利用双向反射分布函数描述目标表面的散射特性是最成熟和常用的方法,其关键在于如何快速准确地获取双向反射分布函数中的各特征参量。基于Cook-Torrance模型对目标表面散射进行建模,使用1550 nm激光对黑漆涂层金属进行探测,将测量数据用遗传-禁忌搜索混合算法进行反演,来获得模型中的未知参量。对比遗传算法和遗传-模拟退火混合算法可知,该算法优化了迭代次数,减小了计算误差,得到与实验值吻合的理论计算值。该研究提供了一种快速准确得到双向反射分布函数中未知参量的计算方法。
散射 双向反射分布函数 遗传算法 禁忌搜索算法 涂漆金属 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2129001
中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所, 北京 100029
开展了绝对辐射计溯源至低温辐射计的计量技术研究。选用激光作为光源,采用光斑非全覆盖绝对辐射计接收面的辐射功率模式进行校准实验。利用溯源至低温辐射计的陷阱探测器作为标准器定标激光器功率,然后通过替代法将量值传递至绝对辐射计。通过绝对辐射计光阑面积校准,实现激光功率与绝对辐射计测量辐照度的转化。通过对陷阱探测器的校准、绝对辐射计锥腔不同位置空间响应均匀性、锥腔的波长选择性等特性的分析,对实验所用绝对辐射计校准不确定度进行了详细评估,得到的校准不确定度为0.86%(包含因子k=2)。
测量 绝对辐射计 低温辐射计 量值溯源 测量不确定度
1 中国计量科学研究院光学与激光计量科学研究所, 北京 100029
2 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
针对航天用三结砷化镓太阳电池的光电性能测量,介绍了太阳模拟器法和高空气球法两种方法。阐述了太阳模拟器法的测量原理和关键量值的溯源路径,基于双光源稳态太阳模拟器和光谱失配分析技术,对航天用三结砷化镓太阳电池的光电性能进行了测量,获得了短路电流、开路电压和最大发电功率等关键参数及相应的温度系数。介绍了高空气球法测量技术,高空氦气球将三结砷化镓太阳电池搭载至海拔35 km以上的高空中,在高空自然太阳光下进行光电性能测量,采集了伏安特性数据及实时温度数据。对高空自然太阳光条件下测得的数据执行温度修正后,与地面太阳模拟器法所得的数据进行对比。结果显示,两种测量方法在短路电流、开路电压和最大发电功率上的最大相对偏差分别为2.61%、2.13%和1.63%,结果具有较好的一致性。
测量 计量学 航天用多结太阳电池 光电性能 太阳模拟器 高空气球
强激光与粒子束
2020, 32(2): 025011
1 北京科技大学 材料科学与工程学院, 北京 100083
2 中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院, 北京 100083
3 西京学院 理学院, 西安 710123
4 北京科技大学 化学与生物工程学院, 北京 100083
5 北京大学 工学院, 北京 100871
为了制备快速响应的蓝相(BP)液晶电光器件, 并研究其在不同电场频率下的响应, 本文首先合成了双频液晶分子(DFLC), 将其加入蓝相母体液晶中, 得到了可双频驱动的蓝相液晶(DF-BPLC)材料。利用偏光显微镜(POM)在不同频率的电场下观察其织构及相变行为, 通过添加DFLC, 可以调控BP温域。在低频电场下, 由于电场取向作用及DFLC的弯曲结构和挠曲电效应可使得BP温域得到拓宽。但在高频电场下, BP温域有所减小。所制备DF-BPLC材料既具有频率响应特性又具有优异的电光性能, 在光电器件中有很好的应用前景。
液晶 蓝相 双频液晶, 频率调控 liquid crystal blue phase dual frequency liquid crystal frequency response
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
针对目标检测准确率低,物体位置不精准的缺点,设计了一种基于改进的特征提取网络的目标检测算法。首先将训练集进行数据增强;其次设计了一种双通道网络,用于目标检测算法Faster R-CNN的特征提取;最后在算法的预测部分,对非极大值抑制(NMS)机制进行了改进,并采用加权平均方法获取存在多个相近的预测框的位置。在VOC 2007和VOC 2012数据库上进行实验,表明本文算法比经典的目标检测算法效果要好,准确率达到79.1%,提升了3%~4%,验证了本文算法的有效性。
图像处理 深度学习 目标检测 特征提取 卷积神经网络 激光与光电子学进展
2019, 56(23): 231008
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
为使通过卷积神经网络学习到的人脸识别特征更容易判别,在角度距离损失函数A-Softmax的基础上进行改进,将人脸属性融入到训练过程中,如性别、年龄和种族。使用属性驱动损失函数,利用属性邻近性对特征映射进行正则化,实验结果表明本方法学习到更多与属性相关的鉴别特征。本文改进算法在人脸验证数据集(包括LFW,CFP,AgeDB和 MegaFace)上均取得不错的效果,验证了该改进算法的有效性。
机器视觉 人脸识别 卷积神经网络 人脸属性 激光与光电子学进展
2019, 56(24): 241505
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
针对教室场景下后排学生人脸微小难以检测的情况,提出一种基于卷积神经网络的教室人脸检测算法。采用两阶段检测形式,运用残差神经网络的结构对教室人脸进行特征提取,同时构建特征金字塔,并将Softmax损失函数与中心特征损失函数结合,运用合适的激活函数进行训练。此算法在教室场景下获得95.2%的准确率,且在通用数据集Wider Face的三个等级验证集上分别获得93.0%,87.3%,58.3%的平均精度均值。
机器视觉 人脸检测 教室考勤 卷积神经网络 深度学习 激光与光电子学进展
2019, 56(21): 211501
武汉理工大学资源与环境工程学院, 湖北 武汉 430070
三维块匹配(BM3D)算法能够有效抑制平稳信号中的噪声。对于具有随机特性的合成孔径雷达影像斑点噪声,受限于三维变换阈值单一和在局部邻域寻找相似块,BM3D算法的滤波效果不佳。提出了基于K-Means聚类的BM3D算法,并将其应用于合成孔径雷达影像斑点噪声抑制。对图像块集合根据均值、方差和极差值构建的特征向量进行聚类,估计每一类块的噪声方差,根据类噪声方差估计自适应三维变换阈值;在每一个图像块类内部寻找相似块,实现全局相似块的快速查找。实验结果表明,同BM3D算法和非局部均值算法相比,所提算法具有更好的视觉效果和更高的峰值信噪比。
图像处理 合成孔径雷达 斑点噪声抑制 三维块匹配 图像块聚类 自适应阈值 激光与光电子学进展
2018, 55(4): 041004