光子学报
2021, 50(11): 1112003
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
相位恢复算法一直存在着精确度不高, 收敛速度慢甚至停滞不前等问题。将基于光强传输方程 (TIE)法与 G-S迭代算法混合提高了相位恢复的精确度, 梯度算法的提出加大了迭代步长, 使得收敛速度加快。采用 GS-TIE算法和振幅加成梯度算法分别从仿真和实验的角度去比较分析恢复的效果。通过对二维图像仿真得出, 振幅加成梯度算法在收敛速度上是 GS-TIE迭代算法的 3倍, 精确度是 GS-TIE迭代算法的 10倍。从实验结果得知, GS-TIE恢复的相位清晰可见, 轮廓明显, 在边缘处过度均匀, 而振幅加成梯度算法相对比较模糊, 在轮廓边缘处过度不均匀, 悬差较大。
相位恢复 振幅加成算法 梯度算法 GS-TIE迭代算法 phase retrieval amplitude-addition algorithm gradient algorithm GS-TIE iteration algorithm
华中光电技术研究所－武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
为了研究平面环形腔光阑误差对腔损耗的影响, 利用Fox-li数值迭代法通过GLAD光学仿真软件对平面环形腔进行建模, 仿真计算了平面环形腔中椭圆光阑的尺寸和中心位置偏移误差分别在短轴和长轴方向上对腔损耗产生的影响。结果表明: 在满足基横模运行条件下光阑尺寸越小、中心位置越偏离原点, 损耗越大, 变化越快。在0.03 mm的误差范围内, 误差为负值时尺寸误差引起的损耗变化总是大于中心位置偏移所引起的损耗变化; 短轴方向的误差所引起的损耗变化总是大于长轴方向上误差引起的损耗变化。
平面环形腔 光阑误差 Fox-Li迭代法 损耗 planar annular cavity aperture error the fox-li iteration algorithm loss of cavity
西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
提出了一种基于代数迭代的Mojette变换层析重建算法。在确定最佳投影角度的基础上,结合传统层析技术中的乘性代数迭代算法进行重建。利用该算法对轴对称火焰进行了层析重建。数值模拟结果表明,与基于角的重建算法相比,该算法在噪声较大情况下的层析重建质量更好。
图像处理 层析成像技术 代数迭代算法 Mojette变换 燃烧场成像
哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
为了解决三线阵CCD空间目标位姿测量的精度问题,提出一种高精度位姿解算方法。该算法将所有线阵CCD相机的坐标系进行统一化处理。通过建立一个新的误差评价函数,运用改进的正交迭代算法求解位姿参数,并进行非线性优化。仿真和实际测量结果表明,该算法有效避免了因数据恶化或初值选取等因素造成的不收敛或收敛差的问题。与传统算法相比,该算法测量精度和抗噪特性均得到有效改善,计算效率提高了4.6倍,实际测量的6个自由度的最大相对误差为0.71%。该测量系统可实现对空间目标的高精度实时测量,且具有安装方便、应用范围广等优点。
机器视觉 正交迭代算法 位姿解算 线阵CCD 空间目标
浙江大学 光电科学与工程学院, 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
为了实现从室温到1000℃范围内的多点温度实时测量, 基于红蓝宝石光纤传感探头, 研制了一种连续快速温度测量的多通道光纤温度传感器.该系统结合了荧光测温和辐射测温原理, 可同时测量8个传感探头的温度随时间的变化信号.提出基于面积平衡计算的数字迭代算法用来计算荧光寿命.与快速傅里叶变换算法的仿真对比结果表明, 该算法计算速度快、抗噪声能力强、结果稳定性好、测量精度高.对系统进行长期的温度和稳定性实验, 结果表明该系统具有较高的稳定性和测量精度, 测温范围从室温到1000℃, 精度达±1℃.
光纤传感器 温度测量 红蓝宝石光纤 辐射测温 数字迭代算法 Fiber optic sensors Temperature measurement Sapphire-ruby fibers Radiation Digital iteration algorithm 光子学报
2016, 45(7): 070706001
1 西安光学精密机械研究所 信息光子学研究室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
数字水印技术是一种新型的光信息加密技术，具有很强的伪装能力，但受到相位探测误差问题的限制，在信号还原过程中，传统的通过先求解相位后逆光路计算明文信息的方法并不具有实用性。迭代算法通过在频谱域和空间域施加有关约束，可有效实现对微弱信号的还原。结合数字水印技术和迭代算法的有关理论，提出了一种新的信息加密和还原技术，可以突破相位探测误差问题的限制。此外，该技术可以有效地隐藏和还原目标信息，对相位板的准确性要求高，使得信息难以被破解\.理论分析和仿真结果表明，平均均方误差在经过若干次迭代计算后，成功收敛，其还原系统具有高稳健性。该技术具有伪装能力强、恢复算法收敛快的优点，可广泛应用于个人身份伪装和信息识别等领域。
傅里叶光学 图像加密 数字水印 迭代法
1 华中科技大学光学与电子信息学院激光加工国家工程研究中心, 湖北 武汉 430074
2 湖北第二师范学院物理与机电工程学院, 湖北 武汉 430074
采用非稳腔结构的激光器，当系统的菲涅耳数较大时，球面腔镜尺寸随之增大，尽管可以获得高输出功率，但由于不满足傍轴条件，球面腔镜的球差对输出模式的影响变大。采用Fox-Li迭代算法，分析了腔镜类型不同时谐振腔有效菲涅耳数为675的2 kW 射频板条CO2激光器的输出模式，并进行了实验研究。结果表明，当腔镜采用双球面镜时球差的影响显著，输出光束近似为球面波，输出平面上光束质量因子M2 =14.48，光束质量差，聚焦后光束偏离光轴，难以实现高功率、高光束质量的激光输出；当腔镜均采用抛物面镜时球差的影响得以消除，输出光束近似为平面波，此时输出平面上光束质量得到改善，M2 =3.96，实验结果与数值模拟结果一致。
激光器 大菲涅耳数非稳腔 Fox-Li迭代算法 球差 抛物面镜 球面镜
1 东南大学, 南京 210096
2 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471009
提出了一种多平面迭代算法, 通过计算多个平面之间光波的前向和后向传播得到全息面的相位分布的恢复, 并且用各个平面上的目标图像的振幅来限定传播过程中的光强。该方法将三维的光场分布离散化为相干光在多个二维平行平面上的同时调制, 大幅减少了全息计算量。利用纯相位空间光调制器加载计算全息图, 在三个屏幕上依次得到三个不同景深的图像, 对于人眼调焦过程进行了模拟, 实现了多平面真三维显示。系统简单, 对于运算处理与显示器件的要求不高, 易于实现。
光学 全息显示 迭代算法 多平面 optics holographic display iteration algorithm multi-plane
X射线能谱分布在双能谱X射线计算层析(CT)成像、CT图像的硬化校正、CT成像的定量分析等方面起着重要的作用。传统的X 射线能谱估计方法是通过直接测量X射线穿过不同厚度物质后的衰减数据，间接估计X射线的能谱分布。与传统方法相比，提出一种由已知结构模体的CT数据间接估计X射线能谱的方法。该方法的特点是：1)不需要精确测量射线穿过物质的长度，只需要对已知结构和材质的模体进行CT扫描便可获得该材质下的衰减曲线，并且该方法对模体的制作精度要求不高；2)采用了带非线性约束的迭代求解方法，由于在迭代求解过程中加入了X射线能谱模型作为约束条件，大大减轻了求解模型的病态性和不适定性。所采用的X射线能谱模型考虑了靶材料对射线的吸收，更加接近实际CT系统的X射线能谱分布。数值实验表明：与已有方法相比，该方法能够更精确、更稳定地估计出X射线能谱的轫致辐射分布和特征辐射分布。
X射线光学 成像系统 能谱估计 能谱模型 计算层析成像扫描数据 交替迭代算法 重建算法 光学学报
2013, 33(11): 1134001
