1 天津城建大学 计算机与信息工程学院，天津300384
2 天津城建大学 地质与测绘学院，天津300384
针对高分辨率遥感影像中建筑物形状多样、大小不一引起建筑物提取精度低及传统分割模型存在参数量大等问题，提出一种基于编码-解码的轻型多尺度差异网络LMD-Net（Lightweight Multi-scale Difference Network）。首先，为了避免单一的特征处理单元堆叠使得模型性能弱化而产生无效参数，通过融合编解码结构的功能差异性，设计出一种轻型差异模型优化性能。其次，引入一种多尺度膨胀感知模块（Multi-Scale Dilation Perception，MSDP）来增强网络捕捉多尺度目标特征的能力。最后，通过双融合机制有效聚合深层跳跃连接和深层解码器两组的特征信息，从而实现增强解码器的特征恢复能力。为验证轻型多尺度差异网络LMD-Net的有效性和适用性，以开源WHU building dataset数据集作为数据源，对LMD-Net网络与常用语义分割网络及近年相关文献研究成果进行了精度、效率方面的评估实验。结果表明：LMD-Net网络在效率与精度两方面均表现出明显优势，不仅很大程度上减少模型的参数量和计算量，而且交并比、准确率分别提高了3.23%，2.57%。表明在基于高分辨率遥感影像建筑物提取领域中，该模型所表现的优势具有良好的城市空间信息库价值。
高分辨率遥感影像 多尺度 建筑物提取 编码-解码 轻型 high resolution remote sensing image multi-scale building extraction coding-decoding light weight 光学 精密工程
2023, 31(22): 3371
佛山科学技术学院, 交通与土木建筑学院, 佛山 528225
保温性能和抗冻性能对衡量功能一体化材料耐久性, 以及促进绿色节能、减排具有重要影响。借助正交试验方法, 以聚苯乙烯(EPS)掺量、水胶比、聚甲醛(POM)纤维掺量为影响因素, 开展EPS轻型混凝土的力学性能、保温性能及抗冻性能试验, 并对试验结果进行极差分析和AHP-CRITIC混合加权分析, 得到综合性能最佳的EPS轻型混凝土基础配合比。结果表明: EPS掺量对EPS轻型混凝土力学性能影响最大, POM纤维能显著提高EPS轻型混凝土的抗拉强度, 水胶比对EPS轻型混凝土力学性能影响最小; 当EPS掺量为35%(体积分数)、POM纤维掺量为0.9%(质量分数)、水胶比为0.21时, EPS轻型混凝土的力学性能最优; 在冻融循环下, EPS轻型混凝土冻融损伤满足二参数Weibull分布模型, 该模型能较好地反映EPS轻型混凝土冻融损伤变化规律。
EPS轻型混凝土 正交试验 AHP-CRITIC混合加权法 抗冻性能 导热系数 冻融损伤模型 EPS lightweight concrete orthogonal test AHP-CRITIC hybrid weighting method frost resistance thermal conductivity freeze-thaw damage model
江西凤凰光学科技有限公司杭州分公司, 浙江 杭州 310051
针对640×512元制冷型中波红外焦平面探测器, 采用二次成像的光学结构以及机械正组补偿变焦方式, 在设计中引入了硅基衍射光学元件, 从而构成折衍混合变焦光学系统。设计结果表明, 光学系统使用了7片镜片, 在3.7~4.8 m波段实现了15~300 mm连续变焦, 在空间频率33 lp/mm处的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)接近衍射极限。光学镜片的总重量仅有86 g, 光学系统的总长度为139 mm。该系统具有变倍比大、分辨率高、重量轻、体积小等特点。
折衍混合 大变倍比 连续变焦 轻型化 hybrid refractive-diffractive large zoom-ratio continuous zoom light-weight
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，吉林 长春 13003
为了实现傅立叶变换光谱仪的微型化与轻量化，设计了轻型栅条分束器结构，代替传统的平行平板分束器，分析了轻型栅条分束器的栅棱对光谱复原的影响，提出了制作误差容限。对微型傅立叶变换光谱仪进行了建模仿真，得到了轻型栅条分束器的最佳结构。通过系统仿真进行光谱反演，得到了复原光谱，并计算了轻型栅条分束器引入的光谱误差。完成了原理样机的搭建与调试，得到了实际系统的复原光谱，证明了微型化系统的可行性。该微型化系统相对于传统傅立叶变换光谱仪，具有体积小，稳定性好的优点，可用于在线监测。
微型傅立叶变换红外光谱仪 轻型栅条分束器 光谱复原 micro-Fourier transform infrared spectrometer light-weight grid beam splitter spectrum reconstruction
南京工业大学电气工程与控制科学学院, 江苏 南京 211816
针对轻量级网络在语义分割速度上较快,但精度较低的问题,在轻量级网络基础上,提出了基于膨胀卷积平滑及轻型上采样的实时语义分割方法。为了提高分割速度,采用结合结构化知识蒸馏的轻量级网络ResNeXt-18作为特征提取网络。设计了膨胀卷积平滑模块及轻型上采样模块,用来提高语义分割的精确度。为验证所提方法的有效性,在Cityscapes数据集及CamVid数据集上进行评估,在Cityscapes数据集上得到了速度为40.2 frame/s,精度为76.8%,参数量仅为1.18×10 7的结果。实验表明,本文提出的实时语义分割方法在保持方法实时性的同时可以得到较好的分割准确度,具有一定的实用价值。
图像处理 实时语义分割 轻量级网络 知识蒸馏 膨胀卷积 轻型上采样 激光与光电子学进展
2020, 57(2): 021017
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电信息学院光电科学分院, 吉林 长春 130114
设计了一组长焦距轻量型变焦光学系统, 焦距为30 mm ~ 300 mm, 视场角为1.1°~ 11.4°, F数为3.5。由于变焦系统焦距较长, 并且需要在控制口径的前提下减轻质量, 经过对变焦理论进行分析并结合实际情况, 采用正组补偿, 运用Zemax软件, 对变焦系统同时进行像质优化与轻量化设计, 优化过程中加入非球面, 达到简化结构, 提高像质的作用; 在不影响像面照度的情况下, 对轴外光线进行了适当的拦光, 使得有效口径尽量变小, 同时对系统的部分透镜材料进行替换, 平衡了高像质与轻质量间的矛盾, 最终使系统的总体质量从937 g减小到584 g, 且系统像质良好, 轴上调制传递函数在120 lp/mm处大于0.3, 轴外调制传递函数在120 lp/mm处大于0.2, 各视场的调制传递函数在40 lp/mm处大于0.5, 畸变小于1%。根据变焦运动方程, 运用Matlab软件进行编程计算, 得到反映变倍组与补偿组运动过程的凸轮曲线, 在变焦的过程中像面比较稳定, 调焦顺畅。
光学设计 变焦物镜 正组补偿 轻型 optical design zoom lens positive group compensation light weight
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 小卫星技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130033
为了实现吉林一号光学遥感卫星轻量化设计与高分辨率多光谱多模式成像，采用星载一体化设计理念及敏捷多模式成像策略，完成了吉林一号卫星的指标、方案及关键技术的设计与在轨多模式光学成像。吉林一号整星的质量为450 kg，有效载荷比高达40%，机动能力达2.1 (°)/s，可实现大侧摆、同轨立体与条带拼接等多模式成像，结合星上800 GB的FLASH存储能力和X波段双通道600 Mbps的数据传输能力，卫星每天可获取近150 000 km2的图像数据。吉林一号轻型高分辨率光学卫星于2015年发射入轨，运行在656 km太阳同步轨道，地面全色和多光谱分辨率分别优于0.72 m和2.88 m，满足多行业应用及商业化运营的需求。
光学遥感 星载一体化 吉林一号 多模式成像 轻型高分辨 optical remote sensing platform and payload integration JL-1 multi-mode imaging lightweight high-resolution
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了降低重力、力学试验、发射条件以及因材料线胀系数差异导致的热变形对CO2探测仪反射镜面形产生的影响, 从反射镜组件材料选择、结构设计和配合方式几个方面进行了分析。采用SiC材料制作反射镜, 结合反射镜的环形支撑方式, 通过有限元分析对镜体进行轻量化设计。选取线胀系数较小的殷钢材料, 利用三角形结构的稳定性和双脚架柔性结构的灵活性设计出简易可靠的反射镜支撑结构。反射镜与支撑结构接触面为1∶50的锥度面, 通过环氧树脂进行胶接。在严格的工艺条件控制下, 对反射镜组件进行精密加工和装配。对反射镜组件进行力学试验测试, 结果表明在X向、Y向、Z向的一阶频率分别为445, 423和444 Hz, 与有限元分析结果接近。试验后镜面面形变化量PV值小于1/10λ, RMS值小于1/30(λ=632.8 nm)。证明了CO2探测仪反射镜组件结构设计与装调的合理性, 满足空间高光谱成像要求。
轻型反射镜 轻量化 柔性支撑 力学试验 light weighted mirror light weight flexible support structure mechanical test
1 中国航空工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳471009
2 郑州大学，郑州450052
3 空军驻石家庄地区军事代表室，河北邯郸056028
轻型光电载荷在对目标进行搜索、探测、识别、跟踪时,必然要受载机的振动、风阻扰动等干扰因素的影响，造成视轴抖动，视频图像晃动、模糊，降低成像质量，设计合理的隔震系统，提高光电载荷视轴的稳定性和跟踪精度显得尤为重要。从结构设计的角度出发，对隔震系统的隔振理论、工作机理和设计要点进行了详细说明，给出了橡胶减震器和金属橡胶减震器各自的适用范围。振动试验结果表明：金属橡胶减震器设计合理、性能可靠；光电载荷成像质量好、稳定精度高。
航空侦察 轻型光电载荷 稳定精度 隔振理论 金属橡胶减震器 aerial reconnaissance lightweight photoelectric payload stability accuracy vibration isolation theory metal rubber isolator
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
目前大口径SiC 反射镜组件的研制是当前轻小型化相机研制中亟待解决的关键技术之一。针对该类反射镜的研制特点，本文以某轻型相机大口径SiC 反射镜组件的工程研制为例，从方案设计、力学样机设计与分析及地面试验三方面，系统地阐述了大口径SiC 反射镜组件进行合理、高效、高可靠性设计的主要研制技术路线。有关试验结果表明，SiC 反射镜组件一阶频率保持在340 Hz 左右，与有限元分析结果相差约8.5%；振动试验前后反射镜面形RMS 相差为0.009λ，该结构满足使用要求。该反射镜组件研制技术路线完全适用于其它大口径反射镜组件的工程研制，并可有效提高结构的稳定性，缩短研制周期。
大口径 SiC 反射镜 轻型相机 large aperture SiC mirror lightweight camera
