1 武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北 武汉 430081
2 武汉科技大学机器人与智能系统研究院，湖北 武汉 430081
3 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081
语义地图能够帮助移动机器人更好地理解环境，改善定位性能。为了提高语义地图的精度，本文提出一种激光与视觉融合识别并构建语义地图的方法。首先对激光雷达击中点进行直线拟合，提取凸凹墙角信息；然后利用相机和电子罗盘进行墙角的方向性进行区分，得到丰富的墙角类别信息；接着利用墙角信息对柜式物体进行误识别去除，融合激光深度信息，得到更加精确的物体语义信息；最后利用贝叶斯估计增量式地构建语义地图，消除语义栅格重叠构建的问题。通过仿真环境以及真实环境下的实验验证了该方法的有效性，同时利用语义地图进行重定位实验验证了该语义地图能有效改善定位性能。
遥感 直线拟合 墙角类别 贝叶斯估计 语义地图 重定位 中国激光
2022, 49(18): 1810003
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心, 北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
设计了一种高功率多通泵浦Yb∶YAG平面波导激光放大器。 所设计的放大器采用对称泵浦方案,泵浦源对称分置于平面波导两侧,泵浦光在平面波导中经反射多次通过芯层以实现多通泵浦。分析了泵浦吸收特性的影响因素,推导了平面波导几何参数间的约束关系,并对平面波导结构进行了优化。使用激光放大模型分析了所设计平面波导放大器的泵浦吸收特性、温度特性及放大输出特性。结果显示:所设计多通泵浦平面波导放大器具有高泵浦吸收率,以及高的光-光转换效率,当注入种子光功率为200 W,泵浦功率为10 kW时,对称多通泵浦平面波导的泵浦吸收率最大值为96.8%,对应的放大输出功率为7483 W,光-光转换效率为72.8%;同时,良好的吸收均匀性使其受热效应的影响更小,有利于获得高质量的光束。
激光光学 Yb∶YAG; 平面波导 激光放大 高功率 多通泵浦 光学学报
2021, 41(23): 2314001
1 中国科学院 国家天文台 空间天文与技术重点实验室，北京000
2 中国科学院大学，北京100049
3 广西大学 物理科学与技术学院 广西相对论天体物理重点实验室，广西南宁50004
宇宙线事件是CCD和CMOS空间探测图像中普遍存在的现象，对目标的识别和提取造成了干扰。对于空间天文观测图像，提出了一种基于天文位置定标的识别算法，并在 230帧嫦娥三号月基光学望远镜的CCD图像中，共检测到29 731例宇宙线事件。与传统的拉普拉斯算法相比，本算法检测到的宇宙线事件总数多11.14%，多出的部分主要是形态与星像类似的宇宙线事件；在拉普拉斯算法检测到的样本中，98.07%可被本算法检测到；对本算法没有检测到的1.93%样本进行了检查，发现其中48.64%为恒星星像，是错误识别。分析统计了宇宙线事件在月基光学望远镜CCD靶面上的电子沉积分布，和哈勃太空望远镜的两个CCD探测器的结果对比，发现两者形态类似，但前者的峰值略高；进一步分析了宇宙线事件入射角度在CCD靶面上的二维分布，发现在两个方向上有明显超出，可以理解为探测器在嫦娥三号着陆器内部等效铝厚度较小。最后，本文提取出所有识别出的宇宙线事件的形态，建立了“CCD探测器宇宙线实体样本库”，可为空间天文望远镜图像仿真系统提供依据。
月基光学望远镜 电荷耦合器件 宇宙线 天文位置定标 天光背景拟合 lunar-based ultraviolet telescope charge coupled device cosmic rays astrometry sky light background fitting 光学 精密工程
2021, 29(10): 2330
1 四川大学 1. 电气工程学院
2 四川大学 2. 生物医学工程学院, 成都 610065
针对暗通道先验算法去雾后图像存在伪影和景深突变处留有残雾的问题,提出一种基于双重暗通道结合与高斯加权的去雾方法。分别利用超像素块滤波和中值方块滤波求取两层暗通道,对两层暗通道进行像素级结合并构造高斯加权函数进行加强,然后采用引导滤波优化透射率图。把雾图转化到HSV空间并提取包含天空等的白色区域,引入概率函数取白色区域前10%像素点的明度分量平均值作为大气光估计值。实验结果表明,所提算法能较好地保留图像细节并去除景深突变处的残雾,同时能改善伪影现象。
图像去雾 透射率 暗通道 高斯加权 颜色空间 image dehazing transmission map dark channel prior Gaussian weighting color space
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心, 北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
设计了一种高效率、结构紧凑的高功率平面波导激光放大器。放大器使用新型平面波导结构,可以实现对芯层的多通泵浦,从而大幅度增加泵浦光的吸收长度,提高低掺杂Yb∶YAG芯层的泵浦吸收率。基于Yb 3+的激光动力学方程,结合光学追迹法与有限元方法构建了三维激光放大模型,并分别对双包层平面波导与新型平面波导的高功率激光放大器进行仿真。仿真结果表明,当泵浦总功率为10 kW和注入种子光的功率为200 W时,新型平面波导放大器具有更高的泵浦吸收率、更好的泵浦均匀性、更低的热损伤风险及更高的光-光转化效率。
激光器 低掺杂Yb∶YAG; 平面波导 激光放大器 高效率 多通泵浦 中国激光
2021, 48(16): 1601002
雷訇 1,2,3,4刘奇 1,**王煜 1惠勇凌 1,2,3,4[ ... ]李强 1,2,3,4,*
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心, 北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
通过实验研究了大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器的输出特性。采用芯径尺寸为320 μm×400 μm、原子数分数为1%的Yb∶YAG,包层尺寸为7 mm×30 mm、原子数分数为0.5%的Er∶YAG,长度为77 mm的单包层矩形晶体波导,以及可饱和吸收晶体为初始透过率85%的Cr 4+∶YAG,获得了被动调Q脉冲能量0.84 mJ@8.7 kHz,脉冲宽度为23.8 ns,光束质量M2=1.12×1.06。实验结果证明,大芯径尺寸晶体波导被动调Q脉冲激光器可获得近衍射极限高峰值功率脉冲输出。
激光器 全固态激光器 晶体波导 近衍射极限输出 被动调Q 光学学报
2021, 41(12): 1214001
红外地球敏感器是卫星控制分系统的重要姿态测量部件，提供卫星相对于地球辐射圆盘俯仰和滚动方向的姿态信息。为进行新一代微型红外地球敏感器研制，开展了基于FPGA 的微型红外热电堆探测器空间应用研究，介绍了红外热电堆技术，采用探测器技术指标，对探测器的圆环效应、温度补偿、响应补偿、非均匀校正、盲元处理进行了研究，实现了红外地球敏感器图像处理系统的方案设计与FPGA 设计。测试结果表明，姿态测量偏差小于0.2?，基于FPGA 微型红外热电堆探测器设计，能够应用于卫星姿态测量，具有小型化、低功耗、低成本特点，具有替代传统机械扫描式红外地球敏感器潜力，具有广阔的应用前景。
微型红外 热电堆 空间应用 micro IR, thermopile, FPGA, space applications FPGA
1 沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 首都航天机械公司, 北京 100076
激光沉积制造过程中, 单道沉积宽度主要受激光熔池宽度的制约, 稳定的熔池是保证成形精度的前提。为了建立工艺参数激光功率、扫描速度以及送粉速率与熔池尺寸之间的经验模型, 采用非匀速段关光控制及卡尔曼滤波技术对采集的熔池测量数据进行去噪处理, 以实现成形过程熔池宽度的精确检测, 为熔池宽度预测精度提供了保证。基于正交试验建立了多元回归模型, 其拟合优度可达94%, 最大误差不超过4.5%。经单一变量试验方法验证, 结果表明熔池宽度与激光功率呈正相关, 与扫描速度呈负相关, 实验结果与回归分析结果具有较好的一致性。
卡尔曼滤波 TA15钛合金 经验模型 熔池宽度 回归分析 Kalman filter TA15 titanium alloy empirical model melt pool width regression analysis 红外与激光工程
2018, 47(11): 1106009
1 中国科学院 国家天文台 空间天文与技术重点实验室, 北京 100012
2 中国科学院大学, 北京 100049
SVOM天文卫星附属的地基广角相机阵(GWAC)含有36个广角望远镜, 其短时标的高精度自动观测建立在实时自动调焦的基础上, 本文将对广角望远镜实时自动调焦的图像清晰度评价方法进行研究和实现。文章首先比较研究了常用望远镜图像清晰度评价方法的原理及在GWAC系统上的适用性, 得出基于星像能量集中度的两种方法: 星像50%能量半径、PSF的FWHM值适用于GWAC系统。区别于常用天文软件包IRAF费时的算法, 本文提出了基于点源强度分布进行PSF拟合计算FWHM的方法, 并进一步探究了诸如拟合模型、选星标准、定心精度、拟合半径、插值方法、插值间隔、FWHM后处理等关键方法参数对FWHM计算精度与速度的影响。最终得到一套适用于GWAC实时自动调焦的清晰度评价方法, 并用C++编程实现。本文中方法FWHM计算误差为0.046 pixel,精度与IRAF相当, 计算焦点位置一致; 单图(挑选后约300颗星)计算时间为0.67 s, 约为IRAF计算时间的1/20, 满足GWAC系统自动调焦的精度与实时性需求。研究结果在GWAC系统中得到应用, 并可为其他自动化望远镜观测系统提供参考。
图像清晰度 自动调焦 点扩散函数 广角望远镜 能量集中度 image resolution automatic focusing point spread function wide-angle telescope energy concentration degree
1 武夷学院数学与计算机学院, 福建 武夷山 354300
2 南昌航空大学信息工程学院, 江西 南昌 330063
建立了氧化锌镀膜光纤传感器中传输光相位偏移的优化模型, 采用混合粒子群优化算法对该模型进行优化。仿真结果表明, 利用该算法可得到传输光相位偏移量的优化值。分析了光纤传感器相关参数对传输光相位偏移的影响; 比较了优化后相位偏移的理论值与实验值, 发现二者基本一致。
光学设计 光纤传感器 相位偏移 混合粒子群优化算法
