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遥感与传感器
汪洋浪  王科未  邹斌  
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摘要
为解决运梁车在过隧道时载梁片两侧距离隧道壁过窄的问题,提出一种基于粒子群算法的16线激光雷达实时检测隧道中心线的方法。对某型号运梁车,设计三维激光雷达支架,安装及标定激光雷达,构建隧道中心实时检测平台。使用粒子群算法和PCL(Point Cloud Library)中的点云滤波对激光雷达数据进行处理,实时求解出车辆前进方向相对于隧道纵向的横摆角度,在此基础上求出隧道壁横截面点云,并用粒子群算法拟合出该圆的中心点坐标和半径,从而拟合出隧道中心线。实验结果表明,该方法可有效检测出隧道中心线,同时该方法求出的隧道半径与隧道实际半径的误差以及提取的隧道中心线与实际中心线的误差均在3 cm以内,这表明文章提出的算法可以对隧道中心进行实时检测。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0328004-1
光纤光学与光通信
徐世武  吴怡  王徐芳  
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摘要
目前,基于压缩感知的可见光定位采用线性最小二乘法重构信号,容易陷入局部最优解,且需要高密度的发光二极管布局。针对这些问题,提出了一种基于粒子群优化压缩感知的可见光定位算法。首先,建立一种基于重构接收信号强度残差的适应度函数;其次,将指纹定位的权重求解问题转换为稀疏矩阵的重构问题;最后,采用粒子群优化重构信号。仿真结果表明,所提算法的时间复杂度较低、鲁棒性好,即使在低密度的发光二极管布局下,定位误差依然很小。当信噪比为10 dB、网格间距为50 cm时,所提算法定位误差的平均值为3.67 cm,显著低于现有的10种同类算法。还详细分析了不同参数对所提算法定位误差的影响,所得结果可为实际可见光定位系统的设计提供有益的参考。
中国激光
2021, 48(3): 0306004
光谱学
杨友良  王禄  马翠红  
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摘要
通过激光诱导击穿光谱(LIBS)对钢液表面的不同位置进行激发检测,对得到的光谱数据进行归一化预处理。通过主成分分析法筛选出4个代表性因素,将得到的4个因素作为输入信息,针对钢液中Mn、Ni、Cr和Si四种元素,训练并建立定标模型。利用Cat-fish 粒子群(PSO)算法选出最优参数值,最后用测试集来验证模型的预测效果。实验结果表明:Cat-fish PSO-支持向量回归(SVR)的决定系数R2大于0.95,相对标准偏差RSD均值为3.53%,均方根误差RMSE在1.5%以内;所提模型优于普通SVR预测模型,能够快速精确检测出元素含量。该研究为LIBS在线准确定量分析钢液元素提供了借鉴性较高的优化算法。
激光与光电子学进展
2020, 57(5): 053002
机器视觉
徐呈艺  刘英  肖轶  曹健  
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摘要
相机标定是机器人视觉系统中实现精确定位的重要前提,针对传统相机标定精度不高的问题,提出基于改进粒子群算法的相机标定优化方法。该方法以张正友标定方法获得相机内参初始值,在不同迭代阶段实现对惯性参数非线性自适应调整,以平衡局部和全局搜索能力;对社会和自身学习率采用不同迭代阶段正余弦变化的动态自调整策略,进一步提高全局搜索能力与后期搜索精度;在粒子群快要陷入局部最优时,采用驱散机制扩大粒子群所在空间范围,避免算法过早收敛。实验结果表明,所提相机标定方法与传统标定方法相比具有较高的精度和较好的可重复性。
激光与光电子学进展
2020, 57(4): 041514
光学器件
谢莉莎  黄春晖  
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摘要
提出一种通过光学隧穿效应调控Goos-H?nchen位移实现相位可控的保偏方案。首先研究在角锥棱镜反射面外侧镀上两层介质膜(膜1和膜2);然后使用粒子群优化(PSO)算法优化介质膜的折射率和厚度,使入射光在角锥棱镜-膜1界面上发生全内反射,倏逝波经由膜2返回角锥棱镜,利用反射光束与倏逝波的叠加效应改变传播光束的相位进而实现保偏;最后,利用COMSOL Multiphysics软件仿真镀膜角锥棱镜的保偏效果。结果表明,当线偏振光的初始入射方位角在[-40°,40°]范围时,所设计的角锥模型具有较好的偏振效果,出射光的方位角和椭圆率分别变化约0.2°和0。
激光与光电子学进展
2020, 57(13): 132304
机器视觉
苏映新  
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摘要
针对公共环境中的声音事件识别问题,提出基于自适应粒子群优化(PSO)匹配追踪(MP)稀疏分解的声音事件识别算法。该算法在分析MP稀疏分解的基础上,先基于适应度函数改进PSO算法相关参数的自适应设置,再基于自适应PSO算法构建优化MP稀疏分解的目标函数及信号重构函数,实现自适应PSO算法优化MP稀疏分解,从而借助连续Gabor超完备集来提高最优原子的匹配程度,增强声音信号,提高特征的分类性能,最后使用优化的支持向量机(SVM)和复合特征实现公共环境中的声音事件准确识别。实验结果表明,与已有算法相比,所提识别算法显著降低了计算量,并取得了最优的声音识别率,且具有较好的识别鲁棒性。
激光与光电子学进展
2020, 57(10): 101502
光纤光学与光通信
摘要
为实现较大放大带宽,同时提高输出增益并保持较小的增益平坦度,设计了一种二阶拉曼光纤放大器,采用一个二阶泵浦和四个一阶泵浦对100路信号光进行分布式拉曼放大.首先对二阶拉曼耦合波方程进行数值求解,为进一步提高输出性能,利用粒子群优化算法对二阶拉曼光纤放大器的性能参数进行了优化,然后在相同泵浦参数配置下,对一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器进行对比,最后对二阶拉曼放大器输出增益的影响因素进行分析.通过Matlab仿真,在1 510~1 610 nm的增益带宽范围内所设计的二阶拉曼光纤放大器的平均输出增益为23.768 0 dB,最高输出增益为24.124 4 dB,同时增益平坦度为0.911 2 dB.
光子学报
2020, 49(8): 0806001
计算机视觉
孙禾  赵文珍  赵文辉  段振云  
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摘要
提出了一种基于最优分类特征的偏二叉树孪生支持向量机多分类算法(OCF-PBT-TWSVM),以实现针对齿廓图像边缘失真的非平稳瞬态随机信号进行有效分类,满足齿轮视觉测量实时性和失真补偿精度的要求.选择边缘动态分量信号最大值vm、边缘失真信号位置qu、边缘失真率rlv构成特征向量,组成训练样本集和测试样本集;以失真补偿需求为目标定义变权值特征向量测度γ,按照γ递减原则自顶向下完成OCF-PBT-TWSVM算法构建;采用粒子群优化方法进行算法参数优化,使c1,c2,g参数的性能达到最优.试验结果表明:在小样本数据情况下,提出的OCF-PBT-TWSVM多分类算法的最终分类准确率达96.96%,与PBT-SVM多分类算法相比具有更好的分类效果、训练速度也更快,能够满足后续失真补偿测量精度和齿轮视觉测量实时性的需求.
光子学报
2020, 49(10): 1015002
激光制造
姚望  黄延禄  杨永强  
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摘要
定向能量沉积过程的智能化建模有助于解决沉积制造精度低的问题。以沉积工艺参数(激光功率、送粉速率、扫描速率、喷嘴高度)为输入、熔道宽度和高度为输出设计实验,建立基于高斯径向(RBF)核函数的支持向量回归(SVR)模型,采用该模型对熔道尺寸进行预测,并采用改进的粒子群优化(PSO)算法对RBF-SVR的超参数进行自动全局寻优。结果表明:RBF-SVR预测熔道宽度和高度的平均相对误差分别为4.58%和5.33%,小于反向传播(BP)神经网络预测的平均相对误差(6.72%和7.96%);所建模型适用于定向能量沉积熔道尺寸的预测,并能对沉积成型工艺参数的选取提供帮助。
中国激光
2020, 47(8): 0802007
光谱学
摘要
激光诱导击穿光谱技术具有实时在线、非接触式测量和无损分析等优点,在物质检测领域得到了广泛应用,选择合适的分析谱线是其取得良好检测效果的重要基础。结合遗传算法(GA)的全局优化能力和粒子群算法(PSO)的局部搜索能力,提出了一种从激光诱导击穿光谱的原始光谱数据中自适应选择分析谱线与内标谱线的方法,利用该方法选择的分析谱线与内标谱线对铝合金中4种主要非铝元素(Mg、Mn、Si和Fe)进行定量分析,得到的拟合优度均值为0.972,均方根误差均值为0.35%,相对标准差均值为3.53%,最后遍历其他所有分析谱线进行定量分析,并对比它们的定标性能。结果表明,利用PSO-GA搜索优化得到的分析谱线与内标谱线较PSO、GA算法获得的谱线更优。
中国激光
2020, 47(8): 0811001
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