刘孟颖   钟莹  

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

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马诗章   冯文林   彭志清   刘敏   余佳浩  

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

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赵中阳   程英蕾   释小松   秦先祥   李鑫  

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

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叶坤涛   夏雪婷   吉俄木沙  

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

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宓保宏   洪文学   宋佳霖   吴士明   孟辉  

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

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任仲贺   武美萍   李广阳   夏思海   唐又红  

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

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范伟   陈凯   凌新峰   荀尚培   于彩霞  

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

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柯熙政   韩柯娜  

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

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路文超   庞彦伟   何宇清   王建  

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

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郑宏博   Yo-Sung Ho   刘凯  

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

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刘美菊   运勃  

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

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张勇   吴浩   牛刚  

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

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孟方   王亚新   毛强   唐雄贵  

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

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方浩   李艾华   王涛   常宏伟  

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

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任仲贺   武美萍   唐又红   韩基泰   龚玉玲  

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

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叶红云   熊黑刚   张芳   王宁   马利芳  

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

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欧攀   张正   路奎   刘泽阳  

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

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蔡成涛   王峰  

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

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陈锦   谭凯   张卫国  

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

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张锋   郭金家   李志刚   栾晓宁  

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

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杨翠红   刘震   张静云   马晓飞  

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

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黄湘湘   冯凯   何利杰   龚剑   陈江   李铸国  

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

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陈翔   胡雄伟   李进延  

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

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杜志峰   宋丽军   王艳  

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

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张清博   张晓晖   韩宏伟  

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

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徐超   平雪良  

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

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毛强   唐雄贵   孟方   陈明   梁珊  

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

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郭卫   李凯凯   柴蓉霞   张丽苹  

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

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宁冉   李重光   楼宇丽   桂进斌   宋庆和  

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

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王娅茹   梁兰菊   杨茂生   王旭娟   王岩  

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

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李勇   佟国峰   杨景超   张立强   彭浩   高华帅  

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

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柏刚   杨依枫   晋云霞   何兵   周军  

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

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袁庆贺   井红旗   张秋月   仲莉   刘素平   马骁宇  

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

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凌寒羽   王培元  

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

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裴亮   刘阳  

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

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裴亮   刘阳   谭海   高琳  

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

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乔玉晶   高胜彪   皮彦超  

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

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肖悦娱   蒋晓勇   陈华  

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

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郭思阳   林嘉睿   杨凌辉   邾继贵  

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

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曾海瑞   孙华燕   都琳   王帅  

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

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史如晋   曾万聃   夏钒曾   曲晗  

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

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任之俊   蔺素珍   李大威   王丽芳   左健宏  

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

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薛松   张思雨   刘永峰  

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

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

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

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黄亮   杨卫民   林承友   焦志伟   石美浓  

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

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吴庆尉   范海东   关键   吴迎春   吴学成  

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

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张洁   赵红东   李宇海   闫苗   赵泽通  

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

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张晓慧   郝润芳   李廷鱼  

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

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刘燕德   杜秀洋   李斌   胡军   吴建   郑艺蕾  

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

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刘瑞煌   时家明   赵大鹏   张继魁   刘志伟  

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

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陆繁  

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

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程子阳   任国全   张银  

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

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王帅帅   王菊   马闯   李天宇   谢田元   于洋   于晋龙  

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

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姜凌红  

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

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奚加超   支冬   马阎星   司磊  

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

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王佳雯   洪阁   刘天军  

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

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宋媛媛   陈鼎   丛爽  

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

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

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

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魏博斌   孔令刚   蒋庆安   曹玉梅  

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

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蔡晨东   霍冠英   周妍   韩辉  

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

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侯向丹   郑梦敬   刘洪普   李柏岑  

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

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陈至坤   黄微   程朋飞   沈小伟   王福斌  

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

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陈湟康   陈莹  

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

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程德强   邵丽蓉   李岩   管增伦  

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

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赵彪   杜鹏飞   沃江海   丛雯珊   张钧凯   余岚  

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

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齐美玲   邵枫  

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

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娄辛灿   郝凤欢   刘鹏飞   李博  

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

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贾科军   靳斌   郝莉  

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

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刘博文   杨凌辉   牛志远   徐秋宇   张正吉   王金旺  

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

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吕蓓婷  

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

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郭继昌   魏慧文   何艳红   顾翔元  

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

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宛雄丰   郝士琦   张岱   赵青松   徐晨露  

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

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高嘉乐   吕辰刚   戚皓   鹏飞  

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

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

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

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徐宝鼎   丁香乾   秦玉华   侯瑞春   张磊  

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

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宋萍   刘以安  

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

       PDF全文 (下载：2)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第03期 pp.032001      

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

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

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王凯宇   陈志国   傅毅  

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

       PDF全文 (下载：2)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第03期 pp.030401      

陆经纬   陈鹤天   马肖攀   陈继民  

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

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黄冬梅   吴国健   魏立斐   魏泉苗   戴亮  

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

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黄振鑫   陈庆生   孙佳忆  

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

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任杰   吉霞霞   王琦   彭雪峰   杨晓晖  

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

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李斌   张敏   周恒   李竣屹   凌云   石林   邱昆  

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

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张海燕   汪丽春  

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

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周单   董秀成   张帆   陈威  

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

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周海铭   李柘林   牟楠   杨昊   罗丰华  

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

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柯熙政   陈云   张颖  

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

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邢莹莹   亓利剑  

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

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牛金科   梁斌明   庄松林   王国旭   雷雨  

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

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闫苗   赵红东   李宇海   张洁   赵泽通  

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

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张华峰   李继军   陈方   郁春潮   孙利辉  

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

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高琳   欧阳虹   范勇   王俊峰   巫玲  

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

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朱小波   车进  

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

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周宁   朱昭昭  

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

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王展   王可   王伟超  

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

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王向军   白皓月   倪育博  

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

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田会娟   洪振   郝甜甜   张辉  

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

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杨剑锋   张建鹏  

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

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吴海华   王亚迪   钟纪红   彭建辉   陈奎   魏正英  

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

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宋小庆   王慕煜   邢松   赵梓旭  

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

       PDF全文 (下载：2)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第01期 pp.010603      

耿贺辉   赵宏   卜鹏辉   马跃洋   庄义颖   付镇涛  

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

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徐冬宇   厉小润   赵辽英   舒锐   唐琪佳  

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

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李婧御   陈宽   陈国飞   李扬彦   曾爱军   辛煜  

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

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刘剑   刘丽华  

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

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赵小虎   尹良飞   朱亚楠   刘鹏   王学奎  

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

       PDF全文 (下载：6)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021004      

王书宇   陶声祥   杨钒   艾磊  

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

       PDF全文 (下载：5)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021001      

栗科峰   黄全振   卢金燕  

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

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肖禹泽   陈晓冬   徐勇   杨晋   盛婧   梁浩林   汪毅  

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

       PDF全文 (下载：1)        激光与光电子学进展 ，2019年第56卷第02期 pp.021701      

卞宏友   左士刚   曲伸   杨光   王伟   王维  

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

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何宇航   李强   高波   魏小红   柴立群  

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

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李高松   李金华   单鹏超   冯伟龙  

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

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徐志刚   赵媛媛   周亮  

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

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单倩文   郑新波   何小海   滕奇志   吴晓红  

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

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

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

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金志樑   王沛沛   郭立泉   李伟民   王海洋   熊大曦  

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

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李广森   延凤平   王伟   乔楠  

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

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崔鹏飞   杨凌辉   林嘉睿   邾继贵  

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

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彭星玲   李兵   李玉龙  

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

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赵太飞   屈瑶   许杉   邵军虎   张杰  

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

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张薇   吕晓琪   吴凉   张明   李菁  

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

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刘星明   王辉静   唐琪   管明祥   蔡铁  

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

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周艳宗   王冲   刘燕平   夏海云  

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

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张启航   刘玉柱   祝若松   金峰   周冯斌   尹文怡  

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

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张思雨   李从利  

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

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张坤   乔世权   周万珍  

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

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刘晓琳   高智星   隋洪志  

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激光诱导击穿光谱（LIBS）技术作为一种新颖的元素分析技术，在加强国际保障方面极具有应用潜力。为将LIBS技术应用于核材料的监测分析中，实验中采用波长为1064nm的脉冲激光诱导产生等离子体光谱，利用多通道光栅光谱仪完成光信号的探测，系统地研究了不同实验参数对光谱特性的影响。选用氧化铈的特征谱线446.02、500.91nm进行分析。实验结果表明，靶点位置、激光聚焦位置到透镜的距离、激发能量及延迟时间对氧化铈LIBS光谱信号均有较大影响。通过优化各实验参数，可获得较高光谱强度并能达到较好的信背比结果，确定了LIBS技术用于氧化铈分析的最佳实验条件，从而为后续进一步开展氧化钚成分分析提供数据参考。

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袁瑞峰   刘明   惠梅   赵跃进   董立泉  

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针对传统双目深度传感器受原理限制仅能在双目重叠区域得到深度图,具有视场小的缺点,提出了一种基于双目视觉的深度图像拼接方法。利用预先标定好的双目深度传感器经过运动采集到具有一定重叠区域的两张深度图,考虑到深度图与左目图像像素点一一对应,深度图的特征信息较少,对左目图像进行特征提取并匹配,计算出单应性矩阵,进而以此单应性矩阵对两幅深度图进行拼接,并结合单应性矩阵对深度图深度进行矫正,得到最终深度图拼接结果。仿真和实验结果表明,本方法可以有效扩大双目深度传感器的视场,得到的拼接深度图与单传感器采集到的深度图基本相同。

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李东晖  

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结合动态激光散斑统计特性，考虑黑白散斑图像的无失真压缩问题，设计黑白散斑图像无失真编码器(C2SIC)，编码器由图像切割、位移估计、预测、上下文形成与熵编码组成，主要特点包括散斑位移估计的快速算法，基于散斑统计特性的优化预测，以及自适应算术编码，实验结果显示，黑白散斑图像无失真编码器(C2SIC)的压缩性能取得了较大的提高。

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龙鑫   苏寒松   刘高华   陈震宇  

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现有的深度学习损失函数很少能让人脸特征达到理想的特征分类标准——最大类内特征距离小于最小类间特征距离；并且目前的深度学习网络结构一般都存在参数量大、复杂度高的缺陷。鉴于上述两个原因，本文在开集协议下设计了一种基于角度距离损失函数和密集连接卷积神经网络的模型，实现了深度人脸识别。本文设计的网络结构使用基于角度距离的损失函数，让人脸特征的区分度更高，满足特征的理想分类标准。同时，本文提出的神经网络结构采用目前最先进的密集连接模块，很大程度上减少了传统网络结构的参数冗余，模型更加简洁轻便。经过大量的分析和实验，本文算法在LFW数据集上的人脸识别准确率达到了99.45%，在MegaFace的人脸确认任务和人脸验证任务中分别获得72.534%和85.348%的人脸识别准确率，验证了本文算法在人脸识别任务中的优越性。

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马永杰   李雪燕   宋晓凤  

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在实际交通环境中，所采集到的交通标志图像质量往往受到运动模糊、背景干扰、天气条件以及拍摄视角等因素的影响，这对交通标志自动识别的准确性、鲁棒性和实时性提出了很大的挑战。为此提出了改进深度卷积神经网络AlexNet的分类识别算法模型，该模型在传统AlexNet模型基础上，以真实场景中拍摄的交通标志图像数据集GTSRB为研究对象，将所有卷积层的卷积核修改为3×3大小，在2个全连接层后加入dropout层；并且为了提高交通标志识别精度，在网络模型第五层后增加两层卷积层。实验结果表明，改进后AlexNet模型在交通标志识别方面具有一定的先进性和鲁棒性。

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张宏伟   张凌婕   袁小锋   宋执环  

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为实现熔炼过程除尘风机转速的自动调节，提出了基于图像分析技术的烟雾浓度分级的方法。通过采样窗对烟雾图像从上至下进行采样，形成“时间”序列，进而对每个采样子图进行DCT特征提取，提取的系数视作该“时刻”的HMM隐含状态产生的的观测值，一幅图像则分割成一个完整的HMM序列。实验中，通过对四种工况分别建立HMM模型，每种工况各用30幅图像训练估计模型参数，再对待测烟雾样本图像进行分类。实验结果显示，采用HMM模型分类的准确率达95%，优于LSSVM识别效果。

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冯傲   乐小云   张小富  

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激光半主动制导技术极大地提高了导弹命中率，激光器作为目标指示器的核心器件，其研究进展对整个激光制导武器系统意义重大。本文首先介绍了用于目标指示器的激光器的发展历程和研究现状，然后阐述了当前该激光器的主要技术原理和方案，分析了其优势和不足。最终对该激光器的未来发展方向进行了展望。

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张海峰   邓华荣   龙明亮   程志恩   张忠萍   赵罡   王家亮  

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多台望远镜同时进行信号接收可有效增加激光回波数和提升目标激光信号探测能力。多望远镜接收测量系统间时间同步精度直接影响测量数据误差。分析了光纤时间频率传递在多望远镜测量系统时间频率同步方法，并测试了所采用的光纤时间频率传递系统装置性能，其时间同步精度达62ps，变化率约4ps/天，满足卫星激光测量要求。基于双望远镜信号接收激光测距系统及光纤时间频率传递装置，开展了单望远镜激光发射、双望远镜信号接收的卫星激光观测试验。通过与卫星精密轨道比较，双望远镜联合获得的卫星距离测量外符误差小于6cm，可应用于卫星精密定轨。试验结果验证了光纤时间频率传递方法在多望远镜信号接收激光测距应用的可行性。

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林伟平   张雷   王君涛   陈月健   徐浏   汪丹   周唐建   童立新   鲁燕华   高清松  

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报道了一种波长为1319nm的准连续Nd:YAG平面波导激光放大器。种子源为基于侧面抽运棒状Nd:YAG激光头的振荡器，放大器的激光增益介质为平面波导结构Nd:YAG。YAG平面波导的尺寸大小为0.6mm×10mm×60mm，中心区域0.1mm×10mm×50mm为掺杂区，周围均为非掺杂YAG。放大器的抽运源为半导体激光器阵列，抽运光经过耦合后从后端面进入平面波导材料，种子光从前端进入后单通放大输出。Nd:YAG平面波导与两个微通道热沉焊接起来实现良好的散热条件，端面镀1319nm、1064nm和808nm高透膜层。在抽运电流为110A，重频为200Hz时，获得了36mJ的1319nm激光输出，光光效率为8.3%。

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李丽媛   李文韬   许海燕   张卓   谢迎娟   张学武  

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相机的位姿估计广泛应用于计算机视觉和机器人学等领域。针对相机位姿估计的稳定性与实时性，基于正交迭代算法，提出了一种结合空间参考点不确定性的相机位姿估计算法。算法的关键思想是在考虑摄像头畸变的情况下，根据参考点的位置特征获得相应权值并利用加速正交迭代思想对迭代过程中的重复计算进行规整，最小化加权重投影物方残差函数获得相机位姿。模拟数据实验和真实图像实验表明该算法计算精度更高，速度更快，时间复杂度较低。在空间参考点深度较大或者偏离摄像头光轴的情况下，该算法的时间复杂度和精度均优于现有的正交迭代算法，实现了相机位姿估计的实时性。

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徐华锋   崔巍   张洲  

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光镊是利用高度聚焦的激光束所形成的梯度力势阱对微纳粒子进行捕获和操控的技术，在生物、物理、化学和医学等领域有着非常广泛的应用。相比于传统的单透镜聚焦系统，4π聚焦系统的主要优势在于可以形成更小的聚焦光斑，从而可以极大地提高微粒的捕获效率。本文基于4π聚焦系统，理论研究了径向偏振高斯光束的紧聚焦特性及其对金属微粒的辐射力，并与传统的单透镜聚焦系统结果进行比较。研究结果表明，相比于传统的单透镜聚焦系统而言，通过选择合适的光学参量，4π聚焦系统可以获得具有三维球形结构的聚焦光斑，能够极大的增强横向和轴向的梯度力，从而提高金属微粒三维捕获的稳定性。最后，本文还详细讨论了微粒在不同离焦和离轴距离时对光阱刚度的影响。

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赵宗泽   王春阳   王宏涛   王双亭  

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机载激光雷达系统可以直接有效地获取地物的三维点云信息，为数字高程模型生成和建筑物检测与三维重建提供强有力的数据保障，但原始点云数据会不可避免地会产生高、低噪声点。本文提出了一种基于多窗口顶帽变换的机载激光点云噪声去除算法，首先，根据原始点云间隔对点云进行内插生成网格，分别获取了最大和最小网格数据；然后，对网格数据进行聚类，根据每个聚类区域的尺寸设置阈值检测出初始噪声点所在网格区域；最后，利用白、黑顶帽变换理论分别对最大和最小网格数据进行处理，最终检测出高、低噪声点所在网格区域。利用ISPRS数据对此方法和其他方法进行对比试验分析，结果表明，本文提出的去噪方法不仅可以较好地去除噪声点，也可以较完整地保存原始点云的细节信息。

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陈雪辉   李翔   吴超   张遥  

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为研究具有一定速度和角度的水射流在水射流辅助激光加工碳化硅材料中对加工槽体深度、宽度、热影响区的影响，利用Fluent软件分别模拟不同速度和不同入射角度的水射流对材料表面冲击力大小的影响，从理论上分析冲击力对加工结果的影响并进行相关实验验证。结果表明：水射流速度相同，随着射流入射角度增加，对槽体表面冲击力逐渐增大。与无水激光加工相比，水射流辅助激光加工对所得槽体的深度影响较大，宽度影响很小或基本无影响，热影响区显著降低；槽体底部和槽口处存在较少熔渣和重凝层，加工质量较好。

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李卿   赵国瑞   闫星辰   马文有   余红雅   刘敏  

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针对Ti6Al4V合金植入体存在的应力屏蔽问题，采用选区激光熔化技术成型了不同孔径和孔隙率的多孔Ti6Al4V合金结构，研究了样品的相对密度、成型精度、微观组织和压缩性能。结果表明原始打印态多孔Ti6Al4V合金结构显微组织为细针状α’马氏体组织。不同相对密度的多孔钛合金结构，其相对密度从0.420升高到0.548时，弹性模量从15.1GPa升高到25.7GPa，而抗压强度也从223MPa升高到了352MPa。此外，多孔钛合金压缩断裂发生在支杆连接处，断口与水方向成~45°夹角，断裂方式为脆性断裂；多孔钛合金弹性模量、抗压强度随相对密度增加而升高，其关系满足Gibson-Ashby模型。

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刘鸣   舒勤   杨赟秀   袁菲  

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点云配准是三维建模过程中的关键问题之一，快速高精度的配准是点云配准研究的重点。提出一种利用独立成分分析（ICA）的点云配准方法，通过对两组点云数据作独立成分分析，得到其独立分量、混合矩阵以及解混合矩阵。由于独立成分分析存在模糊问题，两点云的独立分量可能存在顺序和符号上的差异，在F范数最小的优化准则下可以得到两独立分量的最优变换矩阵。进一步地，根据点云数据与独立分量之间的关系，实现点云的精确配准。实验结果表明，该算法配准速度快，具有较高的配准精度。

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李洪路   刘红婕   蒋晓东   黄进   曹林洪  

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本文提出并建立了荧光成像技术无损探测熔石英光学元件亚表面缺陷，利用该方法获得不同加工工艺下熔石英光学元件的亚表面缺陷。结合熔石英光学元件损伤性能研究，分析了熔石英光学元件亚表面缺陷与其损伤性能的关联关系，结果表明熔石英光学元件损伤阈值与荧光缺陷密度具有很好的反比关系，即亚表面荧光缺陷较少的样品损伤性能较好。这说明利用该技术方法可以有效评价熔石英光学元件的损伤性能。本文研究结果对光学元件加工技术具有指导意义。

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朱峰   黄珂   黄超   李高鹏   栾昆鹏   沈炎龙  

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放电引发非链式脉冲HF激光器在全谱输出条件下典型的输出谱线约16条，谱线集中在2.65~3μm波段，大气中H2O分子在2.7μm附近的吸收带对HF激光能量衰减有较大影响。利用放电引发非链式脉冲HF激光器，研究获得了宽谱脉冲HF激光在空气中的吸收衰减规律。研究结果表明：全谱输出条件下脉冲HF激光在激光器出口处的吸收系数约为0.066m-1，传输40m后吸收系数降低到0.01m-1附近。吸收系数随着传输距离的增加而减小，并趋于稳定。通过对非链式脉冲HF激光2.8μm以下输出光谱的抑制，在激光器出口处吸收系数减小到原来的1/3，约为0.022m-1，一定程度上降低了空气吸收对激光能量的衰减。

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刘飞   李佳鑫   赖俊霖   何春桥  

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为提高多频外差解相对被测物细节的分辨能力，并抑制解相产生的跳跃性误差，本文提出基于多频外差的全频解相方法。通过绝对相位与光栅节距之间的关系，转换不同节距的光栅包含的细节信息，使三维重构在细节处更清晰，同时相比传统方法，本文提出的方法抑制解相产生的跳跃性误差的约束更少。仿真分析表明全频解相方法解相后无跳跃性误差，且无需额外的误差校正。实验结果证明全频解相方法三维重构精度高，且重构表面更平滑，细节更清晰。相比传统方法，平板实验表明全频解相方法的解相误差标准差减小44%。

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霍跃华   范伟强  

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摘 要 为了解决煤矿井下复杂光照条件导致人脸识别率低的问题，提出了一种适用于煤矿井下复杂光照条件下的人脸识别方法。首先利用小波分解将人脸图像分解为低频和高频部分，对低频部分利用直方图均衡化处理，增强图像对比度；同时采用引入模糊隶属度因子的小波去噪模型对高频部分进行滤波处理，并通过新的PAL模糊增强算法对高频部分进行模糊增强，在不同阈值下的非线性变换得到不同尺度，不同方向的特征图像，并进行反模糊处理；最后对处理后的低频和高频部分进行小波重构。实验表明：在井下复杂光照条件下，本文提出的人脸识别方法能有效改善人脸图像的整体效果，增强图像的细节信息，且平均识别率能够达到94.45%，显著提高了井下复杂光照下的人脸识别率。

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高树国   刘云鹏   李欢   田源   范晓舟   孙路   孟令明  

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综合互相关法和莱文博-马乃特算法(Levenberg-Marquardt，LM)算法，本文提出了互相关-LM算法以拟合布里渊频谱的中心频率，此方法发挥互相关法无需给定初值且对噪声不敏感的优点，将其用来寻找迭代初值，得出的精度较低结果作为初值输入LM算法中进行迭代，最终得出布里渊散射频谱的精确信息。同时提出了新的双峰布里渊谱的拟合方法和出现双峰时的布里渊峰值选择原则。此算法有效提高了拟合精度和拟合效率,使得拟合误差在1MHz以内，拟合度达0.9988。为了检验其实用性,使用其对变压器绕组进行变形检测，对改造过的外表面敷设光纤的绕组施加两处应变，互相关-LM算法能精确提取中心频率，解耦出应变信息，平行测试误差在3MHz以内，拟合度可达0.9964，均方根误差在0.005左右，并能实现应变的精确定位，充分证明了此方法的优越性和实用性。

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刘菲   张楷亮  

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设计了玻璃基底上的边对边型纳米棒聚合体周期性阵列结构，研究其磁共振机理，并用以实现Fano型共振。在横向激励下、即外加电场垂直于纳米棒长轴时，平面型纳米棒三聚体可实现单次Fano共振，而金属—绝缘体—金属型纳米棒聚合体可实现双Fano共振。用有限元法模拟分析了聚合体阵列的场分布和消光谱，研究了其在可见光至近红外波段内共振峰的特性与实现机理。分析表明，纳米棒局域表面等离激元共振模式的近场耦合与叠加，激发其磁表面等离激元，从而得到Fano型共振。尤其金属—绝缘体—金属型纳米棒的引入，为双次、乃至多次Fano共振的实现提供更多可能。所设计纳米棒聚合体阵列的Fano共振损耗小，品质高，其带宽仅为30-50 nm，有望应用于多波长生化传感检测、光开关等器件中。

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茅正冲   陈海东  

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摘要 针对传统核相关滤波器(KCF)无法处理严重遮挡问题及光照变化等问题，本文提出一种结合快速角点检测与双向光流法的长期核相关滤波跟踪算法。首先利用KCF跟踪器在目标位置上提取融合方向梯度直方图特征、颜色属性特征和灰度特征的多通道特征，计算输出响应图并得到所跟踪目标的峰值旁瓣比(PSR);然后通过比较PSR与经验阈值判断目标是否被遮挡;当目标出现遮挡时，在快速角点检测的角点基础上利用双向光流法重新检测下一帧目标位置，并采用一种新模板更新策略来应对严重遮挡的情况。通过与相关滤波领域的若干算法进行对比试验，验证了本算法对处理遮挡和光照变化的高效性及鲁棒性。

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杜闪闪   韩超  

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针对总变分修复算法对于划痕以及文本的去除上，迭代次数较多，对边缘细节信息保持性不理想，并且存在阶梯效应，修复后的图像峰值信噪比较低的缺陷，在原算法正则项中加入对数运算以及附加方向梯度算子，从而避免了阶梯效应，减少了迭代次数，使图像在边缘细节处的平滑力度降低。经过仿真证明，改进后的算法减少了迭代次数，并且可以很好的保留图像的细节信息，具有较好的修复效果。

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陈晓文   李宾中   汤明玥   邓涵凌  

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为研究截断光束在非Kolmogorov湍流中的扩展区域，求解了湍流距离 、 及瑞利区间 解析式，将传输路径划分为三个区域，并对三段区域作了相关数值分析。研究表明，第一区域和第二区域长度随相干参数 、截断参数 的增大而缩短，第三区域起点随 、 的增大而减小； 和 越小，忽略湍流在瑞利区间内对光束扩展影响的可能性则更大；三个区域内，湍流距离随广义指数的变化依次加剧。本文对主要结果给出了相应的物理解释。

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孙晓霞   庞春江  

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摘 要?针对目标追踪过程中由于目标快速运动及尺度变化导致追踪失败的问题提出了一种基于全卷积对称网络的目标尺度自适应追踪算法。首先利用MatConvNet框架构建全卷积对称网络，使用训练好的网络得到实验图像与模板的多维特征图，两者通过互相关操作，选取置信分数最大的点为所追踪目标的中心位置；其次对中心位置进行多尺度采样，通过比较每个样本的方差与模板方差，将小于模板方差一半的错误样本过滤掉；建立目标模板和样本概率直方图，计算模板与样本间的海林洛（hellinger）距离，选取合适的尺度作为目标追踪的窗口。实验选取了在OTB-13中包含目标快速运动与尺度变化属性下的追踪序列来测试算法性能，并与其他10种追踪算法性能比较，本算法追踪成功率为0.832，精确度为0.899，高于同类型深度学习追踪算法，平均追踪速度达到42.3帧/秒，满足实时性的需求。

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王涛   李战   王盛   乔伟林   吴军  

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叶片是航空发动机的重要部件，由于工作环境恶劣，容易出现损坏。对损坏的叶片进行修复是比较经济的做法，模型重构是航空发动机叶片修复的关键技术之一。论文研究了一种基于散斑视觉测量的叶片模型重构方法。首先，采用散斑视觉系统采集获得叶片曲面散斑点；其次，通过散斑点立体匹配求解得到局部点云数据；然后，通过点云拼接得出叶片整体点云；同时，根据叶片点云曲率提取边界点，通过三次B样条曲线对叶片点云边界点进行拟合，得出叶片包络曲线；接着，用包络曲线和点云重建叶片模型；最后，论文给出了方法的实验验证，证明了方法的可行性。

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王旭   刘毅   李国燕  

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针对视觉背景提取算法（Vibe）在复杂环境下检测出现鬼影现象、动态背景因素形成噪声干扰等问题，提出一种改进的视觉背景提取算法。通过创建辅助样本集，对复杂环境中像素点的重要特征信息进行收集；引入像素点鬼影因子和区域复杂度分析，自适应调节各像素点的匹配阈值和更新速率；最后通过基于滑动窗的像素点闪烁程度分析，将可能被误检为前景的噪声点向辅助样本中依概率更新。多场景下对比实验表明，该算法实现错分率降低至1.49%，且在检测时能快速消除鬼影现象、有效抑制动态背景产生的噪声干扰，同时保证前景目标能被完整识别，在复杂环境下的检测结果更加准确。

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杨锦   刘玉德   石文天   张飞飞   祁斌   韩冬  

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选区激光熔化技术近年来发展迅猛，因其可以加工出形状复杂、性能良好的零件而得到广泛的应用。尽管如此，其成型效率却较低，而提高铺粉层厚可以有效地提高成型效率。本文选用400W激光功率对200μm层厚的气雾化316L不锈钢粉末进行单熔道及块体实验，通过分析成型件致密度、微观组织、拉伸性能、缺陷机理等进行工艺优化。研究结果表明，激光功率400W、曝光时间120μs ~160μs、搭接率50%~60%时，样件的致密度可达99.99%。成型过程产生的缺陷主要为未熔合缺陷可通过调整工艺参数进行避免；微型孔洞及球化现象无法完全根除，但减小曝光时间可以抑制球化尺寸。成型样件微观晶粒为等轴晶及柱状晶，拉伸性能良好，可以得到屈服强度530MPa、拉伸强度635MPa、延伸率31%的拉伸件。

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宋凝芳   胡雪妍   徐小斌   蔡伟   高福宇  

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实芯保偏光子晶体光纤由于在双折射、温度、抗辐照等方面具有独特的优势非常适合于光纤陀螺应用，然而目前其损耗较传统光纤大得多，影响着光子晶体光纤陀螺性能的提高，空气孔内壁表面粗糙度引起的散射是导致损耗的原因之一。针对实芯保偏光子晶体光纤散射损耗，建立了光纤散射模型，仿真计算了散射损耗0.179dB/km；搭建了全自动测试装置，测量灵敏度可达1pW，散射角测量范围可达15°~165°，光纤旋转角度分辨率可达1°，实现了三维散射球的测量，得到散射损耗为0.23dB/km，验证了理论仿真结果的可靠性。

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陈立里   张正道   彭力  

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近年来，卷积神经网络已广泛应用于目标检测领域。然而基于卷积神经网络的方法所需要的计算量大，目前此类方法难以在计算能力有限的平台上运行。本文提出了一种基于Single Shot MultiBox Detector的快速检测方法：Faster-SSD。在计算量有限的平台上达到了实时检测同时保持高精度。首先，将SSD的基础网络更换为ResNet-34。其次，在生成预测框阶段，先求得满足条件的先验框，再生成对应类别的预测框。第三，提出了一个可变最低阈值的方法来减少计算量。最后，使用在线难例挖掘来去除简单样本。实验结果显示，该方法在PASCAL VOC 2007测试集上达到76.9mAP，在NVIDIA Jetson TX2上达到14FPS。

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李默晶   王志乾   杨文昌   刘绍锦  

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摘要：针对莫尔条纹图像在精密测量方面的应用需求，提出了一种基于图像局部自相似性和去块效应后处理的超分辨率算法。该算法利用莫尔条纹图像的局部自相似性，首先将原始低分辨率条纹图像插值，得到初始高分辨率图像，然后寻找各高分辨率图像块的低分辨率最优匹配块，从高、低分辨率图像块对中提取先验知识，完成单帧图像的超分辨率重建。由于本算法对图像进行了块操作，在重建结果中引入了块效应。针对该问题，本文同时提出了一种能够快速消除块效应的后处理算法。实验结果表明，将本文提出的两个算法结合使用，能够有效提高图像质量，同时消除重建图像中块效应的影响。本算法不需要借助外部图像，计算复杂度低，适用于莫尔条纹图像超分辨率重建。

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宁宇   彭佑多   颜健  

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提出了一种大范围光电跟踪传感器并介绍了其工作原理，搭建了试验平台并开展了传感器高度角和方位角的视场范围及其跟踪精度的实验研究。实验结果表明：传感器在方位角的视场范围在-180°~+180°之间，高度角的视场范围在-90°~+90°之间，能满足传感器响应范围广的要求；精跟踪精度较高且误差为±1.5°，能满足太阳能光伏发电对跟踪精度的要求。所作研究能为该类太阳跟踪光电传感器的开发和使用提供依据。

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李佳   段平   姚永祥   程峰  

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提出一种加速分割特征算法与快速视网膜关键点描述子结合的图像配准算法。算法首先对图像建立尺度空间，并在此基础上利用加速分割特征优化算法（FAST）检测图像特征点，结合Harris算法对特征点进行过滤，保留强角点用于图像配准；其次，结合视网膜的特征点描述法（FREAK）对检测的特征点进行描述，计算其特征向量，采用汉明距离替代传统的欧氏距离进行图像匹配，并采用随机一致性采样（RANSAC）方法精炼匹配点来避免由于噪声和物体位置移动等原因产生的误匹配。本文从配准精度和配准时间两个方面对本文方法与尺度不变特征变换算法（SIFT）、二进制鲁棒独立基本特征算法（BRIEF）及原始FREAK算法进行对比实验分析，结果表明本文提出的方法具有配准速度快、准确性高、稳定性好等特点。

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任瑜   刘芳芳   韩瑜   傅云霞   邾继贵  

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激光多边测量网是基于激光跟踪仪多站测量的大尺寸坐标测量网络。跟踪仪的位置、数目，即网络布局，是影响测量网性能的关键因素。本文在遗传算法基础上，提出基于网格的布局优化方法。该方法以覆盖能力、测量精度及总体成本作为多目标评价函数，以全局网格和局部网格对布局区域进行划分，通过全局搜索和局部搜索相配合，无需初始布局即可全局寻优。实验表明：相较于经验布局，该方法更易获得符合测量要求的网络布局，大大降低对操作人员测量经验的要求，具有良好的实用性。

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刘艳珍   李国辉   崔艳霞   冀婷   郝玉英  

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钙钛矿材料因其可调带隙工程、高吸收系数、长程平衡载流子传输距离等光学、电学特性而在光电探测领域表现出光明的应用前景。钙钛矿晶体包含了微晶/多晶薄膜、块体单晶和低维纳米单晶等不同形貌。本文依次介绍了基于不同形貌钙钛矿晶体制成的光电导型、光伏型、晶体管型与光电倍增型光电探测器的发展历史及研究现状，展示了不同类型器件在光谱响应率、探测率及响应速度等性能参数方面所表现出的不同特征。接着，本文总结了钙钛矿光电探测器在柔性、窄带探测、自驱动及阵列化等特殊性能方面所取得的研究进展。随后，还介绍了钙钛矿与其它半导体材料构成的异质结构光电探测器及全无机钙钛矿光电探测器的研究进展。最后，我们总结了全文并对钙钛矿光电探测器的发展前景做出了展望。

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王芳   寇人可   罗寰   王海晏  

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针对机载光电雷达随着使用频次的增加，其探测距离将会与出厂时的指标产生严重偏差的问题，首先分析了机载光电雷达的工作原理，得出了光雷的最大探测距离受目标的辐射强度、大气条件、光学系统等的影响；其次，根据光雷的探测原理，提出了新型便携式光雷测试系统的设计思路，在设计中利用黑体和特制平行光管模拟无穷远目标红外辐射强度，衰减片与步进电机、传动齿轮结合来模拟不同的大气条件，最终确定其样机，并进行了红外衰减片的计量测试；最后阐明了新型便携式光雷测试系统的使用方法及测试结果。该测试系统便于携带、测试效率较高、适用于极端恶劣的环境条件，且可推广至各种类型的红外探测系统的性能测试当中。

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王一   宋宝根   赵延军  

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在基于条纹投影的物体表面形貌测量中，条纹相位畸变是影响物体测量精度的主要因素。为了准确判断条纹相位是否发生相位畸变，在相位矫正算法中借助傅里叶变换，从频域中分析条纹图样，形成了一种基于频域分析辨别干涉条纹相位畸变的技术。利用迈克尔逊干涉的基本原理搭建平行光束干涉投影装置，将干涉条纹投射到光屏上，通过CCD相机进行图像采集，并将得到的干涉条纹图像传输到PC上，利用小波滤波滤除图像上的噪声和干扰，通过傅里叶变换将空域图像转换为频域图像，分析频域图像中的基频临近位置的能力分布信息，判断是否发生相位畸变。实验结果表明，该方法能够准确判别采集条纹图像是否发生相位畸变。

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陶程   殷安民   应志奇   王煜帆   束学道   彭文飞  

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为了实现在不同温度下对表面微缺陷的定量检测，本文采用有限元研究了激光激发的声表面波与表面微缺陷的作用机理，然后在位移信号中选取出能定量表征缺陷深度的特征量（振荡信号），进一步分析了缺陷深度和宽度的变化对振荡信号的影响，最后根据表面波与缺陷后沿作用的位移场，解释了振荡信号的来源。数值结果表明，RR波后出现的振荡信号（特征点A、B）来源于透射表面波在缺陷后沿所产生的振荡，在同一温度下，其特征点A、B到达时间差随表面缺陷深度的增大呈线性增长的趋势，与缺陷宽度的变化无关。最后，根据特征点A、B的到达时间差与缺陷深度之间的关系式，并结合表面波声速与温度之间的关系实现了不同温度下缺陷深度的定量计算。研究结果将为高温下检测表面缺陷提供理论依据。

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闫克丁   薛亮   黄华川   王绶玙  

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生物细胞的成像是生物和物理领域中的重要研究方向，尤其是对于大量细胞的测量与分析对于生物研究、疾病诊断有着重要的研究价值和意义。然而传统的显微检测仅局限于细胞形状定性观察，且受视场限制，观察细胞数量通常难以达到统计要求。本文将定量干涉显微和视场扫描结合，设计并实现了用于大量细胞成像与分析的定量干涉显微流式细胞仪。定量干涉显微可以恢复细胞的相位分布，结合视场扫描，可以对大量细胞信息进行获取与分析。分别选用扩展主程序分析算法、正则化光学流场算法或傅里叶相位恢复算法，并结合不同扫描方式，能够实现对大量细胞相位面积、相位体积和圆率等不同参数进行测量与统计，该系统有望在大通量高速细胞检测中获得应用。

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滕文秀   温小荣   王妮   施慧慧  

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从高分辨率遥感影像中提取单木树冠信息能够有效提高森林资源调查与管理水平。针对单木树冠提取方法在郁闭度较高的阔叶林中提取精度低的问题，提出了一种迭代H-minima改进分水岭的高分辨率遥感影像单木树冠提取方法。首先利用形态学开操作平滑图像，再采用Sobel算子提取梯度图像并利用均值滤波去噪；然后利用一组h值在梯度图像上迭代识别树冠标记，利用虚假标记检测方法过滤无效标记；最后引入对称原则限制分水岭淹没过程，避免树冠标记过生长与无标记树冠合并。以高分辨率遥感影像作为数据源，同时采用传统的标记控制分水岭算法和本文提出算法提取单木树冠，从单木位置和树冠轮廓两个方面以及样地和单木两个尺度对单木树冠提取进行精度评价，结果表明，本文算法提取树冠的F测度为92.71%，比标记控制分水岭算法提高了31.99个百分点，该方法能够有效抑制过分割、减少欠分割，提高单木树冠提取精度。

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刘婷婷   郝强   曾和平  

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飞秒光学频率梳是当今激光技术领域的重要研究方向。近年来，得益于保偏光纤及器件制作工艺的持续进步，全保偏光纤超快激光器和光学频率梳发展迅速。本文着力于从技术角度回顾全保偏光纤光学频率梳的发展过程。首先，简介光学频率梳的原理、结构和关键组成部分。接着，就锁模脉冲自启动等关键技术进行了讨论；其次，介绍了超短脉冲放大及压缩技术，包括啁啾脉冲放大、非线性放大、分离脉冲放大等放大技术方案；随后，介绍了与载波相位偏频信号（f0）锁定相关的超连续谱产生和自参考拍频探测技术，实验上获得了高达40 dB的f0信号；最后，本文介绍了几种常用的锁定重复频率（fr）和f0信号的方法。

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孙超   吕俊伟   宫剑   仇荣超   李健伟   伍恒  

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近年来，基于深度学习的单幅图像超分辨率方法已经取得了显著成就。但这些方法没有利用图像的高频信息，生成的图像相对平滑。本文利用小波能够提取图像细节的特性，提出一种小波变换与深度网络相结合的单幅图像超分辨率方法。首先利用二维离散小波变换将图像分解为低频子图和三个方向的高频子图，将低分辨率图像与高频子图作为深度网络的输入。其次，对已有的深度网络进行改进，去除部分模块简化网络结构，减少卷积层数量减少网络负担，再修改网络通道使其与小波变换完美结合。最后进行小波逆变换，得到超分辨率图像。对本文方法进行测试，并将结果与其他方法进行比较。实验结果表明：本文所提方法在主观视觉效果与客观评价指标上均表现良好。

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郭阳   艾勇   陈晶  

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摘 要 为了解决机动车尾气监测系统中所监测尾气红外图像的配准问题，提出了基于双重尺度搜索遗传算法的图像配准方法。该方法以互信息为相似性度量，对传统遗传算法的交叉变异概率公式进行调整，利用本文提出的双重尺度搜索遗传算法作为优化算法，实现了机动车尾气红外图像的高精度配准。采用该方法进行配准实验得到的横向平移量 、纵向平移量 和旋转角 的均方根误差为0.0949、0.0447和0.0000，优于其它方法的结果，验证了该方法的有效性。相对于基于自适应遗传算法和蚁群算法的图像配准方法，该方法精度更高，稳定性更好；相对于Powell算法，该方法抗噪声能力更强，更适合尾气图像配准，为后续污染气体浓度反演与计算打下了良好的基础。

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李钱   万敏   鲁燕华   许夏飞   任怀瑾   谭昊  

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报道了最大输出功率为1.3W，波长为910nm-930nm的单频、可调谐锥形半导体激光放大系统，研究了锥形半导体放大系统输出功率和注入电流以及种子光功率的变化关系。功率为13.6mW，波长为920nm的单频种子光经隔离器和聚焦透镜后，功率减小为12.4mW，入射到注入电流为4A的锥形放大器中时，输出激光的功率可达1300mW，增益达到20.21dB，线宽660fm。此外，当种子光功率从0增大到13.6mW时，放大功率随种子光功率的增大而增大。该系统获得的激光可以用于四倍频后窄线宽连续可调谐中（深）紫外激光的研究。

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

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种子老化影响田间出苗率，粮食陈化影响食品品质，因此，老化种子的鉴定对农业生产和粮食安全具有重要意义。本文利用红外光谱三级鉴别法（傅里叶变换红外光谱（FT-IR）结合二阶导数红外光谱（SD-IR）和二维相关红外光谱（2D-IR））对不同储藏年份的豆类种子进行区分研究。结果显示：3种豆类种子的傅里叶变换红外光谱图总体相似，主要由蛋白质和碳水化合物的吸收峰组成；不同储藏年份原始红外光谱仅在1800-700cm-1范围内有微小差异，几个吸收强度比随储藏年份增加呈现下降趋势，利用吸收强度比进行方差分析显示不同储藏年份种子的吸光度比有显著差异。不同储藏年份种子的二阶导数红外光谱（1800-700cm-1范围内）吸收峰形状和强度存在明显差异。在二维相关红外光谱中，不同储藏年份的蚕豆和红豆种子（在860-1690cm-1范围内）及黄豆种子（在1350-1800cm-1范围内）的自动峰和交叉峰出现的位置、数目及强度存在显著差异，其中数目随储藏年份增加而减少、强度随储藏年份增加而减弱。3种豆类种子在老化过程都显示出明显的光谱差异，表明FT-IR结合SD-IR及2D-IR可以快速区分不同储藏年份的豆类种子，有望发展为简单、快速鉴别种子老化的光谱方法。

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朱学超   唐萍   杨益   魏青松  

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针对激光选区烧结（Selective Laser Sintering, SLS）增材制造的多孔堇青石陶瓷初胚强度低的问题，加入碳纤维实现增强效果。SLS成形堇青石/碳纤维复合材料初胚，经高温烧结获得陶瓷试样；表征了微观结构，并研究了该陶瓷的孔隙率、力学性能和尺寸精度在不同SLS工艺及高温烧结温度下的变化规律。SEM结果显示：碳纤维通过粘结颈粘结穿插在堇青石基体中，随烧结温度增高，堇青石熔化变形，孔隙率降低。XRD结果显示：烧结温度在1350 ℃-1400 ℃时，堇青石为μ相，当增大到1425 ℃时，μ相向α相转变。抗压实验显示：碳纤维有效增强了初胚的韧性和强度，应变可达到50%，抗压强度达到2.5MPa，较不加碳纤维时增加0.96MPa；随烧结温度的增加，烧结后的试样的抗压强度不断增加，在1425 ℃时达到最大值5.48 MPa。最后采用优化工艺制备了异形多孔试样。

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鞠荟荟   刘志刚   汪洋  

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针对现有的高光谱异常检测算法大多只注重挖掘目标和背景光谱上的差异，忽略了目标和背景空间结构上的差异，导致检测结果不佳的问题，提出了一种基于空谱联合的局部高光谱异常检测算法。为了充分利用高光谱图像的光谱信息和空间结构信息,算法逐波段地进行异常检测。首先通过建立双窗来衡量待测像素相对背景的光谱异常程度和空间结构异常程度，进而获得待测像素相对背景的异常指数，然后遍历图像获得各个像素的异常指数，最后将各个波段像素的异常指数对应相加作为算法的检测结果。两组高光谱数据上的实验表明，与现有前沿的异常检测算法相比，提出的算法能够更好地压制背景突出目标并且对噪声具有很好的鲁棒性。

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林洪沂   刘虹   张顺钦   李昱坤  

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利用初始透过率89.5%的Co:MgAl2O4 晶体（掺Co2+镁铝尖晶石）作为1.3 μm波段可饱和吸收体，采用简单紧凑的双镜平平谐振腔，实现了1319 nm Nd:YAG激光器高效率低阈值被动调Q运转。当抽运功率为10.0 W时，获得平均输出功率为490 mW，最窄脉冲宽度为18.3 ns，重复频率为17.5 kHz，对应单脉冲能量为28.1 μJ，峰值功率高达1533 W的脉冲激光。结果表明，Co:MgAl2O4晶体在1.3 μm具有良好的可饱和吸收特性。

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宋露   冯元华  

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流式细胞术是测量分选悬浮液中的单细胞或其他生物粒子的一种现代生物分析技术。目前的流式细胞仪有非成像式和成像式两类。其中非成像式的流式细胞仪虽有着10万个细胞每秒的高吞吐量但无法提供细胞形态学信息，成像式的流式细胞仪虽然能得到细胞的形态学信息，但受传统CCD等面阵列成像传感器的帧率限制其只有每秒约1000个细胞的吞吐量。针对这一问题，本文提出并设计了一种基于光学相干检测技术的超快流式细胞定量相位成像系统，其有效线扫描成像速度可达100MHz。细胞成像实验结果表明，本实验系统可获取高对比度的细胞定量相位图像，以及5万个细胞每秒的理论吞吐量。

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汪丽华   涂铮铮   王泽梁  

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针对吸收马尔可夫随机游走方法未能充分抑制显著图的中心背景区域和丢失位于图像边界的显著目标问题，本文提出一种基于流形正则化随机游走的图像显著性检测方法。首先对输入图像以超像素作为节点构造全局图，通过吸收马尔可夫随机游走算法计算得到初始显著图，再对初始显著图利用自适应阈值分割获得鲁棒前景查询节点。然后为有效利用图像全局信息和局部信息的互补性，构建局部正则图以获得局部最优相似度矩阵。最后将获得的局部最优相似度矩阵和前景查询节点信息应用于流形正则化框架中得到最终显著值结果。通过在ASD、MSRA10K和SED三个公共数据集上进行实验验证，结果表明该算法在显著性检测的查准率和查全率等评价指标方面均有提升。

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刘鹤元   黄翠莺   黄梅婷   张新平  

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研究了金纳米颗粒在超短激光脉冲作用下发生的形貌变化，以及由此导致的等离激元共振光谱的变化。由于此类等离激元的变化是金纳米颗粒经过熔融、团聚、重新凝固的过程，等离激元共振光谱由绿光变化到红光以至近红外光谱区,我们将其定义为等离激元“相变”效应。利用化学合成的金纳米颗粒胶体制备了随机分布的金纳米颗粒阵列构成的薄膜结构。将飞秒激光脉冲作用于薄膜表面，监测了激光作用过程前后样品的显微结构图像和消光光谱的变化。实验结果表明：金纳米颗粒在激光脉冲作用下发生微区熔融、团聚等物理过程，导致金纳米颗粒形貌的变化和等离激元共振光谱的红移。

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杨欢   陈子伦   刘文广   陈金宝  

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光子灯笼是近几年兴起的一种光电子器件，在天文光学中具有重要应用价值，可实现多模系统与多个单模系统之间低损耗耦合，其一端是一根满足特定模式条件的多模波导，另一端则由一束相对较细的单模波导组构成。本文主要分析了光子灯笼的工作原理和几种特定的实现方式，以及这几种特定结构下的特点以及相关应用进展。最后介绍了光子灯笼在天文光学、多路复用、模式控制、高能激光方面的应用和研究进展情况，同时对光子灯笼作为一种低损耗光波导器件在未来光学系统中的应用做了展望。

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李欣   高明   冯斌  

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为了提高光电成像系统对目标的探测识别能力，提出了一种彩色偏振成像的目标-背景对比度增强方法。基于菲涅尔原理，分析了目标偏振度随入射光波长的变化规律；采集不同偏振片旋转角度下的彩色偏振图像，从中分离出红、绿、蓝各通道下的0度、45度、90度、135度四幅偏振图像，并分别计算各通道的偏振度图像，将红绿蓝三通道偏振度图像合成为新的彩色偏振图像，得到较彩色成像原图更为丰富的图像信息。搭建了彩色偏振成像实验系统，以矢量角度距离以及对比度计算为两种客观评价指标，开展了两组目标-背景的对比度观测实验。实验结果表明，利用该彩色偏振成像方法使目标与背景的矢量角度平均距离提高了0.13，对比度平均提高了0.11。

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何雪东   周盛宗  

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尽管基于相关滤波的跟踪算法获得了有竞争力的精度与鲁棒性，一个快速和鲁棒的尺度评估是可视化目标跟踪一个挑战性的问题。现有解决尺度估计的跟踪算法大多采用尺度金字塔表达尺度,对每一帧都进行同样数目的尺度模板采样和检测评估，这对于尺度不变化和变化很少的视频帧是冗余的，并且帧与帧之间尺度变化一般不大，固定的尺度因子会严重影响跟踪算法的实时性。针对大多数跟踪算法无法解决尺度变化问题和现有尺度解决方案存在冗余和固定的问题。论文中提出了一种基于核相关滤波框架由粗到细快速和新颖地解决尺度估计方法，考虑到单靠响应图峰值进行比较存在不稳定性，使用检测响应图与期望输出图的欧氏距离作为峰值的可靠程度，两者的乘积作为最终比较结果，该方法先使用三个尺度因子确定目标尺度变化方向，然后在尺度变化方向求解最优尺度。提出的算法在OTB-100中的26个带有尺度变化属性的基准序列进行实验，实验结果证明了我们的方法能够很好的解决尺度变化问题。最后，我们提供与现有先进跟踪算法的定量和定性比较，与核相关滤波(KCF)相比，距离精度提高了18.8%，成功率提高了19.6%。而且跟踪速度上是鲁棒视觉跟踪的精确尺度估计(DSST)的2.5倍，是特征整合尺度自适应核相关滤波跟踪算法(SAMF)的6倍。

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孙林   崔庆丰  

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杂光系数是评价光学系统成像质量的重要指标。运用实测方法得到杂光系数，需要在光学系统加工完成之后进行，且如果实测结果不理想，须对光学系统的杂光抑制方法进行调整以增强其抑制效果。针对上述问题，提出了一种在光学设计阶段求得杂光系数的方法。该方法运用光学仿真软件TracePro为光学系统建模、分析和光线追迹，运用数学分析软件Matlab将仿真结果拟合，求出杂光系数。该方法的优点是将杂光系数的分析与计算提前，准确评价光学系统的杂光抑制能力。

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张红颖   王赛男   胡文博  

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估算监控场景中的人数是安防监控的重要任务之一，当人群密集、行人之间存在遮挡时人数估计困难。因此针对密集场景下的人数估计问题，提出了一种改进的基于卷积神经网络的人数估计方法。为了改善摄像透视造成的畸变影响，分别利用深层网络和浅层网络提取人群特征，深层和浅层网络分别设计了不同核大小的卷积层，并将提取到的特征通过一个具备多尺度提取能力的结构进行融合。实验结果表明，改进后的网络模型获取的人群密度图更加贴近原场景信息，人数估计结果也更加精确。

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叶云   王小林   史尘   张汉伟   奚小明   周朴   许晓军  

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与主振荡功率放大结构的光纤激光器相比，高功率光纤激光振荡器具有结构紧凑、成本低廉、抗反射回光能力强、稳定性好等优点。随着光纤器件和工艺的发展，全光纤激光振荡器实现了5kW近衍射极限输出。围绕掺镱光纤激光振荡器，详细介绍了空间结构振荡器和全光纤结构振荡器的研究进展及其面临问题。并根据高功率光纤激光振荡器的主要限制因素非线性效应和模式不稳定，从特殊设计增益光纤和振荡器全局优化设计两方面，对高功率光纤振荡器功率进一步提升的技术途径进行了初步探讨，以期为实现万瓦量级单模光纤激光振荡器提供参考。

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骆传凯   卢芳   尹晨旭   韩香娥  

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涡旋光束可以有效地提高通信系统的信道容量，但是大气环境下光通信信道受大气湍流影响，故涡旋光束大气湍流传输特性研究具有重要意义。大气湍流广泛采用Kolmogorov谱模型来描述，但近年来对大气湍流的研究表明，大气湍流还具有非Kolmogorov谱特征，本文开展了非Kolmogorov谱湍流下涡旋光束传输特性的研究。本文基于分步傅里叶传输和相位屏法研究了湍流内外尺度、广义指数因子、折射率结构常数对拉盖尔-高斯光束在不同传输距离下的光斑尺寸、螺旋谱分布、拓扑荷探测概率等参量的影响，仿真结果表明拓扑荷探测概率与以上参量密切相关。本文最后提出了一种计算涡旋光束闪烁指数的数值方法，并据此计算分析了大气湍流对通信误码率的影响。

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王道累   胡松  

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摄像机标定在机器视觉系统研究中占据非常重要的组成部分，本文主要针对摄像机标定方法中的传统优化算法收敛性差，精度不够高等缺点提出了一种基于量子粒子群优化算法的摄像机标定优化方法。首先通过Matlab标定程序快速获得摄像机的内外参数，然后结合量子粒子群（Quantum-Behaved Particle Swarm Optimization , QPSO）算法对摄像机内参数进行进一步优化计算，实验结果表明该优化算法能够快速收敛，精度高，能够一定程度上提高摄像机的标定精度。

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乔梦霞   熊木地   崔婷婷   李景润  

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针对固定红外摄像机视频监控，在夜雾天况下获得的成像效果差以及监控范围有限等问题，本文通过运用带云台的LED红外摄像机，并结合红外成像与可见光成像的特点，提出了一种变焦式夜雾天彩色视频构建的方法。该方法在天气状况良好的白天利用可见光成像特点实现全景图像接拼，然后将红外图像与全景图像配准从而构建出视场角一致的可见光背景图像。在能见度较低的夜雾下利用红外成像系统提取运动目标，然后通过掩膜融合算法和配准参数，将运动目标同比例的融合到可见光背景图像相同位置中，最终实现变焦式彩色视频构建。实验结果表明，该方法能够满足对监控范围广，夜雾天全天候彩色视频实时监控的要求。

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郑联慧   纪晓东  

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激光技术在远程声音监听中得到了广泛的运用。然而激光在传输过程中，会受到大气抖动的影响。大气抖动产生的像差，会引起成像面光斑弥散和能量利用率下降，从而降低了远程声音采集的质量，这不利于激光监听技术在实际环境中的应用。本文以像差为研究对象，研究像差对激光远程声音采集的能量利用率的影响，并对此进行了理论推导。分别分析了不同类型、不同大小的单阶Zernike像差和大气湍流对远程声音采集质量的影响，并进行了数值计算。实验结果表明，不同类型、不同大小的像差对能量利用率的影响不同，并随着像差的增大而降低；不同大气湍流对能量利用率的影响不同，能量利用率基本上随着D/r0的增大而降低。本研究为提高远程声音监听质量提供理论依据和参考。

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巩稼民   蔡庆   侯玉洁   任帆  

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在光网络中当多个波长同时输入，由于有限的网络节点，在网络链路中多个波长会竞争同一个输出端口从而使通信网络受阻，为了改善以上问题，本文将碲基喇曼波长转换器应用在20?20 Mesh-Torus网络中并对网络阻塞率的影响进行了研究。在BPP网络模型下，对碲基波长转换器的输入波长数S以及转换度d对Mesh-Torus网络阻塞性能的影响进行了仿真分析，结果表明：当转换度d相同，S=4时，阻塞率变化范围为0.088~0.0945，S=6时，阻塞率变化范围为0.0960~0.0995，S增加会减缓网络通信受阻的时间使阻塞率增长较慢；当输入波长数S相同，转换度d增加时，阻塞率在原来的基础上降低的范围约为0.0005~0.004。 因此将碲基波长转换器应用到Mesh-Torus网络中降低网络的阻塞率是可行的。

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李磐   师红星   符聪   薛亚飞   邹岩   郑也   刘小溪   王军龙   王学锋  

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本文报道了激光清洗用高能量纳秒脉冲掺镱光纤激光器。该激光器采用主动调Q技术产生纳秒脉冲，经过两级主功率振荡放大（MOPA）器后，获得高能量和高平均功率。在重频为100kHz时，其最高输出平均功率达到302W，脉宽为203ns，脉冲单脉冲能量为3mJ，主放大光光转换效率为84%。利用该激光进行了激光除锈实验，证明该激光器稳定可靠，可满足激光除锈、激光除漆等多种应用需求。

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刘燕平   王冲   夏海云  

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激光雷达对于实现隐形目标或大气、海洋、陆地等方面的高分辨率多参数探测具有重要意义。相对于传统的单独时域或频域处理，时频分析在激光雷达信号分析、解译和处理等方面可以提供更多的信息。时频分析在激光雷达中的具体应用包括大气参数的特征分析与提取、信号去噪、运动目标成像与检测以及微多普勒特征分析等。本文在简要阐述各种时频分析原理特性基础上，着重介绍了时频分析在激光雷达中的最新应用进展。

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成悦   李建增   褚丽娜   李爱华  

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本文提出了一种通过置信度判别将模型更新方法和尺度变化加入到相关滤波器中的目标跟踪算法。在跟踪过程中时常会遇到较多遮挡及相似干扰的情况，如果持续更新模型参数极易导致误跟或跟丢，因此本文采用置信度参数定性地判别跟踪质量，置信度低时停止更新，防止引入误差，提高正确率。确保准确跟踪后，再对尺度大小进行检测和更新，本文提出较为快捷的尺度更新方式，简化冗余代码，使跟踪更精确的同时降低时间代价。实验证明，本文算法在精度和正确率上分别比原算法提升了38%和33%，且性能也比几种现有算法更优，应对遮挡和尺度变化的情况具有更高鲁棒性。

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乔伟   陈重江  

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

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陈晓铃   胡娟   张志群   马丽   陈华   方青  

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硅光子阵列波导光栅是实现硅基光子集成的重要器件，本文根据不同器件结构和各种材料介绍了该器件的研究进展，器件结构主要包括常规对称型、反射型、级联型和MMI输入型，与常规对称型阵列波导光栅相比，反射型阵列波导光栅使器件尺寸更小；级联阵列波导光栅通道串扰性能更优越；MMI输入阵列波导光栅能获得平坦化输出光谱。硅材料具有高的折射率，因此硅纳米线阵列波导光栅弯曲半径极小，器件更加紧凑；而氮化硅阵列波导光栅具有良好的通道串扰和偏振性能。同时，本文还对器件的温度和偏振问题进行了分析，并对硅光子阵列波导光栅的未来发展提出展望。

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吴涛   苏宙平  

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本文提出了一种用于扩展LED光源的配光的自由曲面透镜设计的方法，该方法操作简单且收敛性好。运用加权叠加点光源轮廓曲线的方法来设计用于扩展LED光源配光的自由曲面透镜。首先构建反映照度均匀性的评价函数，其自变量为三个权重因子。当评价函数取得最小值时，照度的均匀性最高。运用粒子群算法优化权重因子使评价函数达到最小值。运用这种方法，设计了一个扩展LED光源自由曲面透镜，使目标面上均匀度从初始结构的78.93%提高到最佳的90.04%，同时光效保持在92%以上。最后对透镜分别进行加工误差分析和横向公差分析，结果表明：当加工误差范围在(-1.0~1.0 μm)内，横向位移误差在（0.0~0.2mm）范围内的时候，对于目标面照度均匀度的影响较小。

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卢欣春   袁颖华   孙颖奇   赵舒迪   罗勇钢  

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本文基于交叉非对称式切尔尼-特纳系统，研制了一种宽光谱高分辨率微型分光光度计，其整机尺寸为80 mm×45mm×26 mm、波长范围为200~900 nm、分辨率为1.0nm。采用三次多项式拟合的方法对光度计进行了波长标定，得到实测光谱波长与标准光谱波长之间的最大误差在0.1nm范围内，并搭建了一套实验测量系统对样机进行了性能验证，结果表明该样机满足技术指标要求，可应用于水质在线自动分析仪器中进行多种水质参数的监测。

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杨梅   谭泽富   蔡黎   姚雪  

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针对大角度斜光照和极度暗光照不均环境下的人脸图像，提出了基于各向异性Retinex变换的人脸图像光照补偿方法。首先，根据人脸图像的统计特性分析光源的方向，利用prewitt算子检测出人脸边缘，结合人脸纹理的几何特性，引入曲率、斜率、对称性等实现对人脸边缘与光照不均引起的人脸伪边缘的区分；然后，以Weickert的结构张量为基础，基于不同类型边缘提出了改进各向异性扩散模型，将该模型与Retinex算法相结合，从而实现人脸图像光照补偿。实验结果表明，改进的各向异性扩散方法能够提升图像亮度，突出纹理细节，消除光照阴影的同时增强人脸边缘。

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张娜   王成龙   梁飞   朱国栋   赵雷  

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摘要：聚光型太阳能热发电作为一种重要的可再生能源发电技术，对开发利用太阳资源、保障能源的供给、节能减排具有重要的作用和意义。本文分别对槽式系统、线性菲涅尔系统、塔式系统，蝶式系统四种聚光型太阳能热发电系统接收器表面能流的测试和研究进展进行了分析回顾，针对接收器表面非均匀分布的能流特征带来的挑战和相应提出的解决方法进行了分析总结。接收器表面非均匀的能流分布，导致局部温度过高，对系统的安全高效运行带来不利影响，顾需要对聚光集热系统进行优化改进。针对四种光热发电方式，解决方法主要从以下三个方面入手：（1）优化传热流体的换热能力；（2）优化吸热器材料的性质；（3）优化聚光系统。

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黄东振   赵沁   刘华巍   李宝清   袁晓兵  

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

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

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

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周昆鹏   白旭芳   毕卫红  

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

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张佳宁   郭震宁   林介本   李建鹏   陈中行   薛冬冬  

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

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鲍振强   李艾华   崔智高   苏延召   郑勇  

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

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杜梦聪   刘倩倩   Marion Lang   王秀翃   王璞  

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

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罗远智   彭润玲   喻治俊  

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

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傅灵逍   陈广锋   陈革  

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

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赵恒   安维胜  

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

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赖淑妹   黄志伟   王仰江   陈松岩  

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

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葛朋祥   李桂华  

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

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陶志勇   王浩童   王藜谚  

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

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张艺赢   曹妍   陈宇翔   牟向伟  

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

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孙琦云   徐军   高旸   王婷  

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

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史紫腾   王知人   王瑞   任福全  

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

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宋哲   于伟行   宋佳   王妍   田小凡   赵趣   王安鸽  

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

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任璐   李锵   关欣   马杰  

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

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王民   郝静   要趁红   史其琦  

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

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王永洪   刘俊伟   张明义   张春巍   王明明   赵国晓  

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

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梁明大   陈丽   林伟涛   陈永昊  

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

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靳鸣   贺定勇   王曾洁   周正   王国红   李小璇  

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

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

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

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王可   王慧琴   殷颖   毛力   张毅  

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

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郭瑞   党建武   沈瑜   刘成  

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

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吴佳琛   曹良才   陈海龙   彭翔   金国藩  

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

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马国栋   王延深   史小田   范光华   刘会英  

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

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陈光   丁克勤   冯其波   高瞻  

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

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班晓征   李志华   李贝贝   徐敏达  

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

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谢小彤   朱海涛   刘贺   何钦江   傅仁利  

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

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杨恢先   徐唱   曾金芳   陶霞  

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

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韩玉川   侯贺   白云瑞   朱险峰  

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

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陈青青   唐瑛   王可宁   陈海滨   马志波  

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

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于瑾   陈超   高楠   张宗华  

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

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王文悦   董睿歌   杨文龙  

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

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刘亚楠   孙荣禄   张天刚   李眉葭  

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

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虞历尧   曹念文   沈吉  

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

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陈明猷   唐昀超   邹湘军   黄矿裕   冯文贤   张坡