• 2013年第0卷第6期文章目次
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    • >光电子器件和系统
    • 基于保偏长周期光纤光栅的光纤环镜传感器

      2013(6):1037-1041.

      摘要 (2447) HTML (0) PDF 824.61 K (385) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于保偏长周期光纤环形镜结构的光纤 传感器,可实现对湿度和温度两个参数的 同时测量。采用高频CO2激光器在熊猫形保偏光纤(PMF)上写入长周期光纤光栅(LPFG),然 后与3dB单模 光纤(SMF)耦合器连接组成光纤环形镜,并在保偏长周期光纤光栅(PM-LPFG)表面涂覆一 层湿敏材料聚乙烯醇(PVA)薄膜用于获得空气的相对湿度。PM-LPFG的谐振峰波长强度和波长同时 随湿度 与温度的变化而变化,实现对外界相对湿度与温度的同时测量,相对湿度和温度的灵敏度分 别为0.17nm/%RH和0.21nm/℃。

    • 基于纳米压印技术制作的线偏振蓝光LED

      2013(6):1042-1047.

      摘要 (1089) HTML (0) PDF 903.72 K (260) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种准确计算LED偏振度(PR)的方法,并采用纳米压印技术制作了线偏振蓝光LED。方法考 虑了LED朗伯型发光,计算整个半平面入射光透过光栅的TM模在TE和TM模中所占百分比。详 细分析了光 栅材料、光栅周期、占空比和光栅高度等对PR的影响,结果表明,当Al金属光栅周期为150nm、占空 比为0.5和光栅高为120nm时,PR几乎为1;利用纳米压 印技术结合感应耦合等离子刻蚀技术,制作了 铝金属光栅。实际测试结果表明,将蓝光LED的偏振消光比(P ER)由1.0∶1.0大幅度提高为2.2∶1. 0。

    • 具有温度补偿的LPFG功率解调系统的设计与实现

      2013(6):1048-1052.

      摘要 (1586) HTML (0) PDF 1.05 M (253) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的利用光纤Bragg光栅(FBG)反射光作为长周期 光纤光栅(LPFG)入射光的解调方式,无法避免温度的影响。本文提出了一种具有温度补偿功 能的LPFG功率解调方案,将FBG的Bragg波长由压电陶瓷(PZT)的驱动电压控制,使得FBG谐振 波长始终跟随LPFG谐振波长, 以此抵消温度对传统功率解调中的影响。这种解调方案适用于LPFG透射光谱随物理量变化谱 形也发生变化的传感,如微 弯、横向负载等特性。利用本系统对LPFG的横向负载特性进行试验,结果表明,采用此解调 方案获得的实验数据具有与 光谱仪相同的功率变化趋势,能够始终监测LPFG的谐振峰幅值,实现温度补偿的功率解调, 更适合于动态解调。对LPFG 的温度特性进行功率解调实验,结果也验证了解调系统具有温度补偿功能。

    • 改善FBG含噪信号的小波阈值自寻优方法

      2013(6):1053-1058.

      摘要 (1217) HTML (0) PDF 1.11 M (230) 评论 (0) 收藏

      摘要:光纤布拉格光栅(FBG)传感系统的关键是精确 解调中心波长,噪声是影响解调中心波长的主要因 素。为了消除噪声,获取真实的传感信号,本文研究了非线性去噪 法。非线性去 噪通常的方法采用小波阈值去噪。小波阈值去噪的核心是阈值函数及其阈值的选取。首先, 分析了传 统的阈值函数和阈值选取存在的问题,改进了自寻优阈值选取策略;其次,提出了折中法阈 值函数中系数 a(调节因子)的最优值选取方法。仿真和实验结果表明:随着a的取值不同,会 获得不同的信噪比(SNR),但a在 0.40~0.45范围内分别平均变化的去噪效果较好;与传 统软硬阈值去噪法相比,SNR提高了2~4dB,均方差(MSE)分别平均降低了0.2~0.5 ;与参考的改进阈值去噪法相比,SNR提升了1dB,MSE降低了0.1。本文方法优于文献中提到的阈值函数的去噪效果,处理含噪信号能获得较好 的SNR和MSE性能,而且方法简单。

    • LED显示屏驱动电流的潜在电磁干扰分析

      2013(6):1059-1064.

      摘要 (1469) HTML (0) PDF 953.44 K (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了控制对发光二极管(LED)显示屏亮度调制时电 源电流产生的电磁干扰(EMI),对3种脉冲宽度调制(PWM)调光方法下显示 屏的电源电流频谱进行了研究。首先比较了线性、离散和选通3种PWM的调光原理和潜在 EMI,设计了基于电流频谱分析的EMI评估法,并通过对单亮度和亮度均匀渐变图像 的仿真,验证了评 估法的有效性;最后通过对LED显示屏真实图像显示时的电流频谱分析,比较了3种调光方 法的潜在EMI。实验结果表明:线性PWM方式下,同时点亮LED会产生较大的EMI;离 散PWM对消耗电流的 延展和码制对消作用,可以有效地减小EMI;选通PWM随着选通等级的提高,最小点 亮脉冲变窄不利 于减小EMI。本文的分析结果可用于在LED显示屏产品设计时,合理进行EMI分析 与分配,预估产品的电磁兼容性。

    • 基于SU-8材料的无源-有源集成式电光开关设计与制备

      2013(6):1065-1069.

      摘要 (1860) HTML (0) PDF 758.76 K (347) 评论 (0) 收藏

      摘要:对基于SU-8紫外负性光刻胶的无源-有源集成 式电光开关进行了系统的研究。 首先用物理掺杂的方法制备出价格 低廉、性能良好的主客掺杂型电光材料DR1/SU-8,反射法测量其电光系数约为11. 5pm/V@1310nm。为减小器件的插入损耗, 设计了有源芯层为DR1/SU-8、无源芯层为SU-8的倒脊形混合集成式波导结构。制作完 CPW行波电极后,对器件进行接 触极化。实验测得开关的上升时间和下降时间分别为5.6μs和5.2μs,插入损耗为13.8dB,与只用DR1/SU-8作为波导芯层的 器件相比,插入损耗减小了约2.8dB。实验结果表明,这种无源-有 源集成式电光波导有效地减小了器件的插入损耗,为制备 低损耗的电光器件和单片多功能集成器件奠定了一定的基础。

    • >材料
    • 基于DMD的外腔量子点激光器性能研究

      2013(6):1070-1074.

      摘要 (1147) HTML (0) PDF 834.78 K (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了取得更加完善的外腔量子点激光器(QDL)测试 数据,构建了基于数字微镜器件(DMD,digital micro-mirror device)的InAs/InP量子 点外腔QDL。测量了其 光谱特性以及调谐范围,得到了基于DMD的外腔QDL调谐范围和相应的模式变 化。在理论和实验上与基于光栅的外腔QDL性能进行了比较,得到了在角色 散和反射光谱中与光栅的区别,实现了将DMD应用于外腔QDL中而获得的一种 新方法。

    • 小波分析在激光自混合干涉位移传感器中的应用

      2013(6):1075-1081.

      摘要 (1264) HTML (0) PDF 1.22 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:为减小激光自混合干涉位移传感器测量误差,提 出了基于小波分析的自混合干涉信号 处理方法。在进行全相位快速傅里叶变 换(FFT)解调相位之前,利用离散小波分解、重构去除自混合干涉归一化信号的奇异点 ,有效降低调制电流斜率突变引入的高次 谐波干扰,同时去除高频随机噪声干扰。简述了自混合干涉位移测量原理,介 绍了基于小波分析的自混合干涉信号处理算法原理并进行了算法仿真,采用数值仿 真分析了系统反馈水平及调制参数对测量误差的影响,利用压 电陶瓷(PZT)对自混合干涉位移测量系统进行标定。结果表明,位移测量误差减小到2.45nm。应用小波分析处理干涉信号可减小激光自混合干涉位移传感器的 测量误差。

    • 基于保偏光纤模式干涉的应变传感器研究

      2013(6):1082-1085.

      摘要 (2037) HTML (0) PDF 643.19 K (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步了解模式干涉光纤传感器的原理,并 相应提高应变传感器的性能,提出一种基于 保偏光纤(PMF)的模式干涉应变传感器。在两根单模光纤(SMF)之间,腰椎放大熔接一根长 30mm的PMF,构成全光纤模式干涉传感器。应变的变化将会引起光纤 的纤芯模与包层模相位差的变化,从而导 致干涉光谱的变化。在应变范围为0~3605μ ε,通过光谱仪(OSA)检测宽带光源经光纤传感器后的透射光谱。采 用最小二乘法对光强强度和应变进行线性拟合,发现光强减小的趋势与应变的变化有很高的 线性关系,并 测得应变的灵敏度可达到0.004dB/με,对应的分辨率为2.5με。本文 传感器制造简单、费用较低和结构稳固,并且具有很高的分辨率,因此适用于实际测量。

    • >光电子信息技术
    • 基于电吸收调制器的非相干可调谐微波光子滤波器

      2013(6):1086-1089.

      摘要 (1256) HTML (0) PDF 558.03 K (314) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种新的基于电吸收调制器(EAM)的非相干可 调谐光子滤波器。首先通过带通滤波器滤 除EAM输出的一个边带,获得单边带调制;再通过调谐EAM的偏置端,使得边带 所引入的相移 随着偏置电压的改变而改变,这样就可以实现一个真相移(TPS)结构;然后引入另一个非相 干光源和Mach-Zender调制器(MZM), 利用两路信号的延时不同实现一个基本的滤波器;最后通过调谐偏置所引入的TPS实现滤波 器的宽 带可调谐,而滤波器的形状可以保持不变,其中滤波器的调谐范围由偏置所引入相移的 变化范围来决定。

    • >材料
    • 基于符号映射分析的CO-OFDM系统信道估计研究

      2013(6):1090-1098.

      摘要 (1399) HTML (0) PDF 1.26 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中光纤 信道快变对系统可靠性和有效 性的降低,设计了一种符号映射分析(ASM,analysis of symbols mapping)算法,通过对 接 收到的OFDM符号星座图进行分析,不断地对由信道估计得到的传递函数进行修正,在不 需要大量导频的情况下能快速跟踪信道的变化。仿真结果表明:在40Gb/s的快变光纤信 道CO-OFDM系统中,信噪比(SNR)为10dB,在误码率(BER)为10-3时ASM算法比常规的迫零估计(ZFE,zero forcing estimation)算法需要的导频间隔减小了1/2;在导频间 隔为10、BER为10-3 时,ASM算法比常规的ZFE算法有约3.5dB的SNR改善 。

    • 基于并联SOA的全光广播式超宽带脉冲形状调制技术

      2013(6):1099-1109.

      摘要 (1288) HTML (0) PDF 2.44 M (319) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于半导体光放大器(SOA)中交叉增益调制(X GM)效应,采用SOA的并联结构,提 出了一种全光产生广播式超宽带(UWB)脉冲形状调制(PSM)信号的方案。该方案同时产生 三路超宽带PSM信号,具有多用户传输数据的能力,可为多址通信作理论基础;采用相向的 工作方式可以改善输出信号的消光比。利用OptiSystem 7.0软件对方案进行仿真,分析了输入信号脉冲宽度、输入光功率和波长对产生的超宽带PSM 信号的影响,对信号的传输特性进行了研究。结果表明,本文方案对输入信号脉冲宽度和输 入光波长具有良好的容忍度,并且给出了输入光功率的优化范围。

    • 工作气压对TiO2薄膜晶体结构及光磁电性能的影响

      2013(6):1110-1115.

      摘要 (1174) HTML (0) PDF 1007.38 K (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用射频磁控溅射的方法,在不同的工作气压(0.2Pa~4.0Pa)下,制备了一系列的本征TiO2薄膜。在2~ 340K的绝对温度下,测得所有制备态的本征TiO2薄膜均具有铁磁性,2.0Pa工作气压下 制备的TiO2薄膜具 有最大的室温饱和磁化强度为1.96emu/cm3。通过TiO2薄膜 的X衍射(XRD)图谱观察到,在0.2Pa工作气压 下,锐钛矿和金红石结构共存于TiO2多晶薄膜中;随着工作气压的增加,出现了金红石结 构向锐钛矿结构 的转变;当气压增加到2.0Pa时,TiO2薄膜的晶体结构由多晶态转 变成非晶态。利用高分 辨率透射电镜(HRTEM)分析TiO2薄膜的晶体结构,通过观察1.2Pa 和2.0Pa工作气压下 TiO2薄膜的电子衍射花 样和HRTEM图,可以清楚地看到多晶态向非晶态的转变。利用分光光度计测试了TiO2薄膜 样品的透过率 曲线,可见光区平均透过率高于85%,伴随着晶体结构的非晶态转变 ,光学透过率曲线的吸收边向长波方 向移动,光学带隙减小到3.14eV,由此可以证明,增加的结构缺陷 是系统铁磁性产生的主要原因。并且,所 有本征TiO2样品均为高阻态,电阻率高于107Ω.cm,可以 排除以载流子为媒质的RKKY交换作用对系统铁磁性的影响。

    • B掺杂ZnO纳米薄膜的结构和光学特性研究

      2013(6):1116-1119.

      摘要 (1110) HTML (0) PDF 755.57 K (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用脉冲磁控溅射法制备了B掺杂ZnO(ZnO: B)纳米薄膜,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM) 和紫外-可见-近红外分光光度计分别研究了薄膜的结构和光学特性。结果表明:ZnO:B为 多晶纳米薄膜,具 有六方钎锌矿结构,且薄膜沿着c轴取向择优生长;在可见光和 近红外光谱区的透光性能良好,其中在可 见光区的平均透光率大于84%,而在近红外区的透光率随着波长增加 而逐渐降低至45%。运用逐点无约束 最优化法分析计算了薄膜的光学常数,在可见光区,ZnO:B纳米薄膜的光学常数随波长的变 化很小且数值基本恒定,折射率约为2.0,而在紫外区,光学常数随 波长的变化显著。

    • 一种高量子效率Nd3+有机配合物的合成、表征及发光性能研究

      2013(6):1120-1125.

      摘要 (1036) HTML (0) PDF 954.56 K (351) 评论 (0) 收藏

      摘要:合成一种新型Nd3+有机配合物,以不含C-H 的五氟丙酸(C3F5COOH)为第1配体,仅含4个C-H的2-氨基-3-氯 -5-三氟甲基吡啶(Tfpy)为第2配体。配合物的紫外(UV)谱、红外(FT-IR)谱和核 磁共振H(1H HMR)谱表明,所有配体和Nd3+成功配位。 制备了配合物溶于氘代二甲亚砜(DMSO-d6)的溶液,测试了溶液的紫外-可见-近红外(U V -Vis-NIR)吸收谱、荧光谱以及荧光寿命,并对 溶液体系进行Judd-Ofelt(J-O)计算,得到3个强度参数Ωt(t=2,4,6)、激 发态寿命τr和受激辐射截面σem。Ω2=1.083×10-20 cm2,表明配 合物中Nd3+与配 体的配位键离子性较强。配合物实测荧光寿命τ=8.3μs,激发 态寿命τr=541μs ,因此Nd3+在这种有机液体体系 中荧光量子效率可达1.53%064nm处受激辐 射截面σem约2.696×10-20 cm2。相对于同类Nd3+有机液体激光材料,此体系的实 测荧光寿命、量子效率和受激辐射截面均较高,可以和文献报道的无机材料相媲美。研究表 明,此材料将是非常有潜力的液体激光介质。

    • 沉积气压对脉冲激光沉积CNx薄膜结构和摩擦学特性的影响

      2013(6):1126-1132.

      摘要 (893) HTML (0) PDF 1.28 M (250) 评论 (0) 收藏

      摘要:以脉冲激光沉积(PLD)的CNx材料为靶源,以单晶Si片为衬底,在N2气压为2~11Pa 下PLD制备了CNx薄膜。采用X射线光电子能谱(XPS)、拉曼 (Raman)光谱、扫描 电子显微镜(SEM)和球盘式摩擦磨损试验机分别对薄膜的化学成分、价键状态、表面形貌和 摩擦性能进行了表征。结果表明:低沉积气压导致薄膜N含量的退化及耐磨性能的下降;沉 积气压介于5~8Pa时最利于sp3杂化键的形成,且薄 膜的N含 量缓慢下降,膜中比值xsp2/xsp3和ID/IG均减 小,xsp2C-N/xsp3C-N增加并趋于恒定,薄膜的耐磨性较好(约2.7~4.3×10 -15 m3·N-1·m-1),但摩擦系数相对较高(约0.24~0.25);过高的气压导致膜层中 N含量的下降和石墨化程度的增加,薄膜摩擦系数较低(约0.19), 但耐磨性呈下降趋势。

    • >测量·检测
    • 鱼眼相机等效焦距三点标定法

      2013(6):1133-1137.

      摘要 (1828) HTML (0) PDF 683.39 K (389) 评论 (0) 收藏

      摘要:为简化鱼眼相机等效焦距的标定,提出一种“三 点标定法”。基于鱼眼相机的等 距投影模型、余弦定理和空间模型,导出了只含有等效焦距一个未知量的方程。在实际标定 过程中,首先在地面上随机选取3个 不重合的点,并测量出它们之间的距离;然后利用鱼眼相机采集到含有这3个点的图像,计 算出等效焦距。实验结果表明, 本文方法简化了相关相机标定的过程和实验复杂度;相比于传统的方法,本文方法得出的结 果更接近于鱼眼镜头的真实参数。

    • 一种新颖的FBG周界入侵算法的研究

      2013(6):1138-1144.

      摘要 (1378) HTML (0) PDF 1.12 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对动车(EMU)经过时引起的系统误报,提出了一 种新颖的识别算法。采用将信号的时域峰 值与频域内固定频段内能量积分的方法以提高系统抗干扰性能。利用时频分析方 法中的短时傅立叶变换(STFT),采用Hanning窗窗长为128,窗滑动点数为64, 将时域峰值所在时间段对应的STFT 1~5Hz频率范围内的能量进行积 分,以此辨别入侵与非入侵事件。根据数据分析结果以及实际应用情况,所提算法可以 在保证人为入侵漏报率FNR为零的情况下,有效地将EMU经过 引起的误报率FAR降低80%,使得光纤布拉格光栅(FBG)周界安 防系统的抗环境干扰性得到大幅提高。

    • 基于液晶空间光调制器的同步移相共光路干涉技术

      2013(6):1145-1149.

      摘要 (1423) HTML (0) PDF 808.34 K (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现透明物体的相位测量,提出一种基于液 晶空间光调制器(LC-SLM)的同步移 相共光路干涉 方法。在由4f光学成像系统构成的三窗口共光路干涉仪基础上, 利用LC-SLM的灰度调制能力,在 LC-SLM上加载光栅进行频域滤波,进而通过1次曝光获得3幅移相干涉图实现相位测量。 给出了本文 方法的相位恢复数学模型,并通过光学实验对本文方法和标准四步相移算法的性能进行了比 较,最后通过重 复实验对方法的稳定性和重复性进行了评估。结果表明,本文方法具有较好的相位恢复效果 ,而且稳定性和重复性以标准差表示时分别可达0.032rad和 0.073rad。

    • 一种自混合干涉位移测量系统中参数C的测量方法

      2013(6):1150-1157.

      摘要 (1364) HTML (0) PDF 1.64 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:在自混合干涉系统中,反馈水平因子的大小反映 了系统中反馈回激光器谐振腔反馈光 的强弱, 它在确定激光器运行状态和外腔物体位移测量中都起着尤为重要的作用。本文提出了一种利 用光反馈相位 频谱特征测量反馈水平因子的方法。通过对激光自混合干涉信号进行相位解卷运算,得出 相位信息, 把相位信息转换到频域内进行频谱特征分析,依据相位的频谱特征可测算反馈水平因子的大 小。通过仿真验证了算 法的有效性。结果表明,本文方法可应用在不 同的反馈情况下,而且测量误差小,精度高,相对标准误差仅为2.11%。

    • 连续太赫兹成像系统对多层蜂窝样件无损检测的实验研究

      2013(6):1158-1162.

      摘要 (1982) HTML (0) PDF 981.97 K (288) 评论 (0) 收藏

      摘要:太赫兹无损检测作为一种新型技术,已经成为X射 线和超声无损检测技术的有力补充。太赫兹连续波成像技术可以进行实时成像,其扫描速度 和成像质量都能满足太赫兹无损检测的要求。本文利用连续太赫兹成像系统对多层蜂窝样件 进行了检测,得到了样件不同纵深处的二维太赫兹图像。测试结果表明该系统能测试样件内 部每一层中夹杂异物的位置、分布情况及轮廓,并能对异物的基本属性做出判断。本研究为 太赫兹连续成像系统用于航空、航天、电子等样件的无损检测提供了有借鉴意义的案例。

    • 基于近红外透射光谱的乳制品蛋白质、脂肪含量检测

      2013(6):1163-1168.

      摘要 (1556) HTML (0) PDF 1.12 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用近红外透射光谱(NITS)法对乳制品中蛋白质和 脂肪含量进行快速检测。首先分别对光谱进行二阶导数 加S-G平滑(SD+S-G)和一阶导数加多元散射校正加S-G平滑(FD+MSC+S-G)预处理;然 后对处理后 的光谱进行小波基为db3、分解尺度为6的小波压缩;最后以压缩后光谱数据作为输入变量, 采用径向基 函数人工神经网络(RBF-ANN)建立4种乳制品的蛋白质和脂肪定量分析模型。经过反复实 验得出最佳扩散 常数spread值,其中,蛋白质模型在spread值为135时预测精度最高, 其相关系数(R)和预测集均方差(RMSEP)分别为 0.9999和0.0301,脂肪模型在spread值为105时 预测精度最高,其R和RHSEP分别为0.999和0.096。结果表明,基于RBF-A NN和小波压缩建模更稳定、精度更高,可以实现乳制品品质快速无损检测。

    • 基于光纤干涉仪的相位调制器半波电压的测量

      2013(6):1169-1173.

      摘要 (1280) HTML (0) PDF 725.35 K (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于相位调制干涉仪解调微波光链路的数学模型 ,提出了通过链路的S21增益峰值计算得到相位调制器半波电压的方案。 实验表明,此方法测得的相位调制器半波电压和厂家提供的数据相符合。把测得的相位调制 器半波电压应用在实际的光链路系统,增益仿真曲线和实验结果也相吻合 。在实验中,实现调制信号相位-幅度转换的光纤干涉仪由2个保偏 耦合器加特定跳线构成。实验结果表明,本文方案是一种结构简单、操作容易且具较高实 用价值的相位调制器半波电压测量方法。

    • 调制激光激发PN结少数载流子分布及频域响应特性研究

      2013(6):1174-1183.

      摘要 (1224) HTML (0) PDF 1.85 M (272) 评论 (0) 收藏

      摘要:为建立载流子辐射检测Si基太阳能电池的理论模 型,基于太阳能电池非线性耦合方程对调制激光激 励下Si太阳能电池过剩少数载流子的空间分布与频率响应特性进行了仿真分析,对基区、耗 尽层和发射区 的载流子分布与超带宽调制激光的波长、功率密度和调制频率的关系进行了定量研究,通过 仿真结果选定 调制激光的最佳参数范围,进行了载流子辐射频域响应和载流子寿命对频域响应影响的仿 真计算。仿真 结果表明,过剩载流子浓度随扫描频率的增加呈现非线性特征,所用仿真模型对激发参数和 输运参数有较高 的灵敏度。最后对Si基太阳能电池片进行了扫频验证实验,实验结果与仿真结果符合良好, 表明所使用的 仿真方法能够预测载流子辐射技术的检测结果,可用于对调制载流子辐射检测技术仿真和结 果预测。

    • >信息安全
    • 抗亮度和对比度攻击的DCT域图像数字水印算法

      2013(6):1184-1190.

      摘要 (1258) HTML (0) PDF 1.13 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有的许多离散余弦变换(DCT)域图像数字 水印算法无法抵抗亮度和对比度调整攻击这一缺限,基于抗亮度调整修正的基本 思想和方法,提出了DCT域直流系数的抗 亮度和对比度调整的修正公式,进而提出一种新的抗亮度和对比度调整攻击的DC T域 图像数字水印算法。实验结果表明,提出的算法具有很好的水印透明性,对亮度和对比度调 整攻击具有极强的鲁棒性,对其他常规的图像处理攻击,如高斯滤波、中值滤波、平均滤波 、重采样和JPEG压缩等,均具有很强的鲁棒性。

    • >模式识别
    • 自然摆放的手图像指根点提取方法

      2013(6):1191-1197.

      摘要 (1055) HTML (0) PDF 1.07 M (222) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有指根点提取方法多是针对有较高摆放要求的 手图像,当摆放方式没有严格遵守摆放要求时,便不能正确提取指 根点。针对自然摆放的手图像,本文提出一种指根点提取方法。首先确定图像中能够穿过食 指、中指、无名指和小 拇指的检测列位置,并做出检测列的梯度图像;然后通过提取梯度图像中4个峰值与4个谷值 的坐标,定位每个手指的上、 下边界点坐标,再根据每相邻两个手指间的边界点距离大小判断出这两手指的摆放状态即张 开或并拢;最后根据每相邻两手 指不同的摆放状态采用基于Roof边缘线跟踪方法或基于Step边缘线跟踪方法进行跟踪,其跟 踪终点作为对应的指根点。方法 基于灰度图像,有效回避了图像二值化及轮廓提取操作,提高算法运行速度。利用自建小型 自然摆放图库进行测试,结果表明,正确提取率可达97.14%,验证了方法的可行性和有效 性;方法能够避免手指张开程度产生的影响,体现了方法的优越性。

    • >图像和信息处理
    • 基于集成成像的生物微小组织三维信息获取方法

      2013(6):1198-1203.

      摘要 (1436) HTML (0) PDF 1.03 M (244) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种将集成成像和光学显微镜结合实 现生物微小组织三维信息获取的新方法。以显 微镜为基础,结合集成成像特性,应用光学成像理论设计了与光路匹配的微透镜阵列,研制 了微弱光下的 三维信息获取系统。与已有方法相比,本文方法采用新的成像光路和三维信息获取器件,因 而放大倍数更高, 可记录更多的生物微小组织三维信息。针对生物微小组织,利用集成显微成像装置获得了 单元像阵列图像实验数据,分析了样本的三维结构和信息,验证了本文系统在微型组织三维 信息获取方面的有效性。

    • 一种改进的基于Ripplet变换的多聚焦图像融合方法

      2013(6):1204-1210.

      摘要 (1421) HTML (0) PDF 1.15 M (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多聚焦图像在融合时容易产生边缘模糊现象 并损失清晰区域对比度的缺点,基于能有效描述图像边 缘的Ripplet变换(RT),提出一种改进的多聚焦图像融合方法。首先,通过离散RT(type-I) 获 得分解后的高频和低频 子带系数,对于低频子带系数,采用非下采样轮廓波变换(NSCT)进行3层系数融合,而对于 高频子带系数,采用正交匹配 追踪(OMP)算法求解其对应过完备字典的稀疏表示系数;然后通过系数向量的活跃度规则进 行系数融合,并构造其对应的系 数矩阵;最后通过反RT得到最终的融合图像。实验结果表明,本文算法能很好 保持多聚焦图像的边缘轮廓 和清晰部分的对比度,并且在客观评价上,本文算法在互信息、边缘保持度等指标上均具有 一定的优势。

    • 改进的Bayer插值算法及其硬件实现

      2013(6):1211-1218.

      摘要 (1696) HTML (0) PDF 1.47 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善彩色恢复效果,降低硬件设计的复杂度 ,提出了一种基于Bayer格式图像彩色插值改进算法。首先,对Bayer格式原图进行二阶 拉普拉斯修正,获取水平方向和垂直方向的绿色分量 V;然 后,计算红色通道和蓝色通道分别与绿色分量的水平色差R-H、B- H和垂 直色差R-V, 再对色差方向插值,得到水平和垂直方向的梯度并进行比较,根据比较结果选择V作为选定像素处 的绿色分量;当整幅图像的绿色分量得到后,利用给定像素周围的4个色差进 行插值计算,分别得到红 色分量,从而完成彩色图像的恢复。试验结果表明, 改进的算法在峰值信噪比(PSNR)上相 比双线性插值(BI)算法,R、G、B三通道均提高15 dB左右,且图像目视细节 丰富,伪彩色得到有效抑制,特 别是硬件实现难度方面和线性算法相当,能够做到硬件实时处理。目前,算法已经在Xilinx FPGA上实现,并工程应用,满足了项目实际需要。

    • 一种适于空间CCD图像压缩的SPIHT改进算法

      2013(6):1219-1224.

      摘要 (1116) HTML (0) PDF 822.99 K (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统遥感图像压缩多级树集合分裂排序(SP IHT)算法由于采用取决于图像内容的动态处理顺序而导致处理速 度缓慢这一问题,提出一种适于空间时间延时积分(TDI)CCD相机图像压缩的SPIHT改进算法 。首先,将小波变换后的图像分解成4×4块,同时对一个4×4块的 一个比特平面所有比特进行编码。为了实现并行处理机制,SPIHT改进算法重组传统SPIHT算 法的3个通道,然后采用并行和流水线作业的方式编码3个重组通道。实验结果表明,本文提 出的压缩算法可以稳定正常的 工作,具有良好压缩性能,平均信噪比(PSNR)性能与传统 方法相当,而数据吞吐率远高于传统方法。在正常100MHz时,数据 吞吐 率达到120Mpixle,大大提高压缩算法的处理速度。SPIHT改进算法 非常适合空间CCD相机图像压缩应用。

    • 基于Panum融合区的视差图获取算法

      2013(6):1225-1230.

      摘要 (1673) HTML (0) PDF 744.36 K (377) 评论 (0) 收藏

      摘要:视差图的获取既是立体图像处理的核心,也是立 体图像处理的难点。为了高效、精确 地获取立体图像的视差图,提出了一种基于Panum融合区的视差图获取算法。首先根据 人眼视觉特性的Panum融合区得到立体图像视差敏感范围的计算方法;然后根据此范围 将立体图像分割成视差敏感区和视差不敏感区,对视差不敏感区计算低精度视差图,对视差 敏感区计算高精度视差图;最后将两视差图相结合得到最终的视差图。实验结果表明,本文 所提出的算法在不影响人眼主观立体感受的情况下,计算出较高精度的视差图,同时相对于 通常的高精度视差图获取算法降低了时间开销。

    • >光物理
    • 余弦高斯光束通过左手平板材料的传输特性

      2013(6):1231-1237.

      摘要 (1091) HTML (0) PDF 1.12 M (308) 评论 (0) 收藏

      摘要:在傍轴近似下,利用广义惠更 斯-菲涅尔衍射积分公式得到了余弦高斯光束通过左手平板材料的传输公式,研究了左手平 板材料的负折射 率与余弦高斯光束的调制参数对光束传输特性的影响。结果表明:余弦高斯光束无论在 左手平板材料 内部传输还是在像空间传输,轴上的最大光强位置是光束聚焦的位置,左手平板材料的负折 射率会改变光 束聚焦的位置;在介质内部,平板材料的负折射率会改变轴上光强分布的形状,但不会改变 像空间轴上的 光强分布形状;无论是在平板材料内部还是像空间,余弦高斯光束的调制参数对轴上与横向 光强都会产生影响。

    • >生物医学光子学
    • 融合重建滤波器和暗特征的渗出物检测算法

      2013(6):1238-1244.

      摘要 (1314) HTML (0) PDF 1.21 M (279) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多数视网膜渗出物提取算法检测精度不高的 问题,提出了一种融合重建滤波器和 暗特征的视网 膜渗出物检测算法。首先,对视网膜灰度图像均值滤波后应用“球形”重建滤波器移除视网 膜血管,使用列 滤波器标识出渗出物区域并阈值分割得到含有视盘和边界的渗出物区域图像。其次,在均值 滤波后的灰度 图像中检测视盘和图像边界,并根据视盘构建掩膜,接着从含有视盘和边界的渗出物区域图 像中移除视盘 和边界,然后应用 “圆盘形”重建滤波器扩充渗出物尺寸。最后,对视网膜灰度图像自适 应直方图均衡化, 阈值分割后反转灰度值得到暗特征,从扩充渗出物尺寸后的图像中移除暗特征即得到最终渗 出物图像。实验结果表明,本文算法能有效检测视网膜眼底图像中的渗出物,较现有算法具 有更高的检测精度。