种基于投影分布熵的地面激光点云自动配准方法，利用信息熵对点云投影分布的集中程度进行描述，并寻找点云间的最佳分布实现粗配准，以此作为ICP算法的初始值进行精配准。相对于基于特征的自动配准方法，该方法主要关注点云整体分布的一致性。三组地面激光点云数据的配准试验表明，该方法具有更好的稳定性和成功率，尤其在点云场景出现较大视角变化或包含较多重复、对称结构时具有良好的配准结果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131501      

张瑶   王可宁   陈海滨   陈青青   王伟  

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为了提高复合式光纤法珀传感器的相关解调分辨率，提出一种基于新型复合式光楔的非扫描相关解调系统。根据所解调复合式光纤法珀传感器各腔体光学厚度变化范围，沿线阵CCD像素点排布方向，设计并采用分段式不同倾角和厚度范围的空气间隙式光楔结构，实现多个法珀腔腔长的复合同步解调。针对基底腔和空气腔腔长分别为600μm和80μm的复合式光纤法珀传感器，设计了复合式光楔，仿真并分析了其解调性能。结果表明，采用基于复合式光楔的非扫描相关解调方案，可以实现光学厚度差异较大的多法珀腔构成的复合式光纤法珀传感器的同步高精度解调，腔长解调分辨率优于单光楔解调。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.130603      

任欢欢   景军锋   张缓缓   苏泽斌  

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针对印花织物颜色丰富，花纹多变，错花缺陷检测难的问题，提出了一种基于黄金图像减法（Golden Image Subtraction，GIS）与傅里叶变换位移定理（Fourier Transform Displacement Theorem，FTDT）曲线匹配算法相结合的方法实现印花织物错花缺陷检测。首先，对印花织物图像进行高斯滤波以消除噪声对缺陷检测结果的影响；其次，利用黄金图像减法对待检测图像进行匹配，分割出缺陷区域；最后，针对错花类型的疵点，运用傅里叶变换位移定理的曲线匹配算法计算出错花相对偏移量。实验表明，该算法不仅能准确分割出缺陷区域，对疵点细节信息保留较好，而且能够精确得到错花相对偏移量，对工业生产具有一定的指导意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131005      

田会娟   郝甜甜   关涛   胡阳   蔡敏鹏   张辉  

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本文对不同光谱分布的发光二极管（LED：Light emitting diode）引起的不舒适眩光进行了研究。设计开发了R/G/B/W 4色LED光源模块，研究了该模块在3种不同背景亮度下的眩光效应，并在每种条件下进行7等级量表主观评价。实验结果表明：在3种不同背景亮度下R/G/B/W 4色LED光源产生不同程度的眩光影响。在同一背景亮度下，LED亮度越大，主观实验评分越高，即产生更多的不舒适眩光。同时研究发现，B-LED光源不舒适眩光最强，W-LED光源不舒适眩光最弱。并验证统一眩光指数UGR模型对该4色LED光源的适用性，结果表明B-LED光源UGR计算值与主观实验不舒适眩光评分的相关性最差，W-LED光源在背景亮度Lb=19.967cd/m2时其相关性最好R2=0.951。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.132301      

汤瑜   曹春芳   赵旭熠   杨锦   李金友   龚谦   王海龙  

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本文报道了InGaAs/GaAs/InGaP量子阱激光器的激光光谱研究，并首次在该类激光器（Fabry-Perot腔激光器）中发现了单模工作特性，而且该单模工作特性可以在较大的工作电流范围内(36 ~ 68 mA)存在，在一定的电流(14 mA)范围内保持单模可调谐。在20℃，当器件注入电流为62 mA时，激光器单模工作情况下的最大边模抑制比（SMSR）为29.8 dB，在其他电流条件下该器件的边模抑制比也都大于20 dB。激光器在单模工作时，器件最大输出功率（单面）达到12.5 mW。对于具有相同结构和材料的FP腔激光器来说，在不同条宽或腔长的器件中都观察到上述单模工作特性。这一特性在一些单频激光的应用系统中具有较大的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131402      

李文   金旭   张志永   李新民   罗学科  

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摘 要:化学需氧量(COD)是水源地水质有机物污染的一项重要指标,是水质监测的必检参数之一。基于紫外分光光度法（UV法）的COD在线监测是全面实施污染源在线实时监测的重要手段。针对传统试剂法COD在线检测存在的问题,本文设计了基于双光源检测方法的COD在线检测传感器。从理论方面分析了浊度、光源温度和水样温度变化对测量值的影响并通过实验建立了紫外光源和红外光源浊度和吸光度的模型。实验表明浊度与红外光和紫外光的吸光度呈线性关系，其拟合优度分别为0.9895和0.9903；散射光电压信号与浊度同样存在线性关系，它的拟合优度为0.9998。实际水样对比实验表明自制COD传感器最大相对误差为6.18%，能够准确对水样COD浓度进行测量，满足水质在线监测设备的技术要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131201      

王洪海   彭思敏   桂鑫   王昌佳   李政颖  

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本文提出了一种基于单模-拉锥多模-单模结构的光纤布拉格光栅 (FBG) 传感器，该传感器能有效提高应变的检测灵敏度。光栅区域位于拉锥多模光纤位置,多模光纤具有孔径大易耦合、写制光栅较容易、可承受应变较大等优点，基于多模拉锥光纤的光栅可使传感器获得更高的应变探测精度和灵敏度。实验通过控制对多模光纤的不同拉伸长度制作了多个不同锥度的传感器。先将一段长度为1.7 cm的多模光纤对芯熔接在两段单模光纤中间，然后对多模光纤段分别进行长度为0.8 cm、0.9 cm、1 cm的拉锥，在多模光纤锥区一侧写入长度为7 mm的FBG。通过分析反射谱中谐振波长的变化来监测温度、应变的改变。实验表明，该传感器的应变检测范围为0-960 μ?，应变灵敏度最高可达15.5 pm/μ?，而温度灵敏度为10.5 pm/°C，并且锥区半径越细应变灵敏度提升越明显。由于应变灵敏度相对传统FBG有大幅提高而温度传感特性保持不变，在没有温度补偿的情况下，由于温度引起的应变误差仅为0.677 μ?/°C，降低了应变和温度之间的交叉敏感性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.132802      

陈剑彪   孙华燕   孔舒亚   赵延仲   单聪淼  

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激光反射断层成像仿真是开展激光反射断层成像探测技术研究的关键内容。为了解决采用数值计算方法对复杂结构和形状目标进行消隐计算量大、精度较低的难点，提出了基于OpenGL处理的目标消隐及可见部分显示方法，通过启用深度缓冲区和进行深度测试，利用计算机图形加速卡在硬件层级迅速实现目标的消隐并得到面元距离信息，提高了计算效率和精度，进一步通过一次光照获取目标面元与探测视线夹角余弦值。考虑激光脉冲的时空分布特点，结合仿真的得到的目标反射率分布，采用卷积模型计算得到目标的激光回波波形。采用提出的仿真方法分析了发射激光脉宽、目标表面材料对目标激光反射断层成像质量的影响。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131104      

金秀   朱先志   李绍稳   王文才   齐海军  

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土壤速效磷养分对于作物生长的影响较大，其高光谱定量预测难度高但应用前景较好，因此大幅度提升预测值准确率、提高模型泛化性，对土壤光谱成分测试具有重要意义。本文在前期研究基础上，对皖北地区砂姜黑土的193个样本开展模型的优化、组合，利用土壤样本的可见近红外高光谱（350-1700nm）数据，结合非线性和线性的核函数，对9种算法进行模型首次优化；再利用随机森林、提升树和梯度提升树（Gradient Boosting Decision Tree, GBDT）3种集成学习算法进行模型组合和二次优化。本文通过模型比较，优选并组合了Sigmoid函数的偏最小二乘（Sigmoid-PLS）、线性的支持向量回归（Linear-SVR）、径向基的支持向量回归（RBF-SVR）和Sigmoid函数的支持向量回归（Sigmoid-SVR）4个单模型，然后在集成算法优化后发现，梯度提升树算法预测结果最优。其中与单模型的预测结果相比，梯度提升树模型组合的决定系数（R2）为0.86，提高了17.8%，相对分析误差（RPD）系数为2.55，从B等级提升到A，不仅在准确率上有显著提高，且组合模型过拟合更低，泛化性好。因此，梯度提升树的集成学习可结合多种模型优势，通过高光谱的模型集成来提升土壤速效磷的预测结果精确度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131102      

吴彬   李艳芳   蒋璐璐   胡景波   周之栩   张喜亮  

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利用大气颗粒物激光雷达观测数据、地面监测站数据和铁塔上搭载的超声波风速仪测量得到的风场数据（后面简称铁塔风数据），对2018年1月16日至1月18日浙北的一次污染过程及特征进行了分析。本次污染过程主要受区域污染物传输影响，激光雷达观测结果表明，受西北风影响，16日12时开始，西北方向城市的污染物开始向宁波传输，颗粒物浓度迅速升高，17日18时之后风向转为较弱南风，污染开始消散；532 nm通道的距离平方矫正信号与近地面污染物浓度的变化趋势一致；退偏振比、波长指数的结果显示0.5~1 km高度处的污染物与近地面污染物为两种不同的类型。HYSPLIT后向轨迹模式结果表明，该污染气团来自宁波的西北方向城市，且气团输送速度较快，HYSPLIT模式结果与铁塔风场数据分析结果一致。可见激光雷达的探测结果能够有效地表征颗粒物浓度的空间分布以及演变，并为大气污染的监测和预警提供理论依据。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.130101      

孟晶晶   余锦   貊泽强   王金舵   代守军   王晓东  

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大多数应用中都需要实现激光光束对目标的均匀照明，或者按照设计要求对激光光束的强度分布进行调制。目前，已发展了多种激光光束整形技术，其中，光束积分法是一种原理简单，适用性广的方法，因此基于该方法的光束整形技术有很大的工程意义和应用价值。本文主要介绍了基于棱镜、反射镜及微透镜阵列等光学元件的光束积分系统的组成情况，列出了典型整形光路，以及近年来在光束整形方面的研究进展。同时，介绍了在整形过程中上述方法的各自特点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.130002      

万巍   陈湛旭   陈泳竹   陈耿炎   林家勇  

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利用剪裁的纳米球掩膜沉积技术制备周期性的银纳米颗粒与银纳米孔阵结构，并探讨相关纳米结构的光学特性的研究。实验中在玻璃基片上制备六角密排的聚苯乙烯纳米球作为掩膜，接着利用电子束蒸镀银金属，在超声中去掉掩膜，可以获得周期性的银纳米三角颗粒。若在蒸镀银金属前先对PS纳米球进行氧离子刻蚀，可以获得周期性的银纳米孔阵结构。实验制备了银纳米颗粒逐步增大到纳米孔阵等一系列的纳米结构，通过测量纳米结构的透射谱，开展了纳米结构表面等离子体共振特性的分析。利用FDTD对相关纳米结构的光吸收特性进行数值模拟，理论模拟结果与实验结果基本相符。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.132501      

李书华   周亚同   王丹   何静飞   张忠伟  

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针对PVC管材表面缺陷检测中人工肉眼检测效果差、效率低下等问题，设计了一种基于机器视觉的PVC管材表面缺陷检测算法并用于工业生产。该算法主要包含图像预处理和缺陷检测两部分，而图像预处理又包括边缘遍历、条纹检测、Gamma变换等步骤；缺陷检测主要包含水平与垂直投影、快速区域生长法连通域标记、分块处理等步骤。该算法对Gamma变换以及区域生长法做加速处理，同时能够最大限度检测出PVC管材表面缺陷检测并避免误检。实验以及工厂实地检测结果表明，该算法检测准确率为97.6%，实时检测速度超过60m/min，缺陷最小检测面积为0.05mm2，而且管材运行中单边抖动≤5mm不造成误报警，管材在运行速度45m/min时漏检率为0，因而能满足实际生产需要。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131006      

李辉   王章军   王颢樾   陈超   孟祥谦   刘兴涛   李先欣   庄全风   王秀芬  

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微脉冲激光雷达作为主动式大气遥感监测设备，在气溶胶垂直廓线探测领域具有独特优势。2017年7月至8月，使用微脉冲激光雷达与小型气溶胶后向散射探空仪在昆明开展了一个月的气溶胶垂直结构联合观测实验。本文主要介绍了两种仪器探测后向散射比结果的异同与同步观测对比方法，分析了激光雷达和后向散射探空仪测量获得的气溶胶垂直分布特征。探测结果表明两者具有较好的一致性，在1至4 km高度范围内，排除云层干扰后，两种仪器后向散射比测量结果相关系数为0.87，均方根误差为0.752。观测实验表明，研制的微脉冲激光雷达为连续探测气溶胶垂直结构演化过程提供了有效手段，融合后向散射仪探空数据可以减少微脉冲激光雷达数据反演中的假设参数，开展两者联合观测具有一定应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.132801      

吕红艳   崔建国  

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液体透镜是近年来微流控与微光学技术有机结合的产物，其在成像、生物识别、光电和芯片实验室等方面具有广泛的应用前景，故得到了迅猛发展。本文研制出了一种基于调频法的介电效应液体透镜，通过调节输入电源信号频率实现了对透镜焦距的控制，获得了频率、电压、接触角、焦距和透镜孔径间的变化关系。本文研制的介电透镜所施加的电压频率范围为0-20kHz，其焦距可在6-8cm间变化，透镜孔径变化范围为2-3.25mm，透镜响应时间约为375ms。本透镜具有结构简单、驱动快速、调节精确、能耗小、分辨率良好、动态范围大等优点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.132201      

王秀友   范建中   刘华明   徐冬青   刘争艳  

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传统表情识别往往在采用单一图像的基础上进行特征提取并训练识别，缺乏表情在动态时间上的细微变化，本文利用时间前后的表情变化信息，提出一种基于概率协作表示的多视频序列融合表情识别方法。首先采用主动外观模型（Active Appearance Model, AAM）定位出人脸表情的68个特征点，然后利用提出的融合策略将相邻三帧表情图像的AAM特征进行融合，最后利用概率协作表示的分类优势进行识别。实验结果表明，在CK+表情数据库上，所提出的方法能够把握住表情的时间变化信息，相比于近几年的表情识别算法，在识别率上取得较好的效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131004      

张曙光   李正贤   王伟  

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为提高频谱利用率，同时减少光路的建立时延和阻塞率，提出一种高频谱资源利用率、低光路建立时延的CODS-RSA算法。CODS-RSA算法在提前计算期间，通过提前计算控制模型、频谱位示图和最佳分配算法建立光连接请求业务数据库。CODS-RSA算法在路由频谱分配时，根据光连接请求业务数据库和实时更新计算进行路由频谱分配。通过仿真验证：CODS-RSA算法提前计算减少了光路的建立时延，频谱位示图和最佳分配算法分配频谱提高了频谱利用率，业务请求的阻塞率也相对降低。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.130602      

陈舒婷   郭昊旭   邱晓东   陈理想  

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从Maxwell方程组出发，将与旋光效应相关的二阶非线性电极化作为线性电极化的微扰项，并结合角谱表示理论，以傍轴高斯光束作为入射光场，研究了光束在具有自然旋光性的Bi12SiO20晶体中的传播问题，并分别采用Minkowski和Abraham两种形式的光动量，得出Bi12SiO20晶体中的光动量及角动量表达式。结果表明，旋光性的存在使得晶体中的Minkowski动量和Abraham动量的比值不再是晶体折射率的平方。采用Minkowski角动量密度形式，可以发现光场与晶体之间的角动量会发生耦合，虽然光场自身的角动量不守恒，但光场和晶体的总角动量守恒。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.132601      

吴沛佶   梅雪   何毅   袁申强  

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针对视频中的几种异常行为，构建训练模型对其进行识别。使用卷积神经网络(CNN)进行特征提取并采用Adam算法（一种基于梯度的优化算法）进行优化。引入自适应池化层，筛选出判别的特征信息，减轻网络的计算量，加快识别视频中存在的异常行为。使用Adam算法对模型进行优化后，识别率可以达到87.6%，引入自适应的池化层后，识别率可以达到91.9%。该卷积神经网络(CNN)对视频中基本的异常行为的检测效果比iDT和双流网络更快更准确；相较于TSN和TRN,识别的准确率稍低，但是识别的速度更快。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131101      

曲洪权   宫殿君   张常年   王彦平  

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本文提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）结合随机向量函数链接神经网络（RVFL）的光纤入侵信号的特征提取与识别算法，目的在于对分布式光纤上的入侵信号类型进行准确识别。首先，对采集到的光纤入侵信号做预处理操作，包括最小-最大规范化处理和db3小波去除低频噪声；其次，采用EEMD方法对入侵信号进行分解得到5组本征模态函数（IMF）；之后，计算各IMF分量的能量占比，并依据方差分析法筛选出3组特征向量；最后，特征向量被送入RVFL网络进行训练并对入侵信号进行识别。实验结果显示该算法能正确识别不同入侵信号的类型，并达到较高的准确率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.130601      

梁令羽   张天天   何为  

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针对头部姿态估计准确率在实际应用中易受到光照、遮挡等干扰因素的影响以及大量运算导致算法运行速度较低的问题，提出了多尺度卷积神经网络的头部姿态估计算法。通过使用不同尺度的卷积核对输入的头部姿态图片进行特征提取，丰富了图像特征的同时保留了图像信息，增强算法对干扰因素的鲁棒性。同时引入1x1卷积对网络结构参数进行降维，降低系统的运算量，提高算法的时效性。实验结果表明，本文提出的算法在Pointing ‘04和CAS-PEAL-R1数据库的识别率分别为96.5%和98.9%，对于光照、表情、遮挡等干扰表现出较好的鲁棒性，具有较好的运行速度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131003      

刘阳   姜润强   于洪君   陈健  

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针对目前图像质量数据库的主观评价方法存在失真等级少、缺少对实验结果分析等问题，文中提出一种大样本图像质量主观评价方法。该方法基于双激励连续质量量表法设计，使用简化的2级主观评价尺度。通过循环积分、最优选择和顺序调整获得样本图像的质量排序，并基于模糊聚类分析序列。模糊聚类分析的核心思想是将图像获得次序的概率视为两者的匹配程度，从而建立样本的模糊相似矩阵。通过指标规格化、建立模糊相似关系、建立模糊等价关系、分类、评分，确定图像质量得分。进行64级失真的图像质量主观评价实验，结果表明图像质量得分能够准确反映可察觉差异的变化，主观评价结果的正确率达到94%，在百分制下图像质量得分的标准差介于0~7，均值为3.08，远低于其他图像质量数据库的水平。文中所提方法具有较好的准确性、稳定性，适用于图像质量数据库的主观评价实验和人眼视觉特性的研究。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131103      

方岚   于凤芹  

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针对视觉背景提取（Vibe）运动目标检测算法存在的鬼影及阴影问题，利用鬼影与背景相似而运动目标与背景差异大的特点，提出一种基于前景和邻域背景像素直方图相似度匹配的方法来快速检测鬼影并更新背景模型；利用阴影的颜色特性和纹理不变性，提出在亮度和色度分离的YCbCr色彩空间中先根据颜色特性得到候选阴影区域，再利用完全局部二值模式算子（CLBP）提取区域的详细纹理特征进一步检测与去除阴影。在公开视频数据库CDnet-2012上进行仿真实验，仿真实验结果表明该算法能够保证运动目标被完整检测的同时快速去除鬼影和阴影，较原Vibe算法检测精度提高了21.53％。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131002      

董永峰   杨雨   王利琴  

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针对图像语义分割问题中，图像的上下文信息利用不充分、图像边缘分割不清等问题，提出一种将多尺度特征提取与全连接条件随机场相结合的网络模型。将RGB图像和深度图像分别以多尺度的形式输入到网络中，利用卷积神经网络分别提取RGB图像和深度图像的特征，并将深度信息作为补充信息添加到RGB特征图中，得到语义粗分割结果。最后，采用全连接条件随机场优化语义粗分割的结果，得到语义精细分割结果。实验结果表明，所提方法提高了图像语义分割的精度，优化了图像语义分割的边缘，具有实际应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131007      

张定祥   谭永前  

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基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks，CNN)的VGG-19(Visual Geometry Group)模型，研究了卷积神经网络对输入纹理进行卷积时，输入纹理特征图的边缘信息对生成自然纹理效果的影响。在使用卷积神经网络的VGG对输入图像进行卷积时，为了防止过拟合(over-fitting)现象采用平均池化的方式对特征图进行处理，在一定程度上保护了特征图的边缘信息，比采用最大池化处理特征图取得更好的生成效果。同时，提取各层特征图的边缘信息并叠加到特征图中，能很好的保留纹理图像的边缘结构信息。实验结果表明，改进后的方法能取得较为理想的纹理生成效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131001      

郭志坚   孙乾  

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利用强场近似结合时间窗函数的方法，计算了氢原子在波长为800nm的少周期强激光场中阈上电离的二维动量分布，并与利用Coulomb-Volkov近似结合时间窗函数计算的结果进行比较。发现在长程库仑势作用下周期内干涉及周期间干涉共同作用形成了二维动量谱中的扇形结构条纹。另外，通过数值求解含时薛定谔方程方法计算了氢原子在不同脉宽下的二维动量谱，发现二维谱中除了周期内干涉和周期间干涉条纹，还出现了一些条纹结构。研究结果表明，该结构是由再散射电子波包形成的。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.120202      

赵明   王希明   张晓慧   张望  

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傅里叶叠层成像是一种新型的大视场、超分辨率显微成像技术，本文研究将傅里叶叠层成像技术应用于在宏观成像领域。建立了宏观傅里叶叠层成像的物理与数学模型，给出了傅里叶叠层重建算法，搭建了透射式宏观成像系统，开展了实验研究，实验结果表明宏观傅里叶成像方法能够大大提高成像系统的分辨率。该技术在航空、航天、远距离侦察等领域中具有巨大的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121101      

王金艳   李奇   陈曦   郑权   李世杰   陈磊   张毅博   黄洋  

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设计了激光二极管抽运的424nm腔内和频蓝光激光器。激光器采用复合V型腔结构，利用Ⅰ类临界相位匹配的三硼酸锂（LiB3O5，LBO)晶体对掺镱钇铝石榴石（Yb: YAG）晶体的1030nm谱线和掺镨氟化钇锂（Pr：YLF）晶体的720nm谱线进行腔内和频。当Yb：YAG晶体的抽运功率为5W，Pr：YLF晶体的抽运功率为3.1W时，实现了18mW连续运转424nm蓝光激光稳定输出，光-光转换效率0.2%，水平及竖直方向的光束质量因子M2分别为1.62和1.50。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.131401      

高海英   白雁力   姚荣彬   王旬   刘达见  

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设计短磁聚焦脉冲展宽分幅相机模型，以脉冲展宽原理和光电子运动方程基础，研究飞秒光电子在脉冲展宽系统中的加速、传输和成像特性，分析时空弥散，探讨其降低方法。研究结果显示，当脉冲展宽系统长500 mm、展宽斜率为10 V/ps和加速电场为2 kV/ mm时，传输时间弥散引起的总物理时间分辨为1.62 ps，占相机时间分辨的70%；空间弥散为62.87 μm，降低相机成像对比度13.58%。通过提高加速电场能有效降低传输成像时空弥散对相机物理时间分辨率和成像对比度的影响。研究结论对脉冲展宽分幅相机时空分辨性能进一步优化和提升具有重要理论意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.122301      

柯熙政   杨珂   张颖  

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光在大气湍流中传输时波前会发生畸变，使得接收光信号受到严重干扰，通信误码率增加，严重影响了无线光通信的稳定性和可靠性。计算光场自适应光学成像（Computationally Adaptive Plenoptic Imaging System, CAPIS）技术能够同时记录光线的位置和方向等光场信息，通过计算方法从光场信息中得到畸变波前斜率从而重构波前。本文对CAPIS技术探测光学波前畸变进行了研究，给出了数值计算模型并进行了仿真分析。结果表明，CAPIS技术可准确地探测低阶像差波前，波前残差均方根值小于0.1λ。建立实验光路并实现了对低阶像差波前的探测，波前残差均方根值小于0.5λ。仿真和实验结果均表明，CAPIS技术可有效地探测低阶像差波前，该结果对探索大视场波前探测方法具有重要的研究意义和实用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.120101      

张银   任国全   程子阳   孔国杰  

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环境感知是无人驾驶核心技术之一，利用三维激光雷达进行障碍物检测一直是国内外的研究热点。本文首先按照传感器的种类介绍了无人车障碍物检测方法的分类，然后详细分析了基于三维激光雷达进行障碍物检测的传统方法。深度学习是二维图像目标检测及分类的重要方法，在分析三维激光雷达点云的特点同时分析点云深度学习的挑战，最后详细分析三维点云深度学习在障碍物检测方面的研究现犹?在障碍物检测方面的研究现犹?在障碍物检测方面的研究现状以及发展趋势，并且介绍了自动驾驶领域的KITTI数据集和ApolloScape数据集。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第13期 pp.130001      

刘经佑   雷枫  

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提出了一种精密调节光程的方法，用于透过式低相干光学干涉系统，测量透镜中心厚度。利用一对楔形棱镜，将接近垂直于光轴方向的低精度直线移动转化为沿光轴方向的高精度直线移动，实现高精度的光程调节。楔形棱镜的楔角角度决定光程调节的精度，楔角角度越小，光程调节的精度越高。实验中使用5?30'的楔角棱镜组和精度5μm的直线移动装置，实现了光轴方向精度小于0.5μm的移动调节，测量透镜中心厚度的精度在0.9μm以内。采用透过式低相干光学测量方法，提高了干涉条纹的对比度，可以测量各种类型透镜的中心厚度，也很容易扩大其测量厚度范围。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121201      

夏宇   李敏   袁帅   李振宇   贺明洋   卢文晖   王锋   曾和平  

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利用太赫兹时域光谱技术测量了氧化铝和氢氧化铝样品在0.5 -1.5 THz范围内的太赫兹时域电场信号。对测量得到的时域信号进行傅里叶变换，得到样品信号与参考信号频域的振幅和相位信息。对比参考信号频域谱发现，氢氧化铝在1.20 THz和1.33 THz有明显的特征峰，而氧化铝则与参考信号频域谱的特征峰相同。为了进一步实现对氢氧化铝特征峰的强度调控，本文通过石墨烯与氢氧化铝一定比例的掺杂，利用石墨烯表面等离激元的近场增强效应，增强了分子内羟基的共振伸缩，实现对氢氧化铝特征峰的增强调控。这项研究不仅可以对氢氧化铝进行无损检测和有效识别，也可以利用石墨烯增加氢氧化铝的检测灵敏度，而且对进一步利用太赫兹时域光谱技术研究其他氢氧化物的光谱信息具有借鉴意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121402      

贺元兴   司文涛   张浩元   甘世奇   吴统邦  

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依托大口径地基红外测量系统测量空中动态目标红外辐射特性，受外场环境状态多变的影响，测量系统产生灰度漂移是影响辐射测量精度的因素之一。本文通过大量外场试验数据，研究了红外测量系统输出灰度值及定标背景偏置随环境温度的变化规律，分析了背景偏置变化给面目标辐射测量精度带来的影响。在此基础上，提出了一种基于背景偏置对消的面目标辐亮度计算新方法。该方法由于消除了对环境温度依赖较大的背景偏置项的影响，可有效提高动态目标红外辐射特性的测量精度。采用传统方法和新方法对某型飞机的动态特性测试数据进行处理和比较，结果验证了新方法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.120401      

金一康   于凤芹  

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本文根据图像中连续分布的背景区域被前景物体阻断的观察，提出背景连续性先验，并基于此假设实现了一种新的显著性检测方法。该方法首先对图像进行超像素分割，寻找任意一组超像素间的长度最短路径，并根据路径中超像素与路径首尾两端的超像素的色彩差异计算超像素的前景权重。之后经过基于色彩差异的前景权重修正和结合边界先验的显著性优化得到最终的显著性检测结果。本文方法在多个图像数据集上进行了检测效果测试，并都取得了优异的表现。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121006      

刘欢   李春庚   安居白   魏帼   任俊丽  

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在多目标追踪（MOT）中，运算数据量大、算法处理速度要求高。而追踪速度和追踪准确性是矛盾的，为此提出将单目标追踪时具有快速优势的核相关滤波（KCF）应用于多目标追踪。为了克服KCF只根据目标外观模型追踪准确性低的不足，融入运动模型，计算检测目标框和预测目标框的交并比（IOU），通过匈牙利算法确定目标间的最优关联，以期在多目标追踪时，提高追踪速度且不降低准确性，有效解决目标非惯性运动和相机抖动等难题。KCF和IOU模型都具有快速响应的特点，因此算法可满足在线处理数据的要求。在公开的2DMOT2015、MOT16数据集上进行实验，将本方法与其他优秀方法相比，在保证具有30 fps以上的处理速度的同时追踪准确性依然高出10%以上。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121501      

刘雨昭   陈智利   费芒芒   惠迎雪   刘卫国  

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本文采用微波回旋共振离子源，研究了在不同Kr+离子束参数下，对旋转蓝宝石样片表面的刻蚀效果；采用四因素三水平正交试验，分析了改变Kr+离子束入射角度、离子束能量、束流密度、作用时间四个参数对辐照后蓝宝石表面结构的影响规律，研究了离子束参数与蓝宝石表面粗糙度及刻蚀速率的关系。实验结果表明：当离子束入射角度为60°、能量为600eV、束流为27mA、作用时间为90min时，刻蚀后粗糙度最大，且形成的表面形貌具有明显的点状结构；当离子束入射角度为60°、能量为600eV、束流为27mA、作用时间为30min时，刻蚀速率最大且表面形貌点状结构密集。因此，利用最优参数组合可以得到良好的点状纳米结构、粗糙度及刻蚀速率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121601      

李宁孝   王国栋   王岩杰   胡诗语   王亮亮  

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针对视频分类中时序特征的融合问题，本文将二维卷积神经网络中的挤压激励网络与三维卷积残差网络相结合，用于强化时间维度上的学习，以及提高训练效率和训练精度。因此，提出了新的三维挤压激励网络结构模块，它比直接转化而来的三维挤压激励模块多了一个时间维度系数，该系数记录了研究对象在时间轨迹上所进行的动作轨迹变化。新模块不仅可以记录某个时间点的特征而且能够强化多个时间点的关联性。此外，本文还将具有时空纬度的挤压激励网络实际应用于人物的动作行为识别，以检验新模块的有效性。最后，通过实验表明新模块可加快loss收敛并有效提高视频分类精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121004      

胡甜甜   吴金鹏   阴慧娟   杨勤劳   王军  

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摘要 发光二极管 (1ight emitting diode，LED)是一种具有一定带宽的非相干光源，LED光生物学效应的发现推动和促进了其在生物医学方面的研究与应用。本文旨在介绍LED光源的生物学效应，梳理其在临床的应用发展现状及对未来LED光源在生物医学应用的前景进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.120003      

梅启升   王敏   周群  

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摘要 干涉条纹对于光学测量中微小变形的检测十分重要，干涉条纹的检测结果作为测量方案的评价指标。当前通过图像传感器收集到的干涉条纹具有多种噪声干扰，噪声对于干涉条纹图像处理算法影响较大，传统的图像处理算法得不到理想的结果并且无法计算干涉条纹的级次。根据干涉条纹的特征与噪声分布的特征，提出一种基于多种噪声的干涉条纹检测算法并基于C++语言平台进行实现。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121007      

刘双   王勤英   西宇辰   唐怡荣   裴瑞   白树林  

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在Q235碳钢上采用脉冲激光器制备出铁基熔覆涂层，探究了不同热处理温度（600℃×2h、750℃×2h和900℃×2h）对涂层的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计对熔覆层的微观形貌、相组成和显微硬度进行了表征，利用交流阻抗谱（EIS）、动电位极化曲线探究了不同温度热处理前后熔覆层的腐蚀行为。结果表明，涂层由结晶组织和非晶组织组成，结晶相随热处理温度增加而增多。热处理会增加熔覆层近表面的硬度，其中900℃×2h热处理的熔覆层近表面平均硬度最高，约为1100HV0.1。耐腐蚀性能随着热处理温度的上升而增加，900℃×2h热处理后的铁基熔覆层具有最高的自腐蚀电位-0.52500V和最低的自腐蚀电流密度2.2810×10-6A/cm2，耐腐蚀性能最好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121401      

李云超   胡旭文   张璐   刘召军   张开放   牟仕浩   闫树斌   张彦军  

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频率稳定度是评价相干布局囚禁（CPT）原子钟性能的重要指标，而原子气室内部缓冲气体种类与气压比是影响CPT原子钟频率稳定度的主要因素。缓冲气体可减少碱金属原子与气室内壁的碰撞，并通过Dicke效应压窄多普勒展宽，但碱金属原子与缓冲气体之间的碰撞会引起碱金属原子超精细能级移动，且该频移与原子气室温度相关。选用Ar与N2为缓冲气体，从理论上对其温度频移特性进行了仿真分析，并通过实验测试了不同缓冲气体比例下CPT原子钟的温度频移特性，根据理论与实验结果确定了原子气室内部最佳的缓冲气体比例，找出了对应的最小温度频移工作点。研究结果对设计CPT原子钟原子气室内部缓冲气体气压比和工作温度具有一定借鉴作用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.120201      

杨琳   段志勇   马刘红   李梦珂  

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基于表面等离子体激元的纳米激光器，是目前纳米光子学与半导体激光交汇产生的研究前沿。此类激光器能够将光源的尺寸降低几个数量级，结合表面等离子体波将波长限制在纳米尺度内传输，突破衍射极限，从而达到与电子学器件的尺寸相匹配，最终实现整个光互连系统的小型化和低功耗。基于表面等离子体激元的纳米激光器也因其局域特性好、响应速度快等优点而受到广泛关注，并且被应用于能源、光子芯片等方面，促进了激光器微型化的发展。本文，对近年来的表面等离子体激元纳米激光器的研究工作进行了总结，并详细介绍了各种结构及其优势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.120002      

金秋含   王阳萍   杨景玉  

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针对传统的多特征融合变化检测方法，没有考虑不同特征和不同尺度纹理特征对于变化检测贡献不同的问题和针对传统的MRF(Markov random field)变化检测方法，其变化检测质量受空间信息权重影响的问题，提出基于密度引力和多尺度多特征融合的变化检测方法。首先，利用局部相似性度量计算Gabor纹理特征的相似性图像，运用信息熵融合不同尺度不同方向的相似性图像，其次利用变化矢量分析计算光谱差异图像，采用自适应的方法将光谱差异和纹理差异结合构建异质性图像，然后将密度引力模型与传统MRF相结合，引入自适应权重的MRF模型，最后通过DAMRF(Density attraction based Markov random field)获取异质性图像的变化图。实验结果表明，该方法能够更加充分利用不同特征和不同尺度纹理特征，而且能够更好的保持图像边缘细节，提高了变化检测精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121003      

刘婷婷   王培光   张娜  

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高反光金属工件缺陷的高效检测是目前工业生产中亟待解决的难题，在获取图像时易夹杂较多高光噪声，影响目标信息检测。为减少高光饱和区域信息丢失的干扰，本文提出一种基于Zernike矩改进的亚像素边缘提取的工件缺陷检测算法。首先，对图像基于块匹配思想进行初次估计并进行小波分解，对分解的高、中、低频信息逐次进行滤波及增强，在小波逆变换后重新进行估计；然后利用改进的Zernike矩亚像素边缘提取算法定位图像边缘并提取特征信息；最后通过计算连通区域几何参数筛除非缺陷轮廓，并计算全局信息熵判断是否存在缺陷。通过实验对算法有效性进行验证，结果表明提出的算法可以降低金属高光噪声有效提取缺陷边缘，并且在环境光照变化时具有较强的鲁棒性，提高了金属工件的缺陷检测精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121203      

常闪闪   麻云凤   廖利芬   程旺  

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消光比是激光晶体的一个重要特性参数，当入射光垂直样品光轴入射时，它反映晶体内部应力双折射的大小。传统上采用正交偏光法测量并定义。利用琼斯矩阵，对传统测试方法展开分析，找到消光比和应力双折射相位差的关系,提出将旋转样品法用于晶体消光比的测量，给出表达式，并对误差进行理论分析。旋转样品法操作简单，测量过程中无需变换检偏器起偏器的光轴方位，也不涉及样品光轴方位角的测量，因此同等条件下误差较小。实验室使用功率不稳定度小于0.2%的光源、消光比高于50dB的起偏器搭建测试系统。测试系统适用于 范围的待测样品，且测试精度小于-55dB。对一1/2波片进行测量，消光比等于-41.66dB，综合误差小于1%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121202      

黄晚晴   张 颖   孙喜博   耿远超   王文义   刘兰琴  

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B积分判据自从建立后，一直是大型激光驱动器控制非线性效应的基本设计判据。通过分析美国劳伦斯-利弗莫尔实验室在研究国家点火装置中建立两个B积分判据的实验过程和模拟过程，明确了B积分判据的内涵和产生条件，指出了B积分判据的适用性以及其存在的问题，得出两个B积分判据并非不可突破的结论。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121403      

于莉媛   韩斌   何金刚   杨磊   舒刘琴   牛萍娟  

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本文设计了一种基于蓝绿光LED光源的黄疸光疗仪光源系统。根据光线在皮肤和组织中传递过程和胆红素和光红素之间转化过程，并通过光谱匹配建立与目标光谱匹配度较高的光源光谱。经过对光源阵列进行设计和仿真，并应用仿真结果加工成光源系统，对光源系统进行照度检测，得到照度平均值为32.9μW/cm2/nm，均匀度达到81%。为进一步提高光源系统均匀度在光源系统中加上菲涅尔透镜，得到当菲涅尔透镜的环距为1mm、透镜到光源的距离为1cm时，得到最高均匀效果，经加工测试后得到，光源系统照度为31μW/cm2/nm，均匀度约为85%，与设计要求相符。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.122302      

梁飞   张娜  

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阴影与遮挡对线性菲涅尔式太阳能集热系统的光学性能有重要影响。本文考虑阴影与遮挡分析方法在工程研究中的需要，提出了一种阴影与遮挡计算分析模型，并给出了阴影与遮挡计算验证方法。在单侧布置8列，镜宽800mm，截面为等腰直角三角形结构，全天无阴影工作6h，所有一次镜瞄准线为二次开口平面的中线，等间距布置条件下，对比了镜间距为100mm时阴影在SolTrace与本文模型的计算结果，验证了计算模型的正确性。给出了本文模型在上述条件下确定镜场布置最佳间距的实例，得到合理间距为331mm，与传统无阴影布置方法得到的330mm接近，验证了本计算模型的正确性。本计算模型相较于传统分析方法，具有更加方便、快捷、准确的特点。该模型对于线性菲涅尔聚光镜场中的阴影与遮挡分析具有普适性，对线性菲涅尔式聚光系统的设计具有较好的指导意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.122202      

贾科军   张守琴  

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直流偏置光正交频分复用（DCO-OFDM）具有实现简单，频带利用率高和能提供足够照明等优点。结合DCO-OFDM和码分多址（CDMA）建立了DCO-MC-CDMA系统。受系统结构限制，在DCO-MC-CDMA系统中选用Gold码和m序列作为扩频地址码，但其互相关性较正交码差，会带来更大的多用户间干扰（MUI）。采用最大比合并（MRC）、等增益合并（EGC）和正交恢复（ORC）合并，推导了受加性高斯白噪声（AWGN）、MUI和限幅噪声影响时信噪比表达式，并建立了MATLAB蒙特卡罗误码率（BER）仿真模型。研究结果表明，随着用户数的增大，MUI会使系统BER性能变差。ORC消除了由于子信道增益不同而导致的MUI，因而BER性能最好。Gold码的互相关性比m序列好，采用Gold码的DCO-MC-CDMA系统BER性能更好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110604      

邢焕兴   武保剑   万峰   曹亚敏   文峰   邱昆  

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将非线性光纤的纤芯设计成椭圆，可以有效控制光纤中少模四波混频的相位匹配条件，从而制作少模光纤参量器件。本文研究椭圆纤芯少模光纤的模式特性，给出少模光纤中克尔非线性耦合模方程的一般形式，详细描述少模光纤参量放大器的设计方法。利用COMSOL仿真软件获得导波光场模式分布对纤芯椭圆率的依赖信息，进而可计算少模之间的四波混频相位失配因子和相应模场交叠积分（或非线性系数）。具体考察了阶跃型折射率分布的椭圆纤芯少模光纤中三个模群的简并四波混频过程，计算表明，采用泵浦功率为0.5W的LP21a模，可使LP11a或LP21b模获得20.15dB的最大增益，在增益劣化2dB的范围内可允许的椭圆纤芯误差为0.6μm。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110603      

向鹏   周宾   祝仰坤   贺文凯   岳晓庚   陶依贝  

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摄像机标定是从图像中获取真实世界度量信息的关键步骤。传统摄像机标定方法依赖于不同的相机模型、对镜头畸变处理较为复杂、标定过程较为烦琐，而浅层神经网络标定法手动特征提取过程复杂、网络训练过程不稳定、复杂环境下标定精度不高，针对以上问题提出了一种基于深度神经网络的摄像机标定方法，实现大范围平面区域内的灵活、高精度标定。无须进行数据特征提取或分类，通过对网络结构、超参数与训练算法进行优化，使深度神经网络能被快速有效地训练。实验结果表明，相较于张正友标定法与浅层神经网络标定法，该方法在大范围、多拍摄角度和高畸变条件下均能达到更高的标定精度，镜头存在高畸变时，于 633×763mm标定范围内平均标定误差仅为0.1471mm。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111505      

肖功利   徐俊林   杨宏艳   韦清臣   窦婉滢   杨秀华   张开富   杨寓婷   李海鸥   李琦   陈永和   傅涛  

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本文提出了一种锯齿共振腔耦合金属波导结构，该结构由多个相互垂直的矩形波导和锯齿共振腔构成。利用锯齿共振腔的等离子体局域特性实现多端口滤波，并通过多路复用实现多通道逻辑门信号输出，最终实现多通道等离子体逻辑门输出光源。采用时域有限差分（FDTD）方法讨论锯齿谐振腔的长度和宽度对强透射现象的影响，并根据各输出端口的透射波长的变化实现对结构解复用特性的改变与控制，并根据该特性实现多通道逻辑门输出光源。研究发现，这种波导结构在加入锯齿共振腔后有更好的信号输出频率，可通过调整锯齿共振腔长度和宽度实现对逻辑门光源输出信号的频率控制；通过增加结构中输出波导数量来增加逻辑信号输出端口，可实现双通道及三通道逻辑信号输出功能。这种锯齿共振腔耦合金属波导结构构建的逻辑门输出光源具有较好的传输效率和较宽的工作带宽，通过锯齿共振腔的长宽参数调整，传输效率可达60%，平均工作范围为1000nm。这说明该结构具有更好的逻辑门光源输出功能，该设计将在未来的全光逻辑输出信号源中有潜在的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121301      

孙亚园   白光富   胡林  

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本文研究了谐波分量对三角形光子微波信号相似度的影响。用数值模拟方法研究三角波形的傅里叶级数保留至不同阶次时波形与理想波形的相似性。当傅里叶分量保留至三阶时波形与理想三角波形的相似度达到0.989，此时与理想波形差异主要体现在峰值处，差异小于0.05。本文提出一种基于双平行马赫-曾德尔调制器（DP-MZM）产生三角形光子微波信号的方法。作者先通过实函数的方法对系统的工作原理进行了推导，再对系统进行实验验证。通过调节系统的六个参数，使其产生的边带经光电转换后，得到的基频分量和三次谐波分量的功率比值与理想三角波形的一阶和三阶傅里叶分量功率比值相等，从而得到三角形光子微波信号。实验结果显示该系统能产生6GHz的三角形光子微波信号。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110602      

刘芳华   龚鑫   张雅楠   孟俊清   陈卫标  

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垂直腔面发射激光器(VCSEL)和传统的边发射半导体激光器相比具有线宽窄、光束质量好、可靠性高和制造成本低等优点。随着808 nm VCSEL阵列的输出功率和转换效率的提高，它成为了固态激光器泵浦源的新选择。本文介绍了VCSEL的性能优势、应用场合及发展现状，综述了808 nm VCSEL泵浦的固态激光器研究进展，讨论了该激光器的技术缺陷及发展前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.120001      

周凯   王向军   王仲   万子敬  

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本文面向无人移动平台自主相对导航任务对高精度位姿测量的应用需求，针对视距变化较大时现有的视觉测量系统和方法在测量范围和分辨率等方面存在的不足，提出了一种分段式组合位姿测量方法和系统的实现方案。该方法根据测量距离的不同将测量任务分为远段和近段。由两组正交线阵相机构成远段图像测量子系统，可实现视距变化范围35m~5m时的高分辨率位置测量，由一个面阵相机组成近段测量子系统，可实现视距小于5m时的精确位姿测量；利用柱面镜线阵相机的成像方程为远段图像测量子系统构建了线性三维坐标测量模型，并利用最小化物方空间误差的方法标定各线阵相机的外部参数；针对近段图像测量子系统的单目位姿测量问题，提出了一种基于线性初始解的迭代位姿优化方法。实验结果表明，系统在35m~5m的视距变化范围内可实现<0.5%的相对位置测量精度和低于40mm的均方根误差，在5m以内的视距范围内可实现小于1°的姿态测量误差，可以满足大视距位姿测量的任务需求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111504      

苏云龙   平雪良  

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摘 要 针对物体三维点云边缘提取效果不佳，提取时间过长等问题，本文基于高斯映射聚类边缘提取算法提出了一种快速而精确的新方法，先通过凝聚聚类和估计法线将高斯球中的法线进行聚类，然后分析每个点最近邻域点的协方差矩阵特征值来检测边缘特征。对不同的点云对象进行边缘提取对比实验，分别从边缘提取效果和提取时间进行对比分析，实验结果表明，本文提出的新方法能快速有效地提取点云的边缘特征，相比原高斯映射聚类边缘提取算法有很大的提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111402      

胡栋挺   申文   马文超   刘新宇   苏宙平   朱华新   张秀梅   阙立志   朱卓伟   张逸新   陈国庆   胡立发  

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基于随机并行梯度下降(Stochastic parallel gradient descent, SPGD)算法的无波前探测器的自适应光学系统(Adaptive optics system, AOS)具有结构简单、像差校正能力强的优点，在生物显微镜、激光大气通信等领域有很好的应用前景。本文利用计算机模拟仿真基于变形镜与SPGD算法的无波前探测AOS,在不降低精度的条件下，为了提高基于SPGD的无波前探测AOS的收敛速度，对SPGD算法中随机扰动幅值与增益系数两个关键参数之间的关系进行了优化。实验发现固定的AOS存在参数优选区域，且与初始畸变大小有关。最后进行了理论验证并与模拟退火算法进行比较，结果表明SPGD算法收敛精度比模拟退火算法高6.32%，并具有更好的收敛速度与精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.122201      

王康   金玉   刘昱玮   李志祥   骆昕   吴志军   相春平  

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我们利用传统紫外光刻技术与激光双光束干涉光刻技术相结合的方法以及激光双光束干涉连续两次曝光的方法,制备了具有多种形貌和周期的微纳米复合结构，解决了利用传统激光干涉加工技术制备微结构的形貌和周期单一的问题。通过优化实验条件，我们制备出了微米条形光栅、矩形、圆形和六边形点阵与纳米类余弦形光栅相结合的微纳米复合结构；通过在玻璃/银膜/CH3NH3PbI3结构中引入微纳米复合光栅结构，使得CH3NH3PbI3的吸收在可见光范围内得到明显的增强，这主要归因于微米光栅的散射效应和纳米光栅诱导银膜/CH3NH3PbI3界面表面等离子激元的电场增强效应的共同作用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.120501      

徐浩   朱勇康   陆燕飞   尹建华  

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近年来，拉曼光谱学正在被更多地用于生物医学领域的分析研究，对目标样本或组织的在体原位无损探测更是引起关注，意义深远。而拉曼探针作为实现这一目的的重要拉曼检测工具也在不断的发展和多样化、功能化。由于拉曼光谱本身极其微弱，且易被其他噪声信号干扰，因此对拉曼探针的设计生产提出了极高要求。本文将对现有拉曼探针的一般设计及其构造进行深入介绍，包括光纤选择，探针顶端设计，添加过滤膜/片，探针后端优化等。综述拉曼探针技术在生物医学领域的拓展和应用，其中，不同设计的拉曼探针及其与其他光谱或成像模式的结合应用，给生物医学及临床探测等领域带来了新的活力和广阔的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110005      

谢若晗   何思远   朱国强   张云华  

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目标的雷达特性在军事领域，如目标识别、电子对抗等，具有非常重要的意义。本文针对雷达目标自动识别，对目标属性散射中心进行了参数化建模。建模前，进行了基于含实体部件分解的目标高精度几何建模，提出了一套含空间射线分集的射线追踪方法。并且基于此，发展了一套基于空间射线分集的目标散射中心参数化正向建模方法，在现有的提取面类散射源的基础上，额外增加了目标边缘强散射源的散射中心，同时推算出了其模型参数。将该方法与现有的高频方法计算所得的结果进行比对，说明了参数化模型的有效性，为雷达目标特征数据库的获取提供了一条新的辅助途径。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.122901      

全永志   高树辉   杨孟京   姜晓佳   何欣龙  

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图像的数字化使图像具有较强的可编辑性，USM（Unsharp Masking）锐化在目前广泛应用的数字图像编辑中是较为常用的一种方法。为了提供图像真伪、篡改鉴定技术参考，文中提出一种检验USM锐化的方法。首先利用局部二值模式方法（Local Binary Pattern，LBP）检测图像边缘特征，然后使用支持向量机（Support Vector Machines，SVM）进行分类以检测图像是否被锐化，同时针对不同的锐化强度，对比不同LBP检测模式来筛选实验最优检测方式。实验结果表明，LBP方法能达到较好的USM锐化检测结果，其中旋转不变模式的检测效果最好，在弱锐化情况下仍能达到90%的检出率，优于现有文献中各类方法的检测性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121002      

李院院  

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采用密度矩阵方程分析了倒Y四能级原子系统中相位周期场驱动的双通道四波混频(FWM)过程。数值结果表明，周期性相位调制的探测场可以调控两个通道的FWM信号，使之叠加或分离；选择不同调制频率、调制系数及缀饰场强度可使FWM信号出现抑制、增强或分裂。这种周期场驱动的调控方法可望用于光学非线性过程的优化及光信息处理。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121901      

陈向宇   云挺   薛联凤   刘应安  

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遥感数据中的树种自动分类是林业研究的必要前提，对森林资源的监测、森林可持续管理以及生物多样性研究都具有重要意义。利用先进的激光探测与测量(LiDAR)设备可以获取森林的高密度点云数据以呈现树木的明显特征，但是需要进一步从大量扫描点云数据中提取有效特征来进行树种分类。本文选取了位于杭州钱江新城森林公园和新疆维吾尔自治区阿克苏市红旗坡农场的五种树木作为研究对象。具体的树种有水杉、柳树、女贞、竹子和苹果树。本文基于机载LiDAR获取的高分辨率点云数据，结合支持向量机分类器，提出了多种树木特征，如树木结构特征参数(SF)、树木纹理特征参数(TF)和树木冠形特征参数(CF)，以实现不同树种的分类。实验结果表明，5种树木分类的整体准确率达到85 %，Kappa系数为0.81。综上所述，本文提出的分类方法和算法不仅从LiDAR数据中获得了更有前景的单株树特征，还展示了一个可用于提高树种分类性能的有效框架。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.122801      

韩琳   林弋戈   杨晶   蓝英杰   李烨   王小军   薄勇   彭钦军  

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基于低温稀土离子掺杂晶体中的光谱烧孔效应的激光稳频技术是二十世纪末发展起来的新型稳频技术，它以低温下稀土离子掺杂晶体中的光谱烧孔为频率锁定参考，有着更低的热噪声极限，频率稳定度理论上可达10-17量级，能实现与Fabry-Perot参考腔可比拟甚至超越F-P参考腔的稳频效果，而且具有对温度、压力和加速度的变化更不敏感的优势。本文从理论原理、技术实现、国内外研究进展几方面介绍了基于光谱烧孔效应的激光稳频技术，并对其在频率稳定技术领域的发展前景进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110003      

李大华   沈洪宇   于晓   高强   汪宏威  

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为了得到一种易实现且精度较高的双目测距方法，本文首先立体校正左右相机的非前向平行结构，然后运行改进的Census变换算法应用于立体匹配得到准确的视差值，最后根据双目视觉特殊的外极线几何结构计算出实际的距离信息。本文算法将原始Census变换的利用周围像素与一个中心像素作比较改进为多中心点相互监督融合，大大提升了立体匹配的精度。在实验室环境下利用两个完全一样的CMOS相机搭建双目测距实验平台并从硬件和算法以及标定过程上详细介绍了测距流程。将实验结果应用于实际距离测量与原始的Census变换作对比：2m测量误差精度提高了19.1%，改进的Census变换测量误差为6.4cm，满足高精度双目测距要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111503      

胡婕   杜升平   郭弘扬  

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在空间激光通信领域中，ATP（捕获、瞄准、跟踪）技术是关键技术之一，是建立可靠通信链路的重要保证。传统ATP技术一般采用机械转动方式来完成转向控制，存在体积大、转动惯量大、功耗高等缺点，无法满足空间激光通信轻小化、低功耗等实际要求，因此对非机械式光束扫描技术的研究具有重要意义。与传统ATP技术相比，光学相控阵技术具有高扫描精度、随机偏转、稳定性好等优点，是目前最具潜力的非机械式光束扫描技术之一，其中基于液晶材料的光学相控阵技术发展迅速。本文简要介绍了光学相控阵用于光束扫描的基本原理，综述了基于液晶材料的光学相控阵研究现状，分析了利用液晶光学相控阵用于光束扫描过程中三大关键性能指标以及影响因素，对提高关键性能的途径作了简要总结。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110002      

杨超   刘本永  

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针对传统图像前后景分离算法需要人机交互且分割结果差、效率低、人工种子点选取难等问题，提出基于颜色和纹理特征及区域生长与合并的自动前后景分离算法。首先对图像进行分块，并将图像转换到CIE Lab颜色空间，然后提取各图像子块的颜色和纹理特征，选择特征均匀块作为种子点，最后采用区域生长算法得到分割图像。为了改善区域生长容易产生过分割现象，采用区域合并算法把应该属于同一区域的图像块合并。实验结果表明，本文算法的分割结果较好、处理时间和算法复杂度较传统算法更优。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第12期 pp.121001      

王珏敏   赵威梓   阳帆  

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为了便于广大基层质检人员定量分析电光源频闪，本文提出了一种无需使用光源频闪测试仪、数字示波器等设备，仅需利用普通光谱仪采集一定时间内被测电光源的瞬态光谱数据，通过光谱分析定量研究电光源频闪的方法。利用该方法通过对明视觉光谱光效率函数的高质量拟合，被测电光源相对光通量计算及其8阶傅里叶拟合，计算分析了白炽灯、LED灯丝灯、碘钨灯三种电光源的闪烁百分比、频闪深度、频率，并与LFA-2000光源频闪测试仪测试结果进行比较。结果表明：该方法计算的三种电光源闪烁百分比、频闪深度、频率平均相对误差分别为4.93%、4.89%、10.17%；最大相对误差分别为8.31%、7.95%、14.22%。证明了该方法正确、可行、准确度较高。该方法可为相关仪器设备开发，及人工照明设备研究、质检提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.113301      

李勇   张惠芳   吴琼   何英   王燕  

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基于Xu博士设计的介质加载石墨烯等离激元波导(DLGPW)，提出并研究单介质加载双层石墨烯对称表面等离激元波导(DLTGSSPW)。在DLTGSSPW中，双层石墨烯中的表面等离激元(SPP)会相互作用，形成耦合的SPP模，即对称和反对称SPP模。通过采用有效折射率法(EIM)和有限元法(FEM)，发现耦合的SPP模的有效折射率、传播损耗、模式数目及电场强烈地依赖于DLTGSSPW的波导参数，例如入射波长、单介质条的高度和宽度等等。耦合的SPP模与三层介质平板波导中的导模很相似。另外，当单介质条的高度足够大时，在每层石墨烯中，耦合的对称和反对称SPP模退化成非耦合SPP模，DLTGSSPW可被看成两个独立DLGPW。 DLTGSSPW的结构简单而又易于合成，在集成光学中有潜在的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.112401      

高英哲   袁毅   马振鹤  

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光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography, OCT）技术具有非接触、分辨率高、采集速度快等优势，不仅能够显示样品三维结构，而且能够检测样品中的运动信息。本文构建了高分辨率光谱OCT血管成像系统，系统横向分辨率~6.7微米，纵向分辨率~4.7微米，相机线采集速度140k线/秒，能够在2秒内完成三维扫描。在此基础上，通过相邻B扫描图像差分运算提取血流信息，实现血管成像。应用该系统扫描了大鼠大脑皮层的三维血管网络，实验结果表明系统具有对毛细血管成像的能力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111101      

滕文秀   王妮   陈泰生   王本林   陈梦琳   施慧慧  

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针对遥感影像标注数据获取困难、模型泛化能力较弱的问题，提出了一种面向高分辨率遥感影像场景分类的无监督域适应方法，该方法首先利用深度卷积神经网络VGG16学习场景影像的深度特征，然后利用对抗学习方法最小化源域和目标域特征分布差异，提高模型对目标域数据集的泛化能力。为了验证本文方法有效性，构建了一个多传感器、多分辨率、多地理区域、多类别的大型遥感影像场景分类数据集作为源域数据集，并将UC-Merced和WHU-RS两个通用数据集作为目标域数据集进行实验，实验结果表明，本文方法在目标域数据集没有标签的情况下，能够提高模型对目标域数据集的泛化能力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.112801      

吴仍来   全军   孙萌涛  

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等离激元新模式的探索可为新型光场的发现和调控提供新思路，但等离激元的求解会受到外场的影响,单个外场很难同时激发所有的等离激元模式。因此，本文发展了紧束缚近似下的本征方程方法来寻找二维量子点的等离激元。在求解完等离激元频率后，结合等离激元频率处电荷的分布情况，发现量子点中各种等离激元模式会呈现出不同的电荷极化和局域特征：从极化特征出发得出电荷可能在横向或纵向上分别呈现单极、偶极或四极极化；从局域特征出发得出电荷可能局域于量子点的边界、端点或中心处。根据电荷极化和局域特征进一步提出设想：电中性二维体系可能有24种等离激元模式，带电二维体系可能有27种等离激元模式。同时，各类等离激元模式的尺寸效应还可能不同，如：纵向尺寸增加时，单极-偶极端点模式的等离激元频率会红移，偶极-单极端点模式的等离激元频率会蓝移。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.112501      

赵建堂  

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针对单幅图像去雾问题，提出了一种基于深度学习的单幅图像去雾算法。经过统计实验发现，雾霾天气下的大气光照对YUV颜色空间的亮度通道影响最大，对色度通道影响较小，因此，提出的卷积神经网络通过学习雾天图像与清晰图像的YUV各个通道之间的映射关系实现去雾。网络结构由相同的两个特征模块组成，特征模块主要包括多尺度卷积，卷积和跳跃连接结构。多尺度卷积的设计不仅能够自动识别有雾区域，而且可以捕获不同尺度的图像特性；跳跃连接方式极大地丰富了图像在重建去雾图像时的特征维度，同时弥补了纹理信息恢复的不足。实验结果表明，无论是在合成雾天图像还是自然雾天图像上，本文提出的去雾算法恢复的图像具有较高的清晰度和对比度，在主观评价和客观评价上均优于其它对比算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111005      

刘怀广   王迪   杨金堂   刘源泂  

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为有效解决锂电池涂布生产中的在线自动检测问题，提出了一种锂电池涂布在线检测硬件系统及控制方案。首先对锂电池涂布生产系统进行分析，建立了基于线阵相机视觉测量系统方案；然后研究了线阵相机的标定技术，根据涂布检测需求采取了单维度标定法，简化了标定方法；从而对相应的软件系统进行开发，并应用于现场实践。实践结果表明：该标定方法满足实际生产中涂布测量需求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111501      

王成福   耿国华   胡佳贝   张勇杰  

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摘 要：数字博物馆往往具有网络功能和资源共享，若使用原始扫描点云直接建模，会消耗大量资源，增加网络负担，降低用户体验。基于上述问题，本文提出一种特征感知的三维点云简化方法，首先通过构造八叉树搜索每个点的k近邻点，并计算每个点的法向量，以此检测边缘点并保留；然后使用期望最大化算法根据点的局部分布对点云进行聚类，并确定高曲率的点；最后，使用边缘感知的有向Hausdorff距离方法进行点云简化，合并上述点云并删除重复点，最终实现模型简化。该方法简化结果适用于不同曲率变化的模型，并且能够在保留尖锐特征的同时，显示模型整体轮廓。实验结果表明，本文简化算法不仅能够保留原始模型的几何特征和轮廓外貌，还有效地避免了简化过程中孔洞现象，且几何简化误差较低。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111004      

孙静静   赵飞  

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天基空间目标抵近观测时，获取的图像帧频高，原始图像冗余度高，数据量大，所以，必须要作分类处理，提取有用信息，抛弃图像黑背景，为了达到实时观测，往往需要在站（in- situ）处理,用简洁高效快速的算法对图像进行分类，提高识别效率。非负矩阵分解算法（Non-negative Matrix Factorization ，NMF）已成熟应用于人脸识别，比较了空间目标图像识别与人脸识别的类似点后，将NMF延用于空间目标图像分类研究。在两种传统的NMF算法的基础上改进迭代规则得到稀疏NMF算法，并分别将这三种算法应用到二维和（2D）2维度。在实验室模拟空间光学环境，获得多组天基空间目标缩比模型图像，并建立了训练样本库和测试样本库，预处理图像后，采用多种非负矩阵算法对训练样本库进行特征基提取、采用最小距离分类识别器进行测试样本的分类识别。试验结果显示：相比于传统NMF72%的识别率，（2D）2NMF识别率提高6%，且测试耗时节省30%；与2DNMF算法74%的识别率相比，（2D）2NMF识别率提高4%，但是其测试耗时却增加了10%。初步验证了NMF算法用于天基空间目标图像识别，准确率较高，速度快，资源开销少的有利特点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101007      

陈寅栋   李朝锋   桑庆兵  

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本文提出了一种新的卷积神经网络与深度回归森林结合的无参考图像质量评价方法，该方法首先对原始图像进行局部对比度归一化处理，然后使用卷积神经网络提取图像质量的判别特征，最后使用深度回归森林预测图像质量。本文方法无需手工设计图像特征，简化了图像的预处理过程，较少的卷积层数有利于减少网络的训练时间。使用深度策略对回归森林进行集成，提高了单一森林的预测精度。在LIVE与TID2008数据库上的实验结果表明，本文方法能很好地预测图像质量，并具有良好的泛化性能与较高的准确率。尤其在JP2K、BLUR和WN三种失真类型上均表现出了良好的性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.111003      

吕卫   王粟瑶  

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针对三维成像激光雷达系统中时空分辨率高，高带宽连续采集下需要大量的存储空间，本文设计了三维成像激光雷达高带宽数据采集与存储系统。该系统采用多片超带宽ADC对多路回波信号同步采集，通过FPGA实现对多路ADC同步采集控制、多通道高带宽数据缓存。为保证系统存储的实时性，通过PCIE 3.0将数据传输到单板计算机，将回波数据存储到SSD大容量盘阵中。对于系统中多片ADC采样数据不同步问题，提出了高速信号同步触发电路及FPGA固有路径延迟校准算法。为了精确测量激光雷达内光路触发脉冲与系统时钟之间延时量，设计了基于多级IODELAY延时单元时间数字计数器（TDC）算法，时间分辨率高达52ps。经验证，系统最大存储带宽为5.12GB/s，存储容量为24TB，在数据采集和存储上表现出很强的实时性和同步性，有很高的实用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.102801      

王彤璐   孙鑫鹏   李晔   史俊锋   Xu Lin (徐林)   李朝阳   臧彦楠  

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大功率光纤激光器受制于单光纤输出的非线性效应，因此需要多个光纤激光器组成光纤激光器阵列，进行光束合成以形成单束聚焦光束，并保证光束在湍流大气中长距离传输后仍可获得高功率、高光束质量的激光输出。本文采用19束激光阵列设计激光阵列相干合成系统，仿真研究了19束激光相干合成的阵列光束的相干传输过程以及其在自由空间中的传输特性，用以指导实际激光阵列相干传输系统的建立与运行。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110601      

刘博   雷正龙   周恒   汪宏辉  

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Ti2AlNb基合金的组织结构对其力学性能起决定性作用，本文研究了热轧态、1080℃/40min/水冷热处理（HT1）和980℃/3h/油冷热处理（HT2）的Ti-22Al-27Nb合金板材的激光焊接组织与性能。在激光功率1500W、焊接速度1m/min的工艺参数下可得到成形良好的焊缝。热轧态、HT1和HT2板材的组织分别为B2+O（针状）+α2（棒状，分布在晶内）相、B2相、B2+O（细小的棒状）+α2（晶界不连续析出、晶内部分溶解）相。热轧态和HT2板材接头的热影响区组织从熔合线到母材方向依次为B2相区、B2+α2相区和B2+O+α2相区，而HT1板材的热影响区组织为单一的B2相。热轧态板材的焊接接头在室温和650℃下的抗拉强度1023MPa、675MPa，延伸率为5.48%、2.56%。HT2板材焊接接头的室温和650℃抗拉强度分别为860MPa、680MPa，延伸率明显提高，分别为7.04%、4.97%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101404      

孔梦龙   谭中伟   张琳  

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摘要：傅里叶分析是在物理和工程等学科上广泛应用的一种数学工具。近年来随着待检测的信号的频率越来越高，光学傅里叶变换的高带宽快速性的优势得到凸显，成为一种重要的实时射频信号检测技术。本文主要对基于光纤色散和时间透镜系统实现光学傅里叶变换的几种方法的原理、实现条件和分辨率等性能进行比较和总结。介绍了基于光学色散的从频域到时域的变换系统的分辨率。对基于时间透镜的时域到频域和频域到时域方案的时间孔径、分辨率、时间带宽积、输出结果的准确性也进行了分析，并结合每种方案介绍了应用现状。最后对实现光学傅里叶变换的研究方向简单总结和展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第11期 pp.110701      

王艳   杨艳春   党建武   王阳萍  

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针对传统的基于多尺度变换的图像融合存在对比度不高、边缘细节等信息保留不理想的问题，提出了一种基于NSCT的自适应模糊逻辑和自适应PCNN的融合算法。对于低频子带，采用基于自适应模糊逻辑的融合规则；对于高频方向子带，采用方向信息自适应地调整PCNN的链接强度，将源图像的边缘特征作为PCNN的外部刺激，再根据脉冲点火幅度融合子带系数。实验结果表明，本文融合算法能较好地突出融合图像的目标信息，提供丰富的背景细节，在融合图像的清晰度和人眼视觉方面取得较好的融合效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101006      

马英怡   刘玉德   石文天   王朋   祁斌   杨锦   韩冬  

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为探究高功率高速率脉冲式选区激光熔化技术对316L不锈钢粉末成形的影响，通过提高扫描速度和调节线间距对成形样件表面形貌、致密度、成形缺陷、微观组织和力学性能进行研究，以获得致密度高且力学性能好的成形件。结果表明，激光功率380W、铺粉层厚50μm、线间距90~130μm时，扫描速度为750mm/s的成形件致密度最高达99.99%，力学性能优良，屈服强度、拉伸强度和延伸率分别可达到625MPa、537MPa、38%。样件成形过程中常出现六种典型缺陷，且扫描速度对缺陷形成有很大影响。随着扫描速度增加，微观组织中等轴晶数量会增多导致延伸率下降，但适当提高扫描速度可细化晶粒提高机械性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101403      

张明   王军凯   吕晓琪   张晰   李菁   刘根旺   张婷  

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卫星遥感技术是目前海冰漂移检测的重要手段，其中极化特征能够更加全面的描述电磁散射特性和复杂的海冰目标,增强海冰纹理特征的识别能力。本文基于Sentinel-1遥感数据，对SAR极化特征数据在海冰漂移检测中的应用进行了深入研究。首先研究了HH和HV极化数据在海冰漂移检测中的差异，对两种极化数据应用于海冰漂移的优劣进行了合理分析。然后通过分析发现两种极化数据检测到的特征信息具有互补的特性。最后通过特征融合的方法将两种极化数据得到的特征信息有效地应用于海冰漂移检测中。实验结果表明本文方法得到的海冰漂移矢量在空间分布和覆盖率方面均得到了提高，从而证明该方法能够有效地应用于海冰漂移监测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101008      

王德洋   朱鸿鹄   朱泳   施斌   齐贺  

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针对传统土工试验仪器中存在的测力读数效率低、误差大、精度低等问题，提出一种基于分布式光纤应变感测的测力方法，以使测得数据更加精确、可靠，并且实现自动化测量。开展了基于布拉格光纤光栅技术（FBG）和布里渊散射光时域分析技术（BOTDA）的薄壁圆环加载试验，详细阐述了分布式光纤传感器的原理、数据拟合及误差分析等问题。为了更进一步验证其可行性，试验中对光纤布拉格光栅技术（FBG）和布里渊光时域分析技术（BOTDA）所获结果进行了对比分析。试验结果表明：通过BOTDA数据计算的作用力更加接近实际测量值，初步证明了分布式光纤监测技术满足土工试验试验数据采集的精确性要求。光纤监测技术在土工试验仪器开发中具有广阔的技术优势和应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.100602      

杨倩   胡勇   丁雨田   许佳玉   杨小康   吴栋  

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选区激光熔化技术相较于传统成形工艺具有特殊的成形方式和工艺特点，因此该技术对合金粉末特性亦有较高要求。本文对气雾化技术制备的IN738合金粉末物理性能进行了全面表征，采用激光粒度分析仪、激光共聚焦显微镜和场发射扫描电镜分析了粉末粒度分布、颗粒表面粗糙度及粉末和SLM成形件表面形貌和内部组织。结果表明：大部分IN738合金粉末呈球形或类球形，粒度呈正态分布，d10为14.96 μm，d50为28.72 μm，d90为52.85 μm；粉末流动性为23.4 s/50g，粉末对激光的吸收率随颗粒粒径和表面粗糙度的增大而增大；成形件表面熔道搭接较好，致密度达99.3%，在其表面和内部存在粉末飞溅现象，成形件纵截面为“鱼鳞状”熔池形貌，熔池组织由柱状晶和等轴晶组成，细长的柱状晶垂直熔池边界并贯穿多个熔覆层。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101402      

曹文娟   高万荣   伍秀玭  

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为了实现超宽带光源的谱域光学相干层析术光谱精确标定，提出了适用于实际系统的多普勒频移标定方法。首先用光路模块整体运动替代传统的样品臂平面镜运动的实验方式，使标定方法适用于实际情况，然后在运动中采集一系列随时间变化的光谱，最后通过傅里叶变换分析光谱分布范围。结果表明，相比于传统标定方法，本文标定方法拥有更高的精度，系统轴向分辨率有所改善，为接下来的生物组织成像提供了必要的条件。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101103      

孟庆龙   张艳   张彬   尚静  

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提出并设计了一种光控可调谐且具有多个吸收频带的太赫兹超材料吸收器，并采用CST 2014仿真软件对该吸收器的结构进行仿真；为实现设计的吸收器能从单频带到四频带的完美吸收，在衬底上通过组合设计了4个不同长度的金属条；为深入研究该吸收器的传输特性，分别对该吸收器在4个吸收峰处的电场分布进行仿真；为了进一步实现该吸收器的光控可调谐，利用泵浦激光照射填充在两对金属条中间的光敏介质。仿真结果表明：该吸收器在4个吸收峰处吸收率均超过了95%，并由4个共振频率所对应的电场（|E|）分布可知，该结构的共振机理源自于4个不同长度的金属条所对应共振频率的线性叠加；该吸收器很好地实现了从四频带到双频带的调控。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101603      

周博   秦岭   龚伟  

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针对使用传统引导图滤波进行代价聚合的立体匹配算法，由于采用固定的惩戒参数而不能兼顾处理图像高纹理区域和低纹理区域的问题，提出一种基于LoG算子的加权引导图滤波立体匹配算法。该算法采用加权AD与梯度相融合的方式计算匹配代价；再利用基于LoG算子的引导图滤波进行代价聚合，实现惩戒参数自适应；最后使用WTA策略计算视差并采用一种二次插值的方法进行视差精细化得到最终的视差图。实验结果表明，所改进算法在Middlebury测试平台上对测试图集的平均误匹配率为4.32%，改进算法能有效地兼顾处理图像高纹理区域和低纹理区域，并降低视差图的误匹配率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101502      

胡佳佩   吴超   翁俊旗   王一卉   贺香红  

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因具有优异的光电性质和广泛的应用潜力，全无机铅卤钙钛矿纳米晶最近几年引起了人们极大的关注。通常，铁系金属离子导致荧光猝灭。本工作反其道而行之——以铁系金属氯化物为氯源，用室温过饱和结晶法制备了立方相CsPbCl3蓝光纳米晶。研究发现，铁系氯化物中的铁系离子（Fe3+、Fe2+、Co2+和Ni2+）并没有完全猝灭所得纳米晶的荧光；其中的氯离子充当氯源，与Cs+及Pb2+结合形成CsPbCl3纳米晶。所得纳米晶在365 nm紫外光激发下发出色纯度高的纯正蓝色荧光，量子效率稍高于氯化铅为氯源所得的CsPbCl3纳米晶的量子效率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101602      

姚龙超   吴学成   林小丹   吴迎春   陈玲红   高翔   岑可法  

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搭建了基于高速数字全息的燃烧颗粒测试系统。通过对全息图的处理，观察了竹粉颗粒形貌变化和颗粒破碎等现象；验证了对颗粒三维轨迹追踪的可行性；比较了燃烧前后颗粒粒径分布和速度分布的变化。重建结果展示了各种不同形貌竹粉颗粒的清晰图像，对三维运动颗粒的形貌变化有很强识别能力。统计结果表明，燃烧后的小颗粒（小于30μm）数量增多，大颗粒（大于50μm）数量减小；径向速度分布范围变大；轴向速度整体增大，并出现双峰分布。与观察结果较好地拟合。研究证明了高速数字全息对燃烧生物质颗粒的多参数、原位、定量分析的巨大潜力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.100901      

朱宏基   于凤芹  

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为提高目标跟踪算法的准确性和适应目标尺度变化的能力，提出一种特征权值与尺度自适应的核相关跟踪算法。首先，提取目标搜索区域的HOG特征和CN特征进行自适应权值融合，通过融合特征的相关滤波响应图峰值找到目标位置；然后利用权值较大特征的相关滤波响应图峰值和峰值旁瓣比的乘积作为尺度评估依据，对目标尺度进行粗略和精确估计，从而得到目标的最佳尺度。在OTB-2013数据集上的仿真实验结果表明，本文算法相比核相关滤波跟踪算法以及其他5种跟踪算法在跟踪精度和成功率都有明显的提升，跟踪精度为0.799，成功率为0.723，且能较好的适应目标尺度的变化。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.100701      

高雪松   李宇昊   张立强   陈志华  

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针对智能车间对自动导引车（AGV）的绝对停车定位精度的要求，提出了一种基于Surf算法的QR图像识别以实现AGV精确定位的方法。该方法首次提出了一种基于Surf算法的精确定位技术，通过视觉导引系统识别地面铺设的QR二维码完成定位预判与姿态矫正。首先对获取的QR图像预处理，并采用Surf算法提取图像中的特征点信息；然后，匹配实时拍摄的图像与目标图像的特征点并利用最小二乘拟合获取图像之间的转换矩阵；最后，将获取的转换矩阵结合AGV的视觉导引模型实现AGV的精确定位。实验结果表明：利用本文提出的精定方法，在结构尺寸较大的重载AGV中，其定位鲁棒性也可以达到较好的效果，且精度达到±1mm。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101203      

毛一鸣   王建明   晏涛   陈丽芳   刘渊  

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光场图像记录了三维场景空间中光线的方向与颜色信息，可以用来推断场景的深度。现有光场图像的拼接算法主要是用基于求解图像间的全局投影变换矩阵的方法来实现，当目标场景的结构较为复杂或视点间位移较大时，通常无法得到准确的拼接结果。由于三维场景可以近似看作由多个空间平面或曲面构成，本文提出一种基于空间平面分割和投影变换的光场图像拼接算法。首先依据光场深度信息对目标场景进行平面拟合和分割,并根据颜色信息利用马尔科夫模型对分割结果进行优化。其次采用光流法计算不同视点光场图像之间对应光线的匹配关系，求解每个分割区域上的变换矩阵并进行区域投影和图像拼接。最后使用最小缝合线及泊松优化的方法对重叠区域进行融合处理，生成大视野的光场图像。实验结果表明，通过本文算法生成的光场拼接图像清晰无缝，可用于光场全景图像生成、图像重聚焦以及三维重建等场合。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101005      

潘露   张成林   王亮   刘麒慧   王刚  

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在拥有自主知识产权的TB-2800选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）设备上制备316L不锈钢，研究了选区激光熔化不同工艺参数（激光功率、扫描速度和扫描间距）制备316L不锈钢成形件裂纹的形成和变化规律，分析不同位置处裂纹的组织结构和机理。引入线能量密度（E=P/v）为综合参数，借助于金相显微镜观察能量密度与样品裂纹数量、种类和位置关系，借助于SEM、EDS和EBSD研究典型位置裂纹的缺陷形貌、化学成分、相和晶粒尺寸。结果表明，当线能量密度达到400J/m时，开始出现裂纹，随着线能量密度的继续增大，裂纹逐渐增多，当线能量密度达到583J/m时，缺陷主要为裂纹缺陷，当线能量密度达到875J/m时，裂纹呈条状且尺寸明显增大，裂纹与裂纹之间已相互连接，贯穿样品横截面。选区激光熔化过程中所产生的裂纹主要包括微孔聚集型裂纹、气泡聚集型裂纹和热裂纹三种，其中热裂纹分为浅表形裂纹和深沟形裂纹两种形貌，热裂纹周围晶粒尺寸在2μm-10μm之间，热裂纹内部存在撕裂锯齿状和河流状，主要是由于成分偏析形成低熔点共晶化合物导致的穿晶裂纹和沿晶裂纹。通过调整工艺参数（线能量密度222.2J/m，激光功率200W、激光扫描速度900mm/s）,获得了无裂纹无气泡、少量孔隙的成形件。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101401      

李良福   胡敏  

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裂缝具有分布杂乱无规则、粗细不均等特性，检测准确率往往不高。小目标检测受图像本身分辨率低和噪声的影响，使用传统的检测方法处理，得到的检测结果通常也不理想。针对上述问题，提出一种基于生成式对抗网络的细小裂缝分割方法。该方法在判别器结构中引入了分割分支，将生成式对抗网络与语义分割网络合二为一，兼具了超分辨率图像重建功能与分割功能。在处理细小裂缝分割问题时，该方法首先将低分辨率的细小裂缝图像转换为超分辨率的粗大裂缝图像，然后对转换后的超分辨率图像进行分割。实验结果表明，该方法更容易识别出细小裂缝并进行准确的分割，与传统的分割方法相比，该方法的分割召回率较之前增加了6%，平均IU增加了10%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101004      

袁丽莎   娄梦莹   刘娅琴   杨丰   黄靖  

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针对传统掌静脉识别任务中，对掌脉图像的质量要求高，需要根据图像特点设计复杂的特征提取算法等问题，提出了一种结合深度神经网络和随机森林的手掌静脉分类新方法，能自动提取掌脉特征并进行分类识别，避免了人工选择特征提取算法的局限性，有效降低了手掌静脉的分类误差。该方法首先利用预训练深度神经网络模型AlexNet提取掌脉特征，然后采用主成分分析法（PCA）对提取的高维掌静脉特征进行降维处理，以减少存储空间、降低分类误差，最后结合对噪声具有很好容忍能力的随机森林进行分类。评估实验所用的数据库来源于公开的PolyU库、CASIA库和自建库，测试精度分别为100%、97.00%、99.50%。相较传统方法，文中所提方法具有更好的鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101102      

卓东   景军锋   张缓缓   苏泽斌  

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针对短切毡缺陷检测时传统人工方法准确率低、误检率高的问题,采用卷积神经网络提取缺陷图像特征，提出基于卷积神经网络的短切毡缺陷分类方法。通过旋转、平移、翻转等方法对数据集进行扩充，解决小数据样本在深度卷积神经网络上容易过拟合的问题；使用迁移学习的思想加速网络收敛，提高网络的泛化能力；通过实验对比不同网络结构对数据集的拟合能力，选择效果较好的网络进行测试集数据验证。实验结果表明，该方法能够实现短切毡缺陷的有效分类，准确率为93%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101501      

姚燕生   汪俊   陈庆波   丁晨   唐建平   葛张森  

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激光增材制造技术主要分为选区激光熔化（Selective Laser Melting）和激光直接沉积（Laser Direct Deposition）,其能够满足个性化需求，制造复杂构件时具有无可比拟的优势。本文简要介绍了激光增材制造技术的原理与方法，通过对国内外有关文献的调研与分析，阐述了目前激光增材制造构件的残余应力、裂纹、球化和孔隙等内在缺陷所对应的处理方法和工艺；并提出了综合解决激光增材制造产品缺陷的方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.100004      

徐冬宇   厉小润   赵辽英   舒锐   唐琪佳  

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光学遥感数据中大量云的存在严重影响了遥感图像的质量，从而降低了图像的数据利用率。为了快速准确的实现高光谱遥感图像的云检测，基于光谱反射特性分析研究多种背景下的快速云检测方法。在此基础上将光谱反射特性与云的纹理特性相结合，提出基于动态分形维数和辐射量特性相结合的云检测综合算法。本文将以EO-1卫星的Hyperion传感器拍摄的高光谱遥感图像为例，研究不同下垫面的含云遥感图像，并增加了对厚云区和薄云区的检测与分析。首先利用三个波段的光谱反射特性粗识别厚云区、薄云区与下垫面，再利用二均值聚类初步分割含云子图从而得到云区的动态分形维数。根据云区与下垫面纹理特性的差异，将厚云区、薄云区与下垫面进行精确分割。对比遥感图像云检测的两种算法，本文所提算法能更加精确识别薄云区，在极大的提高遥感图像云检测精度的同时又能达到星载高光谱图像快速云检测的要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第10期 pp.101003