王金阳 1夏津 1张慧亮 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 河北工程大学数理科学与工程学院,河北 邯郸 056038
2 河北省计算光学成像与光电检测技术创新中心,河北 邯郸 056038
3 河北省计算光学成像与智能感测国际联合研究中心,河北 邯郸 056038
表面增强拉曼散射(SERS)是一种非接触式、无损伤、高灵敏的光谱分析技术,具备分子指纹识别能力,在材料学、化学、物理学、地质学和生命科学等学科有着广泛的应用。相较于传统的刚性基底,柔性SERS基底能够对非平面表面的分析物进行原位检测和现场实时检测。然而,设计和制备高灵敏、高重现性的柔性SERS基底仍存在一些挑战。因此,综述了柔性SERS基底的最新研究进展,探讨了5种不同类型柔性SERS基底的制备、性能和应用以及未来发展趋势,对SERS基底的研究具有一定指导意义。
光谱学 表面增强拉曼散射 柔性薄膜 纳米材料 快速检测 
激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0900010
贾剑利 1,2,3韩慧妍 1,2,3,*况立群 1,2,3韩方正 1,2,3[ ... ]张秀权 1,2,3
作者单位
摘要
1 中北大学计算机科学与技术学院,山西 太原 030051
2 机器视觉与虚拟现实山西省重点实验室,山西 太原 030051
3 山西省视觉信息处理及智能机器人工程研究中心,山西 太原 030051
当前基于深度学习的目标检测算法已较为成熟。然而,基于少量样本检测新类仍具有挑战性,因为少样本条件下的深度学习容易导致特征空间退化。现有工作采用整体微调范式在丰富样本的基类上进行预训练,在此基础上构建新类的特征空间。然而,新类基于多个基类隐式地构造特征空间,其结构较为分散,导致基类与新类之间可分性较差。采用对新类和与其相似的基类进行关联再识别的方法进行少样本目标检测。通过引入动态感兴趣区域头,提升模型对训练样本的利用率,基于二者间的语义相似度,显式地为新类构建特征空间。通过解耦基类和新类的分类分支、添加通道注意力模块及增加边界损失函数,提升二者间的可分性。在标准PASCAL VOC数据集上的实验结果表明,所提方法的nAP50均值较TFA、MPSR及DiGeo分别提升10.2、5.4、7.8。
少样本目标检测 关联和识别 动态感兴趣区域头 通道注意力 边界损失 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0837015
夏倩 1汤浩 1葛玮 1付丽疆 1[ ... ]郭亚 1,*
作者单位
摘要
1 江南大学物联网工程学院轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏 无锡 214122
2 绿视芯科技(无锡)有限公司,江苏 无锡 214000
叶绿素荧光检测技术作为一种无损检测技术应用十分广泛。传统叶绿素荧光检测技术激发信号时使用的阶跃或调制脉冲(PAM)频带窄,而光合系统是一个高阶的宽带系统,难以激发出光合系统所有的动态特性,使叶绿素荧光信号含有的信息丰富度受限。目前市面上的叶绿素荧光仪均不具备宽带激励功能,限制了新兴的人工智能算法能够处理复杂信号、挖掘丰富信息的能力。针对该问题,基于伪随机二进制序列(PRBS)信号,设计开发了一套具有宽带激励功能的叶绿素荧光仪。该仪器同时能测量传统的叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)与PAM曲线,对5种不同植物在3种激发光下的叶绿素荧光的信息熵进行对比,结果表明,PRBS激发的叶绿素荧光具有最高的信息熵。该仪器能够提供信息更丰富的叶绿素荧光信号,有望为植物生理及环境胁迫检测提供新型的科学仪器。
叶绿素荧光 宽带激励 叶绿素荧光仪 信息熵 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0815002
顾清华 1,2李佳威 1,2,*陈露 1,2祝河杰 1,2
作者单位
摘要
1 西安建筑科技大学资源工程学院,陕西 西安 710055
2 西安建筑科技大学西安市智慧工业感知、计算与决策重点实验室,陕西 西安 710055
针对露天矿无人矿卡运输作业中路况差、光照强和灰尘大等原因导致小尺寸落石检测困难和实时性差的问题,提出一种使用固态激光雷达检测露天矿非结构化运输道路小尺寸落石的方法。首先使用具有双回波技术的激光雷达进行数据采集,减少灰尘干扰并提取车辆前方可行驶区域;然后采用基于扇面的直线拟合地面分割算法分割地面,实现对有坡度的非结构化粗糙路面的彻底分割;之后引入八叉树的分层网格树模型进行邻域查找,提高邻域查找的速度,引入双色最近对构建图,快速生成聚类簇,引入自适应聚类半径ε,进行聚类并输出小尺寸落石的盒模型。实验结果表明:相较于使用k-d树加速的DBSCAN算法,所提方法的正检率提升9.61个百分点,检测时间缩短379.77 ms。
露天矿 无人驾驶 障碍物检测 激光雷达点云 密度聚类 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0812006
李文杰 1谷洪刚 1,2,*刘力 1钟磊 1[ ... ]刘世元 1,2,**
作者单位
摘要
1 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室,湖北 武汉 430074
2 光谷实验室,湖北 武汉 430074
衍射场作为叠层衍射成像技术(ptychography)的重要约束,其信息的丰富度和准确性将直接影响重构质量。提出一种基于极大似然噪声估计的高动态范围(ML-HDR)叠层衍射成像方法,即在探测器线性响应假设下,构建复合高斯噪声模型,根据极大似然估计求解最优权重函数,由多张低动态范围衍射场合成高信噪比衍射场。对比了单次曝光、传统HDR和ML-HDR三种方法的重构质量。仿真和实验结果表明:相比单次曝光,ML-HDR能将动态范围拓宽8位,重构分辨率提升至2.83倍;相比传统HDR,ML-HDR能提高重构图像的均匀性和对比度,且无需额外标定硬件参数。
计算成像 叠层衍射成像术 高动态范围 相位恢复 极大似然估计 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811011
作者单位
摘要
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学信息与通信学院,广西 桂林 541004
短磁聚焦脉冲展宽分幅相机是一种具有长漂移区的二维超快诊断设备。通常采用轴上和离轴的点空间分辨率对其近轴空间分辨能力和工作面积进行评估,但由于像场弯曲会引起高斯像面的空间分辨不均匀,因此难以评价相机的整体空间分辨能力,所以研究一种能量化空间分辨能力的方法具有重要意义。为探讨新方法,采用COMSOL软件建立模型,基于场曲特性重建三维成像曲面,采用标准差分析成像曲面与高斯像面之间的偏离程度,通过融合点空间分辨率和整体调制度构建高斯像面空间分辨率,并运用相对误差量化高斯像面空间分辨均匀性。研究结果显示,在组合磁透镜的孔距为200 mm、漏磁缝隙为10 mm、轴向宽度为100 mm、漂移区长度为400 mm、成像半径为21 mm、阴极为-3.75 kV的情况下,随着成像磁场变化,成像曲面与高斯像面之间的偏离程度,以及高斯像面空间分辨率均呈开口向上的抛物线形状,并在成像磁场为41.97 Gs(1 Gs=10-4 T)时,两像面偏离程度标准差达到最小,为2.82 mm,高斯像面空间分辨率提升至最优,为292.80 μm,表征空间均匀性的调制度差值降低至最小,为330%。本文研究为评估短磁聚焦脉冲展宽分幅相机的最优空间分辨性能提供了一种可量化的参考方法。
超快诊断技术 脉冲展宽分幅相机 短磁聚焦 高斯像面 空间分辨能力 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811010
作者单位
摘要
63891部队光电对抗测试评估技术重点实验室,河南 洛阳 471000
超连续谱激光辐照可见光成像系统的干扰效应研究具有广泛的应用前景。针对超连续谱激光干扰效应,开展了不同辐亮度背景下超连续谱激光对可见光成像系统的干扰实验研究。采用白光光纤激光器产生超连续谱干扰源,搭建了超连续谱激光对可见光成像系统的干扰实验系统,得到不同辐亮度下探测器的干扰阈值数据,建立了探测器饱和像元数与干扰激光功率密度之间的数学关系模型,并对干扰阈值数据进行分析。结果表明,探测器饱和像元数与干扰激光功率密度近似呈线性对数关系,在低辐亮度背景下可见光成像系统更易受到干扰。实验结果对超连续谱激光干扰装备的设计、论证及作战使用具有一定的参考意义。
超连续谱激光 成像系统 干扰 不同辐亮度背景 饱和像元个数 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811009
陈凯余 1,2,3,4,5李颖 1,2,3,4李政岱 1,2,3,4郭友明 1,2,3,4,*
作者单位
摘要
1 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院大学,北京 100049
4 中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京 100049
5 光场调控科学技术全国重点实验室,四川 成都 610209
无透镜成像系统使用掩模板替代镜头,在降低成本的同时使设备更加轻巧,然而在进行目标识别前需通过计算重建图像,涉及参数调优和计算耗时问题。基于此,提出一种无重建的目标识别方案,直接在无透镜相机拍摄的编码图像上训练网络识别目标,在节约计算资源的同时还提供隐私保护。使用具有相位掩模板和振幅掩模板的无透镜相机,仿真生成MNIST与Fashion MNIST数据集和实采MNIST数据集,然后在这些数据集上训练ResNet-50与Swin_T网络进行目标识别。结果表明,在仿真MNIST、Fashion MNIST和真实MNIST数据集上,所提方案的最高识别准确率达99.51%、92.31%和98.06%,与先重建目标后识别方案的准确率相当,证明所提方案是一种高效的、具有隐私保护的端到端方案,且在两种掩模板和两类常规骨干分类网络上得到了验证。
计算成像 目标识别 深度学习 无透镜成像 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811008
赵龙云 1,2伞红军 1,2,*陈久朋 1,2彭真 1,2
作者单位
摘要
1 昆明理工大学机电工程学院,云南 昆明 650500
2 云南省先进装备智能制造技术重点实验室,云南 昆明 650500
针对移动机器人在进行传统2D环境的定位时所存在的定位精度低且定位实时性差等问题,提出一种改进的迭代近邻点(ICP)算法的定位方法。首先,建立位姿搜索空间,采用由低到高的分辨率对搜索空间进行逐层搜索,并结合多点云密度进行部分点云扫描匹配,排除非最优位姿,加速搜索过程;在进行点云匹配中,采用帧对图的方式,有效地利用了历史帧信息;对得到的最优位姿进行稀疏矩阵位姿优化,进一步提高定位精度。在SLAM Benchmark数据集上进行测试,结果表明所提方法的算法效率是现流行的Cartographer算法的1.8倍到4.9倍之间,同时平移误差较小。并利用Turtlebot2机器人进行实际测试,结果表明所提方法的定位误差相比Cartographer和Gmapping均有明显的降低,且实时性较好;与传统的自适应蒙特卡罗重定位(AMCL)相比,平移误差均值降低了0.035 m,旋转误差均值降低了0.001 rad,具有较高的重定位精度。
激光雷达 移动机器人定位 多分辨率 迭代近邻点 多点云密度 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811001
李春琦 1,2,3,4黄启泰 1,2,3,4,*任建锋 1,2,3,4
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院,江苏 苏州 215006
2 苏州大学苏州纳米科技协同创新中心,江苏 苏州 215006
3 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室,江苏 苏州 215006
4 苏州大学教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
利用计算全息图(CGH)能够实现对非球面面形的高精度检测。为了提高CGH的编码效率,提出一种以圆弧为基元对刻线条纹进行分段描述的编码方法,该方法将编码过程分为二值化编码和曲线描述两个步骤。二值化编码采用牛顿迭代法将相位等高分界线离散化;曲线描述结合二分法及残余误差均方根最小准则,利用圆弧对条纹离散点进行编码计算,从而得到刻线条纹。针对一离轴非球面,进行了CGH的设计、编码与制作,在编码精度优于λ/1000的前提下,运算时间仅需3 h,编码文件仅为39 MB,刻蚀时长仅需40 min,证明所提方法相对于传统编码方法能够大幅度提高编码效率,且误差分析表明CGH的波前root-sum square(RSS)误差仅为0.00255λ,证明所提编码方法高效可行。
计算全息图 编码计算 圆弧 刻线条纹 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0809002

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