• 2013年第0卷第12期文章目次
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    • >光电子器件和系统
    • 一种采用Ge/P光纤的强度调制型温度传感器

      2013(12):2259-2264.

      摘要 (2281) HTML (0) PDF 1006.99 K (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于稳定的光纤辐射致衰减 (RIA)温度依赖性的新型光纤温度传感器。用辐照并充分退火后的光纤制作传感头,搭建光 纤温度传感系统进行测试。建立温度和光纤RIA的模型,并对光纤温 度传感器的灵敏度、线性度和重复性进行分析。结果发现,在-40~ 60℃温度范围内,辐照并充分退火后的Ge/P 掺杂光纤在850nm波段的RIA具有单调 稳定的温度依赖性。通过比较850nm和1310nm波段的RIA温度特性发现,光纤RIA的温度特性具 有波长依赖性,且850nm波段的温度灵敏度要远远优 于1310nm波段。验证了基于850nm波段的光纤RIA温度依赖性的光纤温度传感器的可行性。用18m辐照并充分退火后的Ge/P光纤搭建的光纤温度传感 器,其灵敏度为0.006dB/℃,最大绝对误差 为1℃,分辨率为0.15℃,线性误差为±3.04%,重复性误差为1.04%。

    • 基于PPLN晶体的可调谐太赫兹波辐射特性研究

      2013(12):2265-2269.

      摘要 (1794) HTML (0) PDF 819.13 K (401) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种周期极化铌酸锂(PPLN)晶体差频产生太 赫兹(THz)波的新型结构。基于非线性晶体三波互作用理论模型,根据周 期极化掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体的准相位匹配原理和掺铒光纤激光器(EDFL)双波长输出激光 特性,并结合晶体折 射率差公式,理论分析了工作温度及极化反转光栅周期对其输出THz波的影响,给出 一定频率范围内其 输出波长连续可调谐的实现方法。本文系统结构简单、成本低和调谐容易,激光器可室温 运转。

    • 航空光电稳定平台的二级自抗扰控制器

      2013(12):2270-2277.

      摘要 (1432) HTML (0) PDF 1.31 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步提高两轴四框架航空光电稳定平台的抗 干扰能力,提出了一种二级自抗扰控制器(ADRC)的新方法。首先,在外框架中加入高精度陀 螺仪,使其具备扰动抑制能力;然后分别在内外框架中,采用带宽单参数化的设计方法设计 ESO及带扰动补偿的二级自抗扰控制规律;最后,在飞行模拟转台中测试(ADRC)对2.5Hz以内任意频率扰动的抑制能力。实验结果表明,对比于传统的平方滞后 超前控制器,采用二级ADRC,系统的扰动隔离度至少提高9.65dB, 且随着扰动频率大于0.5Hz,扰动隔离度的提高更为明显,最优情况 已达到16.08dB;同时,二级ADRC具有很强的鲁 棒性,允许被控对象参数在17%的范围内浮动,满足了高精度航空光 电稳定平台的性能要求,对提高航空光电稳定平台控制系统的抗扰动性能具有较高的实用价 值。

    • 基于Rb原子频标电注入锁定的高频稳低相噪光电振荡器

      2013(12):2278-2282.

      摘要 (1509) HTML (0) PDF 999.11 K (277) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步改善光电振荡器(OEO)输出信号频 率的长期稳定度和相位噪声,提出了一种基于 Rb原子频标电注入锁定的单环OEO。将Rb原子钟产生的高频稳正弦信号注入到单环OEO,通过 注入信号与自由振荡信号的频率牵引,OEO获得单一振荡模式。实验发现,随着注入功 率的 增大,锁定带宽变大,锁定信号的相位噪声变差;随着注入功率的下降,锁定带宽变小,锁 定信号的相位噪声得 到改善,趋近于注入源信号的相位噪声。当光纤长取10km时,获得 了中心频率10GHz、边模抑制比大 于60dB、相位噪声的指标为-76dBc/Hz@100Hz和-108dBc/Hz@10kHz的输出信号,其输 出信号的长期稳定度和准确度得到改善。实验结果与理论分析一致。

    • THz量子级联激光器跃迁速率的数值求解及验证

      2013(12):2283-2288.

      摘要 (1526) HTML (0) PDF 1002.37 K (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:THz量子级联激光器(QCL,quantum cascade laser )有源区载流子的跃迁速率是研究激光器内部输运特性,模拟激光器特性和优化设计的关键 参数。本文针对跃迁速率的计算问题,在连续介质模型下提出了一种运用自洽方法和费米黄 金法则计算THz QCL有源区载流子跃迁速率的方法。方法考虑了包括电子-纵向光声子散射 、电子-电子散射机制以及电子-光子散射对跃迁速率的影响。利用本文方法对已报道的TH z QCL进行了数值模拟,讨论了温度参数和注入掺杂浓度参数对跃迁速率的影响并进行了模 拟分析,分析结果与已报道的理论和实验结果一致,验证了方法的适用性和准确性。本文方 法的提出为运用速率方程法进行THz QCL有源层的建模和优化设计提供了基础。

    • 铟锡氧化物扩展层对LED抗静电及漏电性能的影响

      2013(12):2289-2294.

      摘要 (1109) HTML (0) PDF 938.09 K (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了以铟锡氧化物(ITO)薄膜作为电流扩展层及 出光窗口层的红光LED的漏电增加和抗静电能力下降的问题。结果发现,器件漏电和抗静 电能力造成危害的因素并非ITO本身,而是芯片切割过程中侧 壁的机械损伤和划片之后ITO颗粒沾污导致的PN结 短路。通过化学腐蚀工艺清保芯片切割处的ITO薄膜、切割过程中侧壁 的机械损伤痕迹和ITO颗粒的沾污,不仅使带ITO扩展层的LED器件的光提取效率提高 了10%以上,抗静电能力提高了1.6倍,而且器 件的漏电未受任何影响。

    • ZnO纳米颗粒表面缺陷对有机太阳能电池性能的影响

      2013(12):2295-2300.

      摘要 (1723) HTML (0) PDF 1.18 M (287) 评论 (0) 收藏

      摘要:用温度控制ZnO纳米 颗粒粒径的大小,研究了颗粒粒径对表面缺陷的影响。由透射电镜(TEM)、紫外-吸收光谱 和荧光光谱测试表明,随着反应温度升高,ZnO纳米颗粒的尺寸增加,比表面积显著下降, 表面缺陷的体密度降低。将不同反应温 度下的ZnO纳米颗粒应用于ITO/ZnO/P3HT:PCBM/MoO3/Ag结构的有机太阳能电池中,进一 步研究了缺陷对电池性能的影 响。实验结果表明,60℃下ZnO纳米颗粒薄膜作为电子传输层的器件 效果最好,电池效率可以达到3.05%。 这表明在一定范围内,ZnO纳米颗粒越大,缺陷密度越低,越有利于器件中电子的传输从而 提高太阳能电池器件的短路电流密度和光电转化效率。

    • 直径52~65mm探测器级Si单晶的真空制备

      2013(12):2301-2307.

      摘要 (1114) HTML (0) PDF 1.05 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了制备纯度11N以上、直 径Φ大于 45mm并且各项性能指标满足探测器级要求的大直径 超高纯单晶Si材料,本文在真空气氛下提纯并生长Φ52~65mm探测器级区熔(FZ,float zone)Si单晶, 并对真空气氛和直径增加所带来的晶体不稳定生长、高断面电阻率不均匀率和漩涡缺陷 等问题的产生原因和解决方式进行了深入研究。结果表明,丹麦加热线圈表面带有台阶 和十字开口,是提纯和生长Φ大于45mm 多晶Si和单晶Si的理想线圈;适当提高单晶转速和 生长速度有利于降低断面电阻率不均匀率,且提高转速的效果更加明显;真空气氛下, 提高热场对中性可抑制漩涡缺陷的产生,其对漩涡缺陷的影响比单晶Si生长速度更加显 著,这是与Ar气气氛FZ不同的;多晶Si提纯次数越多单晶Si寿命越低,降低多晶Si原 料中的P/B和重金属原始含量有利于提高单晶Si寿命;若要制备少子寿命大于800μs, 符合探测器级标准的Φ52~65mm Si单晶 ,多晶Si原料少子寿命应大于3000μs。

    • 基于单泵浦源结构的高平坦C+L波段掺Er3+光纤宽带光源

      2013(12):2308-2313.

      摘要 (1501) HTML (0) PDF 997.23 K (397) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现高平坦的C+L波段放大的自发辐射光(AS E)光输出,提出并设计了一种 基于LD单泵浦源,并且采用两段掺杂浓度完全相同的掺Er3+光纤(EDF)作为增 益介质的宽 带光源。对光源的基本原理及实现方案进行了理论分析和实验验证。首先,根据Er3+ 能级 结构介绍C+L波段宽带光源 的产生原理。然后,设计系统结构,在结构中采用976nm LD作泵 浦源,通过耦合器将泵浦光按照一定比 例分为两路对EDF泵浦;采用两支波分复用器(WDM)将泵浦光耦合进入EDF,并通过 熔接环形镜(FLM)提高转换效率;输出端熔 接隔离器(ISO)防止端面回波对输出造成影响。最后,根据EDF的ASE增益 数学模型对EDF长度进行了分析和优 化。实验结果表明,用于调整C波段ASE光输出的EDF1长选用2m,用于调整L波段ASE光输出 EDF2长选为16m, 获得平坦C+L波段ASE光输出,在不使用任何滤波器的条件下,在1540~1610nm波段范围内光谱平坦度为±0.525dB,在 1520~1610nm范围内光 谱平坦度为±1.119dB。本文方法使用1支976nm LD实现了C+L波段的高平坦输出,简化了系统结构,并降低了系统成本。

    • 四象限探测器高精度定位算法研究

      2013(12):2314-2321.

      摘要 (1655) HTML (0) PDF 1.26 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:用于光斑中心位置计算的定位算法是影响四象限探 测器位置测量精度的主要因素之一。为了提高四象限光电探测器的定位精度,分析了目 前通用的质心算法计算 光斑中心的位置误差,提出了一种基于数据库查询的高精度光斑中心定 位算法。算法的原理为:在四象限探测器和光源特性已知的前提下,首先通过仿真方法建 立一个数据库;数据库中光斑中心位置和探测器各象限的电流比具有一一对应关系。实际使 用时,以实测的四象限探测器各象限的电流比为基础查找对应的光斑中心的位置。仿真分 析和实验验证结果同时表明,与通用的质心算法相比,新算法能将光斑中心位置的计算精度 提高102数量级。这对于使用象限式探测器进行高精度位置测量具有重要 意义。

    • >光电子信息技术
    • 光通信乘性噪声信道基于LDPC码的SNR估计方法

      2013(12):2322-2327.

      摘要 (1681) HTML (0) PDF 929.81 K (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前现有的信噪比(SNR)估计 方法不适用光通信中乘性噪声信道的问题,分析了乘性噪声信道下,SNR失配 对低密度奇偶校验(LDPC)码性能的影响,并通过仿真表明乘性噪声信道下 SNR精确估计的必要性。提出了一种基于量化的LDPC 码判决反馈的SNR估计方法,首先对接收到的光信号进行量化,利用 简化后的期望最大(EM)算法对量化后的SNR 进行一次粗估计,接着利用基于LDPC迭代译码的判决反馈结果对 SNR进行精估计。仿真结果表明,本方法能够在接收 信号的均值和噪声方差等参数未知情况下,能有效完成LDPC码迭代译码的辅助 工作;在误码率(BER)为10-5时,SNR估计后 ,LDPC码的译码性能距离理想情况下的译码性能,仅有约0.12dB以内损失。

    • 基于偏振调制器和单模光纤的微波瞬时频率测量研究

      2013(12):2328-2331.

      摘要 (1716) HTML (0) PDF 670.41 K (277) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于偏振调制器(PolM)实现微波信号 的瞬时频率测量(IFM)方法并进行了实验验证。它采用PolM同时实现相位调制和强度调制, 利用1个光源和1段单模光纤(SMF)保持光路中功率稳定,通 过光纤的色散将微波信 号频率映射到功率上,最后经过光电探测器(PD)探测并计算出两路电信号的功率比。这个功 率比一一对应于输入的微 波信号频率,最终能够测得所输入的微波信号频率。实验结果表明,它不仅可以实现1~12GHz宽带范围 内IFM,测量精度可以达到0.2GHz,而且能够同时保证 所测量的微波信号频率的系统误差小,稳定度好。

    • 基于级联调制器和四波混频效应的24倍频微波信号的光学生成

      2013(12):2332-2337.

      摘要 (2660) HTML (0) PDF 1.05 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器 (MZM)和半导体光放大器(SOA)的24倍频微波信号 光学生成方案,具有覆盖频段高、杂波抑制效果好等优点。在本方案中,低频微波信号分别 通过两个级联 MZM对连续光源进行调制,调节直流偏置使两个MZM均工作在最大偏置点,以抑制奇数阶光分 量;进一 步调节两个MZM的调制深度,并结合可调谐电相移器(TEPS)和可调谐光相移器(TOPS)引入相 移,完全抑 制第2个MZM输出的±2阶光分量和光载波,得到±4阶光分量;再经过SOA发生四波混频(FWM )效应,形成±12 阶光分量;滤波后拍频可以获得24倍频微波信号。最后,搭建了实验和仿真系统,分别以11.0GHz,11.5GHz和12.0GHz的微波信号为驱动,得到间隔为264、276GH z和288GHz的±12阶光边带,有效验证了方案的可行性。

    • >材料
    • 集成光学器件的PLZT薄膜溶胶-凝胶法制备与性能研究

      2013(12):2338-2343.

      摘要 (1211) HTML (0) PDF 1013.40 K (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:在掺铌钛酸锶(NST)的衬底上, 通过加入抑制开裂剂聚乙二醇对异辛基苯基醚(triton X-100), 利用溶胶-凝胶法制备了厚达4.6μm的 锆钛酸铅镧(PLZT)薄膜,从而有效地减小了其在集成光学器件应用中的传输损耗。实验分析 了triton X-100的加入量对薄膜质量的影响,并通过优化triton X-100的加入量可有效抑制薄 膜开裂。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、棱镜耦合波导 测试仪和台阶 仪等对制备的薄膜性能进行分析。结果表明,经过650℃快速退火处 理后,得到了表面平整度小于30nm、 粒径为50~100nm的钙钛矿结构PLZT薄膜,测得PLZT(8/65/35)和PL ZT(11/65/35)薄膜在 1550nm波长处的折射率分别为2. 4029和2.388。本文方法制备的 薄膜可以用于PLZT电光器件的制作。

    • 玻璃基底/Ag纳米薄膜/聚苯胺电致变色薄膜的制备

      2013(12):2344-2348.

      摘要 (1305) HTML (0) PDF 1.01 M (248) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用垂直靶向脉冲激光沉积(VTPLD)法,在室温及 Ar气环境下于玻璃基底 上沉积Ag纳米薄膜。在Ag纳米薄膜上用提拉法获得一层聚苯胺(PANI)电致变 色薄膜。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和数字万用表考察激光功率对沉 积的Ag纳米薄膜的晶型结构、表面形貌和电导率的影响。采用循环伏安法、紫外 可见漫反射光谱法对不同激光功率下沉积的Ag纳米薄膜上PANI薄膜的电致变色 性能、结构变化进行分析。XRD和SEM结果显示,在玻璃基底上成功地获得粒径 为30~50nm的Ag纳米薄膜且其电阻值为1~5 Ω。在实验的最优条件 下,激光功率为17W时获得的Ag纳米薄膜致密均匀、结晶好和电阻值 较小;在优化的玻璃基底/Ag纳米薄膜上附着的PANI薄膜,电致变色电压最低、红移范围明 显。

    • 白光LED用Ba0.955Al2Si2-xGexO8∶Eu2+荧光粉的晶体结构和光谱特性研究

      2013(12):2349-2354.

      摘要 (1106) HTML (0) PDF 1.03 M (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用高温固相法在弱还原气氛下制备了Ba0.955Al2Si2-xGexO8∶E u2+(x=0.0~1.0)系列荧 光粉,研究了Ge4+置换Si4+对其晶体结构和光谱特性的影响。Ge4+以类 质同相替代Ba长石(BaAl2Si2O8) 晶格中的Si4+形成连续固溶体,晶胞参数a、b、c、β和晶胞体积V随Ge4+置换量呈线性递 增。荧光激发谱为宽带,位于230~400nm处,可拟合成4个峰,最大 峰值位于332nm;随着 Ge4+置换量的增加,半高宽(FWHM)从93nm减小到80nm。发射光谱位于375~600nm,可由422nm 和456nm两峰拟合而成,最大峰值位于434nm;随着Ge4+置换量Si4+进入基质晶格,造成 Eu-O距离变小,发光中心Eu2+所处晶体场增强,5d轨道 能级分裂变大,最低发射能级下移,两拟合峰均线性红移。

    • >测量·检测
    • 光学仪器隔微振系统的负刚度特性分析与验证

      2013(12):2355-2359.

      摘要 (1423) HTML (0) PDF 828.39 K (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了使大负载光学仪器隔微振系统达到更低的固 有频率和更小的传递率,提出了正负刚度并联隔微 振方法,利用负刚度发生器产生的载荷增量与变形增量方向相反的特性,并联具有大 载荷特性的正 刚度元件组成稳定的支承系统,使系统能够在不降低承载的情况下有效降低系统刚度。 建立了使用绝 对位移反馈方法的大型气浮隔微振装置运动模型,分析了本文方法对运动幅值响应的影响。 实验结果表明, 被隔振体垂向速度均方根值由5.7μm/s降至2.1μm/s,谐振区传递率能 有10dB的降低,验证了本文方法能够有效解决被动控制对低频区控 制效果不佳的问题。

    • 可见光成像系统成像性能检测研究

      2013(12):2360-2366.

      摘要 (1694) HTML (0) PDF 1.11 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过分析可见光成像系统成像性能评价体系,引 入最小可分辨对比度(MRC)评价指标,并与调制传递 函数(MTF)共同评价可见光成像系统的成像性能。在MRC和MTF的测量原理基础上,设计 研制出既可测量MRC 又可测量MTF的装置。提出了采用两个重叠积分球分别对靶标的正反两面照明,通过改变这 两个积分球的亮度就可 以实现可变对比度的新方法。设计了可旋转的圆形靶标轮,将测量MRC和MTF所需的靶标置于 其上,以利于实现 不同参量的测量。同时,开展了一系列的实验研究。研究结果表明,测量的亮度误差均在± 0.3cd·m-2范围内,目标亮度 和背景亮度稳定、重复性好,满足了设计要求;成像性能高的系统其MRC越 小,而MTF曲线与空间频率轴所 围的面积越大。MRC和MTF的测量可更加全面、定量和有效地评价成像系统的成像性能。

    • 基于多次反射样品池的TDLAS逃逸NH3检测研究

      2013(12):2367-2371.

      摘要 (1872) HTML (0) PDF 919.45 K (397) 评论 (0) 收藏

      摘要:时域激光吸收光谱(TDLAS)技术具有高选择性、 高准确性优点,为逃逸NH3的在线检测提供了可靠的技术手段。本文利用TDLAS 系统分别在White和Herriott 两种样品池中对浓度为(10~100)×10-6的NH3进行检测, 采集得到其二次谐波光谱,比较 了两种样品池测量结果,分析对比两种样品池的优缺点。实验显示,Herriott样品池的噪声 要大,根据光谱曲线的标准偏差得到White样品池最低检出限为1.21×10-6 ,Herriott样品池 的检测限为1.61×10-6。结果表明,Herriott样品池更适合 恶劣环境现场应用,能够满足逃逸NH3的痕量检测要求,适合在线监测。

    • 光纤传感信号中小波去噪的最优分解尺度确定方法

      2013(12):2372-2376.

      摘要 (1110) HTML (0) PDF 856.59 K (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:小波分解尺度选择是小波去噪中的关键,分解尺度 过大或过小,都会直接影响传感信号去噪的质量。本文 通过分析常规的分解尺度选择方法,引用指标融合算法原理从图形和统计两个角度出发选用 信噪比(SNR)、均方 根误差(RMSE)、平滑度r以及信号偏差(BIAS)4项评价指标融合 成一项指标,采用指数函数对融合指标进行拟合,并提出 一种拐点判别公式来准确判定最优分解尺度。然后,采用所提方法,结合改进的阈值和阈值 函数,对实验 信号进行最佳分解尺度寻优,实验验证结果表明,本文方法所确定的最优分解尺度对应的中 心波长反射率与实际值相符,因此能够获得更优的去噪效果。

    • 改进的阶梯相位去包裹算法研究

      2013(12):2377-2382.

      摘要 (1795) HTML (0) PDF 947.13 K (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减少投影条纹数量,提高测量速度,提出了一种 改进的阶梯相位去包裹算法。算法 采用彩色条纹投影测量物体三维形貌,将正弦和阶梯相位条纹分别输入彩色图像的红 色和蓝色通道构成彩色条纹,由DLP投影仪将四步相移彩色条纹投影到待测物体上,由彩色 CCD相机采集。利用颜色分离技术得到2组四步相移条纹图,其中一组为4幅正弦条纹,由四 步相移法求得正弦条纹包裹相位,另一组4幅阶梯相位编码条纹图,由与正弦条纹周期一致 的阶梯相位构成,经阶梯相位解码确定条纹级次,利用自校正算法去除条纹级次噪点后,实 现相位去包裹。进行了实际测量,结果表明,本方法 测量精度与采用四步相移法相当,但只需4幅条纹图,有效减少了投影和采集的条纹数量, 提高了测量速度。

    • >模式识别
    • 基于统计特征的非理想虹膜图像分割方法

      2013(12):2383-2391.

      摘要 (1485) HTML (0) PDF 1.46 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于退化条 件的存在,非理想虹膜识别的关键在于正确 分割虹膜区域,这一区域包含能 够用于个体识别的纹理。本文提出了一种基于统计特性的非理想虹膜图像分割方法,包括内 边界定位、外边界定位和眼睑检 测3个阶段。在内边界定位阶段,通过高斯混合(GMM)模型及多弦长均衡策略,实现对瞳 孔及虹膜中心的精确定位;在外边界定 位阶段,利用简化的基于区域信息的曲线演化方法,将其与序统计滤波(OSF)结合,以确保 曲线收敛至虹膜外边界;在 眼睑检测阶段,利用二次曲线对眼睑进行建模。对多个数据库进行实验的结果表明,本 文 方法能够有效克服反光、睫毛和 眼睑遮挡、外边界模糊等不利因素的影响,精确实现了非理想虹膜图像的分割。

    • 一种红外条件下的新型眼睛状态识别算法

      2013(12):2392-2398.

      摘要 (1469) HTML (0) PDF 1.14 M (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂光照、头部转动和戴眼镜对眼睛状态识 别算法的影响,提出了一种基于红外图像和形态学的眼睛状 态识别算法,通过带850nm窄带带通滤光片的红外摄像头采集眼睛图 像,提取眼睛轮廓特征描述子和眼睛骨架图像的方向 链码实现睁眼和闭眼判别,同时引入图像可信度判别机制,把眼睛划分为睁开、闭合和 不可信3种状态,从而极大地 降低了算法模型在恶劣环境中的虚警率。实验证明,本文算法模型对于复杂光照、头部转动 和戴眼镜等均具有较高的鲁棒性,在 可信眼睛图像集中,睁眼正确识别率达到了95.21%,闭眼正确识别率 达到了92.03%,均高于其他几种常用的眼睛状态识 别算法,同时每秒能处理200张以上眼睛图像,满足实际驾驶环 境中 实时性的要求。

    • 动态热释电传感器网络目标跟踪技术研究

      2013(12):2399-2403.

      摘要 (1432) HTML (0) PDF 903.45 K (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种动态热释电红外辐射传感器网络的目 标 跟踪方法,使热释电传感器在运动状态下进行目标探测,通过采集、分析 动态热释电传感器输出的信号特征可得到目标的角度信息;使用传感器网络目标定位数 学模型, 对多个节点的信息进行融合即可实现运动目标的定位及跟踪,并有效解决了热释电 探测距离及探测角度的矛盾问题。实验表明,所提方法可在大范围对目标进行定时监控及自 主跟踪,在探测范围及灵敏度、定位精度 等方面具有很大优势。

    • 全光纤光学相干层析系统用于人造指纹的识别

      2013(12):2404-2408.

      摘要 (1867) HTML (0) PDF 867.96 K (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前商用指纹识别系统由于仅依赖于手指表面二 维图像的脊模式和细节特征进行识别,对人造 指纹有极大的安全漏洞。本文提出一种利用光学相干层析(OCT)技术识别 人造指纹的方法。在分析OCT系统原理及皮肤光学特性的基础上,使用研制的全光纤OCT系 统分别对 人体手指以及被商用指纹识别系统识别通过的人造指模进行成像,获得了二者的二维OCT图 像和对应的一 维信号,同时获得人造指模的三维OCT图像,通过对比分析二者深度方向 上的微结构信息 以及光学特性可以准确地识别出人造指模。实验结果表明,OCT技术不仅可以用于指纹的防 伪,有效地提高生物特征识别系统的安全性能,而且还具有用于指纹识别的潜力。

    • >图像和信息处理
    • 基于视差空间图的立体图像质量客观评价方法

      2013(12):2409-2415.

      摘要 (1822) HTML (0) PDF 979.03 K (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:立体图像质量评价是评价立体视频系统性能的有 效途径,而如何利用人类视觉特性对立体图像质量 进行有效评价是目前的研究难点。本文提出了一种基于视差空间图(DSI) 的立体图像质量客观评价方法。首先, 分别构造原始立体图像和失真立体图像的DSI图;然后,通过三维离散余弦变换(3D-DCT)提取出反映图像质量 和深度感知的特征信息,并采用主成分分析(PCA)进行特征降维,形成立体图像特征信息; 最后,通过支持向量 回归(SVR)建立立体图像特征与主观评价值的关系,从而预测得到立体图像质量的客观评价 值。实验表明, 对于对称立体图像库,Pearson线性相关系数(PLCC)和Spe arman等级相关系数(SROCC)值均达到0.94以上;对于非 对称立体图像库,PLCC和SROCC值分别达到0.94以上。结果表明,本文方法能够很好地预测人眼对立体图像的主观感 知。

    • 图像特征提取中领域尺寸和本征维数的自动选择算法

      2013(12):2416-2420.

      摘要 (1611) HTML (0) PDF 603.72 K (288) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文首先对图像特征提取过程中的近邻距离进行线 性重构,然后对其在整个流形上的分布进行优化运算,得到一个最优线性重构权为变量的图 像数据局部低维特征的表达函数。最后以该函数稳定性的最小度量构造出适用于图像特征提 取的邻域尺寸和本征维数的自动选择策略。实验表明该方法实现了图像数据本征维数与邻域 尺寸的自动化选择,并具有计算简单、匹配率高且计算复杂性低等特点。

    • 基于非均匀测量矩阵的超分辨率全向图像重建

      2013(12):2421-2429.

      摘要 (1723) HTML (0) PDF 1.56 M (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决折反射全向成像空间分辨率低和分布不均匀 的问题,将压缩感知(CS)理论引入折反射全向成像系统。基于单 位球面模型分析了折反射全向成像系统的空间分辨率分布规律,根据重构信号的均方误差(MSE)与稀疏度、测量次数的关系,设计了 基于全向图像分辨率的非均匀测量矩阵;通过设计的测量矩阵,将较多的传感资源分配给全 向图像内环,而将较少的传感资源 分配给外环,从而对经过镜面反射的场景进行采集,得到观测场景的非均匀压缩采样;最后 通过线性Bregman迭代算法重构出 分辨率均匀的高分辨率图像。实验结果表明,本文方法得到的图像空间分辨率更高且分布更 为均匀,有效改善了全向成像的分辨率问题。

    • 基于交叉累积剩余熵和NSCT的多模式遥感图像配准

      2013(12):2430-2434.

      摘要 (1818) HTML (0) PDF 778.28 K (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:图像配准是图像变化检测、融合、拼接等技术的 基础,在遥感图像处理领域具有广泛的应用 。利用非抽样Contourlet变换(NSCT)在图像分解上的灵活性,交叉累积剩余熵(CCRE)对遥感图像进行配准的有效性,提出一种基于CCRE和NSCT 的多模式遥感图像配准算法。首先对参考图像和待配准图像分别进行NSCT分解得到低频图像 ,然后采用CCRE作为相似性测度,利用牛顿法获得最优仿射变换模型的 参数对图像进行配准。实验 结果表明,本文方法能够较快的搜索到全局最优解,配准精度高,是一种有效的配准算法。

    • >光物理
    • 高阶拉盖尔-高斯径向偏振光束强聚焦产生的光链

      2013(12):2435-2439.

      摘要 (1590) HTML (0) PDF 811.43 K (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了 高阶拉盖尔-高斯径向偏振光束经过衍射光学 元件(DOE,diffractive optical elements)和高数值孔径(NA)透 镜组成的光学系统后的聚焦特性。根据数值模拟结果, 比较了相关参量的变化对深聚焦特性的影响。研究表明,入射光束经过此光学系统后,在焦 点附近产生沿 光轴方向的三维多点光俘获结构—光链,并且入射光束的相关参数和聚焦透镜的NA大小都会影响光束的聚焦特性。

    • 一种新型的共轴叠加复合涡旋光束

      2013(12):2440-2445.

      摘要 (1688) HTML (0) PDF 999.53 K (360) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用束腰半径不同、拓扑电荷数不相等的两束拉盖 尔高斯涡旋光束共轴叠加,产生了一种新型的复合涡旋光束。研究了束腰半径大小对光束分 布的影响以及复合涡旋光束的空间传播特性。结果表明,通过 改变其中一束拉盖尔高斯涡旋光束的束腰半径可以控制复合涡旋光束的明暗花瓣与光束中心 间距离; 复合涡旋光束在空间传播过程中表现出衍射展宽和古伊旋转等特性。基于反射式空间光调制 器(SLM)的 光电实验验证了上述结果。本文研究对深入理解复合涡旋光束的形成、分布特征以及其空间 传播特性等提供了一定的理论和实验依据。

    • >生物医学光子学
    • 一种新的基于多尺度几何分析的图像融合方法

      2013(12):2446-2451.

      摘要 (1443) HTML (0) PDF 971.48 K (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于多尺度几何分析方法——非下采样轮廓波(Con tourlet)变换(NSCT)和Beamlet变 换,提出一种全新的医学图像融合方法。在进行NSCT分解后,在高频成分首先使用Beamlet 变换进行边缘检测, 然后根据聚类分割边缘密度的差值确定其系数的融合规则;对于低频成分,采用局部区域标 准方差系数的融合规则;经过 一致性校正后,通过对融合后的高频与低频子带系数进行逆NSCT得到重构图像。数值实验表 明,与传统的融合方法相 比较,本文方法能够有效减少噪声对融合图像的干扰,增强了融合的线性细节表达能力,提 高了信息量。