1 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院纤维集成光学教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江省量子调控重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
提出了一种基于定向耦合器的双芯模式转换器，实现了基阶（LP01模式）向高阶（LP11模式）转换。利用有限元法和光束传播法建立了模式转换器理论分析模型，探究光纤参数对模式转换器转换性能的影响。数值模拟结果表明，当该模式转换器消光比大于20 dB时，带宽可达到320 nm，且其消光比大于10 dB，带宽达到400 nm时的转换率达99.7%。与传统模式转换器相比，该模式转换器结构简单，并且具有转换率高和宽带宽的优点，进而适合应用在光通信系统中。
光学器件 光纤光学 模式转换器 转换率 宽带宽 光学学报
2022, 42(13): 1323004
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
中低空间分辨率的红外遥感图像中，海面上的舰船所占像素很少，目标的几何形状和具体的纹理结构等特征难以获取。为提升探测的极限信杂比，将呈现线状特征的舰船尾迹特征作为检测要素，对其进行数学表征。创新性地建立了Dot-Curve检测体系，以二维曲率滤波为基础进行初步的舰船检测和尾迹特征提取，建立特征集，从中选取与背景干扰项差异较大的包含尾迹灰度方差、尾迹两侧灰度斜率正负性、尾迹线性度、与船体检测结果距离在内的多项特征，鉴别候选目标的检测结果，去除干扰项，提取目标。结果表明，经过目标鉴别，在不同波段红外图像中，舰船误检率降低到8.40%以下，检测率得到提升，至少达到94.53%。该船只检测算法结合尾迹物理特性和图像特征，适用于多种场景和波段，算法精炼有效，物理规律清晰，所需样本少。
尾迹特征 遥感红外 曲率滤波 Dot-Curve wake characteristics remote sensing infrared curvature filter Dot-Curve 红外与激光工程
2022, 51(2): 20210844
1 哈尔滨理工大学理学院黑龙江省量子调控重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 大恒新纪元科技股份有限公司光电研究所, 北京 100085
为了获得高质量的虹膜图像,采用光学设计软件ZEMAX设计了一款手机虹膜识别镜头,该镜头由4片塑料非球面透镜组成,工作距离为200~330 mm,总长为4.09 mm,F数为2.4。设计结果显示,工作距离为275 mm时,镜头在1/2奈奎斯特频率处的调制传递函数大于0.4,光学畸变小于0.6%,相对照度大于83%。通过像质评价及公差分析可知,该光学系统的畸变小,可变工作距离大,像质优异且性能稳定,可以满足虹膜识别镜头的加工要求。
光学设计 手机镜头 ZEMAX 虹膜识别 小畸变 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 012204
哈尔滨理工大学光电信息科学与工程系, 黑龙江 哈尔滨 150080
针对非球面干涉图在预处理过程中去噪的问题，提出了一种基于改进P-M 模型与加权复合型中值滤波相结合的去噪方法。分析了P-M 模型，指出了该模型在去噪中的缺点并且提出了相应的改进模型。讨论了经典的中值滤波模型，但有时利用中值来替代污染值反而会使图像尖锐的边缘信息变得平滑，因此对其进行了改进。在此基础上，提出将改进P-M 模型与复合型中值滤波融合在一起的去噪方法。理论分析与仿真实验结果表明：该方法不仅可以有效地去除非球面干涉图中的噪声，而且能够克服图像去噪后存在的边缘模糊现象，更好地保护干涉图的特征信息即图像边缘和细节信息。该方法对干涉图进行预处理后取得了较好的效果，充分体现了该方法的优越性。
图像处理 非球面干涉图 P-M 模型 中值滤波 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 031002
1 南京理工大学 江苏省光谱成像与智能感知重点实验室,江苏 南京210094
2 加利福尼亚大学 戴维斯分校 计算机科学与技术系,美国 加利福尼亚95616
3 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京100081
提出了一种场景自适应的非均匀性校正固定图案噪声去除方法.基于多帧配准和相邻帧之间的全局位移估计，利用最小均方算法迭代计算均方误差函数，同时结合误差函数均方差以及互相关峰值，从而能够自适应场景变化.所提出的算法充分利用相邻多帧之间的相关性，对模拟和实际红外图像序列非均匀性的校正效果突出.实验结果表明本方法能够精确估计非均匀性参数，收敛速度较快，几乎不残留鬼影.
红外焦平面阵列 非均匀性校正 最小均方 多帧配准 infrared focal plane array nonuniformity correction least mean square multiframe registration
强地杂波下的弱固定目标检测是机场跑道异物监测雷达需解决的关键问题之一, 传统的恒虚警检测算法在多目标环境下会出现“自屏蔽”效应, 不能有效地检测到目标。本文提出了一种剔除平均杂波图恒虚警检测算法, 在分析系统特性和跑道环境的基础上, 结合调频连续波雷达体制建立了多目标回波信号模型。在剔除若干个样本值后, 由余下的样本值估计背景杂波强度, 对多次连续扫描测量值作递归滤波处理, 获得了平稳的检测门限, 有效地检测到了目标。最后, 进一步讨论了相关参数对检测性能的影响。
多目标环境 跑道异物监测雷达 剔除平均杂波图 CFAR 递归滤波 multiple target environments FOD surveillance radar trimmed-mean clutter-map CFAR recursive filtering
1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 南京理工大学 江苏省光谱成像与智能感知重点实验室, 南京 210094
由于红外图像与可见光图像对比度不同，常用基于梯度幅值的特征匹配方法难以正确配准。在分析红外图像与可见光图像成像机制的基础上，提出了一种结合相位一致性边缘检测与Hough变换的多源图像配准新方法。该算法首先采用高通滤波和平台直方图均衡方法对红外图像进行预处理以提高红外图像的对比度，再利用具有图像对比度不变性的相位一致性边缘检测法提取两幅图像的边缘，结合Hough变换选取图像空间中最长的线作为特征，采用改进相位相关法作为相似性度量，在对数极坐标域下计算出两幅图像的几何变形参数。仿真实验结果表明，该方法能够以较高查准率实现红外与可见光图像自动配准，并具有较强的鲁棒性。
图像配准 相位一致性 Hough变换 相位相关 对数极坐标变换 image registration phase congruency Hough transform phase correlation logpolar transformation
1 哈尔滨工业大学深圳研究生院, 广东 深圳 518055
2 哈尔滨理工大学应用科学学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
条纹中心法是干涉测量技术中分析单幅干涉图的一种重要处理方法,该方法主要包括图像预处理、波前重构和样品表面形貌及参数的测量等三个部分。研究了条纹中心法的关键技术,特别是应用协方差矩阵法求解泽尼克多项式以进行波前重构的过程。提出了基于单幅干涉图自动波前重构的流程方法。最后应用该流程方法处理由泰曼-格林干涉系统采集的精密抛光铝制盘基片表面形成的一幅干涉图像。实验结果表明,该方法可以实现单幅干涉图的自动波前重构,干涉波前重构的拟合精度可达1.468 6×10-6 nm,还可以自动获得精密抛光铝制盘基片表面的形貌及参数。
图像处理 波前重构 条纹中心法 泽尼克多项式 image processing wavefront reconstruction fringe center method Zernike polynomial
1 哈尔滨工业大学 深圳研究生院电子与信息工程学科部,广东 深圳 518055
2 哈尔滨工业大学 可调谐(气体)激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
利用非线性偏振旋转效应可在能量对称的非线性光纤环镜中获得强度相关损耗输出,具有该特性的非线性光纤环镜可作为强度均衡器来抑制室温条件下的掺铒光纤中的模式竞争。对这种环镜在多波长掺铒光纤激光器中的应用进行了研究,分析了入射偏振态和环镜内双折射对非线性光纤环镜输出特性的影响,研究了激光腔内光场的偏振条件以及对多波长激光系统的作用,并在L波段获得了3 dB范围内13条波长输出,波长间隔为1 nm,单波长半个小时内的功率波动小于0.6 dB。通过调整非线性光纤环镜引入的强度相关损耗的大小可以控制多波长的数目和频谱位置。
光纤光学 激光器 非线性偏振旋转 非线性光纤环镜 多波长
1 浙江省金华市计算机技术研究所,金华,321000
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京,210094
对于静态X光图像序列,帧间滤波技术是抑制噪声、提高信噪比最为有效的方法之一.然而对于活动图像序列,该技术会使运动目标模糊,从而使图像质量更差.本文提出了一种X光序列图像的三维动态滤波技术,把图像序列作为二维空间数据流,在时间上采用先进先出的方式在整个积分周期内进行多帧平均,实现了沿着运动轨迹进行帧间滤波,从而使多帧平均技术对于活动X光图像序列同样具有较好的处理效果.
X光图像 噪声抑制 帧间滤波 图像增强 X ray images suppressing noise inter frame filtering image enchancement
