• 2013年第0卷第7期文章目次
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    • >光电子器件和系统
    • 高灵敏度稳定光纤光栅温度传感器的研究

      2013(7):1245-1250.

      摘要 (3793) HTML (0) PDF 1.07 M (444) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高光纤Bragg光栅(FBG)的温度灵敏度,设 计了一种双金属FBG温度增敏装置。 增敏装置利用不同金属热胀系数的差异和巧妙的增敏结构,大幅度提高了FBG的温 度灵敏度。从理论分析了增敏结构的增敏原理,并给出了波长温度响应关系式。使用此增 敏装置制作了一种高灵敏度的FBG温度传感器。为了保证FBG长期固定的稳定 性,在 制作传感器时使用了低熔点玻璃焊接工艺。实验中,测得增敏FBG温度传 感器 的温度灵敏度系数达到345.9pm/℃,是裸FBG的35倍,线性度为0.999。对增敏前和 增敏后的FBG反射谱进行了对比,结果表明,增敏装置对FBG反射光的功率 和反 射谱的形状影响很小。对增敏FBG温度传感器的稳定性进行了测试,并用裸 FBG作为参考,测试结果显示,增敏装置对FBG的稳定性没有造成影响。

    • 液晶盒表面取向排列对光敏混合液晶全光开关性能的影响

      2013(7):1251-1257.

      摘要 (1997) HTML (0) PDF 1.21 M (341) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用混合液晶,实验研究了间隔厚度为125μm的向列相液晶(NLC)盒的无定向排列、平行排列和扭曲排列3种表面取向 排列方式对全光开关性能影响。全光开关采用光 敏混合液晶(15% BMAB,85% NLCs)注入NLC盒制作而成。实验结果表明,无定向排列NLC盒 和扭曲排列NLC盒都可实现全光开关效应;扭曲排列NLC盒的表面取向作用不仅可以提 高全光开关的稳定性和重复 性,还可以提高全光开关的调制深度和响应速度;相对无定向排列NLC盒,扭曲排列NLC盒 制作的全光开 关的稳定性和上升响应速度分别提高了1倍,调制深度提高了4.8dB 。实验验证了NLC盒的表面取 向作用可提高全光开关性能,对提高结合光敏液晶和光纤制作光控全光纤器件的性能有重要 指导意义。

    • 基于红外热像与电学测试法的OLED热学分析

      2013(7):1258-1262.

      摘要 (2002) HTML (0) PDF 888.48 K (353) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用红外 热成像与瞬态热学测试技术,测试并对比分析了有机电致发光二极管(OLED)的光电热学特性 。研究表明,OLED结温的升高会导致输入 电压的降低。在输入电流为100mA时,整个面板上呈现非 常明显的温度梯度,最高点与最低点 温差可高达30℃。在相同的工作条件下,采用红外热像测试获得的峰值温度比采用瞬态热 学测试获 得的温度要高,且温度梯度会随输入电流的大小发生变化。结合红外热像与电学测试法固有 特点的分析,指出两者的结合可以为OLED面板的热学设计与分析提供更具有指导意义的信息 。

    • 一种中红外量子级联激光器的热模型

      2013(7):1263-1267.

      摘要 (1849) HTML (0) PDF 799.38 K (450) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用电路建模方法,通过分析中红外量子级联激 光器(QCL,quantum cascade laser)中增益的 热依赖特性,运用简化的二层级电子速率方程和光子速率方程,建立了能体现温度变化对中 红外QCL光电性能影响的等效电路热模型。热模型的建立,使得对QCL热依赖特性可 以运用通用电路仿真 工具进行模拟仿真,克服了数值分析方法计算复杂、模拟时间长的缺点。利用PSPICE软件对 模型进行模拟分析,分析结果与已报道的理论和实验结果一致,验证了模型的实用性和 准确性。

    • 检测天然气中H2S气体浓度的光子带隙光纤传感器

      2013(7):1268-1272.

      摘要 (1627) HTML (0) PDF 881.13 K (411) 评论 (0) 收藏

      摘要:为消除光源不稳定、光电器件的热零点漂移以及零 点漂移对测量准确度的影响,基于差分吸收检测法,设计一种检测天然气中H2S气体浓度 的高稳定性、高灵敏度的光子带隙传感器。为提高系统响应,采 用4段串联的空芯光子晶体光纤(HC-PBF)作为气体传感探头。对不同组分浓度 的H2S和CO2气体进行了检测,结果表明,系统响应时间为53s, 测量灵敏度可达2×10-6 mol/L。

    • 多像素光子计数器的光子数分辨模型与实验验证

      2013(7):1273-1278.

      摘要 (1278) HTML (0) PDF 846.87 K (393) 评论 (0) 收藏

      摘要:以多像素光子计数器(MPPC)的光电特性与工作原理 为基础,提出了MPPC的短脉冲光子数分辨模型,并分别在忽略与考虑光学串话(OC,optical crosstalk)效应时导出MPPC的短脉冲光响应模型。实验表明,理论模型与实验结果吻合, 且实际的光子数分辨谱对理想 分布的偏离主要是由于OC效应引起的。利用本文模型可以方便而准确地反 演出入射光脉冲的平均光子数信息,快速地判断入射光子数分布是否是预期的统 计分布,并可以推广到具有其他脉冲光子数统计分布的情况,具有一定的普适性。 本文理论模型不仅可用于指导MPPC的设计与优化,而且对MPPC在光 子统计分布的测量、单光子源的表征等弱光探测领域的应用具有较重要的意义。

    • 基于单模-无芯-单模结构的光纤折射率传感器

      2013(7):1279-1285.

      摘要 (2598) HTML (0) PDF 1.10 M (362) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于光纤单模-无芯-单模结构的光纤 折射率传感器。当外界折射率(SRI,surrounding refractive index)小于无芯光纤(NCF,no-core fiber)折射率,并且二者十分接 近的情况下,NCF 可以看作是具有阶跃折射率分布的弱导多模光纤(MMF),这样便构成了传统的单模-多模- 单模(SMS,single-mode multimode single-mode)光纤结构。利用线偏振模近似的方法理论分析了基于这种光 纤结构的折射 率传感器的模式激发特性以及输出特性,进而进行了相应的数值仿真及实验验证,结果表明 ,数值仿真与实验 结果均与理论分析结果相一致。在1.3~1.4的折射率范围内,实验测得传感器灵敏度达到 205.42nm/RIU。

    • Si基槽型光波导的传输特性分析和传输损耗的测量

      2013(7):1286-1290.

      摘要 (1883) HTML (0) PDF 827.14 K (339) 评论 (0) 收藏

      摘要:对Si基槽型(slot)光波导的传输特性进行了研究。 采用三 维时域有限差分(3D-FDTD)法研究了芯层中的光功率与波导槽型宽度及Si条带宽度之间的关 系,结果显示,槽型光波导具有很好的光功率约束效率,可以达到30%以上; 分析了光功率的变化规律及其优化,综合考虑光功率和光功率密度确定波导结构参数,实现 最佳光功率分 布,横向光功率分布沿x轴方向具有很好的约束效果,沿y轴方向呈现高斯分布;分析了底部Si薄层对光 功率的影响,100nm的底部Si薄层使得芯层的光功率下降50%,减小 底部Si薄层厚度有利于光功率约束效 率的提高;采用电子束刻写(EBL)技术和等离子刻蚀(ICP)技术制备了Si基槽型光波导,实验 研究了其传输损耗,结果显示,槽型光波导具有较低的传输损耗,达到13.5dB/cm。

    • >光电子信息技术
    • 直接检测光-OFDM系统的预失真技术研究

      2013(7):1291-1297.

      摘要 (1375) HTML (0) PDF 1.16 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:理论分析了直接检测光OFDM(DDO-OFDM)系统 传输链路中光电器件所导致不理想的频率响应或者功率衰减现象, 提出一种对O-OFDM信号子载波功率衰减进行预失真的技术来改善传输系统的性能。实验比 较了常规的O-OFDM信号和进行预失真 技术的O-OFDM信号在DDO-OFDM系统中传输后的性能,结果表明,在传输200km标准单模光纤(SSMF)后,常规的O-OFDM信号频 谱的高频部分有一定程度的衰减,而通过预失真技术的O-OFDM信号频谱比较平坦,且在 (BER)为10-4时,其接收灵 敏度比常规的O-OFDM信号显著地提高了3dB左右,说明使用该预失真技术可以有效地改善O -OFDM系统的性能。

    • 光组播路由代价与波长使用量的联合优化方法

      2013(7):1298-1303.

      摘要 (1639) HTML (0) PDF 814.40 K (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决光组播路由中组播中路由代价和波长资源消 耗单一 化造成的组播路树路由的代价过高问题,在分光节点约束条件下,提出了光组播路由代 价 与波长使用量联合优化的长路优先(LPF)方法和短路优先(SPF)方法。算法通过检 查最小光组播树是否存在节点分光约束的问题,根据设置的波长使用代价控制因子,使LPF 或SPF的路由代价和波长使用量最小。LPF方法首先选择组播树最长路径或新波长通道重路由 受分光约束的目的节点,SPF方法先 选择组播树中最短路径或新波长通道重路由受分光约束的目的节点,仿真结果表明,本文提 出的两种联合优化方法都能实现路由代价较低和波长需求较少的目的。

    • 基于线性插值的RF-导频插入DDO-OFDM系统的仿真分析与实验验证

      2013(7):1304-1309.

      摘要 (1848) HTML (0) PDF 944.71 K (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:RF-导频(RF-pilot)插入的直接探测光正交频分 复用(DDO-OFDM)系统通过调节载信比(CSPR)可以有效对系统传 输性能进行优 化,是高速短距离局域网传输的备选方案之一。在该系统下,利用导频子载波处信道估 计结果,提出 一种基于线性插值与时域平均的信道估计方法,用于实现非导频子载波处信道响应的估计。 本文方法可以实 时跟踪信道变化,有效抑制噪声影响。仿真中,13个导频子载波用于 信道估计,采用线性插值与时域平均 的方法估计出非导频子载波处的信道响应,传输4-QAM映射的20Gbi t/s信号在光纤中传输400km。与背靠 背相比,在误码率(EBR)为1×10-3时,几乎没有光信噪比(OSNR)损伤。通 过原理验证性实验,验证了本文方法在RF-pilot插入DDO-OFDM系统中用于信道估计的可行 性。

    • 全光3R系统再生能力的测试方法研究

      2013(7):1310-1315.

      摘要 (1705) HTML (0) PDF 1.27 M (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:R(re-amplification,re-shaping,re-ti ming)再生是高速率光纤通信系统的一个关键 技术。为科学评价3R系统的再生能力,对基于色散位移光纤(DSF)中的四波混频(FWM)效应 的全光3R系统的性能进行了测试,得到了输入-输出信号Q值的特性曲线,由 此可以得到3R再生系统的再生范围(可再生输入信号的最小 输入Q值和最大输出Q值)、最大再生能力等信息,从而达到合理 地在线路中设置3R再生系统。结果表明,对于此全光3R再生系统,对输入Q值在2.6~5.8的恶化信号具有再生能力,并且在输入信噪 比(SNR)为3.2时可以得到最大的SNR改善为1.1。

    • 基于VLPSO算法的100Gbit/s光传输系统的偏振模色散自适应补偿

      2013(7):1316-1321.

      摘要 (1465) HTML (0) PDF 1.08 M (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对标准粒子群优化(PSO)算法后期迭代效率不高 和容易陷入局部极值问题,提出了一种基于变异机制的局部 粒子群优化(VL-PSO,varied local particle swarm optimization)算法。在单信道100Gbit/s光传输系统中,以VL-PSO 算法作为逻辑控制算法,进行二阶偏振模色散(PMD)归零(RZ)码自适应补偿实验。结果表明 ,搜索补偿后,眼图 张开度明显增大, 平均搜索补偿时间为 1.650ms;并且VL-PSO算法 能够实时跟踪补偿PMD的变化,跟踪时间小于0.431ms。

    • 基于光载波抑制调制的星间微波光子下变频研究

      2013(7):1322-1327.

      摘要 (1933) HTML (0) PDF 964.75 K (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对卫星通信中微波信号光学处理问题,建立了 星间微波光子下变频系统模型,采用 两个双电极马赫-曾德尔调制器(DE-MZM)并联形式,以光载波抑制(DCS)方式实现了星间 微波信号 的光域放大、传输和下变频。利用贝塞尔函数展开分析了下变频系统中信号和各噪声分量, 对射频本振信号功率进行了优化,仿真研究了调制器直流偏置漂移、移相器相移误差和发射 光功率对系统性能的影响。结果表明,调制器直流偏置相位漂移小于5℃时输出载噪比(CNR)恶 化小于0.05dB,移相器相移误差小于5℃时输出CN R恶化小于0.02dB,系统具有较高稳 定性;当发射功率为10.48dB时,输出CNR达31.33dB,系统能够满足输出CNR要求。

    • 基于半导体放大器实现多功能超宽带调制的研究

      2013(7):1328-1337.

      摘要 (1570) HTML (0) PDF 2.12 M (494) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于半导体放大器(SOA)的增益饱和效应,提出了 一种简单的实现多功能超宽带(UWB)调制的方案。方案采用 一个光源和单个SOA,可以实现脉冲波形调制(PSM)、脉冲幅度调制(PAM)和脉冲极性调 制(BPM),因此 实现容易、结构简单和成本低。利用OptiSystem软件对方案进行了仿真研究,分析了各参数 对调制信号的 影响以及信号的传输特性。结果表明,本方案对光源的波长和光源的光功率的变化不敏感, 仿真输出的调制信号在单模光纤(SMF)中可传输35km。

    • >材料
    • AlN成核层厚度对Si上外延GaN的影响

      2013(7):1338-1343.

      摘要 (1541) HTML (0) PDF 872.59 K (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用低温AlN成核层,在Si(111)衬底上,用金属有 机化学气相沉积(MOCVD)法生长了GaN薄膜。采用高分辨X射线衍射(XRD)、椭圆偏振光谱仪和 原子力显微镜(AFM)研究了AlN 成核层的厚度对GaN外延层的影响。对AlN的测试表明,AlN的表面粗糙度(R MS)随着厚度增加 而变大。对GaN的测试表明,所有GaN样品在垂直方向处于压应变状态,并且随AlN厚 度增加而略有减弱。GaN的(0002)ω扫描的峰值半宽( FWHM)随着AlN成核层厚度增加而 略有升高,GaN(10-12)ω扫描的FWHM随着厚度 增 加而有所下降。(10-12)ω扫描的FWHM与GaN的 刃 型穿透位错密度相关,AlN成核层的厚度较 大时会降低刃型穿透位错密度,并减弱c轴方向的压应变状态。

    • >测量·检测
    • 基于非线性标准差模型的差分光学吸收光谱技术烟气浓度测量

      2013(7):1344-1349.

      摘要 (1577) HTML (0) PDF 1.02 M (386) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用差分光学吸收光 谱(DOAS)技术测量烟气时,需采用非线性补偿方法来提高测量精度。本文基于自行研制的DO AS技术烟气测量系统,对SO2和NO标准气体进行了单一气体的建模实验,提出了利用 差分光学密度标准差和气体浓度之间关系的非线性模型预测烟气浓度的方法,并以此测量 了SO2和NO单一组分及混合气体的浓度,将实验结果与传统最小二乘法的反演浓度进行 了对比。结果显示,测量单一气体时,得到的两种气体非线性模型的判定系数 R2分别为 0.999和0.999,SO2的满量程误差为±0.7%,最大误差为 2.6%和2.8%,明显优于最小 二乘法反演最大误差-16.1%和-19.9%;测量混合气体时,最大误差 由传统方法的-24.6%和-28.1%减小至-4.8%和5.2%。结果表明,本文方法可提高烟气测量的准确度。

    • 基于虚拟信号处理平台的差分式中红外甲烷检测系统

      2013(7):1350-1356.

      摘要 (1781) HTML (0) PDF 1.36 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用上位机及Labview工作平台数据处理能力强 的优势,实现了一种针对甲烷(CH4)气体的双通道差分式中红外检测系统。采用IRGJ型双 通道传感器(英国E2V公司,3.31μm 和3.90μm)检测气体浓度变化,利用Labview和数据采集(DAQ)卡(PCI6221)实现对探测器输出 信号的采集和处理,采用二阶巴特沃斯数字滤波器滤除噪声以提高信噪比(S NR),对系统硬件和软 件进行了集成。系统具有信号采集、滤波、幅值提取、浓度计算、存储及网络发布等功能 。 配备了不同浓度的CH4气体样品,开展了标定实验,并测量了系统的精度、稳定性和检 测下限等指标。实验结果显示,系统对CH4气体的测量范围为0~5%,对9种气体样品的 检测误差均小于6%。受传感器自身光程的限制,系统的检测下限约为60×10-6。对浓度为 2000×10-6(0.2%)的气体进行了 长达4h的浓度检测,除个别突变点外 ,检测的最大误差小于10%。由于数据处理能力强,系统功能不受资 源限制并可任意扩展。

    • 基于视点特征直方图的激光点云模型的位姿估计

      2013(7):1357-1362.

      摘要 (1770) HTML (0) PDF 1.12 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于视点特征直方图的点云模型位姿估计 算法。首先在目标物体周围采 集三维点云,拼接后获得物体的完整点云模型;然后对点云模型计算其视点特征直方图, 构建特征数据 库;对待估计点云同样计算其特征直方图,使用KNN算法在数据库中搜索与之最接近的位 姿作为初始位 姿估计值;最后使用迭代最近点(ICP)算法将待估计点云精确配准到模型点云,从而获得坐 标系之间的相 对位姿。实验表明,这种方法对于物体位姿识别有很强的稳健性,能很好实现目标物体的 三维位姿计算。

    • 双激光位移传感器组合测头的光轴共线调校法

      2013(7):1363-1369.

      摘要 (1447) HTML (0) PDF 1.15 M (353) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对大型工件内尺寸高精度在机测量难题,介 绍了一种双激光位移传感器组合定值比较测头, 其功能可类比一把非接触式“内径千分尺”,能实现快速、无损、高精度和自动化测量。测 头在使用前,需 保持两束激光的光轴重合,而分立的激光束是否满足这种位姿关系一般难以确定。针对此问 题,分析 了光轴位姿误差对检测精度的影响,给出了允差值,提出了一种激光光轴共线性测量、调整 方法。分别利用已调校和未调校的测头对标准量块进行测量,证明了调校方案切实可行。

    • 激光拉曼光谱结合偏最小二乘法快速测定植物油碘值

      2013(7):1370-1374.

      摘要 (3697) HTML (0) PDF 913.14 K (348) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨应用激光拉曼(Raman)光谱结合偏最小二乘 法(PLS)建模无损、快速及无试剂测定植物油碘值 的可行性,实验以大豆油、橄榄油、花生油、芝麻油及其调和油为样品,采集了其拉曼光谱 , 采集波数范围为250cm-1~2400cm -1, 并对其信号进行了归属,考察了各种实验条件对拉曼光谱的 影响,并以传统韦氏法测定得到的碘值作为对比,结合化学计量学方法建立了植物油碘值拉 曼 光谱定量模型。实验结果表明,大豆油、橄榄油、花生油及其调和油的拉曼光谱峰形及位移 具有一定的相似性,芝麻油拉曼光谱有较强的荧光干扰,峰强度与其他植物油存在着明显的 差异。所建立的碘值校正模型的决定系数R2为97.49 ,交叉验证校正标准差(RMSECV)为 1.15;检验集预测标准差(RMSEP)为1.57, 决定系数R2为96.47。结果表明,应用拉曼光 谱技术结合化学计量学实现植物油碘值快速检测是可行的。

    • 3D形貌测量中一种基于主成分分析的单帧投影栅算法

      2013(7):1375-1379.

      摘要 (1704) HTML (0) PDF 819.96 K (486) 评论 (0) 收藏

      摘要:将主成分分析(PCA)引入投影栅形貌测量中,提出 了一种基于PCA的单帧投影栅算法。由计算机生成正弦条纹图,利用DLP投影仪投影到 被测物体表面,由CCD相机采集受物体 形貌调制的畸变条纹图并保存在计算机中进行处理。首先由采集的变形条纹图构成5帧 空域相移图;然后将多帧相移条纹图分解成不相关的主成分,由第1和第2主成分利用反正 切函数计算得到变形条纹相位信息;最后根据条纹相位的单调性,采用聚类分析法确定相位 全局符号。实验结果表明,本文算法无需确定相移量就可直接解调出与物体形貌对应的相位 数据,运算速度快,测量精度高,适用于在线三维形貌测量。

    • 范数理论在尾流气泡幕参数研究中的应用

      2013(7):1380-1384.

      摘要 (1318) HTML (0) PDF 756.26 K (418) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前尾流测量中只能获得一个参数的缺点,本 文将范数理论应用于尾流气泡幕参数的计算。 试验中,通过片光源切片成像系统拍摄尾流气泡幕图像,应用范数计算方法结合粒径信息得 到气泡幕图像的 粒密度、粒径分布均匀性和体密度等参数,再通过上述参数判断产生尾流的目标航体的相关 信息。与传统的方法相比,范数计算方法具有所需已知量少、计算方法简单、获取信息量大 和 对舰船尾流的状态判断准确等优点,有望在舰船尾流气泡幕的研究取得重要的应用。

    • >全息技术
    • 菲涅耳全息投影中零级光的消除

      2013(7):1385-1391.

      摘要 (1656) HTML (0) PDF 1.29 M (420) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用菲涅耳相位全息图进行全息投影显示时,再 现像的视觉效果受到空间光调制器(SLM)像素结构引起 零级光的影响。为消除零级光的影响,本文基于原有的菲涅耳全息投影系统,在SLM后面引 入成像透镜, 并在透镜的后焦面设置高通滤波器以滤除零级光。为抵消成像透镜引起 的相位变化,通过引入发散球面, 实现调节全息再现像成像位置的目的。实验结果表明,在 不改变菲涅耳相位全息图重构距离的情况下,可以有效消除零级光对全息再现像的影响。

    • >信息安全
    • 基于插值预测和块分类的低失真可逆数据隐藏

      2013(7):1392-1398.

      摘要 (1664) HTML (0) PDF 1.52 M (395) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于插值预测和块分类模型的低失真可 逆数据隐藏算法。首先,对原始图像 进行插值预测, 得到预测误差图像;然后根据误差图像建立直方图,使得产生的直方图更陡峭,峰值点出现 频率更大;接 着对误差图像进行分块,利用块分类模型,在隐藏块内利用直方图平移隐藏信息,尽可能地 减少平移点的 数量;最后,相应地修改原始像素的灰度值,得到低失真的隐秘图像。实验结果表明,本文 算法不仅可以实现可逆数据隐藏,而且隐藏效果较好,有效载荷较高。

    • >模式识别
    • 全手掌掌纹主线提取方法

      2013(7):1399-1405.

      摘要 (2050) HTML (0) PDF 1.08 M (361) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决非接触式掌纹识别中的光照影响和算法复 杂性问题,以及传统掌纹主线提取过程中感兴趣区域(RoI)定位不准确的 问题,提出了一种全手掌掌纹主线提取方法。方法基于全手掌灰度图像,利用掌纹主线的方 向确定性、灰度相似性以 及起始点与终点的规律性等先验知识进行感情线、理智线、生命线、事业线和成功线5类掌 纹主线的提取,有效地 回避了传统主线提取方法对图像进行增强去噪、定位RoI、分割掌纹二值图等复杂度较高的 计算,保留了掌纹主线的方向信 息、相对位置信息、宽度信息和主线条数。采用香港科技大学全手掌纹图库(HKUST)进行 实验,受平移、旋转和光照影 响较小,提取率(ER)为95.6%。与目 前现有的掌纹主线提取 方法相比,本文算法在算法复杂程度、ER和保留的信息量等方 面具有更大优势,为手部多模态识别打下基础。

    • 一种局部稀疏判别投影算法

      2013(7):1406-1409.

      摘要 (1895) HTML (0) PDF 491.68 K (461) 评论 (0) 收藏

      摘要:提取有效特征是模式识别中的关键步骤。流形学 习算法能有效处理样本的非线性,而 稀疏表示表现出具有较好的鲁棒性。为了提取具有判别特性和鲁棒的特征,本文结合稀疏表 示和判别准则,提出了一种局部稀疏表示和判别分析的特征提取算法,即局部稀疏判别投影 算法,并应用于人脸识别。算法通过保持数据间的局部稀疏性和最大化不同类别数据间的 可分性,使得降维后的数据具有稀疏性和可分性,因此有利于后续的分类。在ORL和YALE两 个开放人脸数据库上进行了实验,实验结果表明,算法具有较高的识别性,验证了算法的正 确性和有效性。

    • >图像和信息处理
    • 平行式三维立体成像效果的优化研究

      2013(7):1410-1415.

      摘要 (1650) HTML (0) PDF 983.78 K (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对平行式三维成像技术由于自身成像机理的限 制,使得拍摄获取的水平视差恒为负数,导致三维再现景象只能凸出屏幕显示,且三维再现 与真实景象之间无法保持线性并存在三维畸变等问题。本文在建立数学模型详细分析上述问 题产生的 原因、特点及影响的基础上,提出了产生水平正视差和实现线性消畸变的方案,并分别对这 两种方案中的舒适 区域范围及各自对系统参数要求进行了深入研究。选用752×582分辨 率的CCD,在自行研制的640×480@120Hz 系统上对设计的方法进行测试与验证,实验结果证实了同时产生水平正负视差和实现线性消 畸变的可行性及合理性,对实际设计不同应用场合的三维立体显示系统有很好的指导意义。

    • 一种抗信息丢失的稳像系统

      2013(7):1416-1421.

      摘要 (1580) HTML (0) PDF 935.73 K (500) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对二维电子稳像补偿全局运动矢量后会出现大量 的空白区域,提出了一种不需要采用单应性模型明确估计全局运动矢量的快速平滑特征轨迹 的稳像算法。首先,采用改进的快速鲁棒特征(SURF)提取图像局部特征点;然后,利用空间 运动的 一致性连接帧与帧之间匹配的特征点得到特征点轨迹;最后,建立同时考虑特征轨迹的平滑 度和视频质量退化程度的目标函 数平滑特征点轨迹,得到稳定的视频。实验结果表明,用本文方法稳定的视频比Matsushita 方法处理后的视频丢失的区域减小 了30%左右,更满足人眼感官需求,减轻了费时的运动修复任务;同时 消除了运动估计中帧间匹配的累积误差,对前景存在较大局部运动的视频仍能表现较好的稳 像效果。

    • 基于光波映射展宽技术的稀疏图像实时获取

      2013(7):1422-1425.

      摘要 (1546) HTML (0) PDF 782.39 K (440) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统成像技术的成像速度慢且灵敏度低,本 文采用光波映射展宽技术搭建一个一 维稀疏图像实时获取系统,以实现高速图像的实时获取。基于空间光栅的空-频映射以 及色散光纤的 频-时映射,充分利用傅里叶变换的色散效果,使得系统简化并能够实现实时处理的性能 。从光栅公式入手,对系统的量程和空间分辨率进行了初步分析,并通过系统实验将 上述理论结果 进行验证。实验表明,本文系统能够将一维的条形码以20.9MHz的帧 率在示波器上实时成像,比目前的常用成像技术高4个量级。

    • 改进二维直方图区域划分的阈值分割方法研究

      2013(7):1426-1433.

      摘要 (1738) HTML (0) PDF 1.55 M (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统二维Otsu阈值法存在分割精度不够和错分、二维Otsu曲线阈值 法不具普遍性,以及二维直方图θ-划分法存在参数θ取值不能同时兼顾分割 结果的抗噪性与边缘形状准确性的状况,提出一种适 用更广泛的基于改进二维直方图区域划分的叉分Otsu阈值分割方法。采用两条 通过阈值向量点与灰度级轴分别 成α和β角(β≥α)的直线划分二维直方图,获得更普遍的区域划分。传统 直分法可视为本文方法中α=0°、β=90°的特例;本文方法取α=β =135°时,相当于斜分法;取90°<α=β< 180°时,相当θ-划分法。改进的区域划分二维直方图叉分法还可 以运用到最 大熵等基于二维直方图的阈值分割法,应用范围广泛。实验结果表明,二维直 方图叉分法不仅分割结果更准确、抗噪声能力更强,而且分割效率高,具有较好的实用价值 。

    • >光物理
    • 金属纳米颗粒阵列等效薄膜的光学性质研究

      2013(7):1434-1438.

      摘要 (1540) HTML (0) PDF 838.02 K (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Maxwell—Garnett(M-G)有效介质理论,建立 了研究金属纳米不连续薄膜光学性质的理论 模型,对半球形纳米颗粒在等效薄膜中的体积分数和纳米尺度效应提出修正处理; 给出了可见光区附近Au纳米颗粒等效薄膜的有效相对电容率和光学常数随波长变化的结果, 并 获得薄膜的光反射率、透射率和吸收率随膜纳米尺度的变化谱。计算结果表明,金属纳米等 效 薄膜有效电容率和光学常数随纳米尺度增大而增大,谱峰出现很小的红移。进一步发现,纳 米尺 度越小,光的反射率和吸收率越小,但透射率越大,峰值位置随纳米尺度增大有小量红移, 结果与实验相符。

    • 圆形螺旋相位板的平面波夫琅和费衍射特性

      2013(7):1439-1444.

      摘要 (1652) HTML (0) PDF 1.00 M (358) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究圆形螺旋相位板(SPP)对平面波的夫琅和 费衍射特性,基于标量衍射理论给出了圆形SPP对 有限孔径平面波进行夫琅和费衍射时所产生涡旋光束的光强表达式。理论模拟分析了圆 形SPP的拓 扑荷数n、半径R等参数对涡旋光束光强分布的影响,结果表明,当圆形SPP半 径R不变时,随着拓扑荷n的增大,涡旋光束半径逐渐增大,并且光强分布中旁 瓣的比重显著增强;当拓扑荷n不变时,圆形SPP的半径R增 大,产生的涡旋光束半径反而会变小,但涡旋光束的相对形状基本保持不变。基于纯相位空 间光调制器(SLM)实现了圆形SPP对有限孔径平面波的夫琅和费衍射, 并对理论结果进行了实验验证,实验结果与理论分析一致。