期刊基本信息
创刊:
1974年 • 月刊
名称:
光电工程
英文:
Opto-Electronic Engineering
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中国科学院光电技术研究所;中国光学学会
出版单位:
光电工程编辑部
主编:
罗先刚
ISSN:
1003-501X
刊号:
CN 51-1346/O4
电话:
028-85100579
邮箱:
地址:
四川省成都市双流350信箱《光电工程》编辑部
邮编:
610209
定价:
90元/期

本期栏目 2023, 50(2)

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光电工程 第50卷 第2期

张驰 1,2邹宁睦 4宋金玉 1,2佟帅 1,2[ ... ]张旭苹 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 南京大学智能光传感与调控技术教育部重点实验室, 江苏 南京 210093
2 南京大学现代工程与应用科学学院, 江苏 南京 210023
3 南京大学深圳研究院, 广东 深圳 581000
4 德克萨斯州立大学工学院, 德克萨斯州圣马科斯 78666, 美国
相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)传感系统具有高动态响应、高灵敏等特点,在大型工程结构健康监测领域具有巨大的应用潜力。而Φ-OTDR系统仪器化水平和工程应用很大程度上取决于数字信号处理(DSP)技术。本文对比分析了近年来Φ-OTDR系统在信号的量化、解调、抑噪以及模式识别上主要的数字信号处理方法和技术,并通过架空输电线路状态监测、埋地电缆外破预警两个应用实例,阐述了工程应用中数字信号处理与行业背景知识相结合的重要性和方法,并对Φ-OTDR系统中数字信号处理方法的发展现状和趋势进行了总结与展望。

相位敏感光时域反射(Φ-OTDR) 外差相干探测 数字信号处理(DSP) 输电线健康监测 phase-sensitive optical time domain reflectometry (Φ-OTDR) heterodyne coherent detection digital signal processing (DSP) power line health monitoring 
光电工程
2023, 50(2): 220088
作者单位
摘要
宁波大学机械工程与力学学院,浙江 宁波 315000
针对移动机器人在未知环境感知过程中对三维点云快速聚类分割的需求,提出一种基于图像信息约束的三维激光点云聚类方法。首先通过点云预处理获取有效的三维环境信息,采用RANSAC方法进行地面点云的分割剔除。其次传感器数据在完成时空配准后引入YOLOv5目标检测算法,对三维点云K-means聚类算法进行改进,利用二维图像目标物的检测框范围约束三维点云,减少非目标物的干扰;基于图像检测信息实现点云聚类算法的参数初始化;采用类内异点剔除法优化聚类结果。最后搭建移动机器人硬件平台,对箱体进行测试,实验结果表明,本文方法的聚类准确率和聚类时间分别为86.96%和23 ms,可用于移动机器人导航避障、自主搬运等领域。

移动机器人 激光雷达 目标检测 点云聚类 moving robot LiDAR target detection point cloud clustering 
光电工程
2023, 50(2): 220148
作者单位
摘要
电子科技大学自动化工程学院,四川 成都 611731
相比于传统基于声纳、光缆的水下频率传递技术,水下激光频率传递技术具有更高的灵活性。本文首先介绍了水下激光频率传递技术的背景与意义,同时简要展示了国内外科研机构在水下激光频率传递方面的成果。然后,从理论上描述了水下链路特性的时域和频域特性,前者基于水体折射率微扰,后者基于柯尔莫哥洛夫大气湍流模型。接着,重点报道了电子科技大学在该领域的研究进展,包括电学相位补偿技术、光学相位补偿技术和多址频率分发技术。最后总结了这三类水下频率传递实验,对课题组在水下激光频率传递方面将要进行的工作进行了展望。作为具有较大潜力的水下频率传递技术,未来水下激光频率传递技术将在相关应用中发挥重要作用。

时间频率计量 水下频率传递 定时抖动抑制 相位补偿 metrology of time and frequency underwater frequency transfer timing fluctuation suppression phase compensation 
光电工程
2023, 50(2): 220149
作者单位
摘要
太原科技大学电子信息工程学院,山西 太原 030024
由于采用了更为先进的成像技术,光场相机可以同步获取场景的空间信息与角度信息。该技术以牺牲空间分辨率为代价,实现了更高维度的场景表示。为了提高光场相机拍摄场景的空间分辨率,本文搭建了角度差异强化的光场超分辨率重构网络。该网络先采用8个多分支残差块实现浅层特征提取,再采用4个强化的角度可变形对准模块实现深层特征提取,最后采用6个简化的残差特征蒸馏模块和像素洗牌模块完成数据重构。所提网络在利用光场角度差异完成空间信息超分时,更加强调视图自身特征的深入挖掘,以获得更加丰富的视图间差异特征。在5组公开的光场数据集上对本文所提网络的性能进行了验证,本文算法获得了PSNR、SSIM值更高的高分辨率光场子孔径图像。

光场相机 超分辨率重构 残差 可变形卷积 残差特征蒸馏 light field camera super-resolution reconstruction residual deformable convolution residual feature distillation 
光电工程
2023, 50(2): 220185
张博智 1,2,3刘柯 4刘琨 1,2,3江俊峰 1,2,3[ ... ]刘铁根 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300000
2 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300000
3 天津市光纤传感工程中心,天津 300000
4 天津求实飞博科技有限公司,天津 300000
为解决分布式光纤振动传感系统的定位准确性弱、灵敏度低及响应速率慢等问题,提出了一种基于相位敏感光时域反射的动态方差阈值算法。该算法将经过带通滤波预处理后的信号进行方差处理、高斯模糊、阈值寻峰以及重心精确,解决了长距离DVS检测由于背向瑞利散射信号的衰减以及运算量大造成的响应时间长的问题。并且采用并行编程技术将运算速度提高了184%,从而快速准确地确定扰动发生位置。实验研究了39 km长度的光纤上人为扰动和噪声的区别,并通过动态方差阈值算法消除了噪声的影响并确定了扰动位置。该系统响应时间为1 s,空间分辨率为20 m,定位误差低于0.1%。

光时域反射 方差处理 高斯模糊 阈值寻峰 ϕ-OTDR variance gaussian blur threshold value 
光电工程
2023, 50(2): 220205
王帅 1,2何春元 1,2荣会钦 1,2鲍华 3,4,*[ ... ]饶长辉 3,4
作者单位
摘要
1 电子科技大学长三角研究院(衢州),浙江 衢州 324003
2 电子科技大学,四川 成都 611731
3 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
4 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
5 66389部队,河南 郑州 450000
盲解卷积是常用的自适应光学图像事后重建方法之一。为提高盲解卷积对太阳(自适应光学)图像的重建效果,本文提出了基于二阶广义总变分的空变多帧盲解卷积算法。该算法首先利用交替最小化和半二次分裂方法求解本文提出的二阶广义总变分约束的空不变多帧盲解卷积模型;然后针对非等晕大视场太阳图像特性,利用重叠分块与加权拼接实现空变盲解卷积扩展。在一米新真空太阳望远镜(NVST)观测的真实太阳图像上进行的重建实验与分析表明,本文算法在主观视觉效果和客观指标上均具有较好的图像重建效果。

多帧盲解卷积 二阶广义总变分 太阳图像 自适应光学 multi-frame blind deconvolution second-order total generalized variation solar images adaptive optics 
光电工程
2023, 50(2): 220207
作者单位
摘要
中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,四川 成都 610209
在光刻投影物镜的畸变检测中,位移测量误差是光刻投影物镜畸变检测的重要误差源之一,深度分析误差源并减小误差项,可提高光刻投影物镜的畸变检测精度。本文将运动台的定位与测量技术相结合,着重分析利用夏克-哈特曼波前传感器对投影物镜进行畸变检测时像质检测台的位移测量误差。并以一套投影物镜像质检测台为例,对其在投影物镜畸变检测中的位移测量误差进行分析,利用该像质检测台对某一投影物镜进行畸变检测,畸变检测结果约80 nm,其中该像质检测台的位移测量误差会给畸变检测结果带来约22 nm的不确定度。

畸变检测 波前检测 位移测量 投影物镜 distortion measurement wavefront measurement displacement measurement projection objective 
光电工程
2023, 50(2): 220226
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
火星车的环境感知能力是其进行智能移动和探测的基础,而障碍物检测识别是环境感知中的一个重要方面,识别效果直接决定了火星车工作能力和安全性。本文提出一种基于激光雷达数据的火星表面障碍物自动识别方法。通过获取的激光雷达点云数据,首先在分析激光反射强度理论的基础上,通过强度补偿理论将点云强度根据距离、角度因素进行修正,进而构建激光雷达强度值与目标特征的反射关系。通过大津法自动求取全局阈值,自适应的将火星表面点云分类为障碍物点云和非障碍物点云;然后通过曲率约束剔除不符合条件的障碍物点云;最后利用基于八叉树叶节点的连通性聚类,实现火星表面障碍物点云的识别。模拟实验结果表明,该方法可实现激光雷达点云中的火星表面障碍物有效提取,典型障碍物识别精度接近90%,为基于火星车障碍物检测和环境感知相关研究提供借鉴。

火星表面 激光雷达 点云数据 障碍物识别 Mars surface LiDAR point cloud data obstacle recognition 
光电工程
2023, 50(2): 220240
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院,四川 成都 610064
中红外(2.5 μm~25 μm)波段包含许多重要的原子和分子共振峰,因此中红外超连续谱广泛应用于生物医学、光谱学和环境科学等领域。碲化镉(cadmium telluride, CdTe)在中红外波段具有超宽的透射光谱范围0.86 μm~25 μm,同时CdTe具有较大的三阶非线性系数,是实现中红外超连续谱的理想材料。本文设计并加工了一种基于CdTe为芯层、低折射率介质硫化镉为缓冲层、硅为衬底的波导。采用广义非线性薛定谔方程仿真了该波导以中心波长为5.5 μm中红外激光作为泵浦,能够实现4.1 μm~9.7 μm的超连续谱输出。实验中通过湿法刻蚀制作CdTe多晶波导,并采用中心波长为1030 nm,脉冲宽度为250 fs的激光器作为泵浦源,观察到在波导中发生明显的自相位调制而产生的光谱展宽。该工作为CdTe集成波导应用于中红外超连续谱及中红外波段的片上光学器件提供了新的可能。

集成波导 超连续谱 中红外激光 超快激光 integrated waveguide supercontinuum mid-infrared laser ultrafast laser 
光电工程
2023, 50(2): 220313