1 山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东 济南 250061
2 山东大学机械工程国家级实验教学示范中心，山东 济南 250061
为了对机器设备损毁字符的标识码信息进行显现复原，提出一种正交励磁的损毁字符磁光成像复原识别方法。在研究钢材基体字符对磁场传导的影响机理的基础上，设计能分时正交励磁的环形电磁铁模型，并且通过仿真分析验证了该模型的正确性。采用局部直方图均衡化法对通过正交励磁获得的字符磁光图像进行增强，以突出字符的笔划特征；设计像素级显著值加权平均的融合算法，实现了正交励磁获得的所有方向上笔划特征的融合。设计实验系统，获得正交方向励磁的磁光图像，并对算法的效果进行实验测试。结果表明：局部直方图均衡化增强的磁光图像字符笔划对比度大，分辨率高，算法的增强效果理想；像素级显著值加权融合算法对字符磁光图像进行融合时，可以全方位、高效率提取字符图像的所有方向特征，且融合后图像清晰度高。所提正交励磁的损毁字符磁光成像复原方法能有效复原损毁严重、笔划复杂的字符。
磁光成像 正交励磁 局部直方图均衡化 像素级显著值 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1011003
西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西 西安 710048
考虑到多纵模高光谱分辨率激光雷达（MLM-HSRL）接收的大气弹性散射回波具有与激光器发射光束一致的高斯传输特性，因此分析马赫-曾德尔干涉仪（MZI）光程差和透过率时必须要考虑发散角的影响。详细分析入射光束的发散角对大光程差MZI分光性能的影响，仿真计算得到基于空气腔的大光程差MZI所允许的光束发散角要≤0.4 mrad。为了降低发散角对大光程差MZI分光性能的影响，提出一种基于补偿玻璃的大光程差MZI的视场展宽技术。理论分析和仿真结果表明，视场展宽后系统可允许的发散角可达25.6 mrad，视场展宽技术极大地提升了大光程差MZI的分光能力。
测量 马赫-曾德尔干涉仪 多纵模高光谱分辨率激光雷达 视场展宽 大光程差 有效透过率
Author Affiliations
Abstract
1 School of Mechanical and Precision Instrument Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China
2 Center for Atmospheric Research, University of Nova Gorica, SI-5000 Nova Gorica, Slovenia
The multilongitudinal mode (MLM) high-spectral-resolution lidar (HSRL) based on the Mach–Zehnder interferometer (MZI) is constructed in Xi’an for accurate measurements of aerosol optical properties. The critical requirement of the optimal match between the free spectral range of MZI and the longitudinal mode interval of the MLM laser is influenced by the laboratory temperature, pressure, and vibration. To realize the optimal separation of aerosol Mie scattering signals and molecular Rayleigh scattering signals excited by the MLM laser, a self-tuning technique to dynamically adjust the optical path difference (OPD) of the MZI is proposed, which utilizes the maximum ratio between the received power of the Mie channel and Rayleigh channel as the criterion of the OPD displacement. The preliminary experiments show the feasibility of the MLM-HSRL with self-tuning MZI and the stable performance in the separation of aerosol Mie scattering signals and molecular Rayleigh scattering signals.
high-spectral-resolution lidar aerosol optical properties multilongitudinal mode laser self-tuning Mach–Zehnder interferometer Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 030101
1 战略支援部队信息工程大学信息系统工程学院, 河南 郑州 450001
2 河南省人民医院影像科, 河南 郑州 450002
为了克服传统肝脏肿瘤分割网络下采样带来的细节信息丢失问题,同时提取丰富的多尺度信息,提出了一种基于堆叠树形聚合结构空洞卷积的肝脏肿瘤分割算法。首先,在编码器网络中提出了残差密集模块;然后,在编码器-解码器网络中加入树形聚合结构的空洞卷积模块,有效消除了普通空洞卷积带来的棋盘伪影现象,提高了分割精度。最后,用加权的损失函数解决了图像中前景和背景不平衡的问题。实验结果表明,本算法在电子计算机断层扫描图像数据集上的Dice相似度系数、像素正确率和交并比分别为0.8026、0.7974和0.7317。
图像处理 残差网络 密集连接 空洞卷积 肝脏肿瘤 光学学报
2021, 41(18): 1810002
1 中国科学院 光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国人民解放军63870部队, 陕西 西安 714200
近年来, 随着深度神经网络的发展并被应用在超分辨领域, 图像超分辨率重建的效果得到了明显的提升。但是之前的工作大都把精力放在如何设计深度模型来提高重建的效果上, 而忽视了设计模型需要大量参数与计算量这一问题, 严重制约了深度学习方法在图像超分辨率重建方面的实际应用范围。针对该问题, 基于密集连接结构设计了一种新的网络。在以下3个方面进行了算法改进: 1) 提出了一种基于密集连接结构的新模型; 2) 加入1×1卷积层作为特征选择层, 同时进一步减少计算量; 3) 探讨了通道数量与重建精度、计算量之间的关系。实验结果表明本文提出的模型取得了与其他卷积神经网络模型相近的复原精度, 同时计算速度只有之前最快深度模型FSRCNN的一半以下。
深度学习 超分辨 密集连接网络 精简网络 deep learning super-resolution dense connection network simplification network
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
提出了一种全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统,选用Nd…YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0 nm作为激励波长,避开了强烈的太阳背景光对系统探测大气温度的影响。设计了一种新型三次衍射式双光栅多色仪作为激光雷达的分光系统。仿真结果表明,双光栅多色仪可实现Stokes与Anti-Stokes高低量子数通道转动拉曼谱线的有效提取,对米-瑞利弹性散射信号的抑制率可达到60~70 dB。充分考虑臭氧吸收和荧光对系统探测性能的影响,所设计的日盲紫外纯转动拉曼激光雷达采用模拟探测模式可在12 min的积分时间内实现2.2 km高度范围内大气温度的全天时探测。
大气光学 转动拉曼激光雷达 大气温度 全天时 日盲紫外 三次衍射式双光栅多色仪
1 西安邮电大学电子工程学院，陕西 西安 710121
2 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
由于双光楔系统可以精确调整光轴的指向，而且具有结构简单紧凑、调整速度快、偏转角度大的优点。为了满足某产品的需要，实现同心圆和Z 字型的光轴调整轨迹。本文根据现有理论，通过建立光轴偏转角度与双光楔转动角度关系模型，推导出对应公式，并结合Matlab 仿真、拟合和实际的产品测试，设计出了利用ARM 与计算机控制双光楔来调整光轴指向的方案。结果表明，该方案光轴指向调整的误差小于0.5°，能够实现预期的轨迹，满足实际产品的需求。
光轴指向调整 双光楔系统 双光楔扫描 optical axis pointing adjustment dual-optical wedge system dual-optical wedge scan ARM ARM
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院, 西安 710048
为实现大气水汽的全天时测量, 选用Nd∶YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0 nm作为激励光源, 设计日盲紫外域喇曼激光雷达系统.由于低层大气污染造成的臭氧污染, 通过增加大气氧气的振动喇曼散射信号测量通道, 实时反演近地表臭氧浓度的分布, 为修正激光雷达方程中的臭氧吸收提供解决方案.同时, 选用高光谱分辨率光栅和窄带宽激光反射镜设计光栅光谱仪作为激光雷达的分光系统.仿真计算表明, 入射角为10°时, 设计的光栅光谱仪可有效分离并提取氧气、氮气和水汽的振动喇曼散射回波信号, 日盲紫外喇曼激光雷达系统可实现全天时状态下2 km高度范围内大气水汽的廓线探测.
喇曼激光雷达 大气水汽 全天时 臭氧吸收 光栅光谱仪 Raman lidar Water vapor Daytime Ozone absorption Grating spectrometer
1 西安工业大学 a理学院
2 b计算机科学与工程学院
3 西安工业大学 c光电工程学院，西安 710021
基于Zernike多项式拟合三平面互检法，在理论上对光轴偏离、旋转角度以及有效面积对不同面型精度平面的测量误差进行了分析，并分别进行了实验验证.研究结果表明，旋转角度误差和有效面积对测量影响不敏感，可适当降低标定旋转角度成本；而光轴偏离对测量精度影响明显，在高精度面型绝对检测中应对其进行严格校准.
光学检测 绝对检测 干涉法 Zernike多项式 测量误差 计算仿真 Optical testing Absolute test Interferotry Zernike polynomials Measurement error Computer simulation
