1 华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074
3 武汉纺织大学机械工程与自动化学院，湖北 武汉 430200
为了解决激光清洗除锈过程中传统锈蚀识别方法应用于不同锈蚀图像时灵活性差的问题，提出了基于MLP（Muti-layer perception）神经网络的锈蚀激光清洗检测方法。搭建了激光清洗机器视觉检测系统，采用MLP神经网络识别锈蚀图像。研究结果表明，所使用的MLP神经网络模型对不同锈蚀程度、不同光照条件下采集的锈蚀图像的识别结果对实际锈蚀的覆盖率超过95%，误识别率小于6%。采用图像的开运算操作消除误识别的微小区域，根据视觉检测结果生成最小外接矩形，并将其作为激光清洗的感兴趣区域，最终的感兴趣区域对锈蚀的覆盖率接近100%。该方法对提高激光除锈过程的检测效率，促进激光除锈过程自动化具有一定的意义。
激光清洗 机器视觉 锈迹识别 神经网络 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2314009
1 地理信息工程国家重点实验室，陕西西安70054
2 西安测绘研究所，陕西西安710054
3 山东科技大学 测绘与空间信息学院，山东青岛266590
4 山东省“3S”工程技术研究中心，山东青岛266590
为了实现高分七号卫星亚米级影像的高精度精细三维重建，针对高分七号卫星前后视线阵相机的成像特点，围绕影像的定向、影像畸变消除、密集匹配方法优化等方面，提出一套完整的精细三维重建方法和流程。利用影像间连接点几何约束关系对有理函数模型进行了二次定向消除系统误差；其次采用一种基于物方投影面的水平纠正方法对原始影像进行纠正，消除了立体像对之间大的倾斜误差；在密集匹配阶段，将全球公开数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）数据作为视差约束，同时引入顾及影像灰度和特征信息的AD-Census作为匹配测度，有效削弱重复纹理引起的匹配错误问题，提升了数字表面模型（Digital Surface Model，DSM）的质量。利用覆盖我国宁夏和新疆某地的两组高分七号的立体影像进行了试验，结果表明本文所提出方法可将相对误差精度由平差前的0.847 pixel和0.725 pixel分别提升到平差后的0.652 pixel和0.593 pixel，相对误差精度最大可提高23.02%，基于物方投影面的水平纠正方法能够显著消除大倾角差异带来的几何畸变，对高分七号卫星影像取得了较好质量的DSM产品，尤其是对于小尺度密集建筑物区域的重复纹理取得了较好的效果。
三维重建 有理函数模型 影像纠正 影像匹配 半全局匹配 3D reconstruction Rational Function Model （RFM） image correction image matching semi-global matching 光学 精密工程
2023, 31(14): 2147
国防科技大学 前沿交叉学科学院，高功率微波技术研究所，长沙 410073
为实现模块化相对论速调管放大器功率、频率和相位的在线测量，对紧凑型高定向性高带宽的定向耦合器进行了仿真和实验研究。利用小孔耦合理论和相位叠加原理进行理论分析，设计了一种双孔紧凑型定向耦合器，在此基础上采用主、副波导正交连接，耦合孔沿轴向和角向二维分布的方法，进一步缩短了耦合器的长度。通过电磁仿真对耦合器各参数进行优化，模拟结果表明：当中心频率为10 GHz时，普通双孔定向耦合器对TM01模式的耦合度为−60.68 dB，在250 MHz的带宽内定向性大于20 dB，此时耦合区长度为3.49 cm。改进型定向耦合器对TM01模式的耦合度为−58.1 dB，在300 MHz的带宽内定向性大于20 dB，此时耦合区长度仅为1.8 cm（约0.6λ）。耦合器的冷腔实验测量结果与仿真结果符合较好。
高功率微波 相对论速调管放大器 定向耦合器 X波段 high power microwave triaxial klystron amplifier directional coupler X-band 强激光与粒子束
2023, 35(5): 053004
1 湖南工业大学 计算机学院, 湖南 株洲 412007
2 湖南工业大学 研究生院, 湖南 株洲 412007
3 湖南汽车工程职业学院 机电工程学院, 湖南 株洲 412001
光纤中线性偏振模式的选择是影响模分复用系统传输质量的关键因素。为此首先设计了基于模分与波分混合复用的直接检测光纤传输系统；其次, 基于光纤中线性偏振模式理论, 利用Optisystem15.0软件仿真研究LP01、LP11、LP02、LP12、LP215个模式在该光纤传输系统中的传输特性；然后, 将LP01、LP11、LP02、LP12四模式复用, 仿真得到了折射率渐变多模光纤纤芯半径在19~25 μm范围内变化时, 各通道Q因子均在7以上的纤芯半径最优化值为21~22 μm, 且此最优值不随传输距离而变化；最后, 在八通道混合复用系统中采用直接检测方式实现了误码率在10-9以下的2.0 km短距离传输。
模分复用 波分复用 线性偏振模式 Q因子与误码率 多模光纤 直接检测 mode division multiplexing, wavelength division mu
1 华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430074
2 宁波翔明激光科技有限公司，浙江 宁波 315000
针对船舱内各种复杂空间的作业环境需求，利用激光清洗技术对船用钢材EH36表面的漆层、锈蚀、油污开展工艺试验研究。首先研究激光功率、重复频率、脉冲宽度工艺参数组合对表面形貌的影响，揭示不同参数对表面剥离程度与粗糙度的影响，同时需要避免产生表面裂纹。其次，设计单因素试验获得漆、锈、油污的最佳清洗工艺窗口，漆、油污可以通过一次激光扫描除去，锈蚀需要清洗两次。通过对比清洗前后的基材表面元素含量分布以及微观形貌变化，结果表明，激光清洗后表面污染物有关的元素C、N、O均大幅降低，锈蚀、油污能够被完全去除，而漆层存在少量细小片状残留。最后对清洗后的基材进行了力学性能测试，发现表层硬度有所提升，除锈样提升约20 HV，除油样提升约3 HV，除漆样提升约13 HV；激光清洗对基材的抗拉、弯曲性能没有明显影响。因此，船用钢的激光清洗过程是可靠且无损的。
激光清洗技术 绿色造船 船舶清洗 无损工艺 laser cleaning technology green shipbuilding ship cleaning harmless technology
1 北京交通大学理学院激光研究所，北京 100044
2 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
在主振荡功率放大系统工作时，由于增益饱和现象的出现，经常会使输出脉冲发生较大形变，偏离种子激光时域波形，导致输出脉冲波形不可控制。为了得到特定脉冲时域波形，研究者们提出了主振荡功率放大时域整形技术。本文介绍了不同时域整形理论模型的计算方法和实验研究进展，并且指出主振荡功率放大时域脉冲整形技术有望实现更灵活、更精细、更大脉宽范围的脉冲波形输出控制。
激光光学 激光放大 时域脉冲整形技术 主振荡功率放大 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1700004
海军航空大学航空作战勤务学院, 山东 烟台 264001
中线监视系统可以为着舰指挥官(LSO)提供下滑道偏差的辅助决策, 针对普通机场陆基着舰训练(FCLP)中线监视系统使用问题, 在分析LSO中线监视辅助决策原理基础上, 提出了移动部署、偏置安装的方法, 通过建立下滑道指示十字线模型解决了偏置中线高精度测量及指示问题, 设计了系统架构并进行了仿真分析。结果表明: 设计的系统能够为LSO提供飞机航迹与理想下滑道的偏差, 下滑道指示及指示精度均符合要求, 并具有部署灵活、成本经济和使用方便的特点。
着舰指挥官 陆基着舰训练 中线监视 辅助决策 landing signal officer field carrier landing practice centerline monitoring assistant decision making
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103001
中国石油大学（华东） 计算机科学与技术学院，山东 青岛 266580
提出一种结合人眼视觉敏感特性的无参考图像清晰度客观评价方法，利用高通滤波划分出人眼视觉敏感（图像细节）和非敏感区域，分别计算对应区域的清晰度，最后加权求和得出整幅图像的清晰度。利用公开的4个图像库与现有的6个无参考清晰度评价模型进行测试和比较，所研究的评价模型计算结果与主观评价分数有较好的一致性，且运算速度较快。
图像质量评价 无参考清晰度评价 人眼视觉敏感特性 高通滤波 Image quality evaluation no reference sharpness evaluation human visual sensitivity high-pass filtering
提出了一种生成量子逻辑电路酉矩阵的高效方法。首先利用量子电路的量 子门运算规则生成真值表,再根据真值表与酉矩阵的映射关系构造量子电路的酉矩阵。而传统方法是利用量子门的 拓扑变换规则生成其酉矩阵,再用量子电路中级联量子门的酉矩阵相乘构建量子电路酉矩阵,当量子电路规模较大 时,传统方法涉及大量大矩阵的生成与乘积,产生巨大的时间开销。提出的新方法巧妙实现降维,从而大幅度提高 算法效率。以GT电路和NCV电路为例,当量子线数高达8、门数为643时,较之前提出的方法速度提高数十万倍。
量子计算 生成酉矩阵 数组 GT电路 NCV电路 quantum computing unitary matrix generation array GT circuit NCV circuit
