王青青   陈平  

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针对筒状工件内壁缺陷和形貌特征的检测需求，本文提出了基于深度学习与机器视觉相结合的筒状工件内壁全景成像方法，该方法基于变焦距成像，获取筒状工件内壁多聚焦图像序列，利用基于卷积神经网络的多聚焦图像融合算法，融合不同景深的内壁图像序列，获取全聚焦的内壁全景视图。进一步根据视觉成像的透视变换原理，采用逆映射全景映射，改进了内壁形貌重构方法，获取柱面坐标系下的筒状工件内壁形貌图像。实验结果表明本文提出的形貌重构方法能够有效实现内壁质量的检测，且成像质量较高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第10期 pp.101002      

冯明春   徐亮   王玉杰  

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分析了傅立叶变换红外光谱仪中动镜倾斜、机械振动等一些不良因素对光谱仪性能的影响；针对这些影响因素，在傅立叶变换红外光谱仪上采用定镜动态校准技术来解决这些问题，在该技术基础上并对光谱仪的关键性能指标参数进行了测试；测试结果表明各项性能指标良好，这对于光谱仪的设计和研制具有一定的借鉴意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.132201      

戴鹏钦   丁丽霞   董落凡   黄依婷  

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树种遥感分类是林业遥感的一大难点，准确的树种分类信息有助于林业保护部门更有效地应对环境问题。但传统的树种遥感分类方法效率低下，为解决这一问题，本文尝试将深度学习和面向对象方法用于处理超高空间分辨率的无人机可见光影像，以期实现高精度的森林树种遥感分类。首先，利用面向对象方法对无人机影像最优尺度分割，基于对象提取特征变量，运用随机森林法（RF）对树种遥感分类，同时对参与分类的变量按重要性排序，并筛选出对分类贡献率最高的两个特征变量：可见光差异植被指数（VDVI）和过绿减过红指数（ExG-ExR）。然后，将这两个特征变量和无人机原始RGB波段融合生成新的数据，与原始RGB波段数据分别利用基于Res-U-Net模型的全卷积神经网络（FCN）方法进行树种分类，并对结果精度评价。最后，为了消除FCN法基于像元分类引起的缺陷，结合面向对象最优分割对分类结果进行修正。实验结果表明，FCN对融合了VDVI和ExG-ExR的无人机影像的树种分类效果最好，总精度为97.8%，Kappa系数为0.970。随机森林法能够帮助筛选有效的分类特征变量，对原始影像添加特征变量能有效提高FCN方法的分类精度，再经面向对象分割结果修正后，可以基本消除“椒盐现象”和减弱“边缘效应”，使总精度提高了0.9%，kappa系数提高了0.13。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第10期 pp.101001      

张孟翟   王华闯  

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脉冲高精度激光测距的精度与时间数字转换器(TDC)的精度密切相关，许多场合需要多通道TDC，基于FPGA的TDC可以有效降低系统设计复杂度提高测量效率。利用Xilinx Kintex-7系列内的CARRY4模块构造延迟链作为细计数器，25位200M的系统时钟进行粗计时，采用粗细结合的方式，在FPGA芯片内设计并验证了8通道高精度时间数字转换器。对于延迟单元的超前进位特性及其受温度电压变化而导致的时延非线性，本文利用码密度测试法及在线校准法进行校准。实验结果表明，此8通道TDC计时分辨率小于35ps，精度为36.8ps，误差峰峰值为157.2ps，量程为167.77ms。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.131203      

唐泽恬   丁召   曾瑞敏   王阳   朱登玮   王昱皓   钟岷哲   杨晨  

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针对量子图像拼接时，Harris算法需要人为设置阈值和图像局部相似度大导致误匹配率高的问题，提出了基于改进的Harris和二次NCC的量子图像拼接算法。在阈值设置方面，基于图像重复度高的事实，通过二值化和阈值下降统计图像子区域的量子点或环的数量以确定Harris阈值，并将其作为全图阈值。在误匹配方面，首先以小窗口进行归一化互相关(NCC)的匹配，初步筛选角点；然后在此结果上用大窗口进行第二次NCC，以降低误匹配率。实验表明：在量子点或环计数方面，算法拥有较好的精度和速度；在阈值设置方面，该算法将角点数量控制在合理的范围内；在匹配阶段，二次NCC的方法将误匹配率降低至4.82%~27.27%。因此，该算法改善了量子图像拼接的可靠性和时间开销，具有在量子图像拼接中的潜在应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第10期 pp.101005      

周圆   张皓翔   王凯   许文强   李龙  

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为了解决无参考模糊图像质量评价中缺少人眼视觉特性的问题，本文提出了一种基于模糊检测概率变化的模糊图像质量评价算法，该算法首先对图像进行预处理，利用本文提出的改进的自适应算法计算模糊图像的特定显著阈值，并通过显著阈值对图像进行二值化，得到图像的最终显著区域。然后，通过再模糊后两幅图像显著区域的模糊检测概率的变化情况描述图像质量。变化越大，表示图像质量越清晰。实验结果表明，该算法在LIVE数据集中取得了较好的实验效果，并与现有算法相比，拥有更好的评价性能。同时该算法也可以用于“智能煤矿”等领域。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第10期 pp.101004      

王静   张雨辰   霍占强   贾利琴  

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针对现有图像盲取证方法在多重镜像篡改检测效果较差的问题，提出一种基于ANN(Approximate Nearest Neighbor)搜索的图像篡改检测方法。提取图像的BRISK(Binary Robust Invariant Scalable Keypoints)特征描述子，获得图像的二值特征向量。利用PatchMatch计算特征间的偏移量并借助传导策略来优化搜索相似图像块，实现篡改区域的初步检测。通过最小均方线性模型来计算拟合误差移除误匹配点，精确定位篡改区域。在CASIA V2.0图像数据集和Columbia大学图像数据集上进行实验，实验结果表明,本算法能够准确且高效地检测经过复杂几何形变的篡改区域，特别是对多重镜像篡改检测准确率更高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第10期 pp.101102      

翁丽源   周亚同   何静飞   李晓璐  

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在采集地震信号时可能会伴随着随机噪声有些去噪算法会平滑掉地震信号中的部分细节，从而降低地震数据的准确性。为此提出了一种基于区域分割梯度直方图保持（SGHP）的地震信号去噪算法，该算法首先将地震含噪信号分成几个区域，然后估计每个区域的参考梯度直方图，最后对每个区域使用梯度直方图保持（GHP）进行去噪，使得去噪后的地震信号的梯度分布尽可能接近原始信号的梯度分布，从而达到保护地震信号细节的目的。对合成地震信号和叠后陆上地震信号分别去噪，并与非局部均值滤波（NLM）、块匹配三维协同滤波(BM3D)、聚类稀疏表示 (CSR)去噪效果进行对比，采用峰值信噪比、结构相似度等评价指标进行评估，结果表明SGHP去噪效果最优。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第10期 pp.101003      

阴雷   王向军   秦贯宇  

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针对大型曲面三维重建及形变分析技术现状，提出了一种基于双目结构光系统的曲面动态测量技术。在曲面重建过程中系统可自由移动，通过视觉定位的方法恢复系统移动路径。为了保证曲面重建精度，利用全局优化方法将各个位置提取的结构光点云统一在全局坐标系下，该优化方法可有效避免位姿计算过程中的误差积累现象，获得高精度的曲面形貌。为了比较不同时刻的曲面形变，将两次测量的全局坐标系进行姿态统一，利用高精度姿态传感器及静态基准点计算两次测量过程中全局坐标系之间的相对姿态信息。实验结果表明，这种方法快速有效，曲面形变测量相对误差在0.12%以内。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.131202      

曹馨艺   金尚忠   侯彬   陈智慧   王赟  

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花粉具有潜在的高致敏性，近年人群花粉致敏的就诊率显著上升，研究快速检测花粉粒子及分类方法，具有重要的实际意义与价值。本文以常见的花粉为主要研究对象，利用拉曼光谱仪对42种花粉样品采集了465条拉曼光谱数据，按照生物学分类分为科间样品及属间样品进行预测。对所得465条拉曼光谱进行预处理，利用主成分分析提取预处理后光谱的特征信息，并建立支持向量机识别模型，对于科间的花粉预测结果准确率达到了97.75%，蔷薇科的属间花粉预测结果准确率达到了90.47%，说明了拉曼光谱分析法对花粉分类鉴别的可行性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.133001      

聂敏   张怡心   杨光   张美玲   孙爱晶   裴昌幸  

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为了研究冰晶粒子对量子干涉雷达性能参数的影响，本文基于冰晶粒子的Van de Hulst近似理论、标准伽马分布和Henyey-Greenstein(H-G)相函数，推导出了在冰晶粒子背景下雷达探测光子的偏振变化关系，建立了冰晶粒子不同参量对量子干涉雷达探测光子的传输距离、分辨率和误码率影响的模型。仿真结果表明，冰晶粒子的有效尺度的增加，会导致探测光子的能量耗散增大，进而导致探测光子的传输距离下降；发射波束光子数目一定时，量子干涉雷达的分辨率随着冰晶粒子光学厚度的增加而降低；当冰晶粒子浓度一定时，链路的量子误码率随着冰晶粒子的有效尺度与非对称因子的增加而增加，并且不同类型的冰晶粒子对量子误码率的影响程度不同。当保持高偏振比时，在一定范围内减少椭圆率角，即降低雷达光量子受冰晶粒子偏振影响产生的相位延迟，就能够有效降低量子误码率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.130101      

金操帆   张翔   陈涛   郭跃   汪衍景  

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本文基于数字超模取样光栅激光器（DS-DBR）、电光调制型偏振控制器、InGaAs光电探测器、高速光开关，并结合高精度的控制检测算法和波分复用技术，设计了一款用于自动测试光无源器件的波长相关损耗和偏振相关损耗等性能指标的检测系统，测试精度和稳定性较高，测试偏差小于0.05dB，提升了光无源器件产线的自动化检测能力，同时降低了使用复杂仪器设备对人工操作能力水平的要求，实用性好，市场前景广阔。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.132302      

李猛   卫敏   马驻  

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光子晶体的传输特性分析过程中，由于传统时域有限差分法（FDTD）的计算精度低，色散误差大。针对这一现象，本文首次将辛时域多分辨率（S-MRTD）方法引用到光子晶体的数值模拟计算中。首先辛时域多分辨率算法在时间上和空间上分别引入了辛传播子技术和小波尺度函数近似差分。然后根据时间可逆约束条件和增长因子求出了一组新的优化辛算子，讨论了传统的时域有限差分法（FDTD）与辛时域多分辨率算法的稳定性和数值色散性。最后基于辛时域多分辨率算法，对光子晶体的透射系数、反射系数等进行了分析研究。数值计算和仿真结果验证了辛时域多分辨率方法的可行性和精确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.132301      

赵夫群   耿国华  

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针对点云配准中匹配精度低、算法收敛速度慢等问题，提出一种基于二维图像特征和奇异值分解(SVD)的点云配准算法。首先将三维点云转换成二维的方位角(BA)图像，并利用基于内部距离的形状上下文(IDSC)算法对BA图像进行配准；然后根据三维点和二维像素的一对一映像关系计算三维点云的刚体变换，从而实现两个点云的初始粗配准；最后采用基于SVD的迭代最近点(ICP)算法对点云进行进一步精配准，从而实现点云的最终精确配准。实验采用公共点云、颅骨点云和文物点云数据验证所提配准算法，结果表明该算法是一种快速、高精度的点云配准算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第10期 pp.101101      

窦伟   黄浩   柳鸣   李琦   刘永志   张楠  

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

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

卢方圆   闫兴彬   林威   郑之伟  

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本文基于石墨烯-六方氮化硼(hexagonal Boron Nitride, hBN)异质结构实现红外波段的古斯-汉欣(Goos-H?nchen,GH)位移增强。理论研究表明，由于hBN在红外波段产生洛伦兹共振现象，当波长为12.2 μm的横磁偏振光入射时，通过调节石墨烯费米能级或石墨烯层数可有效增强GH位移量；此外，当hBN厚度在1.53 μm附近变化时，可实现正向或负向GH位移的切换。该研究结果有助于设计新型高灵敏度红外光学传感器。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第13期 pp.131601      

崔宸   武美萍   程伟  

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为提高42CrMo合金的耐腐蚀性能，通过激光熔覆的方法在其表面制备Stellite-6涂层。通过研究在不同激光功率下制备的Stellite-6涂层在NaCl溶液中的耐腐蚀性能，对其腐蚀行为作预测。利用浸泡实验、电化学工作站研究Stellite-6涂层在3.5% NaCl溶液中的平均腐蚀速率与电化学特性，结合SEM扫描电镜、XRD对浸泡实验后的试样进行分析。浸泡试验分析表明，激光熔覆stellite-6涂层失重远低于基体，在NaCl溶液中的腐蚀行为以点蚀为主，且激光功率对熔覆层质量有较大程度的影响。电化学测试表明，开路电位、自腐蚀电流、阻抗具有一致性，均在激光功率为2500W时，达到耐腐蚀最优状况。激光熔覆stellite-6涂层能够很大程度上提高基体的耐腐蚀性；随着激光功率的增大耐腐蚀性呈现出先增大后减小的趋势；在最优工艺参数下，阻抗约为基体的10倍（6742.5：666.8）。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第24期 pp.241403      

闫国庆   杨风暴   王肖霞   陶勇  

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针对随机散斑图的非正交性所导致的计算鬼成像信噪比低的问题，提出一种基于正交化正弦散斑的计算鬼成像方法。该方法结合矩阵正交特性，将正交的两种倾斜正弦分布图案叠加，以调整频率上限的方式，构建出正交化正弦散斑测量矩阵来对未知目标进行成像。数值仿真及实验结果表明，与基于高斯散斑图的计算鬼成像相比，本文方法重建鬼像质量明显提高，其中峰值信噪比增加了4-7dB，且结构相似性提高了280。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041018      

张硕晨   冯继宏  

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并行受激发射损耗（stimulated emission depletion, STED）显微术采用周期性排列的光学格子作为荧光抑制图案并行实现多点荧光擦除，可以有效地提升显微成像的时间分辨率。本文建立了并行STED显微成像系统的简化光学系统模型，在此基础上推导出受光学参数影响的并行荧光擦除图案周期公式，来阐明辅助物镜及显微物镜对该周期的影响机理。由该公式，我们解出了能产生更小周期并行荧光擦除图案的最优光学参数。数值仿真结果显示，我们的方法能产生出周期小至276nm*276nm的正方形网格状并行荧光擦除图案。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091801      

吴志鹏   黄丹平   郭康   田建平   吴利成   于少东  

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针对传统长度测量方法无法检测节距，本文提出了一种基于机器视觉光缆节距检测方法。本方法通过激光测速仪检测生产线速度产生相应脉冲触发工业相机采集，低角度与背光照明相结合搭建检测系统。利用预处理操作解决灰度重叠几何性质不稳定等问题，为提高定位精度，提出自动构造模板方法有效快速自动构造匹配模板，并运用模板分区精确定位法来解决直接匹配误判问题，进而匹配识别换向点与检测节距长度。通过理论分析和实验验证，该方法测出节距结果与标准节距结果误差在0.05mm～0.1mm以内，满足工程需要，且运行稳定可靠，为检测光缆节距提供了一种新途径。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081505      

胡军   许凯乐   马壮壮   马强  

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摘 要 光学非球面玻璃透镜具有许多优良特性而得到广泛应用。为优化非球面透镜模压工艺参数，通过MSC.Marc软件建立了二维轴对称模型。基于五单元广义Maxwell粘弹性模型对D-ZK3玻璃材料的模压成型过程进行有限元仿真，分析玻璃预制体和模具等效应力的变化及模压温度、模压速率、摩擦因数对等效应力的影响。结果表明，透镜边缘的等效应力大于中心，上表面中心点的等效应力大于下表面中心点，透镜和模具的等效应力都随模压速率和摩擦因数的增大而增大、随模压温度升高而减小，模具的等效应力大于透镜。通过正交试验表明模压温度和模压速率是影响玻璃预制体等效应力的主要因素，结合实际应用得到合适的模压工艺参数是：模压温度为580℃、模压速率为0.1 mm/s、摩擦因数为0.2。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.092201      

胡小丽   唐明刚   吴海英  

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为了解决目前飞机类目标无目标模型，且目标主体中轴线难于准确提取的难题，文章提出了一种基于分类直线交会解析的姿态信息获取方法。本文通过推导基准坐标系下姿态角定义与欧拉角递进旋转的唯一对应性关系获取基准旋转矩阵，对承载姿态信息的特征直线进行了分类；并提出了一种非中轴直线以外，交会求解出姿态角信息的新方法。该方法利用该特征直线与中轴线的相对姿态关系，直接交会获取基准系下的特征直线向量作为旋转变换输入条件，利用两直线同步旋转前后的向量空间关系，采用修正的Rodrigues变换获取关键姿态旋转矩阵,最后解析求解时刻旋转矩阵获取所需的姿态信息。校飞试验验证了算法的可行性，稳定性优于模型匹配法，由于无需建模及特征匹配，处理效率得到了显著提高。该方法普遍适用于导弹及飞机类目标姿态处理，为靶场光学姿态处理提供了一种新的思路和方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091203      

张智察   倪长健   邓也   尹单丹   杨寅山   张莹  

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摘 要：分别以干燥环境下的平均单位质量气溶胶消光系数和湿环境下烘干气溶胶的散射消光系数为基准，已提出了与之对应的两种气溶胶消光吸湿增长因子f1(RH)和f2(RH)。利用成都市2017年10～12月浊度仪和黑碳仪的逐时观测资料以及该时段同时次的环境气象监测数据（大气能见度、相对湿度(RH)以及NO2和PM10的质量浓度），针对上述两种气溶胶消光吸湿增长因子进行了系统的对比分析。主要结论如下:(1)f1(RH)和f2(RH)均能表征气溶胶吸湿性的光学效应，二者的决定系数(R2)为0.90(通过了α=0.01的显著性检验)。(2)多模型的比对结果表明，二次多项式函数最好地拟合了f1(RH)和f2(RH)随相对湿度的变化特征。(3)f1(RH)和f2(RH)的均值之比随相对湿度的增加而增大进一步研究指出，烘干气溶胶的散射消光系数对相对湿度变化的显著响应关系是导致f1(RH)和f2(RH)非一致性演化的根本原因。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.090103      

刘燕德   高雪   程梦杰   侯兆国   林晓东   徐佳  

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炭疽病是油茶产业最常引发的病害，故对油茶炭疽病进行快速检测研究具有重要意义。本文采用激光诱导击穿光谱检测技术，对油茶炭疽病害叶片中Mn元素含量进行了快速无损诊断研究，以期为油茶叶片炭疽病检测提供一种新方法。采集正常和感染炭疽病两类油茶叶片，并进行LIBS光谱采集，根据火焰原子吸收光谱法对样品中矿质元素Mn的真实含量进行分析。分别采用平滑、去噪、归一化、基线校正、一阶求导降噪、二阶求导降噪等不同的预处理方法对光谱数据进行预处理，使用偏最小二乘方法建立定量模型，最后采用iPLS法对光谱数据进行波段筛选。结果表明：采用7点平滑结合一阶导数去噪预处理后并根据iPLS波段筛选后，建立定量模型，平分为24个子区间时，得到第六个子区间建模效果最佳，RC为0.9076，RMSECV为0.209，RP为0.8947，RMSEP为0.21。激光诱导击穿光谱结合预处理方法可以为油茶叶片Mn元素含量的定量分析提供一种快速简便的分析方法，为油茶炭疽病快速无损检测提供了一种新方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.093006      

常明   胡锐   汪弋平   夏巍   程云杰  

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对基于InGaAs材料体系的共面波导型光电导开关进行了理论分析和设计，并对开关在无光照的暗态和激光照射的亮态情况下射频信号的传输性能进行了研究。实验采用了工作波长在1550nm，脉宽为96fs，重频为103.2MHz的激光脉冲触发开关对445MHz的射频信号进行了采样，实验结果证实了该高速光电导开关能够实现射频信号的带通采样。进一步分析表明，减小开关的载流子寿命将有助于实现更高频率的信号采样。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.092002      

王宏民   唐帆   薛萍  

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LED全光谱合成技术是未来半导体照明光源新的发展方向。为解决目前白光LED光谱非连续性问题，设计出一种基于单色LED的太阳光谱合成方法。该方法通过构建单色LED光谱模型，采用最小二乘算法以最大相关指数R2为优化目标，实现对太阳光谱的拟合。仿真实验在理想峰值波长等间隔LED拟合的基础上，对非等间隔的单色LED进行最佳拟合求解，得到最优27种单色LED组合，其相关指数R2达到0.9576；并通过递减实验，优化分析两组17种单色LED组合光谱拟合结果，混合光谱仍满足AM1.5的A级标准要求，进一步实现了多种LED对太阳光谱的最佳拟合，同时降低了工程实现的难度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.093004      

焦琛   张涛   孙建红  

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在室内麦克风阵列声源定位算法的研究中，混响和噪声对定位精度影响很大，传统的声源定位算法无法在高混响和低信噪比的环境中保持较高的定位精度。为了解决这一问题，文中提出一种基于卷积神经网络的室内声源定位算法，该算法提取麦克风阵列间接收信号的相位加权广义互相关函数作为训练特征，获取目标声源三维位置信息。基于NOIZEUS数据库的实验结果表明，该方法能够通过训练适应不同的声学环境，与传统或其他基于学习的室内声源定位算法相比，其在高混响与低信噪比环境下仍具有较好定位性能与鲁棒性，具有较高的研究和应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081021      

李新春   殷新勇   林森  

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ELAS算法是一种性能优良的典型传统立体匹配算法，但是该算法视差图条纹明显且具有空洞区域。针对这一问题，提出了一种匹配窗口特性与微分特性相结合的局部立体匹配算法，通过增强描述子对点特征信息的描述，为待匹配点提供更有区分度的相似性度量。首先根据彩色图像的经典自适应算法，从空间上提出了适应于灰度图像的窗口描述子，该窗口在待匹配点的邻域内具有固定大小和形状的特征，避免在匹配过程中反复计算匹配窗口。其次依据图像信号的特点，从像素层面上选择平滑性更小的微分算子。然后将提出的匹配窗口与微分算子相结合，获得了比只使用两者之一更强的特性信息描述能力。最后通过标准数据集客观检验与自采集图像主观评价，表明算法更为稳健，而且具有更高的匹配精度，明显改善了原匹配策略视差图中出现的条纹及空洞的问题。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081504      

康俊   崔自若   朱坪   高奇   郭爱林   朱海东   杨庆伟   孙美智   谢兴龙   朱健强  

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在超短超强装置中，由于其光谱带宽宽，系统中传统透镜组扩束方式会由于透镜组色差的积累，严重影响终端聚焦焦斑的质量，系统色差是装置必须要解决的瓶颈问题。文中回顾了国内外用于超短超强激光装置中消除色差影响的主要技术方向与研究进展，对比总结了几种主要方案的各自优缺点，并介绍近期我们提出并得到实验验证的一种可动态精确补偿系统色差的方案，对色差补偿的发展方向进行一些分析与展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.092201      

杨业   李宏宁  

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摘 要?提出了一种基于机载LiDAR点云数据的电力线自动提取方法。首先对LiDAR数据进行空间网格划分；其次依据电力线在三维空间中的水平分布特性，将包含电力塔点的网格滤除，并根据电力线局部高程信息，利用改进的欧式聚类实现电力线粗提取；再次采用电力线与电力塔的相连性，估算出电力塔顶端的空间坐标位置，并将该位置附近的点视为残留部分电力线的电力塔点；然后使用改进的欧式聚类实现单根电力提取，利用直线和抛物线相结合的模型求取单根电力线的中心线方程及其半径；最后根据电力线方程和半径自适应生长电力线于绝缘子处，并得到单根电力线的完整点云。实验表明，对比SVM(Support Vector Machines)结合几何特征方法的分类效果，本文方法可以自动、快速、精确地从电力巡线数据中提取完整的电力线，对电力巡线具有一定的应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.090102      

李伟   俞嘉文   闫爱民  

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涡旋光是一种具有螺旋波前和暗中空结构的特殊光场，在光通信和微粒操控等领域有着广泛的应用。与单涡旋光束相比，涡旋光阵列具有多个相位奇点，不仅能够增强信息传输容量，还能提升微粒捕获和观察的数量。目前在光学领域有多种涡旋光阵列的产生方法，如：干涉法、泰伯效应法、分数泰伯效应法、光楔衍射法、模式转换法、达曼涡旋光栅法、计算全息法、空间光调制法、超材料图案法等。本文对这些研究方法的理论模型、实验原理、实验结果及其研究现状进行了详细介绍，并对应用前景做出展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.090001      

陆世东   涂美义   罗小勇   郭超  

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针对激光雷达实时定位和地图构建（Simultaneous Localization And Mapping, SLAM）中激光里程计位姿累积漂移、回环检测时全局匹配运算消耗巨大、累积漂移较大时分时段匹配失效而造成匹配错误问题，提出一种激光雷达SLAM位姿优化算法。算法基于位姿图优化算法理论，融合GNSS(Global Navigation Satellite System)数据在位姿图中加入卫星定位节点，可以有效将无回环时轨迹误差控制在GNSS定位误差范围内，有长时性回环时可以准确定位回环检测点，从而达到提高激光雷达SLAM位姿全局一致性的效果。经在室外刚性特性较好城市环境和刚性特性较弱非城市环境下测试，在无回环300米距离直线建图情况下算法轨迹偏差控制在1m左右,在360米以上距离一次回环情况下算法轨迹偏差控制在0.2m以内，二次回环情况在0.1m左右，充分证明了算法有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081024      

李俊阳   李文强   龙尤   周亮   高阳  

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离轴反射光学系统克服了传统折射系统的材料限制，具有大口径、小体积、轻量化、无色差等优点，随着自由度极高的自由曲面的大量应用，校正了离轴系统引入的非对称像差，成为了研究的热点。本文针对离轴三反初始结构求解复杂的问题，介绍了几种离轴反射系统的常用设计方法，从设计原理上将其归结为两类思路：一是根据像差理论先建立同轴系统的初始结构，通过对光学系统的离轴优化实现无中心遮拦；二是直接构建无中心遮拦的简单光学系统，在优化过程中利用复杂面型进行像差优化。根据两类设计原理对不同结构的光学系统进行了实例设计，由优化过程和像质评价结果表明，两类设计方法都能够满足设计指标，仅仅是优化过程不同，其构建结果几乎具有等价性。其中第一类方法在像差优化中更据优势，适用于离轴角较小的光学系统；第二类方法避免了复杂的离轴优化，适用于紧凑型光学系统。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.092202      

马雪洁   刘蓉   李晨曦   陈文亮   徐可欣  

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高光谱成像方法可以同时获取在体组织二维图像与光谱信息，具有空间与光谱分辨率高、成像范围大、无损快速等优点，为在体诊断提供了丰富的信息。近年来，研究人员在成像方法、仪器与应用方面进行了大量研究，取得了长足进展。本文综述了高光谱成像在体组织成像方法及应用研究的主要进展，探讨了高光谱成像分光方法、系统组成与特点，从光谱重构方法、组织光学参数测量、基于深度学习的图像处理方法等方面，介绍了在体组织成像与成分检测方法的研究进展。同时，还对高光谱成像在临床医学，如皮肤创伤与愈合过程检测，糖尿病足与视网膜疾病诊断，手术中检测、微循环功能评估等方面的应用进展进行了总结。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081104      

井振宇   李新梅  

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目的研究激光熔覆Ni35+11%WC熔覆层的最优工艺参数。方法通过单因素控制法，以激光功率、送粉量、扫描速度作为控制变量，熔覆层的稀释率、高度和宽度最为参考指标，进行单因素和正交极差分析。实验结果表明：通过正交极差分析工艺参数对参考指标影响，发现主要因素与次要因素是送粉量＞扫描速度＞激光功率，单因素和正交分析得到最优参数都是激光功率1500 W，送粉量 2r/min，扫描速度4mm/s。熔覆层的硬度是710HV左右；熔覆层的tafel曲线正向偏移，自腐蚀电位为-0.72V，自腐蚀电流密度为0.96A/m2。结论最优参数的熔覆层的硬度高，组织均匀，耐腐蚀性强。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091406      

李晓慧   汪西莉  

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随着遥感技术的发展，高分辨率的遥感及卫星影像不断涌现，如何从影像中自动提取目标引起了众多学者的广泛研究。在采用分割的手段来提取目标的方法中，基于水平集的CV图像分割方法最大的优势在其处理拓扑优化的能力。传统方法主要依赖图像光谱、纹理等底层特征，容易受到诸如遮挡和阴影等干扰。而遥感图像中复杂场景，目标遮挡、阴影等影响很常见。为此，本文在水平集方法中引入与目标形状相关的先验知识，采用生成式模型--卷积受限玻尔兹曼机对目标形状建模及生成目标形状，以此为先验信息对演化曲线加以约束，指导图像分割。在遥感影像数据集Satellite-2000和Vaihigen上进行实验，结果表明在训练数据有限，形态各异，尺度变化较大的遥感影像建筑物提取中取得了理想的结果，在复杂场景下得到的目标完整度更高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041018      

许颖   王青原   罗聪聪   Hoon Sohn  

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本文提出一种用于半导体芯片表面裂纹瞬时成像的线激光锁相热成像新技术，该技术系统由线扫描激光源、高速红外照相机及控制电脑组成，由线激光束扫描目标芯片表面并利用红外相机测量热波传播。提出新型无基线裂纹可视化算法，由于裂纹可导致热波阻挡现象，故被自动可视化和诊断，不依赖由目标芯片原始状态所获得的基线数据。该检测技术相较目前的芯片裂纹检测技术有如下优势：（1）不接触、无损伤、无侵入；（2）只需当前状态热图像，无需历史状态热图像；（3）检测能力通过提高热图像空间分辨率及消除所测热图像的噪声分量得以显著提高。本文对芯片在制造过程中产生细微裂纹进行研究，试验证明，热成像新技术可对宽度为几十微米的裂纹可视化。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061018      

王航   武美萍   陆佩佩   叶秀  

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利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备钴基/GO复合涂层，保持扫描速度V1=6mm/s，送粉速率V2=1.2r/min，光斑直径D=4mm不变，设置4组P1=1000W、P2=1300W、P3=1600W、P4=1900W不同功率，研究了激光功率对钴基/GO复合涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明：熔覆层中主要包含TiC、Co2Ti、γ-Co、α-Ti和Cr3C2相，GO在低功率下与TC4基体生成TiC，同时与半固态的Co2Ti组织共同作用，GO在高功率下分解迅速，熔覆层主要生成Co2Ti组织。当激光功率为P2=1300W时熔覆效果最佳，成形组织均匀，与TC4基体呈冶金结合，熔覆层硬度高达1100Hv0.2，是基体硬度390 Hv0.2的3倍。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091405      

王文斌   李灿标   郑楚君  

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视网膜血管分割是构建眼底图像分析和计算机辅助疾病诊断系统的关键环节。本文提出了一种基于Hessian的方向自适应Gabor小波的视网膜血管分割方法：根据Hessian矩阵的本征向量获得血管走向方向作为Gabor小波变换的方向角，提取出4个尺度的方向自适应Gabor小波特征连同Hessian矩阵的大本征值构建5维的视网膜血管特征，采用支持向量机（SVM）进行眼底图像像素分类实现血管分割。该方法能准确感知血管方向，只需计算此方向下Gabor小波的滤波响应，降低了特征提取的计算量，引入了Hessian矩阵大本征值与Gabor小波特征有较好的互补性；在DRIVE数据库进行实验获得较好的分割性能，且在细小血管的提取和对分叉处、交叉处血管点的检测表现出良好的效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081023      

叶雨琪   胡文瑾  

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为了解决单一特征反映不同修复方法效果差异的局限性，结合唐卡图像结构特征和色彩特征，提出一种基于多特征的无参考彩色唐卡修复图像质量评价方法。首先，该算法利用唐卡图像纹理丰富的特性，选取高斯差分（DOG）算子提取图像线描图，并结合唐卡对称特性获取图像结构特征；然后依据简单线性迭代聚类（SILC）分割后不同超像素区域间的色彩熵变化差异，提取唐卡图像色彩特征；最后考虑到多尺度特征更加符合人眼视觉特性，将拉普拉斯金字塔分解后的多元特征输入BP-AdaBoost神经网络进行训练，预测得出修复图像质量客观评价分数。实验结果表明，该方法利用唐卡图像丰富的结构和色彩特征，较好地获得与主观评价一致的分数，其Spearman相关系数与Pearson相关系数均达到 0.94 以上。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081105      

杨小艳  

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提出一种基于对称库尔勒步(Symmetric Kullback-Leibler, SKL)散度的点集配准算法，将点集中的每一个点表示成一个高斯分布，高斯分布包含点的位置信息和周围点的影响大小，整个点集建模为一个高斯混合模型(Gaussian Mixture Model, GMM)。两点集的配准问题表示为两GMM间对称KL散度的最小值问题，采用遗传算法进行优化求解。实验结果表明，所提算法对噪声、出格点和缺失点具有较强的鲁棒性，且取得较好的配准精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081022      

陈梦   李静   张若虎   胡国华   恽斌峰  

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采用一种半径相同的级联双微环谐振器实现n>1阶光时域微分器。相比于单一微环，该结构可将微分波形平均绝对偏差最大由5.67%降至0.67%，且输入信号脉宽对级联双微环的微分阶数影响更小，适用的可接受输入信号脉宽范围更大。同时，通过调节级联结构中一环的耦合状态，可以改变微分器的微分阶数，实现可调谐的高精度分数阶微分器。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.090701      

刘可文   房攀攀   熊红霞   刘朝阳   马圆   李小军   陈亚雷  

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行人重识别问题中提取具有鲁棒性和判别力的特征对于精度至关重要。现有的行人重识别方法提取行人特征存在信息缺失问题，故缺乏鲁棒性和判别力，为此本文提出了一种基于残差网络对行人图像提取多层级特征的方法。在训练阶段，使用残差网络分别在四个卷积残差模块之后提取阶段特征，以此来弥补信息丢失，对每个特征向量进行全局平均池化和全连接层处理，最后使用三元组损失函数对每个特征向量监督训练。在相似性度量阶段，针对四个特征向量分别计算特征相似度，对每个阶段相似度进行加权求和，使用求和结果进行相似度匹配。在Market-1501和DukeMTMC-ReID数据集上进行实验，所提方法分别取得了Rank1=91.2%、mAP=86.4%和Rank1=84.7%、mAP=80.2%。实验结果表明，本文方法提取的多层级特征具有较强的鲁棒性和判别力，提高了行人重识别的准确度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081503      

胡军   刘燕德   孙旭东   李斌   徐佳   欧阳爱国  

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面粉（小麦粉）是中国北方大部分地区的主食，为了便于食品长期保存，往往会添加苯甲酸以便延长食品保存时间,但食品添加剂的过量使用会严重危害人体健康。太赫兹技术在食品安全检测方面体现出了其独特的检测优势。为建立面粉中添加剂苯甲酸的定量检测模型，首先探索不同光谱预处理方法对太赫兹光谱的影响，采用如平滑、多元散射校、基线校正和归一化等方法对原始光谱进行校正处理。校正处理之后，建立相应的PLS模型以选择最优预处理方法。实验结果表明：归一化后建立的PLS模型较优，预测集的相关系数（rp）为0.9790，预测集的均方根误差（RMSEP）为1.28%。其次，分别建立面粉中苯甲酸含量检测的PLS、LS-SVM和BPNN模型，经比较，建立了较优的BPNN面粉中苯甲酸含量的定量测定模型，太赫兹吸收系数建立的BPNN模型的预测相关系数（rp）为0.9945，预测均方根误差（RMSEP）为0.66%。本研究为面粉中苯甲酸添加剂的无损检测提供了新的解决方案，对促进面粉行业的健康发展具有较为重要的意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.093005      

曹启鹏   李永昌   董小静   王超   王靖  

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摘 要:大气风场的测量对于全球气候变化、海上暴风探测、日常天气预报精度，乃至国家军事安全具有重要意义。天基相干测风雷达以其高时-空分辨率、高灵敏度、实时探测、体积小等优点，受到广泛关注。大多数航天器都存在微振动扰动源，会对相干测风激光雷达的信噪比有一定影响。本文在对相干测风激光雷达系统原理分析的基础上，以某型号微振动实测数据为样本，分析了卫星微振动对相干测风激光雷达的信噪比的影响，实验结果表明：卫星微振动对于相干测风激光雷达的信噪比有一定影响，在失配角为3.77μrad时，信噪比在-1.5dB~1.36dB之间浮动，相对来说影响较弱。从微振动的角度来讲，某卫星平台能够满足相干测风激光雷达的探测要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.092802      

张天喜   周军   廖华丽   杨跟  

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为了提高自动驾驶扫地机器人的环境点云重建精度,提出了一种基于图优化来融合地面参数和GPS数据的SALM策略。首先基于3D-NDT配准得到点云变换关系，然后通过构建图优化模型来建模优化框架，将点云位姿构建为图节点，将实时激光点云和GPS与地面参数作为边约束，最后求解出点云的优化位姿。结果显示，本文在有高精度GPS提供精确位姿数据时，可为3D-NDT配准提供快速准确的初始配准，同时可改善点云环境建图结果，提高建图精度。移动实验平台采集数据，相同数据集下与仅利用激光数据建图的算法比较，建图结果证明了本文策略的正确性和高效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第20期 pp.201502      

庄全风   王一萌   王章军   陈超   李辉   刘军礼   刘兴涛   孟祥谦   王秀芬  

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为了解雾霾天气条件下大气气溶胶的光学特性，本文利用多波长气溶胶激光雷达在北京海淀气象局的观测数据，反演得到了2017年11月4日至7日持续性雾霾过程期间大气气溶胶消光系数、退偏振比和雾霾高度等参数，实现雾霾期间对大气进行实时监测。结合探空资料数据获取的气象参数，并利用拉格朗日混合单粒子轨迹模式HYSPLIT分析了雾霾期间气团的路径来源和走向，分析得出，相对湿度增大、风速低以及逆温层的存在是雾霾形成和维持的重要因素，河北一带的污染物输送对此次北京海淀区的雾霾过程有一定的贡献，而此次雾霾消散过程受西北风的影响，为污染物向上扩散消失提供了条件。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第24期 pp.240101      

杨军   于挺  

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为了进一步提高大规模多种类三维点云模型识别分类的准确率，提出了一种K近邻卷积神经网络模型。首先，利用最远点采样算法对点云模型均匀采样；其次，对采样后的点云数据利用K近邻算法构建每个点的局部邻域，同时为防止信息的非局部扩散，对卷积层提取的特征逐个建立局部邻域；然后，通过最大池化聚合点云模型上每个点的局部结构特征；最后，再利用全连接层与Softmax计算各类别对应的概率并预测所属类别。实验结果表明，本算法在公开数据集ModelNet40上的识别准确率为92%。与已有的三维点云模型识别分类算法相比，本文算法能够更有效地融合局部结构特征，并能进一步提高三维点云模型的识别分类的准确率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091501      

释小松   程英蕾   薛豆豆   秦先祥  

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为了提高城区机载激光雷达点云数据地物分类的分类精度，提出了一种基于Point-net网络的多源融合点云地物分类方法。点云在地物三维特征表示上具有优势，而遥感影像包含丰富光谱信息，因此设计了一种点云与遥感影像配准融合方法，综合利用两种数据的优势。同时针对Point-net网络存在缺少邻域信息的问题，提出一种针对融合点云数据的多尺度Point-net分类模型，实现对融合点云数据的有效分类。利用城区点云数据验证本文算法，通过分析分类精度和分类时间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效果，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 ，2020年第57卷第08期 pp.081019      

潘新   王章军   孟祥谦   王秀芬   陈超   邓伟   刘兴涛   李辉   李先欣   庄全风  

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本文根据米散射理论，设计以波长532nm激光器为光源、电荷耦合器件(CCD)为探测器的极化浊度计装置。对粒径为2μm的聚苯乙烯标准粒子(PSL)进行粒径检测，得到PSL散射相函数，并将其与偏振角为0°与90°的2μm球形粒子的理论散射相函数进行对比拟合，拟合度分别高达86.8%与88.8%。采用Chahine迭代算法对PSL粒径进行反演，得到检测粒径为1.94μm，与颗粒粒径真实值接近。将极化浊度计的粒径检测结果与宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)和扫描电镜(SEM)的检测结果进行对比，验证检测结果的准确性，结果表明，本装置具有精度高、稳定性好等特点，在颗粒粒径检测领域具有较高的应用潜力，有助于实现对颗粒粒径的快捷、准确检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.092902      

王章军   郝菁   宋晨光   李先欣  

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机动车尾气排放是城市污染气体的主要来源之一。为了分析交通主干道污染气体与车流量的关系，本文基于长程差分光学吸收光谱技术，对青岛市海尔路和银川东路交叉路口的污染气体进行了实时、连续监测，获得了2017-2018年间大气主要污染物NO2、O3和 SO2的含量，并与附近环境监测站的同步监测数据进行了对比。结果表明，二者具有很好的一致性，NO2和O3的小时平均结果相关系数分别为0.78、0.798，月平均结果相关系数分别为0.91、0.84；其中NO2呈现明显的早晚双峰特征。与实时获得的车流量数据进行了对比分析，结果显示，NO2浓度与交通流量呈强正相关，相关系数达0.95；NO2浓度存在工作日高于周末的显著“周末效应”现象。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.093003      

田美玲   葛翔宇   丁建丽   王敬哲   张振华  

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土壤含水量（SMC）是影响作物个体发育的关键指标，对干旱区精准农业、水资源管理具有重要意义。然而，传统估算方法和野外测量耗时且费力，限制了SMC在区域尺度的精确评估。因此本文通过无人机（UAV）平台获取新疆阜康市冬小麦样地的高光谱影像数据，利用一阶导数（FDR）、二阶导数（SDR）、吸光度（A）、吸光度一阶导数（FDA）吸光度二阶导数（SDA）对原始高光谱数据（R）进行6种预处理，采用随机森林（RF）、梯度提升回归树（GBDT）和极端梯度提升（XGBoost）3种算法进行特征变量重要性遴选，基于地理加权回归（GWR）建立模型。结果表明：不同预处理方式下，以吸光度的一阶导数FDA效果最佳；以FDA-GBRT为基础的模型效果最优，建模集与验证集的R2分别为0.890、0.891，且RPIQ达到3.490；3种特征波段重要性遴选算法中，GBRT算法相较于RF和XGBoost优势较为突出；多数模型建模集与验证集R2均大于0.6，表明GWR模型在SMC的预测建模中是行之有效的，可为干旱区农业生态系统的管理与保护提供理论支撑。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.093002      

杨俊   潘博   陈丽   朱永安   蒋涛   崔晨  

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压缩感知（Compressive Sensing, CS）是近年来提出的一种新的信号压缩采样理论，采样端通过投影获取压缩数据，需较多计算资源并且实现成本较高，仍未能实现广泛应用。不同于标准的压缩感知，本文提出一种基于边缘信息辅助的图像压缩采样方法，即通过随机采集图像的部分像素作为测量，其中图像边缘附近像素以较高的概率采样，最后使用非线性优化方法恢复图像。提出的采样策略通过两次采样分别获取随机测量值及自适应测量值，本文给出采样策略的物理描述，并通过仿真实验实现，同时讨论了边缘信息在采样矩阵中的最优比率。实验结果表明，提出的算法能快速有效的恢复高质量图像。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081018      

耿影   李建美   高鸿志  

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工业领域中，具有可追溯性的直接零件标识技术受到越来越多的关注。但是很多产品零部件对于直接零件标识有尺寸限制要求，限制了信息存储容量。为了提高直接零件标识的数据存储密度，本文在直接零件标识技术中引入彩色二维条码的概念，设计一种彩色Data Matrix二维条码直接零件标识。利用纳秒激光标刻设备在钛合金材料上进行标刻实验，成功实现彩色二维条码的激光标刻，并进行质量评估。为了进一步验证条码的可靠性，采集激光标刻二维条码的图像，依照评估结果选择是否在信息提取前进行条码重构，从而校验条码信息。校验结果证明所加工彩色Data Matrix二维条码是可靠的，彩色直接零件标识技术可行，可以在工业直接零件标识领域进行推广应用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091202      

闵永智   任维卓  

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针对图像式无砟轨道路基沉降监测系统中，列车运营过程中受振动等因素影响，靶面和相机的相对偏转会影响光斑中心定位结果的精度。因此，设计了一种监测靶面位姿测量系统，通过靶面位姿解算得到偏转角，实现对光斑中心定位结果的修正。首先，将单目视觉和监测靶面相结合，根据靶面二维特征点之间已知的几何约束关系建立与摄像机的透视投影模型；然后，基于 问题，使用HOMO算法对靶面位姿进行线性求解，在此基础上通过非线性L-M算法得到位姿优化解。系统可以进行实时的特征点图像处理和位姿解算。搭建了无砟轨道表面沉降监测中靶面位姿测量系统的实验平台，以高精度的三维精密旋转台为基准，将靶面竖直安装在三维精密仪上，通过控制三维精密仪的旋转角度获取靶面位姿测量的数据。实验结果表明：当分别扰x,y和z轴转动角度在[-5°，5°]时，位姿测量系统三个角度的均方根误差分别是0.048°，0.052°，0.056°，整个测量过程时间为0.9s，测量系统的时间和精度均满足图像式无砟轨道路基表面沉降监测系统的测量要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081501      

贺可太   周柳   杨乐昌  

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本文采用有限元方法（FEM），考虑了粉末-实体状态的转变以及相变潜热等因素，建立了不同扫描速度下的单层多道温度场仿真模型，并结合实验分析了缺陷的产生、微观组织以及力学性能的各向异性。结果表明：随着激光扫描速度的增加，易降低液相的润湿性，增加内部孔隙率。且扫描速度的增加，熔池的深度和宽度逐渐降低，不易形成良好的冶金结合。熔池内包含大量的胞状晶和树枝状枝晶，高温度梯度易诱导产生平面或胞状晶，而低温度梯度易诱导产生树枝状枝晶。仿真也表明由于不同方向上温度梯度的差异性，横截面与纵截面上的平均晶粒尺寸、晶粒取向、应变分布以及晶界取向差分布呈现一定差异。另外，横向试样具有较高的屈服强度，但延性明显低于沿着构建方向具有细长柱状晶粒的垂直试样。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091404      

余佳音   樊静   蓝旭辉   沈小燕   禹静  

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利用法布里珀罗（F-P）标准具多光束干涉成像原理，可以实现F-P标准具间距的测量，在测量准确度较低时忽略了滤光片上光学薄膜反射相移的影响，在高准确度测量时不可忽略。基于光学薄膜理论，采用光学特征矩阵法推导了空气隙F-P标准具高反射膜反射相移与入射角的数学模型，并用TFCalc膜系设计软件仿真分析了入射角为0-3°时反射相移的变化，对数学模型进行了验证。结果表明，反射相移与入射角呈指数递增趋势，在3°时反射相移接近3×10-3 rad。实验搭建F-P干涉成像光路，采集圆环点位信息，利用一系列同心圆环直径与干涉级次小数的关系，采用三波长小数重合法计算F-P标准具间隔，在圆环直径平方与干涉级次的一阶方程中引入了反射相移后的二阶修正项，进而用新的准直线模型作加权回归求得各波长的干涉级次小数部分。实验测得F-P标准具间隔为2 015.509 19±0.000 02 ，相对误差约为8.6×10-9；与未考虑反射相移的测量结果（间隔为2 015.508 64±0.000 82 ，相对误差约为9×10-7）相比，测量准确度有了显著改善。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091201      

陈颉颢   蒋红海  

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能正确的将垄行分割为“垄”和“沟”是单目视觉导航农业机械在垄间自主耕种的关键。虽然垄行的颜色、纹理随土壤和开沟方式的不同呈现出多样性，但垄行在图像中的尺度由近及远逐渐变小。基于垄行尺度上的这一特征，本文提出了垄行多尺度分割算法。该方法利用高斯差分金字塔结构构建垄行多尺度特征集，再根据不同尺度下垄行特征的分布情况，对多尺度特征集中的图像进行中心化、灰度值饱和化处理；最后，将每一张特征图像分段并分别进行加权求和运算得到垄沟特征图像从而将图像分割为“垄区”和“沟区”。利用40个垄行样本对本文算法进行分割实验，结果表明，所提算法能有效分割出不同尺度中的垄行，而且能有效抑制土壤的局部特征所产生的噪声。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081017      

张物华   李锵   关欣  

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肺炎检测在医学图像处理中具有重要的研究意义，针对当前经典检测算法如Faster R-CNN、Yolo、SSD网络对肺炎病灶检测精度较低的问题，本文提出一种改进的多尺度卷积神经网络的肺炎病灶检测算法。在基础特征提取网络中加入特征通道注意力模块，突出特征图中含有大量肺炎病灶信息的特征通道，抑制不含病灶信息或者含有大量无用信息的特征通道，形成高质量特征图；然后通过统计分析，使用聚类算法设计了一系列不同纵横比以及缩放尺度的候选框以适用于肺炎病灶检测。本文在含有肺炎病灶的胸部X光数据集上进行了单模型和多模型检测实验，其中单模型情况下检测精度为82.52%，多模型融合情况下检测精度为89.08%。通过对比实验与结果分析，验证了本文所提算法在检测精度方面优于当前其他检测算法，适用于肺炎病灶检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081020      

徐灵丽   朱晓坡   侯一兴   李敏   张学武  

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针对水下涵洞降质图像存在裂缝被非均匀悬浮颗粒遮挡的问题，提出了一种基于增强色调特征的涵洞裂缝缺陷分割算法。该算法增强色彩高敏感的色调特征，并以此为基础对图像进行粗分割。针对涵洞壁凹陷等干扰图像分割结果的问题，在空域上，对粗分割结果进行约束，以连通区域为局部单元，对其进行区域特征约束，以滤除干扰，完成分割。实验结果表明，该算法能有效地分割出被干扰的裂缝缺陷。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081016      

侯彬   金尚忠   王赟   陈智慧   曹馨艺  

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为了解不同的点云配准方法的配准效率和配准精度，选取了6种不同的点云配准方法（3DSC、PFH、FPFH、NDT、ICP、4PCS）对一组三维点云数据进行了粗配准实验，在实验过程中记录了点云配准的时间和点云配准在x、y、z轴上的旋转角度误差和平移距离误差，通过分析实验记录的数据来比较不同点云配准方法在粗配准实验中的配准效率和配准精度。实验结果表明3DSC、PFH、FPFH在粗配准实验中表现良好；4PCS配准效果较好，但耗时较长；ICP不适用于粗配准；NDT在粗配准实验中表现一般。该实验结论能够为不同情况下点云配准方法的选择提供有效的借鉴。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081502      

李恒   张黎明   蒋美容   李玉龙  

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为进一步提高多聚焦图像的融合质量，本文提出一种基于监督学习的全卷积神经网络多聚焦图像融合算法。该算法旨在运用神经网络学习源图像不同聚焦区域的互补关系，即选择源图像中不同的聚焦位置合成一张全局清晰图像。该算法构造聚焦图像作为训练数据，网络采用稠密连接和1×1卷积以提高网络的理解能力和效率。实验表明，本算法在主观视觉评估和客观评价两方面均优于其他对比算法，图像的融合质量得到进一步提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081015      

汤学猛   陈志国   傅毅  

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核相关滤波算法的出现将传统目标跟踪算法推向了一个新的高度，以其高速度、高精度、高鲁棒性的特点迅速获得了社会的广泛认可与关注。针对核相关滤波算法在尺度变化和快速移动方面的不足，鉴于目标在发生尺度变化时其主要特征的相对位置可以反应其尺度的大小，本文采用分块检测的方式来进行目标的尺度计算；在特征模板更新方面，针对核相关滤波算法在处理高速变化目标容易丢失的问题，采用Kalman滤波预测的方式提前更新目标模板，以解决模板更新滞后的问题。实验数据表明，本文算法能够稳定地提高跟踪精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081014      

李恒   张黎明   蒋美容   李玉龙  

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为进一步提高红外与可见光融合图像的细节信息，并降低伪影和噪声,提出一种基于ResNet152深度学习模型的红外与可见光图像融合算法。首先，将红外与可见光图像分解成基础部分和细节部分；然后，运用平均权重策略对基础部分进行融合，生成新的基础部分，使用ResNet152网络对细节部分进行特征提取，得到多个特征层，对特征层分别进行L1正则化、卷积运算、双线性插值上采样和最大选择策略得到最大权重层，由最大权重层和细节部分相乘得到新的细节部分；最后，由新的基础部分和细节部分对图像进行重建，获得融合后的红外与可见光图像。实验结果表明，该算法在保留图像显著特征的同时使融合图像获得了更多的细节纹理信息，且有效地降低了伪影和噪声，其主观评价和客观评价都优于对比算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081013      

纪磊   张欣   张丽梅   文章  

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传统的高光谱图像分类方法仅利用图像的光谱信息进行分类，未利用图像的空间信息。为解决这个问题，本文提出了一种基于空谱加权近邻(SSWNN)的高光谱图像分类算法。该算法利用图像的空间一致性，构造待测样本点的近邻空间。去掉近邻空间中与测试样本点标签不一致的空间近邻点，从而达到有效解决近邻空间内非同类点对中心像元点分类的干扰的目的。根据空间近邻点和测试像元点的光谱相似性给空间近邻点赋予不同的权值，以增大同类像元间的相似性和非同类像元之间的差异性，并通过引入正则化系数，求训练样本点和测试样本点的距离，选择距离最小的训练样本点的标签作为测试样本点的标签。该方法在Indian Pines和PaviaU高光谱数据集上的总体分类精度分别达到了97.27%和99.13%，分类精度高于文中所列其它算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061013      

张文飞   任立勇   邢飞   张芳   葛筱璐   王国梅   付圣贵  

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图像去雾技术由于其广泛应用在近些年受到了众多关注。偏振光学去雾技术具有细节恢复好、颜色还原度高的优点。本文中，提出了一种新型偏振光学去雾技术，该技术利用离散余弦变换构建图像金字塔，然后构建图像拉普拉斯金字塔，用传统的偏振光学去雾技术对图像拉普拉斯金字塔的每一级进行去雾处理，最后通过去雾后拉普拉斯金字塔重建图像。实验结果表明，该技术表现出良好的图像去雾效果，对于偏振光学去雾技术的进一步优化具有重要的意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061102      

李梓润   林宝卿   林青   郜飞飞   何涌   庄其仁  

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针对侧面发光塑料光纤背光板的亮度均匀性及加工工艺问题，研究了一种用于塑料光纤阵列等距V形槽散射点加工方法。提出一种重力微压刀刻技术，理论分析了散射点光散射率与提供重力的砝码质量的关系，结果表明V形槽散射点的光散射率随砝码质量的增大呈3/2幂指数增加。通过建立等距散射点均匀发光模型，理论推导了各散射点加工时所需的砝码质量计算公式。实验验证了V形槽散射点的光散射率与砝码质量的关系并得到了它们的关系曲线。采用砝码质量计算公式得到的参数，制作了亮度均匀度高于85%的单根等距散射点侧面发光塑料光纤，以及尺寸为180mm×101mm的等距散射点塑料光纤阵列背光板，亮度均匀度为90.9%。实验结果证明了重力微压刀刻技术制备塑料光纤阵列等距V形槽散射点的可行性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050801      

高强   胡辽林   陈鑫  

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针对暗通道先验去雾算法存在的光晕现象、大气光值选取不准确等问题，本文提出了一种基于暗通道补偿与大气光值改进的图像去雾方法。为减弱图像景物边缘处的光晕效应，首先提出了一种基于暗通道补偿模型的解决办法，其利用加权通道差值的方法识别光晕区域，然后通过腐蚀、融合等处理修正了该区域的暗通道值，最后采用线性融合的方式与原暗通道进行融合，实现了对暗通道的补偿。而对于大气光值选取不准确的问题，本文改进了四叉树分割方法，即增加相邻区域比较的策略，使得该算法可以更加精确地获取大气光值，使恢复后的图像更加清晰自然，细节保留更加丰富。最后借助大气散射模型与优化后的透射率恢复无雾图像。实验结果表明，本文方法能够有效地去除光晕效应、准确地获取大气光值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061011      

杨航   赵功   张强   汪玉兰   黄文   何建国   贾阳  

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为建立适用于高次非球面等具有一般特征光学元件抛光以及适用于任意轨迹规划抛光策略的后置处理算法，本文提出利用信赖域狗腿法解决通用非球面光学元件抛光后置求解的强非线性问题。首先，基于低序体表示和齐次变换方法建立了适用于任意非球面面形和任意轨迹抛光的正向运动学模型；然后基于信赖域狗腿法建立了强非线性正向运动学模型的数值优化求解方法，获得相应的逆向运动学数值结果；最后，对逆向运动学数值求解结果进行处理得到各轴控制量，用于抛光后置处理。对一初始面形为RMS 0.037 lambda 的离轴非球面分别采用光栅线进行4轮和采用螺旋线进行5轮抛光以后，所加工元件的面形收敛到RMS 0.012 lambda，总收敛效率达到67.57%，表明所提出的后置处理方法是正确的，能够用于非球面加工。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.052202      

谢志华   刘晶红   孙辉   彭佳琦  

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针对异源图像配准算法复杂度高且处理速度慢的问题，提出一种提高可见光图像与合成孔径雷达 (SAR)图像配准速度的算法。第一，在图像预处理阶段采用去除冗余的方法去除可见光图像与SAR图像中的冗余信息，并且采用高斯低通滤波及基于聚类的非局部均值滤波算法 (NLM)对两种不同类型的图像分别进行滤波。第二，在特征点提取阶段采用多尺度Harris方法检测并提取特征点，利用梯度位置方向直方图 (GLOH)方法对特征点进行描述子构造。最后，基于反馈机制重构原始图像中的特征点，采用去除冗余之后的与去除冗余的过程中记录的特征点位置这两个统计量来分析，得出待匹配的特征点在原始图像中的实际位置，从而完成原始图像中的特征点重构及匹配。实验结果表明：相比于基于SIFT改进的SIFT-M算法，该算法在平均配准精度维持在80%以上的前提下显著缩短了运行时间，具有重要的实际应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.062803      

刘方明   林嘉睿   孙岩标   邾继贵  

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相位偏折系统的标定是影响其测量精度的重要因素。针对立体相位偏折系统中显示屏和相机位姿关系标定困难的问题，研究了一种新的系统标定方法。通过在显示屏上构造特征点，引入摄影测量系统作为显示屏坐标系与相机坐标系的转换中介，实现了显示屏坐标系与相机坐标系转换关系的高精度标定。搭建立体偏折系统进行标定精度验证，重建表面平面度结果小于1μm，证明了本标定方法的可行性和有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051202      

程德强   于文洁   郭昕   庄焕东   付新竹  

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针对现有图像超分算法获取图像存在模糊失真、噪声明显、抗干扰性差等明显问题，本文提出了一种参数自适应的在线字典学习图像超分辨率重建算法，在经典的稀疏表示的算法框架下，运用在线字典学习方法（online dictionary learning，ODL），提高字典学习的精度。通过参数自适应方法灵活调整稀疏重建阶段的正则化参数，使得正则化参数可以依据每个图像块自身特点自适应地确定，以此克服人为设定参数的单一性和非最佳参数值的缺点。实验结果表明，本文算法在不同扩大因子和噪声环境下都优于传统算法，通过三项评估指标均可验证，本文算法可以使测试图像不再完全依赖训练图像集，有效降低其依赖度，同时克服图像在重建过程中存在的局部模糊或失真，进一步提高重建图像的质量。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061505      

梁斯靖   周次明   范典   李宇潇   庞彦东   陈希  

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针对目前光子晶体光纤传感器存在对模间干涉敏感，难以封装等问题，本文搭建了一种基于光载微波干涉的光子晶体光纤传感系统。系统干涉发生在光载波的微波包络之间，光不发生干涉，光波的偏振衰落、色散、模间干涉等对系统的信号质量影响很小，因此系统不需要对光子晶体光纤进行特殊处理，对加工精度要求低。分别对系统进行了应变与高温传感实验。应变实验结果表明：微波域干涉条纹可见度为20 dB，8 GHz处干涉条纹的频率偏移为6.3 kHz/με，微应变测量分辨率可达1.59 με。温度实验结果表明：系统在室温到800 ℃温度范围内温度灵敏度为76.04 kHz/℃，理论上温度测量分辨率可达0.13 ℃，通过多组长度探头的温度实验证明系统具有良好的温度灵敏度与稳定性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050602      

税云秀   胡琳   戴姚辉   吴海钰   朱岗   杨岩  

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针对离轴菲涅耳数字全息光路中，在漫反射物体物光强度低的情况下，在重建平面内其重建像对比度差，导致无法对正一级像进行准确定位的问题，提出了一种针对弱漫反射物体在重建平面内的重建像位置预标记法。先利用物体上某特定区域的镜面反射光作为物光，获得全息图，并对正一级重建像所在区域进行预标记；然后，不改变物体位置，再对物体上的漫反射面所发出的物光进行全息记录，并在重建像平面的原预标记区域提取弱漫反射物体的重建像。通过改变照明光倾角方式，并结合FIMG4FFT方法，获取了特定视角下的物体三维轮廓。在获得多个视角的三维轮廓后，提出通过采用粒子群算法将非线性方程组的求解问题转化为优化问题来实现拼接参数的求解，以最终实现圆柱坐标下的多视角物体三维轮廓拼接。通过误差标定实验证明，最大相对测量误差为5.6%。以上方法能够成功地对螺栓上的螺纹表面进行多视角三维轮廓获取、拼接，实现了回转类零件的三维全息显示

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.060901      

吴正平   马占稳   颜华   张兆蒙   尹凡  

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对于存在光照不均匀干扰的工业图像，提出了一种基于图像的多方向灰度波动局部阈值分割方法。本方法先对图像进行均值滤波预处理，然后提取水平、垂直和左右对角线四个方向一维灰度波动曲线，并对每条曲线上满足波动幅度阈值条件的波峰和波谷进行一维局部阈值分割，最后将四个方向分割后的子图像进行与操作，得到最终分割图像。实验结果表明，该方法能够有效提高对光照不均匀图像分割的准确性，与二维Otsu法、二维Tsallis法和Niblack法等分割算法相比，该方法的分割效果具有显著提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061016      

刘宇航   吴帅  

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针对传统去雾算法结果中颜色和对比度失真等问题，提出了一种基于多尺度融合和对抗训练的图像去雾算法。本算法采用多尺度特征提取模块从多个不同尺度提取雾霾相关特征。残差密集连接模块实现图像特征的交互，利用残差连接避免梯度消失。本算法将图像的浅层特征和深层特征进行多尺度融合，并且不基于大气散射模型，能够克服物理模型的不精确性。去雾网络的训练采用生成对抗机制，其中由多尺度特征提取模块和残差密集连接模块构成的生成器估计清晰无雾图，由两个不同尺度感受野的子网络构成的鉴别器完成对抗训练。本文利用RESIDE(REalistic Single Image DEhazing)数据集上的对比实验验证所提算法性能，结果表明本算法生成的去雾图像在全参考和无参考视觉质量指标方面优于对比算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061015      

左茂武   石智伟   李华刚  

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本文数值研究了两艾里-高斯光束在一维非局域非线性缺陷光子晶格中的相互作用，并讨论了不同入射角和相位的探测光入射到不同结构晶格中的传输特性。在光束传输的过程中，观察到晶格孤子、准呼吸子和孤子对等现象。特别是，准呼吸子的空间大小和周期会受到非局域非线性，晶格缺陷以及光束自加速的影响。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051901      

卢钢   刘常杰   石春珉   贾鑫林  

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针对接触式测量高铁机车静态限界效率低，精度低，耗费时间长，劳动强度大等问题。本文基于回转射线簇测量的原理，研制出新型的高铁静态限界二维扫描传感器，传感器安装在运动导轨上，可实现静态限界的高效自动化测量。该传感器将激光测距传感器固定在高精度转台上，传感器以旋转的方式对高铁车厢指定区域的截面进行扫描。借助高精度大理石平面对传感器进行标定，建立测量系统的坐标系，结合外部标定，将传感器测量结果转换到轨道坐标系下的三维坐标，从而得到高铁的静态限界测量数据。实验验证，该传感器精度优于1mm，很好的满足了静态限界测量的需求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051204      

刘康康  

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光学相干层析（简称OCT）是一种利用散射光相干原理进行成像的技术，具有无损、快速、高分辨率、断层成像等特点。物证鉴定要求尽量在不破坏物证原始状态下提取、检验、分析，获取有价值的信息。OCT技术作为一种光学检验技术能够满足法庭科学中对原位、无损检验提出的要求，并已经在物证鉴定领域有相关应用。本文介绍了OCT技术的工作原理，并着重综述其在物证鉴定领域中的应用。OCT技术无需对样品进行预处理，就能实时、原位、无损的对相关物证进行检验，在物证鉴定领域具有重要的意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061103      

孙艮   白浩杰   石玉伦   路书祥  

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光频域反射计(OFDR)作为分布式光纤传感(DOFS)领域的重要分支，具有高灵敏度和高空间分辨率等优势，是近年来分布式光纤传感领域的研究热点。本文首先介绍了光频域反射计的原理及技术关键，从高空间性能光频域反射计及远程光频域反射计两个方面对近年来国内外的研究进展进行了系统综述，之后从几个不同的领域对当前国内外最新的光频域反射计应用进行了汇总，最后针对国内与国外不同的研究特点进行总结。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050007      

徐涛   胡中   汤蓉   郭会杰   肖诗逸  

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电磁超表面是指一种厚度小于波长的人工电磁材料。通过设计其微结构可以实现亚波长尺度下的电磁波相位分布，从而根据惠更斯原理对电磁波波前进行自由调控。从电磁相位的产生机理角度，电磁超表面又可以分为利用微结构的共振响应的共振相位超表面和利用微结构各向异性响应的几何相位超表面。同共振相位超表面相比，几何相位超表面因为具有非色散、偏振依赖、易于制备等特点，因而在近年来广受关注。本文综述了人们利用几何相位超表面来自由调控电磁波的原理和方法，重点讲述了对于电磁波远场和近场的一系列调控现象并介绍了其在全息成像、特殊光束激发和探测、平面消色差透镜等方面的具体应用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第20期 pp.202408      

吴懋亮   孙翰霆   李汝润   刘中俊   孙玄锴  

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本文对选择性激光熔化打印（Selective Laser Melting，SLM）316L不锈钢进行了数值模拟，优化打印过程的工艺参数。研究了零件在水平面内的摆放角度和竖直面内的倾斜角度对SLM过程热力行为的影响。研究结果表明：对于50mm′5mm′10mm的长条形加工零件采用短直线的扫描策略，在零件的摆放方式中的水平方向上，当长边与刮刀之间的夹角在45°的时候，由于热应力所产生的形变量最小；在竖直面内，零件与垂直方向的夹角为15°时产生的相应形变量最小；零件在基板上和取下后的形变量会产生较大的差异，取下后形变量会增加大约70%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051403      

梁益丰   许江宁   吴苗   何泓洋   江鹏飞  

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基于光纤传输的时频同步技术结合了高精度、高稳定性和低损耗的优点。近年来，光纤时频同步技术发展迅速，新方法、新技术和新应用不断涌现，同时具有很强的军事应用需求和民用推广前景，系统梳理其发展现状、客观审视其未来发展趋势是极其必要的。在明确光纤时频同步技术原理与技术特点的基础上，总结其研究历史、现状和未来的发展趋势。分别介绍了光纤时间同步、频率同步、网络化同步等主要技术的现状，并对地基时频网络建设的重难点进行了展望。对制约光纤时频同步技术实用化的问题进行了分析，认为在商用网络上的超远距离高精度传递是限制光纤时频同步技术的难点，是后续研究需要重点解决的问题。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050004      

苏杭   王桂梅   杨立洁  

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SO2气体在一定波长的激发光照射下能够产生荧光，但大气中SO2气体浓度很低，发出的荧光信号很弱，直接影响了SO2气体浓度的检测精度；且经调查发现传统荧光采集光路长，阻碍了仪器的微型化发展。为提高荧光信号的采集效率以及仪器的检测精度，缩短传统光路，针对荧光随机性发散分布特征，利用ZEMAX软件进行痕量SO2荧光信号采集光路的设计，并与传统光路进行对比仿真分析。仿真结果表明：本次设计的光路对荧光的采集效率约为22.6%，比传统光路的采集效率高4倍，透镜组的像方主点到最佳采集点的距离减少了约30%。本文光路的设计有利进一步实现已有大气痕量硫检测仪器的小型化改进与检测精度的提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051203      

梁洁   刘鑫   周林  

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近二十年来，金属微纳结构的理论设计和制备工艺得到了长足的发展。光与金属微纳结构表面自由电子振荡的耦合形成表面等离激元共振，在界面两侧场强呈e指数衰减，表现出亚波长尺度的光场局域能力，有效地增强了光与物质的相互作用。在光热利用领域，得益于人工金属微纳结构具有优异的光子捕获能力、灵活的光谱调控手段和局域光致聚热效应等独特优势，等离激元光热效应引起了光子学、材料科学能源科学领域研究者的研究兴趣和关注。本文回顾了等离激元光热效应研究的发展历程，总结了几种典型的等离激元辅助的光热转换机理和调控方式。其后，我们重点介绍了等离激元光热效应在太阳能光蒸汽转换中的调控和应用。最后，我们对等离激元光热效应面临的挑战和机遇进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第20期 pp.202405      

王晓东   余锦   貊泽强   何建国   代守军   孟晶晶  

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激光脱漆作为一种绿色、高效的新型脱漆技术，在制造和维修领域具有广泛的应用前景，正在逐步取代传统的脱漆工艺而发展成为最先进的物理脱漆方式。本文介绍了激光脱漆技术的原理综述了基于不同激光器的激光脱漆技术的国内外研究进展，并简要展望了激光脱漆技术的发展前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050005      

陈忆兰   朱小磊   张俊旋   刘继桥   陈卫标  

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2μm波段单频脉冲激光是大气风场及大气CO2浓度探测等激光雷达的核心光源，本文根据不同的应用需求，系统阐述了2μm波段连续单频激光器、高重频脉冲激光器、低重频脉冲激光器的研究历程，并着重分析了各自的技术特点，最后对单频2μm波段全固态激光器的发展趋势作了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050006      

马慧敏   焦俊   乔焰   刘海秋   高彦伟  

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波前复原是自适应光学的核心问题之一，波前复原的精度与速度与自适应光学系统校正能力息息相关。基于深度学习的波前复原方法是利用训练好的卷积神经网络（CNN）模型直接根据输入的光强图像得到波前像差的Zernike系数，不需要进行迭代计算，方法简单易于实现，便于快速获取相位。CNN的训练通过对大量畸变远场光强图像和其对应的Zernike波前系数数据进行训练，自动提取光强图像特征，学习光强和Zernike系数的关系。本研究基于35阶Zernike大气湍流像差，建立了基于CNN的波前复原模型，通过分析该方法对静态波前畸变的复原能力,验证了基于CNN的波前复原方法的可行性及复原能力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081103      

黄凡   张旭坤   孙陆   刘伟伟  

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在大气污染物中有害气体成分众多，运用太赫兹、红外等振动光谱检测所得不同成分的吸收峰较难辨别。本文设计了一种根据所测光谱中可能包含的物质的理论光谱分析所测光谱中不同物质所占比重的算法。利用实验峰值与不同理论峰值的对应关系构建超定方程组，分别基于遗传算法和模拟退火算法进行求解，得到实验光谱中各物质理论光谱的贡献。为了验证所提算法的准确性，我们利用算法对已知水团簇组成的水汽系统的实验光谱进行了分析，结果表明：所提算法能够较好的得到不同成分的比重，具有较强的实用性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.093001      

亢红伟   董志宏   张炜   谢玉江   迟长泰   彭晓  

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采用激光增材制造（Laser additive manufacturing, LAM）技术制备了12CrNi2合金钢，发现成形合金钢主要由铁素体基体和少量残余奥氏体组成，沉积层间热影响区边界明显，与沉积层内部组织相比，其内铁素体粗化而奥氏体减少。经过等温淬火热处理后，发现沉积态合金钢组织不均匀性消除的同时，强度亦得到明显提高。本文亦报道了贝氏体组织形貌特征随等温淬火温度与时间变化的演化规律及其对成形合金钢屈服/抗拉强度与延伸率的影响机制，提出了获得综合力学性能最优的热处理条件。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091403      

李文韬   付晗   郝真   滕燕   杨林   赵沛然   张学武  

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人群异常事件检测是机器视觉中的关键研究领域。针对传统基于群体运动状态分析的异常事件检测方法对场景语义信息描述不足的问题，为此引入复杂网络中运用社区发现的Girvan-Newman(GN)分裂算法，将具有相似运动特征且位置相近的行人划分为多个群组，利用群组运动强度和群组数量的变化，描述群组在正常和异常场景中的差异，检测异常事件的发生。通过实验验证，本文提出的算法能够在丰富场景语义信息的同时，实现对异常事件的准确检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061506      

王家胜   舒林森  

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为了实现拖拉机主轴的激光熔覆再制造修复，采用激光熔覆技术在主轴材料40Cr轴面上制备Ni60A合金涂层。使用金相显微镜观察了熔覆层组织结构，通过显微硬度计、摩擦磨损试验机分析了熔覆层的硬度及耐磨性。试验结果表明：熔覆层表面光滑、平整，结合面无气孔、裂纹及夹渣等缺陷，熔覆层与基体间形成了良好的冶金结合；熔覆层中部为细小的等轴晶，两侧为树枝晶和柱状晶，底部为沿基体表面生长的平面晶组织；最高硬度出现在熔覆层中部，其显微硬度达660HV，是基体硬度的2倍；在相同磨损条件下，熔覆层的磨损失重仅为基体材料的33%。由此可见，通过激光熔覆不仅能对拖拉机主轴进行再制造修复，而且可大幅度提高其耐磨性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091402      

陈剑   郭永兴   张礼朋  

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本文旨在研究一种适用于野外电力设施应变监测的光纤光栅应变传感器。提出了一种由双玻璃纤维薄片、一支石英光纤光栅，及两段玻璃纤维护管组成，并采用高温胶黏剂封装的片式应变传感器。传感器不含金属材料，不受强电力电磁干扰。制备了三个传感器原型，布置于等强度悬臂梁上开展了全面的性能测试。测试结果表明：三个传感器具备良好的测量重复性（误差小于3.43%）和线性（线性拟合系数均大于0.999），应变灵敏度一致性好；温度补偿误差在22 pm以内，补偿能力良好；还具备良好的抗蠕变性能。说明了所设计的传感器优越的测量性能，能够满足野外环境下电力设施的长期应变监测要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.090601      

石郑楠   延凤平   韩文国   张鲁娜  

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本文在建立了2μm掺铥锁模光纤激光器的理论模型基础上，以非线性薛定谔方程(NLSE)为依据，分析了激光器内自相似脉冲的演化条件，并输出了峰值功率约为22.66W的自相似脉冲，同时，研究了腔内净色散、色散补偿光纤长度、增益系数等参量对自相似脉冲的影响。结果显示，随着腔内净色散和色散补偿光纤长度的增加，脉冲宽度随之增加，单脉冲能量随之降低，而小信号增益系数的增加会使脉冲宽度和单脉冲能量均随之增加。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091401      

吴鹏飞   贾璐瑶  

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大气相干长度是评价激光传输中自适应相位校正效果的一个重要参数，因此针对大气相干长度进行测量分析具有重要的研究价值。差分像运动法测量具有精度高、稳定性好等特点，在工程中得到广泛地应用。本文设计了一种利用差分像运动法测量大气相干长度的系统在西安地区进行外场实验，分析了西安地区全天范围内大气相干长度变化趋势，结果表明虽然不同方向上测量得到的大气相干长度值有所不同，但总体变化趋势都相同，且夜晚变化较白天更为稳定，对搭建了城市信道光传输系统有一定的参考价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.090101      

刘婷婷   张玉金   吴飞   熊士婷  

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扩散修复是一种常见的图像篡改手段，现有的图像扩散修复取证方法在篡改区域面积较小时检测性能有待改善。考虑扩散修复引入的模糊效应，本文提出梯度域导向滤波增强的图像扩散修复取证方法。伪造图像在未修复区域结构纹理清晰，而模糊效应导致修复区域纹理发生一定的改变，梯度域导向滤波能够较好的保留未修复区域的纹理结构，从而突显修复区域的模糊效应。鉴于篡改信息在不同颜色通道里均有不同程度的体现，本文对输入图像的各个颜色通道分别进行梯度域导向滤波增强，从多角度捕捉图像修复带来的影响。实验结果表明，该方法不仅可以有效检测和定位扩散修复区域，且比现有的方法具有更好的检测性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081003      

陶志勇   胡亚磊   林森  

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针对AlexNet在手指静脉识别系统中训练耗时过长，识别准确率不高的问题，提出AlexNet的改进网络结构。对AlexNet网络模型输入图像尺寸限制性强，自适应能力差的问题引入空间金字塔池化模式的网络结构，为了加快网络训练速度和降低网络模型的复杂度，对AlexNet的卷积核尺寸，网络深度，全连接层等进行调整。实验结果表明，改进后的网络模型在公开和自有指静脉数据集上的识别准确率以及训练时长方面较AlexNet模型均有较明显的改善。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081005      

李刚   高振阳   张新春   赵怀鑫   刘卓  

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针对传统裂缝图像分割方法不能准确提取混凝土表面裂缝的难题，提出一种改进的轻量级全局卷积网络裂缝图像分割模型。通过实验验证了大型卷积核在图像分割中对裂缝的分类和定位具有重要作用，并提出利用边界细化块提高裂缝边界分割能力的方法。本研究还将全局卷积网络与预训练的MobileNetv2模型融合，并针对性的提出了一种轻量级的MobileNetv2-GCN模型，实验结果表明，该模型在三个公开裂缝数据集上都表现出优越的性能。将得到的裂缝分割图像进行中轴骨架提取，进一步计算裂缝平均宽度的物理值，其实验结果具有较高的准确性，可以为公路健康检测提供可靠的数据支持。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081011      

郭磊   陈怀熹   张新彬   郭玮   D.K. Choge   李广伟   冯新凯   梁万国  

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宽谱黄-橙色激光是生物医学等领域重要的荧光光源。本文基于周期极化铌酸锂晶体(MgO:PPLN)宽带准相位匹配技术，提出了一种基于变迹步进啁啾MgO:PPLN的建模方案。利用C波段(1525nm~1565nm)激光与980nm激光在啁啾MgO:PPLN中实现宽带和频过程(SFG)，并通过遗传算法对变迹率和周期范围增量进行数值优化，在600nm附近获得了约-11dB转换效率、0.047dB带顶波动、6nm带宽的光谱输出，从而提供了一种拥有高转换效率，低带顶波动的宽谱黄-橙全固态激光输出的设计方案。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091901      

孙劲光   刘鑫松  

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风格迁移技术迅速发展的今天，全局风格迁移技术已基本成型。但局部风格迁移方法仍处于发展阶段，由于对图片目标区域的局部风格进行转换更符合用户的个性化需求，故本文提出一种基于残差式神经网络的局部风格迁移方法。首先，利用掩膜技术对内容图进行分割，提取目标区域；其次，分别对内容图的目标区域和风格图提取特征，对目标区域特征进行融合，将融合后的特征再与内容图的全局特征相融合；然后，使用残差网络加快生成图的形成速度；最后，通过反卷积生成一张带有目标区域的风格图。实验分析表明，本文所提出的局部风格迁移网络模型具有较好的局部风格转换能力，并且具有较高的执行效率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081012      

杨超普   方文卿   阳帆   赫蕊蕊   祝飞  

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为了便于初学者深刻理解明视觉照度传感器的设计原理，简便制备出高精度、非镀膜、廉价明视觉照度传感器。本文基于光谱分析，给出了非镀膜明视觉照度传感器的设计流程，提出通过计算传感器理论相对响应光谱与明视觉光谱光效率函数中心波长、半峰宽、380 nm-780 nm积分值相对偏差，评估传感器匹配误差。利用蓝色玻璃QB21、黄色玻璃LB9、LB16与LXD44MQ硅光电池组合自主设计非镀膜明视觉照度传感器，该照度传感器理论相对响应光谱与明视觉光谱光效率函数相比，中心波长、半峰宽、380 nm-780 nm积分值相对偏差分别为：0.36%、5.00%、14.15%。以TES 1330A照度计为标准参考，0-2000 lux范围内10组测量值的平均绝对误差及为平均相对误差分别为：7.82 lux、1.77%。研究结果证明了该明视觉照度传感器设计方法可行，该研究可为相关照度传感器的设计开发提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.090401      

王振东   罗杰   梅康   管雯璐   安晏阳   靖旭   张巳龙   秦来安   陈修涛   王浩   侯再红  

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提出了一种消除雾气对车载摄录设备光学成像影响的系统设计，改善了车载设备获取图像的视觉效果，能够优化后续对图像中信息的提取与应用。设计的双模式雾气消散系统包括基于物理热消散效应的硬件部分和基于大气散射模型估算在图像处理中应用的软件部分，能够在不同湿度情况下较好地保证车载摄录图像的清晰度和细节特征，其中，雾气消散系统的软件部分能够按需可选择性的参与车载图像的清晰化过程，具有实时处理和自适应反馈等优势，可以为一般电子类消费产品的应用服务。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061014      

张义超   孙子文  

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针对智能手机所面临的信息安全问题，本文研究了一种优化卷积深度信念网络的智能手机身份认证方法。首先，对采集的原始数据进行预处理，然后引入稀疏自编码器进行预训练，预训练后的权重作为卷积深度信念网络模型的卷积核，选用逐层贪婪算法用于模型的正式训练；训练结束后，经均方差连接层对提取的特征进行整合，并利用监督学习算法调节均方根连接层与输出层之间的权重；最后，由Softmax分类器输出分类结果。本文方法可直接处理高维手势数据，建立手势模型进行特征提取。仿真结果表明，与隐马尔科夫算法、深度信念网络算法相比，可显著提高身份认证的准确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081009      

刘洪超   董安国  

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基于高光谱的光谱特征以及标签数据难以获得的现状，提出了基于非局部信息特征融合的两级分类算法。通过光谱角匹配算法找到与每个像元最相似的一定数量的像元信息，然后将这些像元堆栈形成新的光谱向量直接输入到Softmax分类器中进行分类，对分类结果设定一定的阈值，将符合条件的光谱与原训练样本组成新的训练数据集输入到稀疏自动编码机中进行分类，再进一步利用空间信息对分类结果进行修正，使分类结果更加趋于平滑。通过两组实验验证，该算法分类精确度高，稳定性好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061017      

李涛   关棒磊   张家铭   孙放   尚洋  

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利用点特征求解单目相对位姿是现在普遍采用的方法，但在场景纹理不明显、角点少的场景下，仅依靠点特征则难以得到理想的结果。本文结合惯性测量单元的测量数据和平面场景存在的单应约束，提出了基于点线结合特征的单目相对位姿估计算法。对于两帧连续图像，首先利用惯性测量单元提供的旋转角信息将图像校正为正下视图像；然后对图像中的点线特征进行检测和匹配；最后根据点线特征的单应约束求解正下视图像之间的相对位姿，进而转化获得原始图像之间的相对位姿。仿真实验和实物实验结果证明，所提出的算法能够有效地求解单目相对位姿。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081102      

胡培鑫   姚路   吕启涛   吉恩才   聂子林   何正娣  

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传统的金刚石刀具铣削牙科玻璃陶瓷制作全瓷牙的加工过程，存在车针消耗成本高、加工效率低、加工精度欠佳等问题。为了改善牙科玻璃陶瓷的加工工艺，进一步验证超快激光铣削牙科玻璃陶瓷的可行性及有效性。本实验使用5W红外飞秒激光器对牙科全瓷修复中常用的玻璃陶瓷材料VITA MARK II进行了铣削加工试验。系统研究了超快激光加工工艺参数对铣削效率以及铣削效果的影响。利用5W红外飞秒激光器试验结果对将来试验样机准备使用的20W红外飞秒激光器铣削效率进行模拟预估。实验结果表明，在激光重复频率为100kHz，扫描速度为200mm/s，扫描间距为0.01mm的条件下，5W红外飞秒激光器对VITA MARK II陶瓷的铣削效率最高，为0.0409mm3/s。加工后的VITA MARK II陶瓷粗糙度在3-5μm范围之内，崩边量在50μm以内，斜坡量在100μm以内。该牙科玻璃陶瓷的激光切割阈值为0.72J/cm2左右。推算20W红外飞秒激光器对VITA MARK II陶瓷的预估铣削效率为0.1558mm3/s。上述实验论证了5W激光切割牙科玻璃陶瓷的可行性及有效性，为下一步20W红外飞秒激光铣削试验样机的搭建打下了实验基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051402      

冯维   刘红帝   吴贵铭   赵大兴  

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针对高动态范围图像亮度压缩过程中损坏色度信息，导致映射后图像明暗不同区域色偏严重的问题，提出一种基于颜色校正模型的梯度域自适应色调映射改进算法。通过建立图像亮度空间高斯金字塔并结合泊松方程恢复出图像亮度；然后引入色度空间颜色校正算法，在图像色差和消色差颜色之间采用线性插值，并通过计算前后亮度比值调节颜色校正因子用来增强图像饱和度；最终实现自适应校正图像色度信息的功能。通过与Larson、Drago、Reinhard和梯度域色调映射共四种典型的局部色调映射算法做对比实验，结果表明经本文改进算法处理后的图像在信息熵、对比度和平均梯度三方面均有良好的优化效果，有效减少了亮度压缩引起的色偏问题，增强了图像整体色彩感观度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081007      

薛阳   吴海东   张宁   俞志程   叶晓康   华茜  

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针对输电线上穿刺线夹及其螺栓易受光照、遮挡、环境背景、拍摄角度等因素影响，提出了一种基于改进Faster R-CNN输电线穿刺线夹及其螺栓的检测方法。首先，通过对获取到的数据采用翻转、平移、角度旋转等方式增强数据集；然后，对比不同数量训练集对模型的影响；最后，由于螺栓体积很小，使用网络深度更深、运算量更小的深度残差网络(ResNet50)代替原来的VGG16网络，对图像进行特征提取；分析不同模型和参数对识别精确度的影响。结果表明，改进Faster R-CNN模型检测mAP值达到92.4%，相较于未改进的Faster R-CNN模型检测mAP值提高2.8%。利用深度学习目标检测模型，实现对不同分辨率和不同位置角度的穿刺线夹及螺栓更好的检测，具有较高的工程实用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081008      

黄婉蓉   何凯   刘坤   高圣楠  

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手写体中文的自动识别在文档数字化、手写笔记转录等方面有着广泛的应用价值。手写体中文具有书写随意、结构复杂、数目众多等特点，这些因素使得其自动识别成为模式识别领域中一个具有挑战性的问题。为解决这些问题，提出了一种基于注意力机制的手写体中文识别方法。在卷积神经网络模型的基础上，搭建了一种AT-CNN网络模型，利用注意力机制实现网络层之间的信息交互，减少了因池化操作导致的信息丢失。通过在经典手写体中文数据集HWDB上进行实验，结果表明，本文方法的识别准确率可以达到95.05%，比直接基于卷积神经网络模型有显著提升，也高于其它传统算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081002      

张倩   董安国   宋睿  

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针对高光谱图像特征利用不足和训练样本难以获取的问题，提出了一种具有多特征和改进堆栈稀疏自编码网络的高光谱图像分类算法。采用流形学习获得高光谱图像的低维数据结构，并提取高光谱图像的光谱特征、具有空间信息的CLBP特征及EMAP特征。利用主动学习查询特征性强的未标记样本将其标记，利用融合空谱联合信息的样本训练堆栈主动稀疏自编码神经网络并用softmax分类器对其分类。充分考虑光谱、空间特征以及训练样本的影响。Indian Pines和Pavia University数据集的实验表明，该算法分类精度高、边界点分类效果更好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081010      

毕宴钢   易方顺   冯晶  

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对于有机光电器件来说，包括有机电致发光器件（OLEDs）和有机太阳能电池(OPVs)，高效率是其走向商业化应用的关键因素之一。但是，在OLEDs中，由于存在多种光子束缚模式，其光提取效率很低。在OPVs中，由于有机材料的载流子迁移率较低，需要控制有源层厚度很薄，从而导致光吸收不足，降低了OPVs的光电转换效率。如何解决上述问题，从而有效提高有机光电器件的效率，成为一个研究热点。利用金属等离子体微纳结构调控有机光电器件中的光场分布，是提高器件效率的有效方法之一。在本文中，我们总结了基于金属等离子体微纳结构调控有机光电器件光场分布的最新研究进展，并且详细讨论了利用等离子体金属结构提高OLEDs的光提取效率和OPVs的光吸收效率的机理和方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第20期 pp.202406      

朱达荣   冯康康   汪方斌   刘涛   孙凡   王雪  

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摘 要 理想光滑表面具有很强的偏振特性，但实际表面通常较为粗糙，造成遮蔽效应明显和漫反射严重。为准确表征粗糙表面偏振特性，基于微面元模型，综合考虑遮蔽效应和漫反射情况下，建立一种改进的六参量pBRDF模型，在此基础上推导出粗糙表面光学反射偏振度表达式。对铝和黑漆材料的偏振度进行模型仿真，反演其复折射率。结果表明，提出模型仿真值与实验测量值更加吻合，复折射率反演精度更高。对45#钢材料开展pBRDF测量，分析了不同入射角、反射角、粗糙度下偏振度的分布。实验结果表明，六参量模型仿真值与实验测量值均能较好地吻合，通过对漫反射部分建模增加了模型的准确性。可为粗糙表面的探测和分析提供了理论基础和方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.092901      

张永峰   鲜浩  

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采用窄带算法可实现拼接式望远镜中子镜的精共相。通过横跨相邻子镜的掩模子孔径配合微透镜，采集其对应远场，并将采集的远场与模板库匹配，可获得当前子镜间相对平移误差。鉴于圆形的掩模子孔径等效光瞳包含间隙及偏心，本文将分析间隙及偏心影响下的子孔径远场光斑形态变化， 并探索采用理想圆孔径模板库匹配含间隙及偏心孔径的远场来进行共相的可行性及适用范围。数值仿真了不同间隙及不同掩模偏心下的远场光斑形态，得出了二者对远场形态的影响趋势；数值模拟了采用理想模板窄带共相的过程，分析了不同间隙及不同掩模偏心下，不同平移误差的共相精度。研究表明，间隙越大，远场扩展范围越宽；偏心越大， 远场受平移误差调制的效应越不明显； 当间隙比例因子或偏心比例因子不超过 0.3时，可直接采用理想模板共相。该研究拓展了窄带共相算法的应用，为深入地研究窄带共相算法提供了相应基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081101      

陆彩燕   李勇萍   刘军贤   袁玉峰  

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本文构建了一种新型表面等离子体共振杂化结构：单层石墨烯/少层Ti3C2Tx MXene/银膜，采用传输矩阵法验证了二维材料Ti3C2Tx MXene用于超灵敏表面等离子体共振传感的可行性。通过优化等离子体银膜厚度和Ti3C2Tx MXene层数，该等离子体杂化结构的光子吸收和能量损耗达到有效平衡。理论计算结果表明，当入射光波为632.8 nm时，单层石墨烯/3层Ti3C2Tx MXene/35nm银膜的最优配置传感结构能够产生一个趋近于零的光学反射率(3.48×10-9)。当传感界面发生0.0012 RIU微弱折射率变化时，出现110.55°的最大相位差响应，进而提供一个高达9.21×104 °/RIU的相位探测灵敏度。相比于传统角度调制的信号测量方式，该等离子体传感结构能够提高4个数量级的增强因子。 因此，本研究构建的新型表面等离子体共振杂化结构在超灵敏生化传感领域有广泛的应用前景。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.091601      

李晓颖   杨恒杰   闫铮   连方   巫梅琴  

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摘要 本文对基于颜色恒常(color constancy)的图像背景虚化进行了研究。首先，利用颜色恒常来检测图像的光照情况,构建朗伯表面模型。然后，计算最大遮蔽物像素差值与最大局部像素差值，并利用软抠图算法获取图像深度图。接着，用深度图的灰度值分割图像的前景与背景部分。最后，利用高斯滤波实现对图像背景的虚化处理。本方法能准确地获取单目图像的前景与背景，虚化效果明显。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081001      

吴琼   李锵   关欣  

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光学乐谱识别在音乐信息检索和计算机辅助教学等领域有着重要价值，但传统框架存在处理步骤较复杂、精度较低等问题，而基于深度学习的算法有效地简化了传统框架，识别精度有效提升，但模型训练耗时久，且难点音符的识别误差较大，为此本文提出一种改进的卷积循环神经网络以提升识别精度。首先通过数据增强以扩充乐谱图像，提高训练模型的鲁棒性；随后利用多尺度残差式卷积神经网络对乐谱图像中的音符特征进行提取，提升后续识别精度；最后利用双向简单循环单元网络识别音符特征，加快训练收敛速度。实验结果表明，改进后网络模型的平均符号错误率下降至0.3234%，收敛速度加快，训练耗时约为传统卷积循环神经网络的三分之一。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第08期 pp.081006      

吴承炜   曾万聃   史如晋  

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摘要 矿物分析在地质勘测及工程应用中都是一项极为关键的工作，在矿物分析中，相较于传统的物理方法和化学方法，拉曼光谱检测能提供更快速的定性定量分析，最重要的是，它对矿物的损伤可以忽略不计。而基于拉曼光谱的数据分析，传统的机器学习方法(如支持向量机、K近邻、逻辑回归等)效果并不能总是取得理想的结果，尤其在矿物种类极其庞大的情况下。本文提出一种基于Siamese网络的相似性学习方法，用Hungarian算法来优化负样本，与传统的机器学习算法相比起来，得到了鲁棒性最好的结果。Siamese网络计算出矿物之间的相似度，除了能对矿物的识别，还可以在一定程度上为该矿物的替代材料提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.093301      

吴莹   李美欣  

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基于AMSR2（the Advanced Microwave Scanning Radiometer 2）一级亮温数据，利用广义RI指数（Radio Frequency Interference Index）识别方法来检测东亚洋面上AMSR2 7.3 GHz通道受RFI（Radio Frequency interference）影响的观测数据，进而用谱差法的检测结果进行对比分析，并分析了二种方法检测结果间的差异。结果表明：二者检测出RFI污染的位置和时间变化特征几乎相同，但前一种方法检测出的RFI信号强度更大、范围更广、像素更多；相同频率下，采用垂直极化方式观测的RFI信号比水平极化方式的更多；RFI信号在东亚海域分布呈现东北——西南走向的狭长条带，且位置和范围随着观测时间的变化而变化；对于AMSR2而言，洋面上7.3 GHz的RFI只出现在降轨，其来源主要是洋面反射的位于赤道上空的静止卫星的下行信号。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第09期 pp.092801      

黄帅   郭绍庆   张国会   周标   闫泰起   陈冰清   张学军  

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通过激光选区熔化（SLM, selective laser melting）技术制备了GH4169冲击韧性试样，并对其进行微观组织观察。结果显示，在优选的SLM工艺参数范围内，观察到成形试样中定向凝固的细化柱状晶组织均匀排列，在工艺参数为功率P=260W，扫描速度ν=0.9m/s，该条件下GH4169室温韧性值为43.9J/cm2，且随着激光功率和扫描速度的增大，冲击韧性值不断降低，冲击试样断口有明显的穿晶断裂特征。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051405      

黄诚   白成林   房文敬   姜夕梅  

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本文提出了一种具有功率分束功能的单层亚波长光栅结构，该结构具有两个功能：光束会聚及四路分光。文中主要利用严格耦合波法和波前相位控制原理设计及优化该亚波长光栅结构，并给出了具体相位设计规则。基于有限元软件COMSOL对其进行仿真分析，结果表明当入射光为1550nm TM偏振光时，该结构可实现四路分束，每束光功率都相等且实现了光束会聚，经计算得到总体透射率为92.67%。因此该亚波长光栅结构可实现四路分光且具有优异的会聚效果，有望在光通信集成以及空间光耦合等领域得到重要应用。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050501      

冯颖   蔡竞  

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血迹是犯罪现场常见的痕迹物证之一，通过对血迹陈旧度的检测可以推断出命案的发生时间或被害者的死亡时间，为案件侦破提供重要线索。本文提出了一种基于高光谱成像技术的血迹陈旧度无损预测方法。利用高光谱成像仪获取白瓷砖、白纸、白布三种介质上不同陈旧度的血迹光谱图像，筛选550nm至800nm特征光谱波段，并通过人工神经网络模型实现血迹遗留时间的预测。结果表明：在实验室环境下，30h内三种介质上的血迹遗留时间预测的回归分析决定系数()均大于0.9930，预测均方根误差()为18.29min，中位相对误差()平均值为8.05%，可见该方法能对较短时间内的血迹陈旧度进行有效预测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.053004      

纪啸天   张兴权   左立生   王涛   裴善报   张国涛  

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数值模拟技术越来越广泛地应用于激光冲击诱导的残余应力的预测或参数的选取。加载区域设置是数值模拟中的一项重要步骤。本文通过对现有加载区域设置方法的分析和总结，提出一种新的加载区域设置方法——面嵌入式加载区域设置方法，阐述其设置的原理和操作步骤，并同现有的加载区域设置方法比较，最后进行了试验验证。研究结果表明：面嵌入式加载区域设置方法所得加载区域可以更好地拟合实际问题中的光斑形状和大小，其精确性不以牺牲零件模型网格质量为代价，同时，该方法在多点冲击中可以通过加载区域的平移及复制实现多个冲击面加载，大大缩短建模过程中的加载区域设置的时间，提高建模效率，提高了模拟的精度，是一种高效的精密加载区域设置方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051404      

李天松   高翔   周晓燕   阳荣凯  

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结合Sahu-Shanmugam和Fournier-Forand体积散射函数，使用蒙特卡洛方法建立水下激光传输信道模型。利用该模型分析了接收端的光束扩展特性。研究三种典型水域下，接收视场角和接收面直径对光束功率密度的影响，以及不同接收距离下光束功率密度的分布特性。结果表明：随着水域散射系数的增大和传输距离的增加,光束分布扩展加剧。在三种典型水域内,随着接收面直径的增大,光束功率密度呈现逐渐减小的变化趋势，光束功率密度幅值随着接收视场角的增大而增加。随着传输距离的增加，光束功率密度分布越离散。本次研究为水下定位或水下接收机等设计提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050102      

王志宏   张锦芳   曾昭卿   闫奎志   周海涛   杨保东  

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基于铯原子6S1/2-6P3/2-6D5/2（852.3 nm + 917.4 nm）阶梯型原子系统，采用852.3 nm的泵浦光与917.4 nm的探测光反向重叠于室温下的铯原子气室，获得窄线宽、高信噪比的6P3/2-6D5/2超精细能级跃迁的双共振吸收光谱，利用声光调制器建立“标尺”，测量得到了激发态6D5/2超精细能级分裂的频率间隔，进而计算得到该态的磁偶极超精细常数A=-4.59±0.06 MHz和电四极超精细常数B=-0.78±0.06 MHz，与文献中报道的结果一致。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050201      

龚文斌   石章松   韦华  

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针对高分辨率遥感卫星图像采用单一算法难以有效去除不均匀云雾的问题，提出一种基于图像分割和暗原色先验改进方法相结合的优化算法。采用图像分割技术将原云雾图像分割成浓雾和淡雾两部分，浓雾部分采用加权多尺度Retinex算法进行局部增强去雾处理，淡雾部分采用改进暗原色方法，将暗原色图像去雾模型由RGB颜色空间转换到HSI颜色空间，提取亮度分量I，获取准确的大气光值，并采用容差机制优化获取大气透射率，在此基础上采用自动色阶法增强处理，获取去除云雾后的图像。通过实验对比表明，本文算法能够很好的还原图像细节、有效恢复图像的颜色和清晰度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061504      

郑志忠   杨忠   王立国   秦远田  

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为了满足成像光谱仪在复杂振动环境和宽温（5~35℃）的使用要求，基于Offner同心结构凸面光栅分光的光学系统，研制的短波红外成像光谱仪系统结构采用了一体化设计和粘连支撑方案。为了验证结构设计的合理性，利用Patran & Nastran对仪器光机结构进行了模态分析、静载分析和热致响应分析，并采用广义逆矩阵方法对静载响应分析结果进行处理，得到仪器光学元件的面形变化和刚体位移数据，分析结果表明，在0~40℃温度范围和4g静载下仪器光学面形变化小于34 nm (RMS值) ，各镜之间相对位置变化小于0.05 mm，各镜偏心小于0.05 mm，满足仪器面形和刚体位移公差要求。振动试验表明，成像光谱仪的一阶模态为559Hz，远高于一般环境激励，其刚度满足使用要求；温度实验表明，宽温范围内波长极值漂移为0.306 error/pixel，光谱带宽极值变化0.493error/FWHM。借助工程分析和实验验证了结构设计的环境适应性，对仪器工程化具有重要的实用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.053001      

杨天   陈成   王晓丹   周鑫   雷泽雨  

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本文尝试对两类典型的光纤端集成等离激元探测技术的发展进行回顾与梳理，并结合作者的科研实践对本领域未来工作的重点和潜在价值进行讨论。第一类技术是在光纤的端平面集成等离激元谐振传感结构，尤其是等离激元微腔。这种器件既能够插进微量样品通过dip-and-read方式进行生物分子传感，也能够伸入狭小的空间进行超声内窥探测。未来，如何在秉持方便、快速核心价值的基础上，解决复杂样品中低含量分子检测的难题，是这类器件进入医学诊断和食品检验应用领域的关键；而如何大幅提高SPR（surface plasmon resonance）传感器对声信号的灵敏度，是实现具有重要应用价值的光纤SPR水听器阵列的关键。第二类技术是在锥形光纤尖端集成等离激元天线探针。结合各种SPM（scanning probe microscopy）技术，这种器件提供了对等离激元天线的高精度动态调控能力，以及通过等离激元热点与样品的强烈作用进行高分辨扫描成像的能力。未来，通过对天线探针和可测量量的创新研究，有望进一步扩展可表征物理和化学现象的范围，及显著提升表征性能。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第20期 pp.202411      

杨锋   魏国辉   曹慧   邢蒙蒙   刘静   张俊忠  

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基于内容的医学图像检索方法是近年来计算机视觉领域的研究热点，广泛应用于计算机辅助诊断的研究中。文中概述了基于内容的医学图像检索方法的研究进展及意义，介绍了当前主流的医学图像检索算法及其优缺点，旨在快速引导研究人员了解本领域的研究内容。医学图像检索的研究主要分为特征提取和相似性度量两部分。文章从传统特征提取及近年来兴起的基于深度学习的特征提取来介绍医学图像的特征提取方式；而相似性度量部分则详细列举了马氏距离度量以及哈希算法。最后概述了医学图像检索领域的相关反馈技术以及常用的图像检索系统并讨论了医学图像检索未来可能的研究方向及相关难点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.060001      

张翼翔   张连新  

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提出了一种结合独立分量分析（ICA）算法的投影栅相位法，用于实现强反射表面三维形貌的测量。分析了强反射表面的反射光的模型及其特点，即反射光主要由镜面反射光以及漫反射光组成。并针对镜面反射光的偏振特性，通过在CCD摄像机镜头前装加偏振片，可以对镜面反射光进行初步的滤除。同时旋转偏振片，获得不同角度下的偏振图像，利用反射光模型并结合独立分量分析算法，将镜面反射光分量以及漫反射光分量进行分离。最后使用漫反射光分量图像对物体进行三维重建。实测了一块表面光滑的铝合金工件，验证了该方法的可行性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051201      

吉训生   滕彬  

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针对Tiny YOLOv3算法在扶梯异常行为检测时存在高漏检率和低准确率的问题，提出一种改进的Tiny YOLOv3网络结构用于扶梯异常行为检测。利用K-means++算法对数据集中的目标边框进行聚类，根据聚类结果优化网络的先验框参数，使训练网络在异常行为检测方面具有一定的针对性。利用多层深度可分离卷积提取深层次的语义信息，加深特征提取的网络结构；增加一个尺度用于低层语义信息的融合，改进原有算法预测层的结构；最后使用GPU进行多尺度训练，得到最优的权重模型，对扶梯异常行为进行检测。实验结果表明：优化后的模型与Tiny YOLOv3相比，在漏检率上提高了22.8%，检测精度上提高了3.4%，检测速度比YOLOv3提高1.68倍，更好地兼顾了检测的精度和实时性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061010      

杜泽星   杨建   殷进勇  

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针对现有的基于深度学习的遥感飞机图像检测方法，在训练时需要大量的带标记数据集和较长的训练时间，本文提出了一种基于生成式对抗网络的半监督学习方法。采用两种粒度的深度卷积生成式对抗网络，分别提取了待检测目标的边缘特征信息和深层语义特征。通过结合两种粒度的生成式对抗网络的判别器网络模型，设计了目标检测网络模型。实验结果表明，本文所设计的这种半监督学习训练方法有着更快的收敛速度，并且在训练时需要的标记样本更少。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061009      

吴琰   梅海平   魏合理  

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大气环境严重影响自由空间光通信系统性能。本文考虑了天气环境、大气湍流以及指向性误差等因素对激光通信的影响，建立联合信道统计模型，并推导出基于开关键控调制的自由空间光通信系统的平均误码率、平均信道容量以及中断概率等性能参数，最后利用Meijer G函数推导出它们的闭合表达式。在不同类型的M湍流、不同的归一化指向性误差以及能见度为5km和20km天气的联合信道条件下，对系统性能参数进行仿真与分析。结果表明：指向性误差较小时，通信系统性能参数受湍流影响较大。当光束散角大于0.1×10-3rad时，指向性误差越小，束散角越小则通信系统性能越好；指向性误差越大，越可能存在最佳束散角使得通信系统性能达到最佳。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050101      

史再峰   叶鹏   孙诚   罗韬   王汉杰   潘惠卓  

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传统的光遗传学实验采用有线光纤接入到小鼠体内进行光传输，阻碍了小鼠的自由移动，使得动物行为分析复杂化。为了改善这一问题，本文设计了一种可以进行无线光传输的激光投影系统并提出了一种基于深度学习的改进型YOLOv3（You only look once）网络来检测小鼠图像的位置。该网络首先使用分组卷积对网络参数进行压缩以提高目标检测速度，然后使用通道混洗以增强网络的信息流通能力。通过在交叉熵损失函数上的两个超参数来调整正样本和负样本之间的比例以降低易分类的样本在损失函数中的权值，提高了目标检测精度。在PASCAL VOC2007和自制小鼠图像数据集上分别进行的实验结果表明，所提出的基于改进型YOLOv3网络的检测算法检测精度达90.3%，在检测速度和检测精度上都优于传统型网络结构。应用该算法的激光投影系统可以实时检测运动小鼠目标并进行无线光传输等光遗传实验。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061503      

王康   吕彦明   袁飞   刘东帅   杨华  

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激光测量技术具有检测效率高，稳定性强，无检测应力产生的优点。针对当前航空叶片测量需求日渐增大等问题，搭建了在线激光检测实验平台，开发设计了激光测量数据采集系统。对采集到的散乱点云数据进行了有效精简处理，并提出一种入射倾角误差补偿策略。基于UG平台编写grip语言实现对理论轮廓线的快速提取，利用基本粒子群算法探究基于局部轮廓和整体轮廓的测量点集相对理论轮廓曲线的最优位姿匹配问题，算法实例对比表明选择基于整体轮廓可获得位姿匹配的最优解。并对粒子群算法进行改进并对位姿匹配运动参数进行求解，实验表明运算精度相对于基本粒子群法求解结果明显提高。通过实践表明所提出的航空叶片测量策略和点云数据处理具有一定的现实意义和参考价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.062802      

冀中   孔乾坤   王建  

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近年来，基于卷积神经网络的目标检测算法不断被提出，对小目标物体的识别效果是制约当前检测算法检测性能的关键因素。为了解决对小目标物体识别精度较差的问题，提出了一种双注意力模型引导的目标检测算法。该方法基于单阶段检测算法的实现原理，通过引入两种注意力模型来提升检测性能，尤其是对小目标物体。具体地，首先在卷积神经网络中引入一个多尺度特征级联注意力模块，对原始卷积神经网络的特征图中各区域进行不同重要程度的关注，降低特征图的背景及负样本信息的干扰，特别在浅层特征图中，对小目标物体进行有效的关注。此外，密集连接的方式缓解了网络反向传播过程中梯度消失的问题。其次，对融合后的特征引入显著通道自注意力模块，对特征图不同通道间进行区分，筛选出有用的通道信息，使待检测的特征更具表征性。通过在目标检测的基准数据集COCO上测试，验证了所提方法的有效性和先进性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061008      

林森   赵颍  

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水下目标探测是近年来的研究热点之一，无论是在工程应用领域还是在学术研究领域都有广阔的应用前景和研究价值，科研人员对基于光学图像的水下目标探测算法开展了大量工作，但目前对水下目标探测关键技术的发展现状仍缺乏统一归纳。本文对水下图像预处理和目标检测识别、跟踪关键技术进行了详细的归纳总结。首先根据是否需要构建模型，将水下图像预处理分为图像增强和图像复原，论述了增强和复原方法的基本思想及方法特点。然后对水下光学图像的目标检测识别与跟踪原理和方法的研究进展进行全面阐述。最后，通过对以上各个过程研究成果的总结分析，梳理了水下目标探测各关键技术中存在的重点解决问题与相关难点问题，讨论了其解决思路和进一步发展方向。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.060002      

杨友良   王禄   马翠红  

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钢铁作为重要的建筑材料，其元素含量直接影响钢材的性能，因此严格控制好钢液中各种元素的含量是保证钢铁性能的重中之重。本文通过激光诱导击穿光谱（LIBS）对钢液表面的不同位置进行激发检测，对得到的光谱数据进行归一化预处理，通过主成分分析法筛选出代表性因素，将得到的4个因素作为输入信息，针对钢液中Mn、 Ni、Cr和Si四种元素，训练并建立定标模型，利用Cat-fish PSO算法选出最优参数值，最后用测试集来验证模型的预测效果。实验结果表明，Cat-fish PSO-SVR的R2大于0.95，RSD均值为3.53%，RMSE能控制在1.5%以内，均优于普通SVR预测模型，能够快速精确检测出元素含量，为LIBS在线准确定量分析钢液元素提供了借鉴性较高的优化算法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.053002      

张溪溪   纪小刚   胡海涛   栾宇豪   张建安  

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点云数据分块是模型反求过程中的重要环节，分割优劣影响模型重建的效率和精度。微型复杂曲面零件由多个微小图形并列、交叉组合而成，特征点精简、图元识别难度大，是数据分割中的难点。根据模型造型特点，分离带状特征点的下边界点作为拟合特征线的真实特征点；由每个图元端点的邻近关系和端点附近特征点的排列趋势识别属于同一图形的图元；利用以边界为约束的区域生长算法和三角形叉积的算法分割同一曲面的点云。实验表明：该方法克服了现有方法处理微型复杂曲面点云时出现的过分分割和分割不足的问题，为高质量的模型重建奠定了基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061502      

戴仁月   方志军   高永彬  

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针对一般卷积神经网络预测的粗糙特征生成的深度图质量低、以及监督学习处理任务限制数据量等问题，提出一种新颖的融合扩张卷积和同时定位与建图（SLAM）的无监督单目深度估计的方法。该方法采用视图重构的思想估计深度，利用光学一致性误差约束网络训练，扩大感受野，考虑图片细节特征。同时采用SLAM算法优化相机姿态，并嵌入视图重构框架中，实现单目图片与其深度图的直接映射。该方法在公开的KITTI数据集上实验，验证模型的可用性与稳健性。利用标准评估工具对模型评估，结果表明，与经典的sfmlearner方法相比，误差度量指标绝对差（abs_rel）、平方差（sq_rel）、均方差(rms)和对数均方差（log_rms)分别降低了0.032、0.634、1.095和0.026；准确率度量指标δ1、δ2和δ3分别提升了3.8%、2.6%和0.9%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061007      

于津强   段锦   陈伟民   莫苏新   李英超   陈宇  

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提出了一种基于非下采样剪切波(NSST)和参数自适应简化型脉冲耦合神经网络 (SPCNN)相结合的水下偏振图像融合的方法。首先对水下目标物进行图像采集获得目标物的线偏振度图像和偏振光强图像；然后对两幅图像进行非下采样剪切波分解以获得它们的多尺度和多方向子带系数，通过参数自适应的简化型脉冲耦合神经网络模型融合两幅图像的高频方向子带系数，采用基于区域能量自适应加权的融合方法融合两幅图像的低频子带系数；最后，通过对融合后的高频方向子带和低频子带进行逆非下采样剪切波来重建融合图像。实验结果表明，与其它偏振图像融合方法相比，本文方法可以探测到水下目标物的更多细节和显著特征，主观视觉感受和客观评价方面都有较大的提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061006      

钱其姝   胡以华   赵楠翔   李敏乐   邵福才  

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利用激光点云进行目标跟踪，可充分利用三维数据的结构信息，并且不受光照影响。 实际场景中各物体的尺寸差异导致激光三维数据中各物体对应的三维积分区域存在差异。在初始帧中，借助于三维积分区域(Summed Volume Region, SVR)筛选与全局特征匹配完成目标识别，实现对待跟踪目标的自动选取，并且比较了四种全局特征描述子的识别能力及运行速度。得到初始帧中的目标位置后，提出了利用全局特征匹配在后续帧中实施目标跟踪的方法。经实验表明，三维积分区域筛选有利于提高识别跟踪的准确率及算法整体运行速度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061012      

郭亚栋   王贤昆   宿殿鹏   亓超   阳凡林  

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建筑物轮廓线是多源数据融合、建筑物三维重建等工作中常用的特征线，其提取精度直接影响后续工作效果。机载激光雷达是热门的新兴测量技术之一，提取建筑物轮廓线是机载激光雷达点云数据特征提取的热点。为了获得较高精度建筑物轮廓线，提出一种基于方向预测规则化算法的机载激光雷达建筑物正交轮廓线提取方法。首先利用α-shape算法提取轮廓点，利用改进的Douglas_Peucker算法提取关键点并提出角度检验规则筛选关键点，使用随机抽样一致性算法简化轮廓线，最终应用提出的方向预测算法进行轮廓线规则化。通过国际摄影测量与遥感学会发布的Vaihingen城区数据对算法进行验证，结果表明：方向预测规则化算法相比较流行的分类强制正交算法最大偏差平均减小了43.1%，均方根误差平均降低了39.7%，建筑物占地面积相对误差平均降低了7.02%，点云贡献率平均提高了9.32%，算法能够有效减小机载激光雷达点云建筑物正交轮廓线规则化误差。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.062801      

许兆美   孟宪凯   屈彦荣   朱为国   郭召恒  

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采用纳秒脉冲激光对Al2O3陶瓷进行激光铣削实验。使用响应面二阶回归模型建立铣削工艺参数与表面粗糙度及铣削深度之间的变化关系，通过灵敏度分析方法识别出影响表面粗糙度和铣削深度的关键工艺参数。然后以最小化表面粗糙度和最大化铣削深度为优化目标，利用遗传算法确定理想的最优工艺参数组合，并进行实验验证。结果表明，基于响应面法的数学模型预测能力较强，铣削次数及搭接率对表面粗糙度和铣削深度的影响最为显著，同时铣削深度对同一工艺参数的敏感性更强，优化参数下的表面粗糙度与铣削深度实验值和对应的预测值比较吻合，并且得到的铣削表面更加均匀、无明显缺陷。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051402      

邹达   王珂欣   刘刚军   任秋实   卢闫晔  

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糖尿病是临床上最常见的严重慢性疾病之一，在世界范围内患病人数和影响区域持续增加。糖尿病及其并发症严重地损害了人类的生命健康和生活质量，也给全世界带来了巨大的社会负担和经济负担。视网膜微血管的病变是最早出现的糖尿病微血管并发症，能造成视网膜组织因缺氧而被破坏，并出现视力损伤。如果没有及时发现和治疗，更会引起血管阻塞、新生血管增生、出血甚至失明等严重后果。本研究利用视网膜功能测量仪，对眼底进行结构成像来直接观察体内丰富的循环系统，并对视网膜的血氧饱和度及血管直径进行无创、定量的功能性成像测量。通过对糖尿病患者和健康人群进行视网膜功能成像并定量比较分析，其实验结果表明，在糖尿病患者中，视网膜动脉血氧饱和度相比于健康人群有显著性的提高，视网膜动静脉血氧饱和度差值也有显著性地增高。此外，在糖尿病患者和健康人群中，视网膜动静脉的直径均存在差异，且静脉的直径总大于动脉的直径。研究结果表明通过视网膜功能成像可以检测糖尿病患者的视网膜氧代谢和灌注率等参数的临床变化，帮助医生更好地观察、评估糖尿病患者的视网膜微血管的病理改变，并具有对糖尿病患者进行眼科并发症的早期诊断和预后评估的应用潜力。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051701      

张宗军   杨风暴  

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针对目前高分辨率遥感影像道路提取准确性不高的问题，提出一种基于改进EM聚类的遥感影像道路提取算法，首先通过形态学预处理来去除道路上的干扰信息，在此基础上通过改进EM聚类自动确定分割区域数目的同时完成影像分割，最后结合轮廓检测和灰度直方图阈值化完成遥感影像道路的提取。实验结果表明，提出的算法能有效屏蔽道路上的噪声，提取出主干道路信息，方法的准确率达到90%以上，冗余度较低，准确率更高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061005      

崔少华   李素文   汪徐德  

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针对采用全卷积神经网络去除地震数据随机噪声方法中遇到的计算量大、容易过拟合等问题，提出了一种基于LeNet-5改进的卷积神经网络对地震数据去噪的方法。除去输入层，该方法包含2个卷积层，2个池化层，1个全输出层。以误差最小的实验试选法，首先在单层卷积网络中确定第1个卷积层和池化层的参数，联合第1层参数，然后确定第2个卷积层和池化层的参数, 最后采用12000个大小为32*32的地震数据训练系统，1000个相同大小、相同信噪比的地震数据测试系统。Marousi2叠前和叠后地震数据去噪实验均表明，本文方法对水平和倾斜同相轴去噪效果较好。与SVD算法、BP算法，以及文献[9]算法相比，本文方法能更好的去除噪声。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061501      

李敏   朴燕   邓莉巾  

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本文基于LED裸眼三维显示技术，提出了一种利用时分复用技术提高集成立体成像系统的空间分辨率的方法，解决了由LED显示屏各个像素点光源发散、相邻像素点间距过大导致的空间分辨率低的问题。通过研究LED显示器发光原理，分析了重构图像空间分辨率的影响因素，得到成像系统的重构分辨率影响因子，在LED显示阵列不变的情况下，提出通过时分复用技术提高单个像素点周围的像素信息，最终达到提高重构图像的空间分辨率的目的。对此方法进行了理论分析和实验验证，结果表明本方法提高了LED显示器重构图像的空间分辨率，满足了提高集成成像重构分辨率的要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061004      

陈闯   王亚   贾文武  

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图匹配技术是应用于计算机视觉，距离测量和机器学习的有效方法。许多因素会干扰匹配的精度，其中离散值是影响图匹配的关键因素。本文提出了一种基于马尔科夫链蒙特卡罗框架（MCMC）的图像匹配方法，该方法通过构建马尔科夫链，实现子图在状态空间中的迭代，最终得到用于匹配的最优子图。在此过程中，本方法可以在一对一的匹配约束下有效保存成对的匹配点，同时避免了离散值和畸变值的影响。实验分别在合成图像数据集、真实图像数据集、3D模型数据集上展开，实验结果表明本文所提出的方法在图匹配过程中的优越性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061003      

王梦梦   韵力宇   王一飞   杨啸宇   文丰   闫树斌  

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本文设计了一种基于Fano共振的等离子体折射率纳米传感器，传感器由带存根谐振腔的直波导耦合开口方环谐振器组成。使用有限元分析法研究了该传感器结构的传输特性,并分析了结构参数对系统传感特性的影响。计算结果表明该结构可以激发Fano共振，并且共振峰的位置和线型可以通过改变关键参数进行调节。通过调整结构参数，该结构的灵敏度可以达到1125.7nm/RIU，FOM为30.01。该结构在光学集成回路有潜在的应用前景，尤其是在纳米生物传感器方面。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.052401      

井帅奇   荣健   田佳艳  

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为了解决光纤干涉仪输出条纹可见度受到单模光纤双折射效应引起的偏振衰落影响，本文提出一种简单消除偏振衰落方法，该方法同时实现光纤干涉仪传感器的空间点探测。设计一种内置旋转角度为45。的法拉第旋光器的传感探头，结合旋转角度为45。的法拉第旋转镜，两者分别加在Michelson光纤干涉仪的两端。文中对干涉仪系统进行了理论计算分析，在外界环境变化和偏振控制器改变条件下进行了干涉仪可见度测量实验，结果表明该方法在对外界进行点探测的同时能够有效克服光纤干涉仪的偏振衰落，得到了变化小于0.9% 的干涉稳定度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050601      

陈嘉鸿   单孝忍   丁攀峰  

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为了将光纤束端头发光应用于均匀照明场景，本文设计了一种基于光纤照明技术的光纤端头灯并制作了模型样灯。基于光纤导光特性设计了LED光源与光纤束的耦合装置，通过光线追迹的方法描述了光纤束端头的发光模式，对应使用10阶代数多项式拟合了光纤束端头发光的配光曲线，并采用裁剪法设计了光纤束端头的配光透镜，将光纤束与透镜装配得到灯具。仿真得到灯具在300mm远接收平面上的光斑垂直照度均匀度为90.99%，水平照度均匀度为89.59%，耦合装置的耦合效率为87%；最后实验测试了灯具的实际光斑照度均匀度为74.32%。理论和实际结果表明光学透镜明显改善了光纤端头光束的发散特性和均匀性，该光纤端头灯的设计方法为光纤端头发光应用于均匀照明设计提供了一种可行方案。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.032204      

任建迎   孙华燕   赵延仲   张来线  

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采用双频激光相干探测技术实现高速目标的多普勒测量，结合随机统计理论和维纳-辛钦定理推导得到了存在强度扰动时，双频激光相干探测的信号功率谱函数，基于理论模型分析了拍频线宽和扰动频率对信号功率谱的影响，并进行了数值仿真和实验研究。结果表明，功率谱分布表现为洛伦兹型，在远距离探测时，拍频信号线宽的增加使功率谱展宽。强度扰动频率接近多普勒频移量时，造成功率谱展宽和幅度的下降，增加频谱提取难度，降低多普勒测量精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031407      

徐呈艺   刘英   肖轶   曹健  

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相机标定是机器人视觉系统中实现精确定位的重要前提，针对传统相机标定精度不高的问题，提出基于改进粒子群算法的相机标定优化方法。该方法以张正友方法获得相机内参初始值，在不同迭代阶段实现对惯性参数非线性自适应调整，以平衡局部和全局搜索能力；对社会和自身学习率采用不同迭代阶段正余弦变化的动态自调整策略，进一步提高全局搜索能力与后期搜索精度；在粒子群快要陷入局部最优时，采用驱散机制扩大粒子群所在空间范围，避免算法过早收敛。实验结果表明，该相机标定方法与传统标定方法相比具有较好的精度和可重复性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061501      

王稳   谢志江   赵增亚   张生永  

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本文对平行于长边和平行于短边的两种不同“Z”形扫描路径进行有限元仿真。综合考虑热传导、热对流和热辐射效应，温度对合金粉末材料热物性参数的影响和相变潜热的影响，建立了瞬态选择性激光熔化温度场有限元模型并与实验测得残余应力数据和金相图对比。分析结果表明，在选择性熔化过程中，短边扫描形成的温度场更均匀，温度标准差和温度梯度更小，成形件的残余应力和孔隙更小。在扫描过程中，位于扫描区域边界的点的温度梯度大于位于扫描区域中点的温度梯度，残余应力峰值出现在成形件边界处。通过预热基板，可以使温度场更均匀，减少温度标准差和温度梯度，达到减小成形件残余应力和孔隙的目的，提高成形质量。通过研究扫描路径对温度场的影响，本文可以显着提高选择性激光熔化的技术水平。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.051401      

王云明   刘晓悦   马伟宁  

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针对核相关滤波算法中单一特征不能很好地适应跟踪过程中出现的复杂场景，以及无法解决目标发生尺度变化的问题，提出了一种融合FHOG和LBP特征的尺度自适应相关滤波跟踪算法。首先，本文在基于相关滤波算法的框架下，通过对不同特征按照特征响应图的可信度来对FHOG特征和LBP特征进行自适应加权融合，实现对目标的定位；其次，在尺度估计环节中，利用尺度金字塔来估计目标的尺度大小，使算法对发生尺度变化的目标有很好的适应能力；最后，在OTB-50数据集上进行测试，并与多种跟踪方法进行对比，其跟踪准确率和跟踪速度均有较好的效果，且根据平均跟踪速度，验证了本文算法的实时性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041512      

宋晓宇   金莉婷   赵阳   孙越   刘童  

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为了提高复杂背景植物图像识别准确率，考虑到复杂背景植物图像识别时背景的干扰性，本文提出了一种基于卷积神经网络有效区域筛选的植物图像识别方法，该方法首先用图像（花朵、叶片）数据集通过卷积神经网络（CNN）训练一个有效区域筛选模型，旨在让数据集通过该模型筛选之后能够保留花朵、叶片等有效区域，摒弃背景等无效区域，目的是让提取的图像特征更为精确，降低图像识别复杂程度；然后将植物图像数据集经过Mask R-CNN进行有效区域的提取，再用有效区域筛选模型筛选能表征植物图像类别的有效区域，舍弃特征不明确区域，接着将此类有效区域以4:1比例划分为训练集和测试集，然后送入GoogleNet进行训练得到基于有效区域的CNN植物图像识别模型（MRC-GoogleNet），这样既保证植物图像有效特征不被遗漏，又避免无效特征的干扰；最后通过MRC-GoogleNet识别模型得出识别准确率。实验结果和数据表明，与经典CNN植物图像识别模型相比，MRC-GoogleNet模型能提取到更为有效的图像特征，有效地提高了识别准确率。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041016      

王剑峰   王宏伟   闫学勤  

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现有基础矩阵鲁棒估计方法存在精度不高，准确性较低等不足，对此本文提出一种利用多核学习改进密度峰值聚类的基本矩阵估计方法。首先，针对密度峰值算法需要选取参数和无法自动聚类等不足，引入多核学习和分布图进行改进；其次，以对极距离为特征，通过多核学习-密度峰值算法剔除匹配数据集中的异常值得到较优内点集；最后使用M估计法消除定位噪声误差，对内点子集进行进一步优化处理，并估计最终的基础矩阵。利用INRIA Dataset数据集对本文所提出的方法进行验证分析，结果表明：在保证匹配点信息较多的前提下，本文所提方法提高了基础矩阵的计算精度和准确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041017      

袁配配   张良  

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由于监控场景的背景杂乱以及行人被遮挡等问题，行人属性识别在实际应用时的效果并不理想。针对该问题，提出一种基于背景抑制的行人属性识别方法，该方法可以减小背景对于行人属性识别的影响。首先，将行人掩码引入卷积神经网络，使网络能提取行人图像、人体区域、背景区域的特征；然后，将区域对比损失函数和加权交叉熵损失函数作为网络的联合代价函数。在此联合代价函数的约束下，神经网络学习到的特征将具有背景杂乱不变性，从而提高行人属性识别的准确度。通过在PETA和RAP两个行人属性数据集上进行验证，与现有方法相比，该方法在平均精度、准确率、精确率等性能指标上均有所提升，证明了该方法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061001      

范程华   王群京   曹欣远   陈兵兵   齐琦  

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针对太阳能电池片微弱缺陷难以检测的特点，提出一种基于小波域信号突变点捕捉的缺陷检测法。该方法基于一维离散信号，在小波域对图像进行逐列突变点检测，实现对信号突变点的捕捉，并采取能量重心法对其校正，获取缺陷图像所对应的正常背景，最后对原图像与恢复后的背景图像做简单的代数融合凸显出缺陷区域。实验表明，该方法对于太阳能电池片的多种表面缺陷检测具备有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061101      

龚宇霆   刘兰琴   耿远超   孙喜博  

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涡旋光束具有携带轨道角动量的独特性质，在光学操纵、光学通信、量子光学等领域具有广阔的应用前景。将时域调控技术与涡旋光束相结合，产生超短涡旋脉冲，对于极端强场条件下的物理实验研究、超快非线性光谱、精密激光材料的加工等领域的研究具有重要意义。本文对近年来国内外超短涡旋脉冲的产生方法研究进展进行了调研，综述了超短涡旋脉冲的主要产生方法，并对各个方法的优势与不足进行了对比分析，为科研工作者提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050001      

李可   王媛媛   常君磊   李庆林   张楠   姚林  

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本文对空间离轴反射式CCD相机的杂散光情况进行分析，通过对CCD的照度图进行分解，对占CCD照度图能量较大的杂散光光路进行解析，确定杂散光路径。根据仿真结果，针对两个成像通道提出杂散光抑制措施并对抑制措施进行优化设计。经过再次仿真，两个成像通道杂散光系数得到大幅降低。根据相机观测对象，利用PST（点源透过率）作为检验杂散光抑制措施有效性的指标。当离轴角为30°，相机的PST达到10-8数量级，满足设计指标要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.032902      

彭真   吕远健   渠超   朱大虎  

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针对强噪声且密度不均匀的点云进行高效高精度配准这一难题，提出了一种基于关键点提取与优化迭代最近点(ICP)的点云配准算法。算法分为两步：在粗配准中，采用结合体素格滤波与法向距离提取关键点，并计算关键点的快速点特征直方图进行特征匹配，然后采用对应关系估计优化随机采样一致性算法(RANSAC)进行误匹配剔除；在精配准中，采用了最优节点优先算法(BBF)搜索kd树最近点，设定动态阈值消除误配对，最后利用基于“点到三角面”模型的加速ICP算法计算配准向量。通过对模型和建筑物点云进行配准，并与常用的算法进行比较分析，实验表明该算法具有良好的鲁棒性和抗噪性，而且显著提升了配准速度和精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第06期 pp.061002      

李东洁   李若昊  

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传统的缺陷检测，需要人为构建缺陷，并选择相应的分类器进行分类，最后的准确度和鲁棒性较低。Faster RCNN在准确度和鲁棒性上有了大幅的提升，但在小目标的检测方面性能不够理想。为此，提出一种改进Faster RCNN对马克杯缺陷进行检测，将特征金字塔FPN和Faster RCNN相结合，增加使用了细节化的浅层特征，使得对小目标检测有着更好的检测效果。分别使用Faster RCNN和改进后的Faster RCNN在caffe上进行实验仿真，实验结果表明，Faster RCNN在马克杯缺陷检测上表现可观，但是其遗漏了部分小目标；改进后的Faster RCNN在检测准确率上最多提升了5.8%，并且在小目标识别上也有着更优异的表现。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031502      

江国业   雷璞   刘宇平   庞铭   李敏   付威  

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采用Nd:YAG激光器开展X65管线钢激光深熔焊接实验，通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、硬度仪（HRD）观察了焊缝形貌、表征了焊缝区域的微观组织、测量了焊缝区域硬度变化。结果表明：由于焊接偏转角度的变化影响了激光在空间的能量分配等综合因素，焊缝深度从8mm下降至4mm，且在沿焊接厚度方向，焊缝形貌沿激光偏转角度发生偏转。由于焊接裂纹与温度、温度梯度等相关，通过降低焊接速度，在焊缝收尾处观察到了裂纹。随着焊接速度的增加，焊接热影响区的宽度变窄，焊缝区最大硬度由472.1HV增大到565.5HV。熔凝区硬度分布的非对称性随着焊接速度增大而增强。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031406      

赵亮   王丽芳   李广琪   朱刚贤   石世宏  

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同轴送粉喷嘴是激光金属增材制造系统装备的核心部件之一，直接影响着激光增材制造零件的成形精度及性能。基于同轴送粉喷嘴重要性，国内外学者们已开发出多种新型送粉喷嘴。本文简要从光粉相对位置不同，即“光外送粉”和“光内送粉”两种送粉方式概括了国内外对同轴送粉喷嘴的研究，并从激光束和粉末束是否可变焦分析了喷嘴的优势，指明了现有同轴送粉喷嘴的特点，对未来同轴送粉喷嘴的发展进行了展望。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第05期 pp.050001      

宁志强   刘家祥   吴越   陶孟琪   方勇华  

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利用傅里叶变换红外光谱仪对污染气体检测时，红外光谱信号会出现基线漂移现象，对后续处理产生不利影响。提出了一种改进迭代多项式拟合的红外光谱基线校正方法，该方法能自动识别光谱信号特征峰，将完整特征峰从光谱中截断后，采用双边阈值对红外光谱迭代拟合得到最优拟合基线。利用仿真光谱和三氯乙烷、氨气的实测光谱对该方法进行验证，并与常见三种多项式拟合方法对比，结果表明，该方法校正后光谱的特征峰更明显，基线更平缓。仿真和实测数据表明，该方法提高了现有多项式拟合基线校正方法的准确性，是一种具有良好性能的基线校正方法。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.033001      

许敬祥   伍雪冬   杨开运  

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摘要：为了减少目标跟踪过程中漂移情况的发生，本文提出了一种基于高斯约束输出的目标跟踪算法。该方法通过假设跟踪目标的输出响应服从高斯分布，利用高斯分布的性质可以得出约束输出的具体表现形式；再利用这种约束输出和相关滤波知识可得到一个可迭代的滤波参数；根据本文设定的约束条件，对跟踪器中的滤波器进行选择性更新。采用OTB-2013评估基准50组视频序列验证了本文算法的有效性, 并与其他跟踪方法进行了对比。实验结果表明，本文提出的算法明显提升了目标跟踪的综合性能，并且相比于近年来的其它算法也有着明显的优势

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041508      

吴军   徐鋆   李雁玲   李泽川   李鑫  

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现有线阵CCD内参校准方法往往依赖于畸变参数模型，其标定精度受限于模型内部参数的相关性，因此为提高线阵CCD相机内参校准精度，本文提出了一种采用非参数模型的线阵CCD相机内参校准方法。通过小孔成像模型和垂线法，构建线阵CCD相机成像的非参数模型，直接确定空间特征点与成像点间的映射关系以及理想成像点与实际成像点间的畸变量大小。采用重投影误差作为评价标准，与采用参数模型的内参校准方法作对比实验，实验结果表明，由该方法得到的重投影误差的均方根、平均值和最大值分别为0.42、0.00、0.95pixel，均小于由采用参数模型的内参校准方法得到的0.80、-0.10、2.47pixel。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041507      

刘玉珍   张嘉蓉   林森  

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针对单目视觉估计曲面物体位姿时世界坐标不易获得的问题，将双目视觉与合作靶标相结合，提出了一种高效的曲面物体位姿估计方法。通过双目相机生成不同位姿下的目标物体点云以便快速提取靶标角点的世界坐标，不同于常用的点云配准位姿估计，本文取对应点坐标差的均值表示平移向量；然后求取靶标角点所在切面的法向量，组成目标在不同位姿坐标系下的矩阵，从而推导出旋转矩阵。所提方法不仅保证了位姿估计结果的准确性与稳定性，而且显著提高了算法的运行效率，实验结果表明，本文方法的运行效率相比ICP算法提高了98.24%，比NDT算法提高了97.58%，具有实际应用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041506      

于之靖   郑建文   陶永奎   吴军  

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针对现有三点式光笔测量系统采用P3P算法求解出现多解的问题，本文提出一种基于光场成像的三点式光笔多解排除算法。首先，对光场相机中心子孔径进行高精度内参标定；其次，通过光场相机采集图像，对提取的中心子孔径图像运用P3P算法获得两组光笔激光点的摄像机坐标；然后，利用高斯成像公式计算两组解的深度值，进而进行区域窗口光场重聚焦到两组深度平面。最后，选取合适的清晰度评价方法对两幅图像清晰度进行比较，获得最终的光笔位姿矩阵，解算笔尖的三维坐标。本文选用精密三坐标平移台移动距离作为比对基准，实验结果表明：本实验测量系统与三坐标平移台在X、Y、Z方向的最大差值为0.35、0.40和0.54mm，同时与运用四点重投影选取正解结果均相同，证明了本论文提出的方法的有效性和准确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.032001      

尚文文   王亚伟   薛双双   彭光威   韩豪   徐媛媛  

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舌诊技术通过观察舌头的色泽、形态等特征，可以快速了解人体的生理功能和病理变化。但是，传统的舌诊信息主要由临床主观判断获取，缺乏客观化和定量化的度量手段。而且被诊人员自我状态的复杂性也影响了诊断结果的准确性。对此，提出一种自我舌象色谱比较分析下的诊断方法。即：利用图像处理技术对健康舌象的正片与病变舌象的彩色负片进行叠加，选取舌象的信息敏感区域，同时采集数据，借助RGB和CIE Lab色彩模型之间的转换关系，得到离散的色谱分布特征，并结合定量参数范围进行健康状态的诊断。通过仿真与实验分析，验证了该方法的可行性和正确性，能够有效地提高舌象诊断效果，有利于推动中医舌诊技术的进一步发展。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031701      

王凯旋   李卓容   王晓宾   严圣东   唐云祁  

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现场图作为刑事案件现勘记录的重要组成部分，在犯罪现场重建、现场分析、法庭质证等环节发挥着重要作用。然而在公安实战中，现场图绘制不规范的情况仍然时有发生。目前对现场图绘制质量的核查工作主要采用人工抽查的方式完成，费时费力且收效甚微。本文提出一种基于卷积神经网络的现场图自动分类方法，实现对全国公安机关现场勘验系统中现场图的自动分类核查。首先，利用全国公安机关现场勘验系统中现有现场图构建刑事案件现场图数据集，包括64,098幅现场图和作为负类的27,162张现场照片。然后，在AlexNet的基础上进行优化，引入了inception结构，提出了适用于现场图自动分类问题的卷积神经网络结构XCTNet（现场图网络）。最后，使用准确度、ROC曲线、混淆矩阵等方式展现了XCTNet的性能，并提取出分类错误的图像，分析该网络结构的分类性能。实验结果表明XCTNet实现了模型参数量减少为AlexNet的十分之一的条件下，在测试集上的分类准确度达到了98.65%，相比较AlexNet提升了3.8%。其中，模型对地图方位示意图、现场平面示意图和负类的识别精度较高，对自绘方位示意图的识别精度有待提升。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041009      

陈晨   许金鑫   危才华   李庆武  

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摘要：针对目前大多数基于统计先验的图像盲去模糊方法对边缘和细节恢复能力有限的问题，本文通过金字塔分解在多尺度层次上进行深层迭代优化，提出一种新的盲去模糊算法。首先，通过降采样对模糊图像进行金字塔分解。然后，在每一层图像上，利用显著性强度先验提取图像的边缘信息，并结合梯度低秩先验抑制图像中的模糊和噪声干扰，由粗到精地交替迭代模糊核和中间潜像。此外，针对多尺度迭代时间较长的问题，提出了一种自适应迭代策略，通过评估估计的模糊核的相似性来调整迭代次数，有效减少计算成本。最后，在获得精确的模糊核后，采用非盲去卷积方法复原出清晰图像。实验结果表明，本文算法可以准确地估计出模糊核，有效地抑制噪声影响，且得到的复原图像中含有更丰富的边缘和细节等特征。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041505      

陆正杰   李纯辉   耿国华   周蓬勃   李岩   刘洋  

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由于传统三维模型分类方法依赖文物碎片整体形状特征，针对具有破损严重，细节缺失，形状不规则等特点的文物碎片存在效率低，成本高，准确率低的问题。文物碎片特征点周围局部曲面的深度信息与表面的规律性几何纹理可作为分类的判别特征，因此，本文针对文物碎片提出了一种局部点云信息与显著性多特征描述子，提取出碎片表面的规律性几何特征，并结合旋转投影特征，作为文物碎片分类的判别特征；然后提出该判别特征的相似度度量准则；另外，本文根据每类特征的度量结果，自适应地计算两种特征的权重，实现文物碎片分类。本文针对兵马俑碎片的分类问题，将K9901百戏俑坑采集的兵马俑碎片数据集作为实验数据。实验结果表明，本文方法占用内存小，计算速度快，实验采用多倍交叉验证的方法对结果进行校验，最终分类准确率达到了74.45%，相较于对比实验中的传统三维模型匹配方法准确率提高了15.61%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041511      

熊文尚   王继红  

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光学望远镜系统内部温度分布不均匀，镜面热变形等因素产生的离焦、球差等低阶大像差，会严重降低光学系统的探测能力。采用相位差法结合离焦光栅采集两幅图像，然后通过混合粒子群算法求解目标函数，就可以重构波前，估计出波前像差。本文介绍了相位差法结合离焦光栅进行波前探测的原理，提出了线性递减权重粒子群结合禁忌搜索的混合粒子群算法求解目标函数，并通过仿真验证了该算法的优化性能。仿真结果表明，该算法可以实现对于波前像差RMS值为 以下的目标函数的优化求解，优化后的波前残差达到10-3量级，并且迭代3次左右即可以完全收敛，满足低阶大像差的校正精度要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.030801      

路晴   魏朝阳   胡晨  

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

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

党敏   胡强   于文东   陈林峰  

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差分偏振损耗所导致的零偏直接影响四频差动激光陀螺性能，提出一种采用对反射镜配置参数优化有效减小差分偏振损耗的方法。基于琼斯矩阵，通过求解自洽方程，数值分析了四频差动激光陀螺反射镜参数及非共面折叠角对差分偏振损耗的影响，讨论确定了反射镜的较优参数配置。数值计算结果表明，反射镜反射相移对差分偏振损耗影响最为显著。当4个反射镜反射相移和为0且正负反射相移互相抵消时，差分偏振损耗为0，这对减小差分偏振损耗的工程化应用具有重要参考意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031405      

黄涛   赵栓峰   拜云瑞   耿龙龙  

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针对现有目标检测深度神经网络在无人机飞控平台上准确度低和实时性差的问题，本文提出一种面向无人机飞控平台的实时道路目标深度神经网络检测方法。该方法利用YOLOv2和YOLOv3网络的优点，针对YOLOv2在无人机飞控平台上道路目标检测准确度低、小目标难以检测和YOLOv3特征提取网络层数多导致实时性差的现状，提出一种将残差块引入Darknet-19网络并且采用多尺度特征进行目标检测的道路目标检测模型;针对YOLOv2在无人机飞控平台上重叠图像未能实现多标签分类的现状，提出采用回归（logistic）分类器进行目标类别的预测。实验结果表明，本文提出的方法在无人机飞控平台上对分辨率为416×416的视频图像的检测帧率在20帧/s以上、平均准确度（mAP）达到82.29%、召回率达到86.7%，基本满足无人机飞控平台道路目标检测准确性和实时性的要求。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041509      

杨晓文   尹洪红   韩燮   刘佳鸣  

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针对基于深度学习的网格分割方法训练分割分类器时间消耗大的问题，为了避免训练时间大量消耗，并且进一步提高网格分割的精确度，提出了一种基于蚁狮优化的极限学习机的网格分割方法。利用蚁狮优化算法中蚂蚁受精英蚁狮与轮盘赌策略的双重影响，迭代更新并将最优解赋值给精英蚁狮，从而改进优化极限学习机随机生成的输入权值矩阵与隐含层偏置，训练得到一个高精度的分割分类器对普林斯顿模型进行测试。实验结果表明，所提方法在Airplane 、Ant、Chair、Octopus、Teddy和Fish 6类模型数据集上，训练面片数在20k-30k之间的模型耗时1000s左右，且获得了较高的分割精确度，最高分割精确度达到99.49%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041014      

阮宏洋   陈志澜   程英升   杨凯  

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在C-3D卷积神经网络模型基础上，提出了一种三维可变形全卷积神经网络以实现肺结节的检测。在模型的主体结构上，采用了三维可变形卷积和三维可变形池化的操作，解决了传统的方块卷积与池化在应对不规则的肺结节时，无法高效率地收集到肺结节像素点的问题。在模型的输入上，调整三维卷积神经网络的输入，实现了卷积神经网络对样本图片进行32*32*32像素逐步扫描和识别，在扫描的同时进行识别，解决了肺结节输入定位问题。在模型的输出上，采用了全卷积结构，使得卷积神经网络的输出具有更准确的位置信息，解决肺结节的输出定位问题。在模型参数上，提出了三种不同学习率和优化函数的方法对实验进行精确对比，绘制了不同学习率和优化函数的参数对比图，根据实验结果找到最优的卷积神经网络模型学习率和优化函数参数。通过本实验结果分析表明，该方法在分类准确率、召回率、F1的值均取得了显著的提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041013      

王丽娜   李明秋   王春阳   史红伟   牛启凤  

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液晶偏振光栅可实现光束非机械偏转，由于液晶偏振光栅在实际制备中液晶分子填充不均匀，导致液晶层厚度不均匀，使光通过级联液晶偏振光栅的有效区域的同一位置衍射效率降低。为了提高级联液晶偏振光栅的衍射效率，本文基于琼斯矩阵理论分析了驱动电压对液晶偏振光栅衍射效率的影响，利用三级级联液晶偏振光栅构建光束偏转实验装置，通过施加不同驱动电压来测量光斑能量，得到衍射效率随电压的变化关系曲线。实验结果表明，当电压在2-2.4V范围内时，正一级衍射效率达到80%-84%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.030501      

王超素   江达飞   江孝伟  

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当前许多超材料吸收器都聚焦在中远红外或太赫兹波段，很少实现在近红外波段有高的吸收效率，为此本文基于慢光波导原理，利用介质硅和金属金设计出在整个近红外波段有高吸收效率的超材料吸收器。经过模拟计算发现本文设计的超材料吸收器在光入射角40°范围内变化时，超材料吸收器在波长0.747 μm和2.665 μm之间可以保持90%以上的吸收效率。而且对于TE和TM偏振具有相同的吸收效率，这体现了本文设计的超材料吸收器具有偏振无关的特性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031601      

余帅   汪西莉  

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针对目前深度卷积网络模型在遥感图像上存在小目标漏分，被遮挡目标无法提取，细节缺失等问题，在深度卷积编码-解码网络的基础上提出一种基于多级通道注意力的遥感图像分割方法。该方法首先在网络编码阶段加入通道注意力机制，通过自我学习的方式获取更为有效的特征，解决遥感图像的目标遮挡问题；其次，在不同尺度上施加了通道注意力的特征图融合，使网络提取丰富的上下文信息，应对目标尺度变化，改善小目标难分割的问题，提升分割性能。本文对Massachusetts Roads Datasets和Inria Aerial Image Labeling Datasets进行实验并与相关文献比较，结果表明所提模型具有更高的目标分割准确性，对小目标与被遮挡目标取得了更好的分割结果。在训练数据有限，背景复杂多样，尺度变化较大的遥感图像目标分割中取得了较好的结果，表明模型可应用于复杂的遥感图像目标分割。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041012      

刘航   汪西莉  

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遥感图像分割是遥感图像研究的基础，具有广泛的应用。针对遥感图像目标密集，尺度不一，存在遮挡等特点，提出了一种基于注意力机制的遥感图像分割模型用于分割目标。方法建立在深度图像分割模型基础上，提出在高低层特征融合之前采用通道注意力机制对低层特征进行加权处理，增强目标特征并抑制背景特征，提高信息的融合效率。为进一步增强模型对目标特征的响应能力，提出位置注意力机制对解码阶段最后的特征进行处理。最后，将加权融合后的特征图上采样到原图大小并预测像素类别。在两个遥感道路数据集上进行实验并与相关模型比较，结果表明所提模型在遥感影像道路提取中性能优异，可应用于复杂的遥感影像目标分割。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041015      

黄世青   白瑞林   覃高鄂  

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针对卷积神经网络巨大的计算量和存储量，导致在嵌入式终端设备上无法实时实现的难题，提出了一种基于灰色关联分析的模型裁剪方法。对经过数据训练后的权重模型文件，利用基于灰色关联分析的裁剪方法获得每个卷积核重要性的量化表示；每次裁剪从模型中删除量化结果值最小的卷积核，从而减少计算量加快推理速度；对新产生的模型通过迭代训练来弥补性能上的损失。实验结果表明，相比APoZ法、L1法，该方法在同一推理速度提升下精度提高了5.3%和10.4%，在VGG-16模型上取得了相对于初始模型2.7倍的加速效果，存储量有13.5倍的压缩效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041011      

仇大伟   曹慧   刘静  

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中医正骨治疗骨折，具有“痛苦轻、愈合快、恢复好”等特点，为骨伤患者治疗首选。然而，正骨手法难教、难学阻碍着中医正骨的传承和发展。开发的中医正骨仿真训练系统采集的数据因传感器和信道传输等因素不可避免地带有噪声，严重制约了正骨手法的量化、分析和评价。本文针对中医正骨手法变化繁复的特点，提出了在卡尔曼滤波中增加速度、加速度向量，设计了0阶、1阶和2阶卡尔曼滤波算法，并通过实验的方式提出了超参数的设置原则。将本文提出的方法应用于澳大利亚手语标志数据集和中医正骨仿真训练系统中，达到了滤除噪声，并较好地保留了正骨手法动作细节的目的。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031203      

殷艺   刘志坚   王赛杰   武森   严志军   潘新祥  

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氧化铟锡（ITO）导电膜具有电阻率低、透光性好、耐高温等优点，在光电领域具有重要应用。在实际应用中，ITO常需被加工成各种形状的电极来实现相应的功能。而现有加工方法得到的ITO电极尺寸一般为10-200μm，这限制了ITO电极在微纳领域的应用。本文在传统湿法刻蚀方法的基础上，利用无掩膜光刻技术对ITO玻璃表面光刻胶进行高精度曝光，再通过优化曝光、显影及刻蚀等过程，最终加工出尺寸仅为2μm的电极。此外，该方法所加工的电极具有线性度高、无钻蚀、误差小等优点。该研究为ITO电极在微纳领域应用开发奠定基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.032202      

张国会   郭绍庆   黄帅   周标   闫泰起   陈冰清   张学军  

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使用激光选区熔化技术，通过改变激光功率和扫描速度进行了阵列实验，获得多组GH4169块体。计算功率密度并测量块体的致密度，同时使用OM和SEM观察其组织孔隙情况与微观组织。结果表明，扫描速度太低时，组织内有圆形气孔，扫描速度过高时，组织内有不规则形状孔隙。而在合理的工艺参数下，扫描速度在0.9m/s-1.5m/s区间，激光功率为260W-350W，可成形致密度较高，孔隙较少的样件，最高致密度为99.7%。致密度良好的块体微观组织呈柱状晶形态，随功率密度的提升，枝晶生长稳定并逐步细化。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031404      

富雅捷   张宏立  

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针对传统的卷积神经网络目标检测算法需要使用大量的数据来对网络参数进行训练会花费大量的时间，并且考虑到森林火灾数据属于小样本数据，本文研究并实现了一种基于迁移学习的卷积神经网络森林火灾检测算法，采用迁移学习的方法训练森林火灾检测网络模型。在建立的森林火灾数据集上进行实验，结果表明使用该算法进行森林火灾检测，准确率可达到97%，具有准确率高、误报率低、检测时间短等优点，将其应用在森林火灾检测取得的效果很好。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041010      

许桐舟   孙长青   陈海涛   徐玲   潘秀红   张陈  

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摘要：利用激光熔覆工艺制备锡基合金熔覆层、Ni/锡基合金熔覆层。对两种熔覆层的显微组织进行分析。对两种熔覆层的显微硬度及磨损性能进行测试，并与铸造锡基巴氏合金进行对比。结果表明：锡基合金熔覆层由方块状SnSb、花瓣状Cu6Sn5和基体相α-Sn组成。Ni/锡基合金熔覆层由于镍元素的扩散作用，在熔覆层底部生成了NixSny和CuNiSb2混合相；两种熔覆层在截面深度0.1mm-0.7mm处的显微硬度差别不大，均在50HV0.5附近徘徊。随着截面深度的增加，Ni/锡基合金熔覆层的显微硬度急剧升高，过渡层中的Ni元素扩散到熔覆层，形成了Sn-Ni金属间化合物，增加了这一区域的显微硬度；两种熔覆层平均摩擦系数为0.165和0.199，均优于铸造态锡基巴氏合金。前者磨损机理为表面疲劳磨损，磨损面有点蚀现象。后者磨损较为严重并出现犁沟，磨损机理为表面疲劳磨损和磨粒磨损。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031403      

席志红   袁昆鹏  

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针对模型VDSR(very deep super resolution)，忽略特征通道的相互联系，未能充分利用各层特征，以及模型参数量过大，计算复杂度过高等问题。本文提出一种基于残差通道注意力和多级特征融合的的图像超分辨率重建的网络结构，通过引入残差通道注意力，自适应的校正信道的特征响应，提高网络的表征能力；网络整体使用递归结构，在每个递归块内实现参数共享，减少参数数量；多级特征融合的方式充分提取图像特征，并使用分组卷积代替传统卷积进一步减少参数数量，降低计算复杂度。本算法在保证图像重建质量的同时降低了模型的参数量和复杂度，在图片放大四倍时，参数量和计算复杂度约为VDSR的0.33倍和0.02倍。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041504      

王筝   张飞   张贤龙   王小平  

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土壤盐渍化是全球共同面临的生态资源问题，严重影响了工农业生产。利用遥感手段大尺度动态监测土壤盐渍化是目前最常用的手段，如何提高和改善技术手段来提高盐渍化监测精度，一直是近年来的研究热点。遥感影像作为研究的基础数据，在影像获取或传输过程中，不可避免的受到来自大气、遥感平台、传感器等的影响，使遥感影像受到噪声的污染从而影响后续处理，针对噪声处理问题，常用的降噪手段是利用空间滤波去除影像中的噪声。空间滤波是在图像空间变量内使用空间二维卷积方法进行运算，以减缓或增强图像中某些特定的频率分量，从而达到边缘增强、噪声去除的作用。因此，针对由噪声引起的遥感影像质量下降，选择拉普拉斯滤波（Laplacian）、高通滤波（High Pass）、高斯高通滤波（Gaussian High Pass）等几种典型的滤波算子分别对遥感影像进行处理，并结合支持向量机（Support Vector Machine，SVM）的分类方法，分析滤波后影像亮度值的变化，与未经过滤波处理的影像对比分类后精度。结果表明：（1）相对于未经处理的遥感影像，经过滤波处理后的影像在土壤盐渍化信息提取中具有较高的分类精度；（2）在几种已选取的滤波算子中，Gaussian High Pass结合SVM的土壤盐分提取模型将分类精度和Kappa系数由86.7285%和0.8221分别提高到89.6678%和0.8616，其分类效果最佳。综上，借助滤波运算能够抑制噪声、提高影像质量，能够有效提高盐渍化监测能力，并掌握土壤盐渍化的空间分布特征及时空变化规律，对干旱区及半干旱区土壤盐渍化的防治和缓解、保护脆弱的生态环境都具有现实意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.042801      

陈少杰   朱振才   张永合   郭明   支帅  

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激光雷达和双目相机作为无人驾驶领域中重要的环境感知设备，两者之间外参配准是其联合应用的重要基础，然而两种信息的融合意味着繁琐的校准过程。本文提出一种基于特征点对匹配求解的方法，采用两块矩形木板，分别提取双目相机与激光雷达坐标系下的木板边缘3D点云，拟合空间直线求取角点坐标，最后利用Kabsch算法求解配对的特征点之间坐标转换，通过聚类法对多次测量结果去除异常值后并求取平均值。通过搭建实验，可在Nvidia Jetson Tx2嵌入式开发板上实现，且能够获得准确配准参数，验证了理论方法的可行性。此配准方法简单易行，可自动完成多次测量，相比于同类方法精度也有所提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.030102      

高迦南   李丽萍   崔廷伟   陈晨  

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利用PARASOL卫星搭载的多角度偏振传感器POLDER-3的偏振数据，反演了香河地区细粒子气溶胶光学厚度。反演数据与POLDER、MODIS业务化产品及AERONET数据进行的对比分析显示：POLDER反演的细粒子气溶胶光学厚度，显著优于MODIS产品，相关系数由0.67升至0.93，平均误差由0.32降至0.15。将POLDER偏振数据结合神经元网络方法后，相关系数升至0.94，平均误差降为0.11。将该神经网络训练模型应用到杭州和香港地区进行验证，杭州反演精度相似，香港适用性较差。研究表明，利用POLDER偏振数据结合神经网络方法，提取细粒子气溶胶信息可行。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.030101      

姜曼   王军   杜博军   王海峰   陈海松  

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传统的跳角测量方法，比如靶板法，线阵CCD立靶法，陀螺仪法和PSD法等，测量效率低、误差大、实用性小、测量范围窄。针对这些问题，提出一种基于改进最小二乘算法的火炮跳角测量方法。该方法采用改进圆拟合算法检测炮口图像的中心位置，并在双目摄像机的标定下得出火炮射击目标点的坐标位置，将炮口图像中心位置瞄准火炮射击目标后实弹射击。在数据处理中，根据计算得出火炮射击初速度矢量的方向，结合炮口图像中心位置与射击目标的瞄准方向，最终得出火炮跳角的实际测量值。实验结果表明，改进的算法包含的参数少，目标函数简单，计算复杂度低，在缩短计算时间的同时还提高了炮口图像中心定位的精确度。测量结果显示，跳角测量实测值精度误差在0.5′之内，验证了跳角测量系统的准确性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.030701      

刘金泽   潘永强   张达   樊彦峥  

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为了探究单层TiO2薄膜散射损耗的影响因素，利用电子束热蒸发技术分别以不同沉积速率和不同沉积角度的沉积工艺在K9玻璃上镀制光学厚度为的TiO2薄膜，并利用horos散射仪分别测量镀制前后薄膜表面粗糙度和双向反射分布函数。实验结果表明：单层TiO2薄膜表面粗糙度随着沉积速率的增大而减小，最终将趋于0.88nm，且实验值都小于基底表面粗糙度1.5nm，表明TiO2薄膜可以降低基底表面粗糙度，具有平滑基底的作用；随着入射沉积角的增大，薄膜的表面粗糙度也会逐渐增加，当角度为0°和20°时，薄膜表面粗糙度小于基底表面粗糙度；当角度为40°和60°时，薄膜表面粗糙度将大于基底表面粗糙度；薄膜表面散射量随表面粗糙度的降低而降低，且降低幅度也随表面粗糙度一致，两者存在正相关关系；当薄膜表面粗糙度小于基底粗糙度时，薄膜表面散射将低于裸基底的表面散射，实现减散射的效果。改变沉积速率和入射沉积角将直接影响薄膜表面粗糙度，而薄膜表面粗糙度又是影响薄膜表面散射的重要因素。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.033101      

邢豪健   尹增鹤   张洁   朱永  

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表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering，SERS)是一种高效的分子光谱检测技术，被广泛应用于微痕量物质检测甚至单分子检测，涉及化学、生命科学和药物分析等多个领域。但“热点”的非均匀性、化学效应的非稳定性、分子数量的不确定性等导致增强拉曼信号波动性大，很难用于定量分析。本文从“热点”效应、化学效应、分子吸附、内标添加模式四个方面，综述了内标法原理、基底性能的改善和三种内标物添加的模式（外部添加、核-内标分子-壳模式和基底自标定模式）。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.030002      

官兵   李士斌   张立刚   陈双庆  

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激光破岩技术是利用高能量激光实现地层复杂岩性岩石高效可控破坏的一种新型钻完井技术，在石油天然气开采以及矿业挖掘方面极具发展潜力。然而，目前关于激光破岩技术的研究还处于室内试验和理论探索阶段，距离其工业应用的实现还存在诸多难点需要解决。本文着眼于激光与岩石相互作用过程中所涉及的作用对象，总结了近年来关于影响激光破岩作用效果方面的研究成果，分析梳理了激光参数、岩石性质、激光传递介质以及工作环境4方面因素的影响机制，对现存问题以及今后的研究方向提出了建议。研究表明，不同类型的影响因素对激光破岩的作用机制不同，且影响因素众多。量化激光破岩多因素影响机制，筛选关键影响因素，协调多因素共同作用，是实现激光高效破岩技术应用的有利发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.030001      

翟中生   黄娇洁   赵杭   李劲松   吕清花   王选择  

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光照强度是多波长干涉测量的重要参数之一，不同波长的光强不一致性将影响测量结果的准确性。本文提出了一种多波长显微干涉光强一致性的控制方法。该方法利用光强可调的白光LED作为多波长光源，在显微干涉光路中加入光强探测器，将从不同滤光片出射光的光强实时反馈到STM32单片机中，通过PID控制快速调整LED输出光强，实现不同波长光强的一致性，进而得到灰度分布一致的多波长干涉图像。实验结果表明，该方法能够使不同波长的光照强度能快速准确稳定在设定值，将对应的不同波长干涉图像对比度误差从18%减小到2%。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031202      

李鹏   张洋洋  

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针对当前基于单目视觉的室内移动机器人全局定位算法复杂度大等问题，提出了一种室内移动机器人双目视觉全局定位方法。双目视觉下，为保证在室内移动机器人运动过程中能够保持稳定的特征提取，提出了基于标定板的全局定位方案，以标定板的中心作为移动机器人的定位点。在此基础上，为提高定位的实时性，缩小标定板角点的提取范围，基于高斯混合模型背景减除法和形态学方法实现了对移动机器人区域的检测；进一步基于所建立的标定板角点判据，对移动机器人上提取的角点进行筛选，得到了标定板的四个角点图像坐标，结合对双目相机标定后的内、外参数和全局定位数学模型，实现了对移动机器人上定位点坐标的计算，并通过实验和分析验证了该方法的可行性和有效性，为室内移动机器人全局视觉定位提供一种新的技术参考和思路。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041503      

姜硕   杨凌辉   任永杰   邾继贵  

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针对现代制造业中类镜面物体表面缺陷检测问题，研究了基于相位测量偏折术的自动检测方法。采用相移法结合格雷码编码法提取反射图像相位，通过判断局部相位异常识别缺陷。分析了相位提取错误导致误检现象的原因，提出了一种折叠相位周期级数校正的方法，解决了相位展开过程中的周期错位问题，保证了相位的准确提取，避免误检问题。实验结果表明，基于相位偏折原理的检测方法能够实现对类镜面物体表面缺陷的准确、可靠检测。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031201      

张彬   熊传兵  

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针对最近点迭代算法（ICP）在大数据点云下配准效率低及对配准点云初始位置依赖性强的缺点，提出了一种基于快速点云粗配准与 ICP 算法相结合的方法。首先根据体素对原始点云进行下采样，结合法向量特征提取关键点，并使用快速点特征直方图（FPFH）算法描述关键点；然后根据局部邻域内的关键点匹配对的向量夹角特性进一步对匹配点对进行精简；接着对精简后的关键点对集使用随机采样一致性算法（RANSAC）获取内点最多的变换参数，从而完成点云粗配准；最后在粗配准点云的基础上使用 ICP 算法完成精确配准。实验结果表明，本算法在高密集点云上的配准效率和精度均有所提高。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041008      

刘朋   陈志凯   金全明   朱青海  

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为提升金属零件表面耐蚀性，本文采取激光熔覆技术在45#钢基体表面制备316L涂层来提升其耐蚀性。采用OM、EDS、SEM、显微硬度仪等设备对涂层硬度、组织等进行表征。结果显示，在一定加工参数下，涂层与基体呈良好的冶金结合，所形成的显微组织主要为奥氏体，并在晶间处存在少量的Cr23C6。根据组织形貌特征以及表面硬度测试结果，316L涂层的晶体尺寸随着能量密度的增加而增加，硬度则随之而降低。当能量密度≤19 J/mm2时，涂层易出现球化与毛化现象，当能量密度过高时，表面则出现涂层过烧，导致部分元素的烧损。盐雾试验后对腐蚀形貌的分析，316L涂层的腐蚀失效形式主要为晶间腐蚀，同时存在少量的腐蚀坑；随着晶间腐蚀的加剧，45#钢基体开始出现腐蚀，形成大量的氧化物。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031402      

董永峰   仉长涛   汪鹏   冯哲  

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光学遥感图像目标检测一直都是遥感领域研究的热点之一，但现有的检测方法对背景复杂且尺寸较小的目标检测准确率不高，针对以上问题，本文提出了一种基于Mask-Rcnn为基础框架的目标检测方法。该算法以ResNet50为特征提取网络并在此基础之上利用特征重用技术来更好的提取目标的语义特征，且针对不同类型的飞机尺寸比例不固定等特点，设计了一组更加合适的候选框尺度集合。经实验结果证明，该方法与以往常用的检测算法相比在小物体检测上拥有更高的检测精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041007      

李静   郑鹏飞   徐雪朦   洪红   杨惠敏   张若虎   恽斌峰  

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基于Add-Drop型氮化硅微环滤波器，利用光学单边带调制和光载波分离的方法，实现了可重构微波光子带通滤波器，滤波器带宽和带外抑制比分别达到726MHz和37dB。并且通过改变光载波波长实现了1.64~23.41GHz的滤波器频率调谐，通过调节微环耦合系数实现了0.683~2.246GHz的滤波器带宽调谐，且在带宽调谐范围内带外抑制比大于26dB。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.011301      

张萌   王仕成   杨东方  

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在空基对地目标检测背景下，由于对地成像视角单一、目标尺寸随成像高度变化以及背景干扰复杂等特点，现有深度学习目标检测算法难以取得令人满意的效果。针对该问题，本文提出了一种注意机制模型，用于图像中重点区域的注意力学习，解决背景与目标间的类不平衡问题。首先，本文建立了注意机制模型，用于学习图像中重点区域的注意力权重，使网络能够选择性地注意图像中的重点区域特征；其次，通过设计区域和目标相耦合的损失函数，实现了注意损失和目标检测损失的同步优化；最后，本文利用空对地目标检测数据集进行了目标检测实验， 实验结果表明，本文提出的基于重点区域注意力学习的空对地目标检测算法能够有效地将网络学习的注意力集中于含有目标的重点区域，减小了背景特征对检测算法的干扰，提升了检测精度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041006      

杨航   宋书飘   张帅   甘欢   黄文   何建国  

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强激光系统对光学元件的极端制造需求对磁流变抛光工艺过程的确定性提出了极为严苛的要求。磁流变抛光流场在多种工况下均会产生瞬变过程。目前，这一瞬变过程的研究较为少见。本文研究了磁流变抛光瞬变过程多相颗粒流模型；获得了瞬变过程在宏观、介观、微观三个层次的力学关联；进而建立了基于三向在位力学信号的瞬变过程表征方法。在位、同步、动态地测定了磁流变抛光的三向力学信号。解决了毫米尺度空间下磁流变抛光液固界面在位测量问题。用屈服强度为220kPa、宾汉粘度为0.07Pas的高去除率抛光液对?50mm的BK7超精密平面元件进行磁流变抛光实验，首次测定了磁流变抛光流场瞬变响应时间为700毫秒。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.032201      

刘莉   于晋龙   王菊   马闯   谢田元   于洋   方杰   彭海涛  

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摘 要 本文提出了一种基于光电振荡器结合电选频腔产生线性调频信号的方案，其中电选频腔由电放大器、电衰减器和移相器组成。通过调节电选频腔中移相器的偏置电压，利用光电振荡器输出信号与电选频腔输出信号间的频率牵引效应，能够产生中心频率为8.3 GHz的线性调频信号，频率变化范围约为550 MHz，调谐率约为5.5 MHz/μs，时间带宽积为5.5x104（带宽550 MHz；持续时间100 μs），其相位噪声由光电振荡器的相位噪声性能决定，其频率变化范围由移相器的偏置电压范围决定。与其他方法相比，本方案的系统结构较为简单，产生的线性调频信号具有较高的频谱纯度，相位噪声低至-116 dBc/Hz@10 kHz。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.032301      

张行清   庞芳   卢伟萍   谭孟祥  

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要把握好地球系统模拟、遥感地物反演的太阳辐射数据精度，需要探讨尺度效应引起的太阳高度角的区域代表性问题，确定太阳高度角数据密度的方法。设计区域太阳高度角平均偏差计算方法和建立分布合理的样本数据，根据计算方法使用样本数据计算区域太阳高度角平均偏差，按制定的统计方法归纳其规律特征。统计得到，区域太阳高度角平均偏差与区域直径为实质性相关，为正相关近线性关系，线性系数随着区域直径增大而略微减小，当区域直径小于3000 km时，线性系数为1.8969～1.9084×10-3 o?km-1，同宽区域的太阳高度角平均偏差的离散程度其值极小。结果表明，统计规律具有简洁性、高稳定性及高可靠性，为地域性或全球性地球系统模拟、地物反演如何确定太阳高度角数据密度提供科学依据。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.033501      

苏金凤   张贵仓   汪凯  

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现有的红外与可见光图像融合算法存在融合图像对比度与清晰度降低和细节纹理信息损失等问题。针对这些问题，提出将鲁棒主成分分析(RPCA)、压缩感知(CS)和非次采样轮廓波变换(NSCT)相结合的融合算法。首先对两幅源图像分别进行预增强处理，应用RPCA分解得到相应的稀疏分量和低秩分量；然后对稀疏矩阵利用结构随机矩阵压缩采样，利用高斯梯度-信息反差对比度(GG-DCI)压缩融合，经正交匹配追踪法(OMP)重构；接着对低秩矩阵采用NSCT分解成低频子带和高频子带，低频子带选用区域能量-直觉模糊集(RE-IFS)融合，最高频子带利用最大绝对值规则融合，其他高频子带选用自适应高斯区域方差融合；最后将融合后的稀疏分量和低秩分量叠加得到融合图像。实验结果表明，本文算法相比其他算法能够更好地提高融合图像对比度和清晰度，保留丰富的细节纹理信息，客观评价指标也总体优于现有算法，有效提升红外与可见光图像融合效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041005      

南敬昌   臧净   高明明  

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针对BP神经网络直接逆向模型精度低、耗时长、易震荡等缺点，提出一种联合改进蚁群算法（Improved Ant Colony Optimization，IACO）与贝叶斯正则化算法（Bayesian Regularization，BR）的BP神经网络逆向建模方法。此方法通过改进蚁群算法，即根据搜索阶段设置挥发因子、路径优劣程度更新信息素并在启发式因子中考虑出发点、终点与各节点的间距等，优化正向模型的权值，提高整体模型精度。之后使用L1/2范数的贝叶斯正则化算法逆向迭代正向模型的输入——结构参量，达到提高网络稳定性的目的。应用于可重构功率放大器中，实验结果表明，相比于直接逆向建模方法和自适应 逆向建模方法，该方法的建模精度分别提高99.77%、90.70%，平均运行时间分别减少35.76%、2.05%，可降低功放设计的复杂度，提高其设计速度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.012001      

柳小文   伍雁鹏   雷军程  

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提出基于二维经验模态分解（BEMD）的合成孔径雷达（SAR）目标识别方法。BEMD可以从原始SAR图像提取多层次的二维内蕴模函数(BIMF)，它们可以更好地描述目标的细节信息。因此，联合原始SAR图像及其多层次BIMF可以为后续的分类决策提供更多有益信息。采用支持向量机（SVM）对原始SAR图像以及各个层次的BIMF进行决策。然后，基于Bayesian理论对各个SVM输出的结果进行有效融合从而获得更为稳健的识别结果。基于MSTAR数据集设置了几种典型的实验条件对本文方法进行了性能测试，结果验证了本文方法相比几类现有SAR目标识别方法的性能优势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041004      

宋雅麟   庞彦伟  

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针对目标检测与图像分类任务的差别，以及大多数目标检测器过于依赖分类基础网络的问题，提出了一种针对目标检测任务的基础网络。该网络包含初始模块、特征融合模块和混合下采样模块。初始模块能减少输入图片信息的丢失。特征融合模块通过拼接不同卷积层的输出，既能加强网络对不同尺寸目标检测的鲁棒性，又能对物体检测提供更多的上下文信息，有效提高了检测精确度。在网络的下采样部分引入混合下采样模块，平衡了基础网络对目标的分类和定位能力。实验结果表明，本方法提出的网络模型在PASCAL VOC07+12数据集上训练后，可在PASCAL VOC2007测试集上达到81.0%的平均精度均值(mAP)，同时具有85帧每秒(frames/s）的检测速度，在精度和效率上都达到了很好的效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031001      

杨秋兰   万晓霞   肖根生  

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在光谱色彩管理色域映射中，针对查找表建立过程中高维光谱数据计算的一系列问题，提出一种非线性的高光谱降维方法。对同色异谱黑进行偏最小二乘分析，提取潜在成分，获得KMN向量，与Lab组合成六维向量，作为中间连接空间LabKMN，实现高维光谱数据与低维基向量组合之间的相互转换，与LabPQR方法在光谱精度和色度精度两方面进行比较。实验证明，该方法与LabPQR方法相比，平均均方根误差由0.0164降低到0.0139，光谱精度提高了15.24%.色度重建误差由2.9214降低到1.5025，平均色差降低了48.6%.该方法降维后重建精度大幅度提高，能够较好地实现更高精度的描述原始色彩光谱空间。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.013003      

白晓东   舒勤   杜小燕   黄燕琴  

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对传统双边滤波器模型中的灰度标准差和滤波窗口进行了改进。首先，用固定大小的正方形窗口通过概率分布函数和最大似然函数计算图中每个像素点的噪声标准差。将全图噪声标准差的中值作为阈值，若某像素点的噪声标准差大于该阈值，则认为该点的窗口内包含图像边缘，用半边旋转窗口法重新计算该点的噪声标准差和滤波窗口。然后，对图像中的每个像素点进行双边滤波，其中，灰度标准差设为该点噪声标准差的2倍，滤波窗口选取计算噪声标准差时所用的窗口。最后，根据区域相似度模型判定强噪声，并利用中值滤波器去除。实验证明，本文算法在不同强度的噪声下均可取得较好的保边滤波效果和强噪声去除效果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041003      

王慧泉   吴念   赵喆   韩广   王金海  

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扩散光学层析成像(Diffuse Optical Tomography, DOT)是一种利用近红外光来探测生物组织光学结构的低成本、无辐射损伤、成像深度深的在体光学功能性成像技术。由于生物组织体自身所具有的强散射、低吸收特性以及成像空间分辨率高需求使得DOT重建的逆问题具有严重病态特性。传统的逆问题解决办法主要是基于代数迭代的重建方法，随着人工智能的发展及大数据时代的到来，深度学习研究掀起了又一个新高潮，基于深度学习网络模型的逆问题解决方法逐步用于DOT重建过程中。本文在梳理传统的DOT重建算法基础上，重点综述了最新的深度学习用于DOT重建的研究进展，为本领域相关研究团队提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.040002      

徐杰   周金宇   任维彬   鲁耀钟   徐先宜  

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针对K418薄壁叶片局部再制造多层立体成形组织难以调控优化难点，开展该类合金激光再制造覆层工艺及组织研究。优选三组工艺进行Inconel 718成形试验，观察覆层显微组织，测试其力学性能，对比分析并进行单道多层立体成形试验。试验结果表明：成形优化工艺为激光功率1.2kW、扫描速度300mm/min、送粉速率80r/min、气体流量180 L/h、脉宽10 ms、占空比1:1，单道覆层与基体形成了良好的冶金结合，高度和宽度分别为1.358mm、1.413mm，覆层主要由细小致密的等轴晶枝晶、定向生长的柱状枝晶和胞状晶组成，覆层显微硬度为263.7HV0.2~289.7HV0.2。多层立体成形总高度为3.67mm，显微硬度范围为284.3 HV0.2~315.5HV0.2，底层覆层析出Laves、MC和γ^''相，弥散强化合金，提高底部覆层硬度。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第03期 pp.031401      

陶珊   唐晨   雷振坤  

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本文提出了一种基于矢量分解和混沌随机相位掩模编码的光学非对称彩色图像加密方法。当输入图像是一幅实值图像时，矢量分解的引入使得第一块相位掩模也能作为密钥，还使得加密系统成为非对称加密系统。由二维Henon混沌映射生成的两个混沌相位掩模替代双随机相位掩模，混沌系统的初始值和控制参数作为密钥，可以增加密钥空间，为加密系统提供更多安全性。我们对加密系统的密钥敏感性、图像相邻像素间的相关性、剪切攻击、噪声攻击、选择明文攻击等进行了测试，数值仿真结果证明了所提出的加密系统的可行性和安全性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041002      

刘晨华   祝锡晶   黎相孟   赵玉田  

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润湿性能稳定的钛合金超疏水表面，在国防、航空航天领域有潜在的应用价值。本文采用纳秒激光在钛合金表面制备微织构，并辅助化学处理的方法，获得了类似“荷叶效应”且润湿稳定的超疏水表面。通过调整激光加工工艺参数，获得了具有不同表面润湿性的微纳米结构；在此基础上，使用全弗癸基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的混合溶液在钛合金表面涂层。经扫描电子显微镜和能谱分析得知钛合金在激光作用下会诱导产生多尺度的氧化钛多孔微结构；通过接触角测量表征进一步分析了钛金属表面的亲水性与微纳米结构表面变化规律的关系以及涂层对表面润湿性的影响；为生物医学药物输送方面的应用提供了依据。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.011408      

方定江   童杏林   张翠   邓承伟   汪鹏飞  

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成像速度是衡量光学相干层析成像(OCT)系统性能的一个关键参数。扫频OCT系统(SS-OCT)的成像速度取决于扫频光源的扫频速度。目前，应用傅里叶域锁模(FDML)技术可在保持扫频光源各项指标性能优越的前提下将扫描速度提高至调谐滤波器的设计极限。为进一步提升FDML扫频激光光源的扫频速度，本文在激光谐振腔内引入光学缓存装置来实现对扫频光的备份。实验中基于环腔内光学缓存装置的扫频光源中心波长为1310nm，扫频范围为95nm，瞬时线宽为0.1nm，扫描速度翻倍提升为202kHz，平均输出光功率为7.5mW。本文利用光学缓存装置将传统FDML高速扫频光源的扫描速度翻倍提升，对提升SS-OCT系统的综合成像性能具有重要意义。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.011407      

伍明   伍俊龙   马帅   杨康建   杨平  

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针对摄像机标定过程中，因光照条件和镜头的畸变而造成棋盘格角点漏检和角点冗余的问题，本文提出了一种基于邻域灰度特征的棋盘格角点检测算法。通过分析标定板图像的灰度分布，发现其在角点附近的区域呈现明显的交替变化。利用该性质，算法首先提取棋盘格的候选角点，然后通过迭代的方式提高候选角点的精度。最后结合棋盘格角点的分布特性实现邻近点合并，获得最终的棋盘格角点坐标。实验结果表明，本文提出的算法能实现不同光照和畸变条件下的棋盘格角点位置精确提取。与现有算法相比，本文提出的算法对光照变化和大的镜头畸变更鲁棒。实验中，将该算法提取的棋盘格角点应用于摄像机标定，结果显示重投影误差的均方差在0.1个像素范围以内，验证了算法的有效性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.011204      

张汉伟   王小林   唐峰   刘文广   刘鹏宇   许晓军   肖余之   陈金宝  

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γ射线等高能射线会使掺镱光纤产生暗化效应，降低掺镱光纤激光器长时间运行的可靠性。本文测量了γ射线辐照总剂量对大模场掺镱光纤的损耗特性，结果表明待测光纤损耗随辐照总剂量线性增加。根据辐照导致损耗的测量结果和速率方程模型，详细研究了辐照损耗产生后不同结构参数的激光器效率的变化情况，计算结果显示，在只考虑辐照损耗效应时，选用976nm泵浦的光纤放大器方案对辐照附加损耗的敏感性最低；针对待测光纤，最优的信号光中心波长应该选择在1070nm附近，但是在1060nm~1100nm范围内最小与最大效率相差仅为2%。本文为降低辐照导致损耗的影响，首次从掺镱光纤激光器系统层面开展探索研究，为后续激光器设计和实际应用提供参考。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.011406      

张佳颖   赵晓丽   陈正  

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近年来，深度传感器及3D扫描仪的普及，使3D点云得到了快速发展。点云语义分割作为三维场景理解和分析的关键步骤，得到了研究者的广泛关注。由于深度学习优良的高层语义理解能力，基于深度学习的点云语义分割已成为当前的研究热点。本文从语义分割的概念出发，简要叙述了点云语义分割的优势及现存的挑战。进而，详细介绍了点云分割算法及常见数据集，重点对点云语义分割领域中基于点排序、特征融合和图卷积神经网络（GCNN）的深度学习方法进行综述。最后给出了所述方法的定量结果和分析，并展望了点云语义分割技术未来的发展趋势。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.040001      

葛晓红   张瑞英   郭春扬   李安男   王帅达  

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为实现InP基单片集成光电子器件和系统，对InGaAsP/InGaAsP分别限制异质结多量子阱(SCH-MQW)激光器结构开展量子阱混杂技术研究。通过对InGaAsP量子阱结构进行不同能量P离子注入、不同快速热退火(RTA)条件以及循环退火实现的有源区量子阱混杂技术进行研究,其基本结果采用室温光荧光(PL)谱进行表征。实验发现：不同变量变化皆可获得量子阱混杂效果，其中退火温度影响最为显著，且循环退火可进一步提高量子阱混杂效果；PL谱蓝移随着退火温度、退火时间和注入能量的增大而增大，退火温度对蓝移的影响最大，注入剂量为1×1014 ions/cm2，在注入能量为600keV、750°C二次退火150s获得最大蓝移量116nm。上述研究结果为未来单片集成光电子器件和系统奠定基础。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第01期 pp.011409      

雷稳   沈卫强   郭信江  

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在视频压缩中，使用基于块匹配技术的运动估计能够有效去除视频序列之间存在的大量时间冗余，对提高压缩的效率有至关重要的作用。采用全搜索算法可以得到最优解，但是算法实现需要大量的运算。于是人们提出许多快速搜索算法。本文介绍了一种新三步法，通过在第一次搜索时增加内环搜索，并应用中止判别技术，可实现对静止块匹配的加速，快速完成搜索过程。本算法在保证一定精度的前提下减少了搜索次数，大大提高了搜索效率。同时对该算法的过程描述，搜索模板等进行分析，采用硬件编程语言完成了FPGA的软核设计，使用工具软件完成了功能仿真仿。结果表明，该算法在FPGA资源占用，功耗以及性能上都十分优越，具有较强的适应性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041001      

程晓悦   赵龙章   胡穹   史家鹏  

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针对轻量级网络在语义分割速度上较快，但精度较低的问题。在轻量级网络基础上，提出了基于膨胀卷积平滑及轻型上采样的实时语义分割方法。为了提高分割速度，采用进行结构化知识蒸馏的轻量级网络ResNeXt-18作为特征提取网络。设计了膨胀卷积平滑模块(DCSM)及轻型上采样模块(HC-LUM)，用来提高语义分割的精确度。在Cityscapes数据集进行评估，得到了速度为40.2fps的基础上达到了76.8%的分割精度，参数量为11.8M。实验表明，本文提出的实时语义分割方法在保持方法实时性的同时可以得到较好的分割准确度，具有一定的实用价值。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第02期 pp.021017      

杨鹏   刘德儿   刘靖钰   张荷苑  

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为了有效提取地面点云并提高运算效率，提出了一种结合统计滤波与密度聚类的矿山地面点云提取算法。首先，基于高效的KD-Tree索引算法与统计特征思想进行统计特征的改进，并分析非地面点的空间分布特性；其次，结合二维特征密度空间的分布特性对密度空间进行聚类并分别提取地面点；最后，对各密度空间的提取结果进行求交，即可得到有效地面点。该方法的算法复杂度为 。实验表明：本文算法具有较好的提取精度和效率，经测试，当近邻点取值为36时效果最好，总误差为0.00770，均方差为0.019633；同时，对510519个点的提取计算时间低于27 ，约为传统方法耗时的1/7。此外选择了大面积矿山点云对算法的普适性进行验证。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第02期 pp.021107      

陶勇   王肖霞   闫国庆   杨风暴  

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针对计算鬼成像采样过程中出现的数据扰动及采样次数不易较多所引起的鬼图像质量较差的问题，本文提出了一种基于Tikhonov正则化的计算鬼成像方法。该方法利用一个表征噪声强度的约束项，将计算鬼成像问题转化为信号误差与噪声强度最小化的数学问题，并以广义交叉验证法通过选取合适的正则参数来重构待测物体的鬼像。实验结果表明，本文算法在干扰情况下明显优于传统鬼成像、差分鬼成像和伪逆鬼成像，具有较强的稳定性；在无干扰情况下，也明显优于传统鬼成像、差分鬼成像，且不差于伪逆鬼成像。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第02期 pp.021016      

严春满   陈佳辉   马芸婷   郝友菲   张迪  

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针对QR码在光照变化、污染、破损等情况下识别率低的问题，提出了一种多块局部二值模式（MB-LBP）结合改进灰狼算法（GWO）优化支持向量机（SVM）的QR码识别算法。算法首先采用提升小波变换分离出图像的高低频分量，将二级低频和水平高频分量分成互不重叠的子块，分别提取每个子块的MB-LBP特征并融合；然后运用主成分分析（PCA）对样本集进行特征降维；最后采用SVM算法对QR码数据建立分类模型。为进一步提高分类精度，在标准GWO基础上引入基于对数函数的非线性收敛因子提升其寻优性能，并使用改进GWO优化SVM模型。实验根据不同高低频结合方式、SVM优化算法对识别性能进行了测试，结果表明本文方法在识别速度和分类精度方面都有明显提升，且具有良好的鲁棒性。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第02期 pp.021015      

董吉富   刘畅   曹方伟   凌源   高翔  

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针对基于全卷积孪生网络算法SiamFC在相似目标共存和目标外观发生显著变化时所导致的跟踪失败问题，本文提出了一种基于注意力机制的在线自适应孪生网络算法（AAM-Siam）增强网络模型的判别能力，实现在线学习目标外观变化和背景抑制。首先，分别在模板分支和搜索分支加入前一帧跟踪所得到的结果弥补网络在应对目标外观变化的不足。然后通过空间注意力模块和通道注意力模块实现不同帧之间的特征融合，从而在线学习目标形变和背景抑制，进一步提升模型的表征能力。最后，在OTB跟踪基准库上面进行详尽实验,实验结果表明所提算法在OTB50数据集上的精确率和成功率比基础算法SiamFC分别高出了4.3个百分点和3.6个百分点。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第02期 pp.021510      

张春婷  

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一阶段回归跟踪框架由于其快速且易于训练的性质吸引了很多研究者的注意。当前的一阶段回归网络可以通过多分支响应图的融合获得多级语义信息。然而，现有算法的响应图融合方法主要基于简单的逐元相加或相乘运算。在本文中，我们提出了一种新的跟踪模型，它集成了基于双线性卷积神经网络的新型响应图融合方法，而不损失空间分辨率。 我们的算法第一个将双线性卷积神经网络引入跟踪领域中，并且用于回归响应图的融合。双线性卷积实际上是两个矢量之间的外积操作。我们在OTB2013基准数据库上测试我们的算法。结果表明，与现有的跟踪算法相比，我们已经取得了最好的结果。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041501      

刘美菊   曹永战   朱树云   杨尚奎  

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针对计算机视觉中的目标跟踪问题，提出了基于卷积神经网络提取深度特征并与边缘特征自适应融合的策略来实现视频目标的跟踪算法。卷积神经网络的低层网络可以获取到目标的一部分空间结构、形状等特征。卷积神经网络的高层网络可以获得相对比较抽象的部分语义信息。本文采用VGG16卷积神经网络，将其第2个卷积层Conv1-2、第4个卷积层Conv2-2和最后一个卷积层Conv5-3提取的深度特征与边缘特征进行特征的自适应融合来实现视频目标跟踪。本文在OTB100数据集上来对我们的方法进行实验验证与分析，结果表明，本文的方法能够对目标实现更加准确的定位。

       PDF全文        激光与光电子学进展 ，2020年第57卷第04期 pp.041502      

徐伟   王晓光   门正兴  

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