大气与环境光学学报
2023, 18(6): 503
湖南财经工业职业技术学院, 湖南 衡阳 421002
由于通信技术和互联网的不断发展, 诸多互联网应用如大规模网络游戏、网络支付和金融防伪都受到了安全方面的威胁和风险。为了能够在传输过程中对数据进行加密从而防止恶意篡改, 本文在研究分析了主流水印算法的隐蔽性和鲁棒性基础上, 提出了一个基于伪随机算法的离散小波变换水印方案。该方案将二进制伪随机数嵌入到离散小波变换(DWT)的HL和LH域中, 利用伪随机数提升了数字水印的隐蔽性和鲁棒性。仿真结果表明, 该算法具有较高的安全性和鲁棒性, 能够有效抵抗各种攻击算法如SPIHT压缩、高斯滤波、椒盐噪声等, 其峰值信噪比(PSNR)和归一化相关(NC)值都比传统水印算法有10%以上的提升。本文算法在整体上能满足数字水印的性能稳定、抗攻击能力强、隐蔽性高等要求。
离散小波变换 水印算法 伪随机噪声序列 峰值信噪比 discrete wavelet transform watermarking algorithm pseudo-random noise sequence peak signal-to-noise ratio
1 School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System, Ministry of Education of China, Beijing0008, China
2 China Airborne Missile Academy，HenanLuoyang471009，China
3 North Guangwei Technology Inc，Beijing100089，China
非制冷红外焦平面探测器（Uncooled IRFPA）像元结构从单层结构向双层结构的发展降低了探测器噪声，提升了性能。介绍了像元的MEMS结构及主要物理参数，指出双层结构与单层结构的主要差异在于像元有效面积和桥臂热导的不同。三维噪声模型是对IRFPA噪声进行分析的有效手段，其中时空随机噪声是非制冷IRFPA最主要的噪声成份。分析了非制冷IRFPA时空随机噪声的产生机理，建立了时空随机噪声模型，得到时空随机噪声与像元有效面积和桥臂热导的关系。将某款单层像元结构探测器改进为双层像元结构并进行噪声测试，实测数据证明了非制冷IRFPA时空随机噪声模型的有效性。
非制冷红外焦平面探测器 时空随机噪声 三维噪声模型 双层结构 微测辐射热计 uncooled IRFPA spatio-temporal random noise 3-D noise model double-layer structure microbolometer
1 河北工业大学电子信息工程学院, 天津 300401
2 天津市电子材料与器件重点实验室, 天津 300401
针对传统定时同步算法的副峰干扰和低信噪比(SNR)下定时不稳定的问题,提出了一种基于伪随机噪声(PN)序列的定时同步算法。根据PN序列良好的延迟相关性和对称相关性,重新设计了训练序列的结构,并优化了定时度量函数的计算方法。仿真结果表明,改进算法的定时度量估计曲线只存在一个峰值,消除了副峰干扰。在循环前缀为四分之一符号长度与低SNR的情况下,仍可实现准确和稳定的定时。
光通信 光纤通信 相干光正交频分复用系统 伪随机噪声序列 定时同步 定时度量函数
1 国家卫星气象中心 中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室, 北京 100081
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
为了考察星载傅里叶变换光谱仪观测实际目标时的噪声水平, 研究了通过大气观测光谱的虚部分量估计噪声的方法.采样误差等因素会给虚部光谱样本引入通道相关性噪声, 并叠加在固有随机噪声分量上, 从而抬升总体噪声水平, 甚至超出灵敏度指标.采用主成分分析技术重构相关噪声分量, 将两类噪声相互分离.将主成分分析滤出的随机噪声与由定标源光谱统计的噪声进行对比, 结果显示, 仪器观测不同目标的随机噪声相互一致, 并且在三个工作波段均分别满足0.4 K、0.7 K和1.2 K的灵敏度设计指标.
红外高光谱 傅里叶变换光谱仪 噪声等效温差 主成分分析 随机噪声 Infrared hyperspectra Fourier transform spectrometer Noise equivalent different temperature Principal component analysis Random noise
1 成都信息工程大学电子工程学院, 四川 成都 610225
2 中国气象局大气探测重点开放实验室, 四川 成都 610225
同源双光路能见度仪是一种基于数字摄像法的能见度仪。通过CCD传感器获取的光源亮度是光斑提取算法及能见度反演模型的重要组成部分,而背景光噪声严重影响能见度反演准确性。针对复杂背景光干扰下能见度反演出现的较大误差,运用幅度调制方法重新设计调制光源,并对CCD采集的图片进行解调,以有效消除背景光。实验结果表明:光源幅度调制方法能有效去除背景光,并可消除随机噪声和相机暗电流噪声;当调制点数范围为32~128时,图像去噪效果较好,去噪后光斑图像峰值信噪比大于30;在上述调制点范围内,点数越大,峰值信噪比越大,则均方根误差越小。调制点数范围为32~128时,所提方法能显著提高能见度反演精度。
大气光学 成像与能见度 背景光噪声去除 光源调制 随机噪声 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 030102
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
为了探测高精度的远场光斑质心，本文提出了一种多光斑质心探测方法。该方法利用二维正交的衍射光栅，将远场单光斑扩展为多光斑阵列，通过增加探测光斑的输入信息量，提高质心探测精度。实验结果表明，远场多光斑质心探测精度比单光斑质心探测精度提高了近4倍，单个光斑质心探测误差均方根(RMS)为0.0385 pixels，16个多光斑阵列平均质心探测误差RMS为0.0099 pixels。相对于传统的质心探测方法，本文所采用的远场多光斑质心探测方法更为简便。
光学检测 衍射光栅 质心探测 远场光斑 随机噪声 optical test diffraction grating centroid detection far-field spot random noise
1 信息工程大学信息系统工程学院, 河南郑州 450001
2 中国人民解放军 91746部队, 北京 100094
3 中国人民解放军 61449部队, 北京 100094
针对基于 Hermitian分解的协方差角度估计算法在低信噪比 (SNR)时性能差的问题, 提出了基于自适应重采样次数的协方差角度估计算法。该算法首先用接收信号扫描角度空间内的所有导向矢量, 划定正确的角度估计区间, 并给出判断角度估计结果是否可靠的标准。然后构造协方差矩阵, 得到角度估计结果, 接着以角度估计结果是否可靠为判断标准自适应地对原始信号进行重采样。若重采样后对应某一信号的多个角度估计结果都不可靠, 则对原信号重采样并估计到达角, 直到所有信号均有可靠结果为止。仿真结果表明, 所提算法修正异常的角度估计结果, 提高协方差角度估计算法在低信噪比时的精确度。
Hermitian分解 协方差 自适应 伪随机噪声重采样 可靠性判断 Hermitian-decomposition covariance adaptive pseudo-noise resampling reliability judgment 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(3): 425
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高航空光电稳定平台的视轴稳定精度, 采用跟踪微分器作为滤波器, 对输入信号进行滤波, 改善随机噪声对控制精度带来的负面影响。跟踪微分器会产生相位延迟, 根据它得到的滤波信号及其微分信号, 采用预报方法对滤波后的信号进行补偿。算法不依赖对象模型, 计算量较小, 易于实现。本文阐述了该算法的离散数学表达式, 给出数值仿真分析, 并在某型航空光电稳定平台上进行实验验证。结果表明: 相较于巴特沃斯滤波器, 跟踪微分器提高了阶跃响应的性能, 最大超调量减少10.5%, 上升时间缩短了4.5 ms, 调整时间缩短50 ms。基本满足控制系统的实时性、快速性、稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。研究表明跟踪微分器对于航空光电稳定平台的精度提高, 有比较好的实用价值。
跟踪微分器 滤波 随机噪声 相位延迟 航空光电稳定平台 tracking differentiator filter random noise phase delay photoelectric stabilized platform for aviation
华南师范大学信息光电子科技学院, 广东 广州 510006
为了能够在有振动的环境中精确提取待测物体的相位,提出了一种 基于双时域傅里叶变换的相位提取算法。把一段具有2个干涉周期的时域光强信号分成多段1个周期的子段,进行2次傅里叶变换分离相移器引入的 相移频率和其他干扰频率。模拟和实验结果表明：该算法在不提高系统复杂性和大幅度减少数据获取量的 前提下,显著提高了系统抗干扰能力,与在理想条件下的传统四步相移算法相比,其测量均方根误差可以达到0.062 rad; 所提出方法从采集到待测物体相位的提取完全无须人工干预,有利于实现自动化。
傅里叶光学 相位测量 相移 非线性滤波器 随机噪声 Fourier optics phase measurement phase shift nonlinear filter random noise
