红外与激光工程
2021, 50(10): 20200518
1 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
对混沌激光在放大过程中的随机特性进行了实验研究。基于光纤中的非线性克尔效应，通常采用环形腔结构来产生混沌激光。通过控制泵浦源电流实现了不同功率混沌激光的输出，并利用掺镱光纤放大器进行放大。然后，利用排列熵、偏度和峰度对混沌激光放大过程中的随机特性进行了定量分析。结果表明：排列熵随光纤放大器泵浦电流的增大而减小并趋于一个稳定值；在排列熵相近时，偏度和峰度随光纤放大器泵浦电流的增大呈先增大后减小的趋势，即放大过程中混沌激光的随机特性先减小后增加。
激光光学 混沌激光 掺镱光纤放大器 排列熵 偏度 峰度 随机特性 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1914005
1 空军航空大学航空作战勤务学院, 吉林 长春 130022
2 中国人民解放军78102部队, 四川 成都 610031
3 中国人民解放军93116部队, 辽宁 沈阳 110100
高光谱图像具有越来越高的空间和光谱分辨率，其带来了数据量大、相关性强和冗余度高的问题，使得异常检测结果精度不高。为了选择更加有利于异常检测的图像，运用二维主成分分析（2DPCA）方法降维，并引入局部联合偏度-峰度指数进行图像选择，提出了一种基于选择性分段2DPCA的高光谱图像异常检测方法。首先利用相关系数对原始图像进行分段，然后通过旋转数据结构在每个波段子空间中实现行-列二维主成分降维；再选择合适大小的窗口，遍历每个降维结果的主成分，计算窗口内的局部联合偏度-峰度指数，并以此为指标选择用于异常检测的图像。实验结果表明，所提方法的接收机工作特性（ROC）曲线、曲线下面积(AUC)值和Bhattacharyya距离值均优于其他传统的方法，因此具有更好的检测性能。
图像处理 高光谱图像 异常检测 二维主成分分析 偏度 峰度 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 081002
偏度和峰度能够较好地表达高光谱图像的非高斯性，突出目标、纹理等异常信息，很好地应用于波段选择。为了更好地突出局部异常信息，在全局联合偏度-峰度指数模型基础上，提出了局部偏度-峰度的高光谱图像波段选择方法。利用全局联合偏度-峰度指数对原始图像进行波段子空间划分，然后选择适当大小的模板窗口，计算窗口内的局部联合偏度-峰度指数，并以此方法遍历所有波段，求出累积局部联合偏度-峰度指数，最后进行波段选择。波段选择结果表明，局部联合偏度-峰度指数方法所选择波段分布更加广泛，效果更好。异常检测实验结果和融合结果表明，本文方法所得图像在客观指标评价中具有较大优势。
图像处理 高光谱图像 波段选择 峰度 偏度 局部异常 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 111004
为了去除高光谱影像的数据冗余, 提高高光谱影像处理的精度和效率, 提出了一种基于波段指数的高光谱影像波段选择算法。采用小波变换对高光谱图像数据进行去噪处理, 依据联合偏度-峰度指数将波段进行分组, 再根据波段指数的大小确定相对较小指数的波段, 并将其作为冗余波段进行去除, 从而得到最小波段集。结果表明, 利用该波段集和全波段所选的端元是一致的, 在不影响端元提取的前提下, 最大程度地去除了冗余波段, 而且该波段集与全波段的分类精度较接近。该算法在波段选择过程中具有可行性与有效性, 为降低高光谱影像维数提供了一种帮助。
图像处理 波段选择 最小波段集 联合偏度-峰度指数 波段指数 image processing band selection the set of the minimum bands joint skewness-kurtosis figure band index
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学研究中心, 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西北核技术研究所, 西安 710024
4 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710049
通过以系留气球和探空气球为平台的方式,搭载温度脉动仪在戈壁地区对大气折射率结构常数开展长期测量。对获取的实验数据开展统计分析,探讨了在白天与夜间折射率结构常数的平均情况、高度分布、偏度与峰度、季节的强弱特性等四个方面的内容,结果表明：在测量地区,随高度分布的大气折射率结构常数在白天和夜间的算术平均值和对数平均值的比值会有较大的差异,并且白天和夜间的对数平均值和标准差系数随高度分布各有其特点,表现在随高度整体减小的同时会有起伏出现,尤其是夜间; 白天和夜间的偏度与峰度主要表现出右偏和尖峰特性,在高度分布上有所不同; 季节变化对湍流的强弱分布产生明显影响,集中体现在中性湍流和弱湍流分布情况随高度发生交互变化。
折射率结构常数 温度脉动仪 偏度 峰度 refractive index structure parameter micro-thermal meter skewness kurtosis 强激光与粒子束
2016, 28(2): 21003
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气光学研究中心, 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西北核技术研究所, 西安 710024
4 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710049
利用温度脉动仪对大气折射率结构常数进行测量, 通过在铁塔上不同测量高度架设温度脉动仪,对戈壁地区近地面层开展长期连续测量。从各测量高度折射率结构常数的累积概率、偏度与峰度、季节变化、高度经验关系等四个方面对大量实验数据统计分析,结果表明: 测量地区大气折射率结构常数白天和夜间的累积概率以18 m为区别界限,表现出明显的不同；所有测量高度折射率结构常数的概率分布均表现出右偏、平峰特性；季节变化对低层折射率结构常数的影响更为明显；测量地区折射率结构常数随高度变化的经验公式表明,白天折射率结构常数随高度递减接近“-2/3”指数, 夜间折射率结构常数的高度变化则是表现出层次性, 低层折射率结构常数随高度递减接近“-0.16”指数, 而高层变化则接近“-1.05”指数。
折射率结构常数 温度脉动仪 累积概率 偏度 峰度 refractive index structure parameter micro-thermal meter cumulative probability skewness kurtosis 强激光与粒子束
2015, 27(1): 011011
光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471009
针对天空背景红外点目标检测时云层边缘产生的虚警, 根据点目标的高斯分布特性, 提出采用高斯曲面拟合算法, 首先利用传统目标检测算法检测得到目标和云层边缘, 然后获取其高斯曲面拟合参数, 最后计算偏态系数和峰度系数, 根据偏态和峰度系数的差异, 区别目标和云层。实验结果证明, 该方法能有效地区别目标和云层边缘干扰, 从而降低目标检测算法的虚警率。
目标检测 高斯曲面拟合 偏态系数 峰度系数 targets detection Gaussian quadrics fitting skewness coefficient kurtosis coefficient
国防科学技术大学 机电工程与自动化学院, 湖南 长沙 410073
考虑激光超声检测过程中噪声对缺陷和材料特征分析和检测的影响, 本文以激光超声信号去噪为目的, 研究了基于经验模态分解(EMD)的激光超声信号时间尺度滤波过程。针对分解过程中固有模态函数(IMF)上有用信号与噪声的混叠现象对重构信噪比的影响, 结合信号多模态和宽频带的特点, 提出了基于峰度检验策略的时域加窗方法。该方法通过局部峰度检验判断重构起点附近IMF中有用信号的位置及信噪分界点, 利用Turkey-Hanning窗保存有用信号, 抑制噪声, 实现信号与噪声的解混叠, 改善重构信号质量。仿真和实验结果表明, 该方法具有良好的自适应性, 有效识别并分离了信号和噪声成分, 信噪改善比达14 dB以上, 相对原始方法提升了3 dB, 相对性能增强了20%, 并且改进效果随信号受污染程度的加重而愈发突出, 有望在高噪声水平下发挥优势。
激光超声 信号去噪 经验模态分解 峰度检验 时域加窗 laser ultrasonic signal denoising Empirical Mode Decomposition(EMD) kurtosis test windowing in time domain
