1 湖北汽车工业学院 机械工程学院，湖北十堰442002
2 上海大学 上海市智能制造与机器人重点实验室，上海0007
为了实现轮毂焊缝缺陷的智能化检测，本文对深度学习目标检测算法（You Only Look Once version3，YOLOv3）进行改进，得到YOLOv3-MC算法用于轮毂焊缝缺陷的检测。首先，使用工业相机采集轮毂焊缝图像，然后标注图像制作数据集，并且通过数据增强方法扩充数据集。接着，为了提高算法检测精度，使用Mish激活函数替换YOLOv3主干网络中的激活函数。修改算法的损失函数，使用完备交并比（Complete Intersection over Union，CIoU）的计算方法提升算法检测的定位精度。最后使用训练集训练算法模型，再使用验证集和测试集图像数据进行检测试验，结果表明，YOLOv3-MC的最优模型在验证集上的平均准确率（Mean Average Precision，mAP）达到了98.94%，F1得分值为0.99，平均交并比（Average Intersection over Union，AvgIoU）为80.92%，检测速度为76.59帧/秒，模型大小234MB。该模型在测试集上的检测正确率达到了99.29%。相较于传统机器视觉检测方法，该方法提高了检测精度，满足轮毂生产企业的焊缝实时在线检测需求。
焊缝缺陷检测 YOLOv3-MC Mish激活函数 损失函数 weld defect detection YOLOv3-MC mish activation function loss function
本文用射线光学的方法计算了球形微粒在微纳光纤涡旋倏逝场中的受力,并研究了微粒与微纳光纤表面之间的距离、微粒半径和微纳光纤半径对微粒受力的影响。微粒在梯度力的作用下被捕获到微纳光纤表面,同时在散射力的作用下沿微纳光纤中光束传播的方向绕光纤螺旋状运动。离光纤表面距离越远,微粒受到的光辐射压力越小。当微纳光纤半径不变时,微粒的径向捕获效率、沿光轴的传输和绕光纤的转动可分别通过微粒的半径来优化; 而当微粒半径不变时,可分别通过微纳光纤半径来优化。
微纳光纤 涡旋光束 射线光学 螺旋运动 散射力 nanofiber vortex beam ray optics spiral movement scattering force
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
3 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室, 陕西 西安 710071
针对机载合成孔径激光雷达实测数据成像中旁瓣较高的问题, 提出一种新旁瓣抑制算法。压缩感知理论表明, 稀疏信号恢复重构过程的同时, 信号旁瓣会被压低, 但合成孔径激光雷达图像不是稀疏的。针对这一问题, 提出了一种基于改进SVA(Spatially Variant Apodization)和压缩感知重构SAL图像的旁瓣抑制算法。首先, 利用改进SVA算法将SAL图像变稀疏, 然后再利用压缩感知算法对稀疏图像进行恢复。分别对SAL仿真数据和实际高旁瓣SAL复图像进行抑制旁瓣处理。仿真结果表明: 该算法能够在保证主瓣不被展宽的前提下有效抑制SAL旁瓣。
合成孔径激光雷达 改进切趾滤波算法 压缩感知 稀疏 旁瓣抑制 SAL modified SVA compressed sensing sparse sidelobe-suppression 红外与激光工程
2018, 47(12): 1230005
武汉理工大学 理学院 物理系, 武汉 430070
为了分析聚焦光束对多层粒子的捕获效率, 结合矢量衍射积分、T矩阵方法以及Maxwell应力张量积分, 通过理论推导给出了双层球形粒子的T矩阵的详细表达式, 并对双层球形粒子在聚焦光场中的受力进行了数值计算, 详细分析了内层折射率和内层尺寸对光场捕获效率的影响。结果表明, 只有内层折射率在一定范围内, 聚焦光束对双层球形粒子才具有捕获作用, 随着内层折射率增加, 最大后向捕获效率先增加后减小至零, 对于空心粒子, 内层尺寸越大, 聚焦光束对粒子的捕获作用越弱, 且平面波的捕获作用比高斯光束更强。此双层球形粒子的受力计算可以拓展到多层的复杂粒子的情形。
激光技术 光学捕获 T矩阵 双层球形粒子 laser technique optical trapping T matrix double-layer spherical particle
西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室,陕西 西安 710071
合成孔径激光雷达(SAL)是作为未来远距离高分辨率对地区域观测的理想方式。针对传统的单发单收合成孔径激光雷达系统中高分辨率和宽测绘带的矛盾导致测绘带宽窄的问题,提出一种多发多收合成孔径激光雷达工作体制,该体制工作在低PRF模式,保证了距离向测绘带的不模糊,在方位向采用了多通道技术,利用虚拟孔径和真实孔径结合实现了方位向的多普勒不模糊。通过自适应波束形成将多通道数据合成大带宽无模糊数据,实现高分辨率宽测绘带成像。首先简述了方位向多通道技术提高方位向分辨率的原理; 随后提出了多发多收合成孔径激光雷达的工作体制,并且给出了该工作体制下的信号模型,针对低脉冲重复频率条件下的多普勒模糊问题,提出了基于自适应波束形成解模糊信号处理方法。最后,通过三发三收体制验证多发多收合成孔径激光雷达工作体制的可行性。
合成孔径激光雷达 多发多收 高分辨率 宽测绘带 多普勒模糊 synthetic aperture ladar multiple-transmitter-multiple-receiver high-resolution wide swath Doppler ambiguity 红外与激光工程
2016, 45(8): 0830001
西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室，西安 710071
逆合成孔径激光成像雷达受激光调制技术以及回波相位信息易受大气湍流破坏的限制，采用常规的相位相干积累类方法得到目标二维高分辨图像很困难.针对这一情况，提出了一种基于逆Radon变换的实包络成像算法.利用回波距离脉冲压缩后的实包络信息，实现方位向的非相干积累，最终得到二维高分辨图像.通过该算法，成像系统可以使用非相干激光信号，在脉冲重复频率较低且存在大气湍流的情况下，也可以获得高质量的成像结果.仿真实验验证了此算法的有效性和优越性.
实包络成像算法 逆Radon变换 逆合成孔径激光成像雷达 脉冲重复频率 非相干积累 Real Envelope Imaging Algorithm (REIA) Inverse Radon Transform (IRT) Inverse Synthetic Aperture Imaging Lidar (ISAIL) Pulse Repetition Frequency (PRF) Noncoherent integration
西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室,西安 710071
在描述了调频连续波信号模型以及其外差接收体制特点的基础上,针对传统合成孔径雷达的“一步一停”模型中忽略的平台连续运动引入的多普勒频移项,采用线性调频连续波信号的合成孔径成像激光雷达瞬时距离较传统合成孔径雷达的改变.推导出在该模型下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法,一并考虑了在连续波信号模型中多普勒频移项对成像的影响.仿真证明了该算法能有效补偿平台连续运动带来的影响.
激光雷达 合成孔径 频率变标算法 调频连续波 Ladar Synthetic aperture Frequency scaling algorithm FMCW
西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室, 陕西 西安 710071
合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源的成像系统,可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果。首先,在理想条件下分析了调频连续波的信号模型,推导出在连续波系统聚束模式下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法。然后,使用傅里叶变换法对符合von Karman谱的随机相位屏模拟大气湍流,并分析了Fried参量和合成孔径长度之间的关系。最后,仿真说明真空中采用方位预处理可以消除图像重影,并且补偿多普勒频移项可以消除8.6～9.3 dB的能量损失和使图像散焦的现象。而在有大气影响时,合成孔径长度的选择小于Fried参量时,图像方位向可以良好聚焦。
激光雷达 合成孔径 调频连续波 聚束式 方位解模糊 成像算法 随机相位屏 Fried参量
