1 中国人民解放军陆军工程大学 石家庄校区 电子与光学工程系, 石家庄 050003
2 中国人民解放军陆军工程大学 石家庄校区 导弹工程系, 石家庄 050003
为了提高二向性反射率分布函数(BRDF)模型参数拟合的效率, 充分了解地物目标的光谱方向特性, 提出了一种基于广义逆矩阵的BRDF模型参数拟合方法。首先分析了地物光谱反射的方向特性, 然后使用成像光谱仪测量不同方向条件下目标的光谱反射率, 将实验条件与先验测量数据代入BRDF模型中, 建立广义逆矩阵等式并拟合出测量目标的模型参数; 利用拟合的目标BRDF模型参数反推任意特定方向条件下的光谱反射率,并与实测数据作对比, 采用光谱角制图法度量其相似度。结果表明, 草地和迷彩雨衣的拟合光谱曲线与实测光谱曲线的相似度很高, 分别达到了0.1307和0.0896, 证实了该参数拟合方法的有效性, 同时也验证了BRDF模型的泛化拟合能力。该方法原理简单、快速有效, 可为其它类型的BRDF模型参数拟合与后续地物目标光谱特性研究提供参考。
光谱学 BRDF模型 广义逆矩阵 参数拟合 spectroscopy binary reflectance distribution function generalized inverse matrix parameter fitting
1 陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 石家庄 050003
2 陆军工程大学石家庄校区 导弹工程系, 石家庄 050003
为了准确地对陆基成像条件下高光谱图像的噪声水平进行评估, 提出了一种基于边缘剔除后残差调整的局部标准差法。首先将获取的高光谱图像分成若干个大小合适的子块, 而后利用Canny边缘检测算子检测出图像的边缘信息, 判断并剔除其中含有边缘的子块, 将剔除边缘子块后的均匀子块采用多元线性回归后求取残差的方法进行噪声估计。结果表明, 对同一幅陆基高光谱图像的不同子区域进行4×4像元与8×8像元分块, 得到的噪声总误差值分别为1.985×103与2.197×103。该噪声估计方法对陆基成像条件下高光谱图像的噪声评估具有较强的鲁棒性, 可为后续陆基高光谱图像处理与应用提供参考。
光谱学 高光谱图像 噪声评估 边缘剔除 spectroscopy hyperspectral image noise assessment edge elimination
陆军工程大学石家庄校区 纳米技术与微系统实验室, 河北 石家庄 050003
针对目标跟踪任务中由于摄像机或目标运动而产生的目标模糊问题, 基于ECO_HC算法提出了方向梯度-色度饱和度直方图(Histogram of Oriented Gradient and Hue Saturation, HOGHS)和Zernike矩特征相结合的运动模糊目标跟踪算法。首先, 结合fHOG和颜色构造了HOGHS特征, 介绍了Zernike矩性质, 并结合HOGHS和Zernike矩实现了目标的特征表达; 然后, 提出了一种兼顾定位精度与鲁棒性的响应图质量评估方法, 并基于该方法实现了HOGHS和Zernike矩特征权重的自适应融合。将本文算法与其他四种先进跟踪算法在OTB-100测评集运动模糊图像序列中进行验证, 本文算法的精确度与成功率分别为0.849与0.827, 帧率达38.4 frame/s, 同等条件下, 本文算法较在VOT-2016上表现优秀的ECO_HC于Pre-20和AUC指标上分别提升了2.3%与2.4%。实验结果表明本文算法能够有效地完成运动模糊目标跟踪任务。
运动模糊 目标跟踪 Zernike矩 motion blur object tracking Zernike moments ECO_HC ECO_HC
陆军工程大学纳米技术与微系统实验室, 河北 石家庄 050003
为提高复杂场景下运动目标检测的完整性和准确性,提出了一种多特征结合的运动目标检测方法。提出了一种自适应的高斯混合建模算法对颜色特征进行建模;通过滞后多阈值建模的方法,同时利用颜色和改进的局域二值模式纹理特征对环境背景进行了建模,并采用邻域补偿策略将基于两种特征提取得到的目标区域进行了结合;采用结合Canny思想改进的Kirsch方法进行了边缘提取,消除了鬼影误识别像素,改善了前景目标边缘。实验结果表明,所提方法在运动目标检测的完整性、准确性等指标上优于传统算法的,实时性也较好。
测量 运动目标检测 多特征 背景建模 纹理 滞后多阈值
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Nanotechnology and Microsystems, Mechanical Engineering College, Shijiazhuang 050000, China
2 State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Science, Beijing 100084, China
Short-wave infrared (SWIR) detectors combining AlAs/In0.53Ga0.47As/AlAs double barrier structure (DBS) with In0.53Ga0.47As absorption layer are fabricated by molecular beam epitaxy. By adding a p-charge layer, the dark current density of the detector is lowered by 3 orders of magnitude. The responsivity of the detector is tested at room temperature, which reaches 6000 A/W when the power of the incident light is 0.7 nW. The noise equivalent power (NEP) of the detector at 5 kHz is measured to be 3.77×10 14 W/Hz1/2 at room temperature.
250.0040 Detectors 230.5160 Photodetectors 160.1890 Detector materials 060.5565 Quantum communications Chinese Optics Letters
2016, 14(2): 022501
1 军械工程学院纳米技术与微系统实验室, 河北 石家庄 050003
2 中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室, 北京 100083
对一种共振隧穿弱光探测器的分子束外延生长条件进行了研究。对探测器结构进行设计，研究了不同Al束流和不同生长温度下In0.52Al0.48As 材料的生长质量，结合X 射线衍射及原子力显微镜测试结果确定了In0.52Al0.48As 材料的最佳生长条件。研究了不同Ga束流下In0.53Ga0.47As材料的生长质量，并采用一种衬底变温的生长方法解决了恒温生长较厚In0.53Ga0.47As外延层时表面容易出现点状突起的问题，获得了平整的In0.53Ga0.47As外延表面。分别采用恒温和变温的生长方法制备了探测器样品，并对其电流-电压特性及光响应进行了测试，测试结果表明，采用变温生长方法制备的探测器样品具有更高的峰值电流和光响应。
探测器 分子束外延 共振隧穿二极管 黑体响应度
1 军械工程学院 纳米技术与微系统实验室， 石家庄 050003
2 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院， 北京 100191
为有效抑制光纤陀螺(FOG)随机噪声，提出将一种多尺度变步长最小均方(MVSLMS)自适应算法应用于FOG数据处理中。根据FOG输出数据的特点，构建了MVSLMS自适应滤波器，提出了FOG信号滤波算法的实现步骤。对FOG实测静态数据、振动数据和速率测试数据进行了滤波实验，结果表明所提算法对FOG随机噪声的抑制效果明显，相比LMS滤波，MVSLMS自适应滤波后的静态数据零偏稳定性数值减小了72.0%，振动数据在振前、振中、振后零偏稳定性数值分别减小91.5%,77.4%和96.5%，速率测试数据标准差减小了54.4%。摇摆测试滤波实验结果表明所用算法对FOG真值信号具有较好的跟踪能力。
光纤陀螺 自适应滤波 变步长LMS算法 多尺度小波变换 fiber optic gyroscope adaptive filtering variable step LMS algorithm multiple-scale wavelet transform 强激光与粒子束
2014, 26(7): 071002
1 军械工程学院 纳米技术与微系统实验室, 河北 石家庄 050003
2 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
为解决光纤陀螺(FOG)信号滤波过程中噪声抑制与信号跟踪的矛盾，提出了一种自适应滑动平均离散小波变换——双模式卡尔曼滤波(AMA-DWT-DMKF)算法，利用AMA算法将FOG输出信号划分为信号过渡区域和稳定区域，并融合DWT算法和基于不同过程噪声方差Q/测量噪声方差R比条件下Kalman滤波算法的优势特性，对AMA算法判定结果进行针对性滤波。采用AMA-DWT-DMKF算法对FOG静态信号、扰动信号以及变化的速率信号进行滤波，实验结果表明，所提算法在保证较高噪声抑制能力的同时，具有较好的信号跟踪能力。
光通信 光纤陀螺 信号滤波 自适应滑动平均 信号跟踪
军械工程学院纳米技术与微系统实验室, 河北 石家庄 050003
为了更好地分析光纤陀螺在动态环境下的性能，提出了采用动态Allan方差(DAVAR)的方法全面表征光纤陀螺的动态特性。DAVAR是一种最新提出来分析非平稳信号的方法，是Allan方差法的扩展和完善。针对高精度光纤陀螺进行分析，分别在振动和变温条件下获得实测数据，采用DAVAR计算每个样本的Allan方差，并求得五个噪声系数的二维表示，用来细化和辨识信号动态特征。实验结果表明，DAVAR法可以量化地分析光纤陀螺输出信号中各项噪声系数在动态环境下的变化情况，准确地反映陀螺的动态特性。采用DAVAR分析光纤陀螺信号，可为之后的噪声滤除提供理论支撑和实验依据。
测量 动态Allan方差 光纤陀螺 振动 温度
军械工程学院纳米技术与微系统实验室， 河北 石家庄 050003
量子信息技术的发展对单光子探测器提出了更高的性能要求，新型的量子点单光子探测器具有很好的性能和发展潜力。研究了一种基于量子点场效应晶体管(QDFET)的单光子探测器，介绍了QDFET的光电导增益原理，对QDFET进行了材料选择和结构设计，并重点对QDFET的量子化光电导和增益的噪声平衡进行了实验分析，结果表明QDFET单光子探测在灵敏度、光子响应、光子分辨等方面具备很好的特性。
探测器 单光子 量子点场效应晶体管 异质结 量子点接触
