大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
光照或成像条件等因素会引起图像间的非线性变化灰度差异,导致图像的匹配效果较差。针对该问题,提出了一种基于栈式自编码(SAE)网络和结合圆形、线形邻域的局部二值模式(CL-LBP)特征描述子的非线性变化灰度差异图像配准算法。首先,结合改进的局部纹理算子与区域特征提取CL-LBP特征描述子并进行匹配。然后,采用监督学习分类的方式消除误匹配。最后,通过SAE网络对构建的匹配表示进行训练,提取匹配表示的深度特征并接入Logistic分类层进行分类。实验结果表明,该算法对非线性变化灰度差异图像的匹配精度较高,且在实际海冰图像中的匹配效果也较好。
图像处理 图像配准 特征提取 栈式自编码 非线性变化灰度差异 激光与光电子学进展
2021, 58(16): 1610009
大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
针对合成孔径雷达(SAR)图像中普遍存在具有相干斑噪声、流冰区域浮冰接触紧密及小碎冰较多等背景复杂问题,提出了一种基于背景抑制显著性检测的SAR流冰分离算法。首先基于图像的显著性检测,通过学习随机森林回归量得到初步显著性图;然后通过超像素构建图像区域并进行离散傅里叶变换,提取区域频域特征并计算卡方距离;之后对边界背景进行抑制,生成背景抑制模块图;最后将两阶段的图融合得到增强显著性图。在SAR海冰数据集上对所提算法、7种显著性算法及3种海冰分割方法进行对比实验。结果表明,所提算法可以有效检测出孤立浮冰,抑制背景区域。
图像处理 合成孔径雷达 海冰 显著性检测 浮冰分离 激光与光电子学进展
2020, 57(20): 201010
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
通过测量单分子荧光亮态、暗态持续时间的概率密度统计特性, 研究了氧气含量对单分子电子转移动力学特性的影响。在富氧环境下,单分子荧光闪烁由离子态的电子布居引起, 呈现幂律分布; 在贫氧环境下,单分子荧光闪烁主要源于三重态的电子布居, 呈现指数截止型幂律分布; 在特定氧气环境下, 两种电子转移过程呈现明显的竞争效应, 部分单分子荧光闪烁服从幂律分布, 其余单分子荧光闪烁服从指数截止型幂律分布。
光谱学 单分子 氧气 电子转移 荧光闪烁 概率密度分布 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 053004
1 东南大学机械工程学院，南京 211189
2 光电控制技术重点实验室，河南 洛阳 471000
3 东南大学机械工程学院，南京211189
4 中国人民解放军空军驻北京地区军事代表局，北京 100009
头盔瞄准数字显示界面的设计关系到飞行员的认知绩效。由于头盔瞄准界面透视显示的特殊性, 其实时变化的背景对于前景色的选取提出了新的要求。通过实验手段, 以游标敏锐度为测量方法, 通过反应时间和正确率的数值, 在典型天空背景样本中对比了前景字符在明度和饱和度两个维度上的相对较优值。实验发现, 头盔瞄准界面在白天和全天候使用状况下, 字符色彩HSB值(120° 33% 33%)和(120° 99% 33%)的色彩识别性较好; 在夜间使用情况下, 字符色彩HSB值(120° 33% 66%)的色彩被识别性较好, 为头盔瞄准界面色彩设计提供了科学的依据。
头盔显示器 瞄准界面 界面设计 色彩设计 Helmet-Mounted Display (HMD) aiming interface interface design color design
利用理论推导及实验验证的方法研究了激光倾斜入射支持燃烧波时纵波声场的指向性。根据激光超声的产生机理,在喷溅物质垂直作用于工件表面的前提条件下,推导了椭圆形声源作用时远场质点的法向位移。获得了纵波声场的指向性函数,分析了影响纵波声场指向性的因素,并进行了实验验证。利用功率密度低于爆轰波点燃阈值的激光烧蚀工件,使用峰值频率为5 MHz压电探头接收纵波,进而获得纵波声场的指向性实验数据,结果表明,实验数据与理论数据能够较好地进行吻合。在光斑短轴长度恒定时,与激光垂直入射相比,各倾斜入射角度下纵波声场的声束轴线指向均保持不变,并且指向性图形随倾斜角度的增加而变得细窄,纵波声场的能量也更加集中。
激光超声 烧蚀机制 激光斜入射 激光支持燃烧波 纵波声场指向性 laser ultrasound ablation mechanism oblique laser laser supported combustion wave directivity patterns of longitudinal wave 强激光与粒子束
2016, 28(2): 021004
山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
近年来，单分子光学已经成为研究物理、化学和生命科学中微观现象和物质组成的重要工具。单分子荧光的有效操控对构建基于单分子的量子器件以及测量化学反应与生命现象具有重要作用。介绍了利用电场操控单分子荧光方面的研究进展，主要包括利用电场对单分子荧光的调制、电场诱导单分子荧光迟滞效应以及单分子荧光开关的制备。
光谱学 单分子荧光 电场 操控 电子转移 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 020003
北京交通大学 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
提出一种激光扫描自动测量轮对几何参数的方法。传统方法将某一特定位置测量的踏面轮廓与标准轮廓进行比较，进而测量出各个参数；该方法采用两个线结构光视觉传感器对轮对进行三维扫描，通过计算机对点云数据进行处理，计算出直径、轮缘厚、踏面磨耗以及轮辋宽等参数，对线结构光视觉传感器与轮对的相对位置和姿态没有严格要求，提高了测量精度。实验结果证明了方法的可行性。
激光技术 自动测量 列车车轮 线结构光视觉传感器
山西大学激光光谱实验室量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006
本文提出一种基于声光延迟效应消除脉冲光信号中微弱背景光噪声的方法, 利用两个串联的声光调制器组成的光学开关有效地抑制了与信号光同频率的背景光, 信号背景改善比达 13 dB。其中, 第一个声光调制器的作用是利用其对脉冲光的非线性光学延迟效应实现信号光与背景光在时序上的分离。第二个声光调制器将时域上已经和脉冲信号光分开的背景光消除。这种方法适用于精密测量和信息处理等领域的脉冲光信号的高灵敏检测。
声光调制器 延迟 脉冲信号 背景噪声 acousto-optic modulator time delay pulse signal background noise
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室，天津 300072
利用连续波激光器和高速CCD，采用数字同轴全息系统，记录了乙醇喷雾粒子场全息图.对粒子场再现像进行聚焦像合成，自适应滤波、二值化、Roberts边缘提取，Hough变换和亚像素精度计算，得到粒子的直径和位置信息.利用两次曝光记录的两个序列全息图得到粒子位移，进而求得粒子的运动速度，给出了实验结果.研究结果表明，该实验系统可用于内燃机喷雾场测量，且具有光路系统简单、成本低等特点.
数字全息 喷雾场 粒子尺寸测量 速度测量 Digital holography Spray Particles sizing Velocity measurement
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室,天津 300072
提出一种记录动态喷雾粒子场的数字全息实验系统。该系统采用数字同轴全息记录系统,利用连续波(CW)激光器和高速电荷耦合器件(CCD)数字记录动态喷雾粒子场的全息图,通过数字再现得到不同时刻粒子场再现像。对粒子场再现像进行自适应滤波,聚焦像合成,二值化,Roberts边缘提取,Hough变换和亚像素精度计算,得到粒子的直径和位置信息,给出了在不同喷油脉宽和不同测量点所记录的柴油雾场的数字全息图,以及在喷油脉宽8 ms时,三维(3D)粒子场空间分布、质量分数分布和沿x,y方向的索太尔平均直径(SMD)分布曲线。
数字全息 粒子尺寸测量 粒度分布 图像处理 喷雾场
