1 安徽工程大学计算机与信息学院，安徽 芜湖 241000
2 计算机网络和信息集成教育部重点实验室（东南大学），江苏 南京 210096
3 东南大学影像科学与技术实验室，江苏 南京 210096
提出一种基于多通道交叉卷积UCTransNet（MC-UCTransNet）的图像域双材料分解方法。该网络以UCTransNet为基础架构，采用通道交叉融合转换器和通道交叉注意模块来提高基材料分解性能，实现双输入双输出的端到端映射。网络中通道交叉融合模块和通道交叉注意模块可更好地捕捉复杂的通道信号相关性，以更充分地进行特征提取与融合，实现基材料生成路径之间的信息交换。为进一步提高模型的拟合性能，网络训练时采用混合损失及Sigmoid函数的归一化方法。实验结果表明，在骨骼基材料及软组织碘基材料分解任务中，所提方法能获得优质的基材料图像，与对比方法相比，其分解后的基材料图像在准确度及噪声伪影抑制上表现更好。
机器视觉 双能计算机断层成像 基材料分解 多通道交叉卷积 注意力 噪声抑制
1 西北大学物理学院，陕西 西安 710127
2 西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室，陕西 西安 710076
宽谱光源驱动谐振光纤陀螺（RFOG）利用宽带光源抑制寄生噪声。然而，宽带光源引入的过量相对强度噪声（RIN）成为陀螺精度提升的主要限制因素。因此，考虑到不同光纤环形谐振腔（FRR）参数的影响，研究宽谱光源驱动RFOG中的RIN具有重要意义。基于宽带光源驱动RFOG的传输特性，构建了宽谱光源驱动RFOG中RIN的理论模型。分析了放大自发辐射源（ASE）谱宽和谐振环的分光比对腔内RIN的影响，并通过实验验证了理论结果的准确性。这些结果为减轻宽带光源驱动RFOG系统中的RIN提供了理论参考。
光纤光学 谐振式光纤陀螺 相对强度噪声 光纤环形谐振腔 光谱 宽谱光源
1 三峡大学 a.湖北省水电工程施工与管理重点实验室
2 b.水利与环境学院, 宜昌 443002
3 甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司, 兰州 730030
4 中国葛洲坝集团易普力股份有限公司, 重庆 401121
岩石爆破块度作为评价爆破效果的主要指标, 直接影响到水利水电工程后续的建设目标和建设成本。在工程爆破开采石料过程中, 提高爆破效率和质量, 满足良好的级配曲线需求, 对水利水电工程建设筑坝骨料的开采具有重要意义。通过建立二维有限元数值计算模型, 开展了自由面数量和孔间不同延迟时间对岩石爆破破碎效果影响的研究。首先从理论角度阐明了孔间应力波的相互作用和爆炸应力波在自由面的反射机理, 分析了爆破裂纹产生的条件; 然后借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件, 采用RHT模型模拟了不同数量自由面、不同孔间延迟时间条件下群孔起爆岩石破裂过程, 并采用WipFrag分析了不同起爆条件下的岩石级配情况。数值模拟结果表明: 不同数量自由面对爆破级配的影响明显, 与无自由面相比, 单个自由面、两个自由面、三个自由面的最大块度分别减小了25.9%、46.5%和61.8%, 其他块度指标也明显减少, 可见自由面数量越多, 岩石中产生的裂纹数量越多, 爆破破碎效果越好。与同时起爆相比, 延迟爆破有利于提高岩石的破碎效果, 但在短延迟爆破中应力波在孔间相互作用对提高岩石的破碎效果并不明显。
延迟时间 爆破块度 自由面 孔间延迟 应力波 delay time blasting fragmentation free surface delay interval stress wave
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
4 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
使用气溶胶自动观测网（AERONET）东沙站的长期观测资料，初步建立逐月的南海东沙海域气溶胶光学特性模型。长期观测数据表明，东沙海域气溶胶光学厚度（AOD）基本低于0.5，春秋两季达到峰值，夏季最低。气溶胶粒子的有效半径在春秋两季较小，其余月份在0.5 左右。使用三模态对数正态函数拟合区域气溶胶粒径谱，得到细模态半径为0.1 ，中间模态半径为0.28 ，粗模态半径为2.2 。基于多波段AOD观测数据，评估该模型计算所得AOD光谱和透过率误差，可见和近红外波段透过率的均方根误差（RMSE）为1%~2%，AOD的RMSE为0.01~0.03。结果表明，所建气溶胶模型可以准确描述东沙海域的气溶胶光学特性，满足工程计算的精度要求。
大气光学 气溶胶模式 海洋气溶胶 气溶胶光学特性 AERONET 光学学报
2023, 43(24): 2401002
1 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650216
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室，江苏 南京 210023
4 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室，云南 昆明 650216
在激光测距过程中，实时获取激光发射功率数据可为后续数据精度处理分析及激光测距系统故障点排查提供重要依据。通过实时测量激光发射链路中的反射镜透射光，利用前期获取的反射镜透射光与反射镜反射光之间的对应关系，采取相对测量的方式获取实时的反射光功率，达到实时监测激光发射功率的效果，并基于中国科学院云南天文台53 cm双筒望远镜激光测距系统搭建实验平台进行验证。实验结果表明，该激光功率实时监测方法能够在激光发射链路无损耗的前提下实时获取激光发射功率；反射光功率与透射光功率具有良好的线性关系，其Spearman相关系数为0.9991，线性关系稳定可靠，满足长时间激光测距的需求；验证了该方法的可行性，可适用于各类空间目标激光测距的激光功率实时监测中。
激光测距 激光功率实时监测 相对测量 库德光路 laser ranging real-time laser power monitoring relative measurement Coude optical system 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230109
1 西北大学物理学院，陕西 西安 710127
2 西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室，陕西 西安 710076
偏振噪声是谐振式光纤陀螺谐振腔中较为严重的光学噪声之一。基于琼斯矩阵的方法建立完整的光路传输模型，对谐振腔顺时针和逆时针两路光传输进行分析，得到环境温度在-40 ℃~80 ℃范围内变化时偏振噪声导致的陀螺误差。结果表明，在线起偏器消光比为30 dB时，耦合器直通端对准角度误差小于2.78°，耦合系数为0.05，双90°熔接点两侧光纤长度差容错值在0.207 m以内，使得陀螺输出误差小于0.01（°）/h。基于此，当陀螺系统工作导致内部温度分布非均匀时，谐振腔上每相邻两段光纤间温度分布差需小于3.122 ℃。各影响因素的参数选择可为变温环境下由于偏振噪声导致的误差分配设计提供理论指导。
谐振式光纤陀螺 琼斯矩阵 偏振噪声 变温环境 光学学报
2023, 43(19): 1906007
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230219
1 中国航空制造技术研究院，北京 100024
2 南京工业大学材料科学与工程学院，江苏 南京 211816
利用搅拌摩擦技术，制备了不同工艺复合修复的激光熔化沉积2024铝合金，并且对这种复合工艺下制备的铝合金样品的显微组织和力学性能进行了研究。采用了直径为10 mm的搅拌头，搅拌摩擦工艺的旋转速度和进给速度分别为800 r/min和50 mm/min。利用光学显微镜和维氏硬度计研究了复合制造2024铝合金的显微组织和力学性能。结果表明：与激光熔化沉积相比，经过80%搭接率搅拌的2024铝合金的显微组织得到了细化，呈现梯度分布；时效处理后，基板区的硬度为135～140 HV，得到了显著提高，且经过搅拌后二次沉积的变形区域硬度可达到160 HV，同时随着沉积次数的增加，硬度出现梯度分布。
激光技术 铝合金 增材制造 搅拌摩擦增材制造 人工时效 固溶处理 中国激光
2022, 49(14): 1402805
1 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京市生物医学工程高精尖创新中心，北京 100191
2 北京大学生物医学前沿创新中心，北京，100871
生物样品存在着丰富的物质信息，每一种物质都有其自身独特的性质及功能，对这些物质在生物体内的产生、转运、分布等进行研究可以使我们更加深入地了解生物系统。具备良好化学特异性的光学显微镜为这些研究提供了强大且可靠的工具。拉曼散射技术由于解决了荧光显微镜所需的外源性标记所带来的问题，极大地促进了生物医学的发展。高光谱相干拉曼散射（hyperspectral coherent Raman scattering，HS-CRS）技术可对不同成分物质进行无标记化学成像，通过同时提供图像和光谱信息，对样品内物质的性质、含量和分布状况做出判断，为科研人员提供了更多维度的物质信息。HS-CRS技术在近几十年内进行了不断的技术更新并在生物医学领域完成新的技术应用，本文对主要的HS-CRS技术的实现形式及方案进行了介绍，并总结了HS-CRS技术在生物医学领域的应用。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617003
西安建筑科技大学 信息与控制工程学院, 陕西 西安710055
烟雾是火灾早期检测的重要特征。传统机器学习及二维卷积神经网络烟雾检测算法对烟雾特征的提取局限于空间领域, 无法提取时域信息。现有的三维卷积神经网络检测算法则存在计算成本高、检测时效低的问题, 导致检测准确率和虚警率不理想。针对上述问题, 本文提出一种基于时空域深度学习的烟雾视频检测方法。利用分块运动目标检测方法提取烟雾视频的运动目标, 过滤非烟雾目标; 同时将三维卷积神经网络拆分, 形成一种二加一维时空域网络模块, 提取时空域特征, 提高检测时效。为抑制无关特征, 引入注意力机制, 增加压缩和激励网络重新标定特征通道权重, 提升烟雾检测准确率。研究结果表明, 本文所用算法的平均准确率为97.12%, 平均正确率为97.06%, 平均虚警率为2.74%, 平均检测帧率为10.49帧/s, 满足火灾烟雾探测需求, 检测时效得到明显提高。
烟雾检测 深度学习 时空域 运动目标检测 注意力机制 smoke detection deep learning spatio-temporal moving target detection attention mechanism
