1 福建师范大学协和学院，福建 福州 350117
2 福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建 福州 350007
3 福建师范大学数学与统计学院，福建 福州 350117
针对可见光通信的3D定位与定向问题，提出了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化的3D定位与定向方法。首先，分析了一种在复杂环境下的基于测距模型的混合3D可见光定位模型，并将定位问题转化为联合概率密度函数的优化问题。其次，通过计算粒子解与种群最优解之间的模糊贴近度，设计了一种自适应参数与自适应变异粒子群优化方法。最后，通过数学方法精确解析了所提3D可见光定位模型的定位与定向误差的理论下边界，即克拉-美罗（Cramer-Rao）下界。结果表明，所提算法的时间复杂度较低，且定位与定向误差都非常接近Cramer-Rao下界，其平均定位与平均定向收敛误差分别为5.99 cm与6.65°，显著优于另外四种基于迭代的可见光定位算法。
光纤光学与光通信 可见光通信 接收信号强度 定位 定向 Cramer-Rao下界 粒子群优化 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1506003
1 安徽师范大学 物理与电子信息学院, 安徽 芜湖
2 中航华东光电有限公司, 安徽 芜湖
针对视频信号不兼容, 显示分辨率不匹配的问题, 设计了一种基于FPGA的视频信号转换硬件结构系统。首先通过信号解码模块将输入的视频信号解码, 然后采用地址复用的方式进行控制两片外部存储器件DDR2进行帧频转换, 最后使用查找表的方式实现双三次插值算法对图像进行放缩。提高了代码的复用率, 降低了计算复杂度, 最终实现了将输入信号分辨率范围为640×480到1 920×1 200, 传输协议为VGA、AV、DVI的视频信号, 统一转换成LVDS输出的分辨率为1 600×1 200, 刷新频率为60 Hz, 像素时钟为162 MHz的输出信号。经实验测试, 本系统能够充分满足视频格式转化和分辨率提升的需求, 能够在广泛的应用领域里解决数据传输的格式不兼容问题。
帧频转换 外部存储器 双三次插值 查找表 field programmable gate array (FPGA) FPGA frame rate conversion external storage bicubic interpolation lookup tables
可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)技术广泛应用于大气环境监测、燃烧诊断等领域, 具有高灵敏度、高选择性、响应速度快、适应恶劣环境、可多组分实时在线监测等优点。文中以TDLAS技术在大气环境检测中的应用为例, 根据基于TDLAS技术检测气体的方式不同分为直接吸收光谱(direct absorption spectroscopy, DAS)、频率调制光谱(frequency modulation spectroscopy, FMS)和波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy, WMS)技术, 介绍了高灵敏调制光谱技术, 简要评述了TDLAS在大气环境检测领域的研究进展和发展趋势。
可调谐半导体激光吸收光谱 大气环境 气体检测 高灵敏调制光谱 tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS atmospheric environment gas detection high sensitive modulation spectroscopy
1 安徽师范大学 光电技术研究中心, 安徽 芜湖 241000
2 安徽省光电材料科学与技术重点实验室, 安徽 芜湖 241000
现有的数字光处理投影(DLP)系统采用色轮和中继透镜等元器件, 由此导致投影系统结构复杂。针对现有技术的缺陷, 本文设计了一种以三色LED作为照明光源, 以梯度折射率透镜形成平行光的新型DLP投影系统。和传统的投影系统相比, 减少了色轮、中继透镜、反射镜等元器件, 简化了光学系统的结构。借助于Tracepro软件进行了模拟与仿真, 对光线追迹的结果进行分析, 分析得到整个投影系统的光斑均匀性为96.9%。结果表明本设计使投影系统的光路得到了简化, 光斑的均匀性也得到了改善。本设计只需要选择合适的投影镜头, 就可以消除LED面光源宽度过大对投影光斑的影响。
光学设计 投影仪 梯度折射率透镜 发光二极管 optical design projector gradient refractive index lens Light-emitting Diode (LED)
1 安徽师范大学光电技术研究中心, 安徽 芜湖 241000
2 安徽省光电材料科学与技术重点实验室, 安徽 芜湖 241000
为了提高投影仪的成像品质,提出了一种以激光作为照明光源,对激光扩束、准直,并使用位相片调制相位,以X棱镜实现RGB光源的合束。为了解决激光散斑问题,提出了一种利用压电陶瓷结合位相片,将时间上连续的激光分成多束独立的激光脉冲,产生N个独立的散斑图像,对N个独立的激光散斑图案进行叠加,从而实现了对激光散斑的抑制,理论上实现了叠加后的散斑对比度可以降为原对比度的1/N。在20 ms内,位相片实现了30幅独立的散斑图案的叠加,通过对散斑图案的采集和分析,单幅散斑图案的对比度为0.993,叠加后散斑对比度降至0.191;结果表明散斑图案的叠加使散斑对比度得到了抑制。为后续的激光投影光路设计提供了一个参考。
光学设计 激光散斑 压电陶瓷 位相片 散斑抑制 激光投影显示 optical design laser speckle piezoelectric ceramics phase plate speckle suppression laser projection display
1 安徽师范大学物理与电子信息学院， 安徽 芜湖 241000
2 华东广电技术研究所， 安徽 芜湖 241002
为了满足特殊场合的显示需要而研制的特种显示设备，建立了显示终端亮度和环境光照度之间的数学关系。为了满足不同用户的需求，文章提出了一种根据用户的调节结果来修正该数学关系的方法，并在此基础上完成了原理样机的研制。采用国产硅光电池和滤光片能够较为准确地测量环境光照度和显示亮度，并使系统能按对应关系以最佳的亮度来工作，用户在不满意的情况下，可以通过按键来人工调节亮度，单片机以人工调节的结果来改变该数学关系，并能记忆该数学关系。此显示终端能满足户外和高、低温环境下的特殊要求。
显示终端 亮度 环境光 调节 display terminal brightness ambient illumination regulation
安徽师范大学物理与电子信息学院， 安徽 芜湖 241000
为了制作不需要立体眼镜的自动立体显示器，文章对显示屏驱动电路进行了研究，并调查了多种立体显示屏上像素和图像的排列规律及立体输入信号的具体格式，制作了立体信号变换电路，该电路主要由FPGA和QDR SRAM构成，放在Scaler和LVDS电路之间，对输入信号进行处理，最终发送到显示屏中相应的像素上。此电路可以适应多种液晶立体显示屏，并兼容多种立体信号源。通过实验表明整体技术和方案是成功的，可用于改进各种车辆、舰船和飞机的显示系统。
驱动电路 自动立体显示器 视频信号 driving circuits autostereoscopic display video signal QDR SRAM QDR SRAM
1 安徽师范大学 物理系，安徽 芜湖 241000
2 中国科学院 安徽光学精密机械研究所，合肥 230031
3 中国科学技术大学，合肥 230029
为了研制出不需要立体眼镜，且兼容平面显示的自动立体显示屏，利用液晶制作出透光狭缝，放在面板和背光源之间，使之加上电压时只有狭缝透光，背光变成一排平行的线光源，照射液晶屏时每个光源对应4列子像素，左右眼只能看到不同像素，进而产生立体感。不加电压时背光变成面光源，和普通液晶显示屏一样显示平面图像。为了减少面板表面防眩偏振片的影响，用减反射涂层覆盖防眩偏振片。通过改变普通液晶屏的背光，以及对普通液晶屏表面进行处理，制作出了4个视点的立体显示屏，实现了立体显示和平面显示的切换。该技术方案可满足批量生产的要求。
应用光学 自动立体显示器 多视点 视差照明 applied optics auto-stereoscopic display multiple view point parallax illumination
1 杭州电子科技大学,理学院,浙江,杭州,310037
2 杭州电子科技大学,电子信息学院,浙江,杭州,310037
提出了一种新的基于多重菲涅耳衍射变换和像素替代的盲信息隐藏算法.需隐藏的图像经多重菲涅耳衍射变换为一密文复矩阵,然后将其实部和虚部分别嵌入到原始宿主图像中,同时将此已嵌入信息的原像素值用其近邻的未嵌入信息的像素均值来替代,从而实现盲信息隐藏.数值仿真计算结果表明:该隐藏算法对JPEG有损压缩、图像剪切,噪声污染、重采样攻击和亮度、对比度、直方图、灰度曲线调整等具有一定的抵抗能力;由于采用一系列加密密钥(光波长、透镜焦距,多个衍射距离等),只有当所有密钥都正确时,才能解密恢复所隐藏的信息,所以该算法具有较强的鲁棒性和很高的安全性.
信息光学 菲涅耳衍射 信息隐藏 图像加密
