• 2017年第28卷第6期文章目次
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    • >光电子器件和系统
    • 基于楔形腔结构的光纤光栅位移传感器

      2017, 28(6):573-578.

      摘要 (1145) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一 种基于楔形腔结构的光纤光栅(FBG)位移传感器设计方法,制作了具有结构简单、体积小、 测量精度可调节和抗 电磁干扰等优点的FBG位移传感器。通过对制作的FBG位移传感器进行标定实验,得出传感 器的灵 敏度系数为13.77pm/mm,相关系数达到了0.99,线性度良好。在钢筋混凝土柱双向偏心 受压试验中,与电类位移计的测量结果对比表明,本文制作的FBG位移传感器测量结果准 确,实用性强,适用于工程结构长期的位移监测。

    • 白光有机电致发光器件发光稳定性研究

      2017, 28(6):579-583.

      摘要 (774) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于红绿/蓝双发光层,制作了结构为ITO/MoO 3(10nm)/NPB(40nm)/TCTA(10nm)/CBP:R-4B(2%):GIR1(14%,X nm)/mCP:Firpic(8%,Y nm/BCP(10nm)/Alq3(40nm)/LiF(1nm)/Al( 100nm)的白色全磷光有机电致发光器件(OLED),通过 调节红绿发光层的厚度X与蓝光发光层的厚度Y,研究了不同发光层厚度器件发 光性能的影响。研究发现:当X 为23nm、Y为7nm时,器件的光效和色坐标都具有 很高的稳定性,在电压分别为5、 10和15V时,色坐标分别为(0.33,0.37)、(0.33,0. 37)和(0.34,0.38);在电压为 5V时,电流密度为0.674mA,亮度为158.7cd ,最大电流效率为26.87cd/A;利用电子阻 挡材料TCTA和空穴阻挡材料BCP能够显著提高载流子的复合效率。分析认为:发光层顺序 为红绿/蓝时,更有利于蓝光的出射,从而使白光的色坐标更稳定。

    • 蚁群算法在智能LED路灯控制中的应用研究

      2017, 28(6):584-590.

      摘要 (778) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为对LED路灯的有效监控,提出基于电力线载波 通信(PLC)技术的LED路灯网络的智能化监控系统。基于蚁群算法(ACA)研发了一种适用于 低压配电网的LED路灯组网寻址算法,并在计算目标函数、更新信 息素的规则、状态转移规则及搜索等各方面进行优化。设计了路灯自动路由模型,同 时给 出自动路由协议框架,可以动态识别低压配电网络的信道质量,对PLC网络路由进行动态维 护,从而保证通信网络的有效性。通过信道 仿真模型和现场试验,验证了本文方法的有效性和可行性。

    • 利用可调谐激光器产生可调谐的连续波光载信号

      2017, 28(6):591-595.

      摘要 (1335) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对采用传统的电子器件的调频/连续波(FM/CW) 产生方法由于带宽限制无法达到较高分辨率的问题,提出一种基于增益开关可调谐半导体激 光器(TLD)产生高频FM/CW信号的方案,具有中心 频率和波长双重可调谐性、结构简单和易于扩展的特点与优势。本文方案可用于基于光纤无 线电(ROF,radio-over-fiber)技术 的多雷达头分布系统,可方便实现多通道切换。实验中,通过2GHz的调制信号,实现了10倍频20GHz的信号产生以及中心频率为10GHz 、带宽为500MHz的调频连续波信号产生。

    • >光电子信息技术
    • 双向时分复用光纤时间传递链路噪声分析

      2017, 28(6):596-604.

      摘要 (885) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究分析了双向时分复用(BTDM)光纤时间传递链路 的主要噪声及产生机理,建立了基于BTDM光纤时间传递 的链路噪声模型。仿真分析了激光器强度噪声、光放大器增益与个数、接收机带宽等对BTDM 光纤时间传 递接收信噪比(SNR)的影响。结果表明,BTDM光纤时间传递 接收SNR在光放大器达到最优增益时最大,且最 大SNR随光放大器个数的增加而增加并趋于稳定;相同长度光纤链路,光放大器个数越多 ,在一定范围 内,激光器相对强度噪声对BTDM光纤时间传递链路接收SNR 影响更大,接收机带宽对BTDM光纤时 间传递接收信号抖动的影响越小;BTDM光纤时间传递接收SNR随定时信号前 光持续时间的增加而减小,并趋于WDM方案的SNR。

    • 一种基于光子晶体少模光纤模分复用系统的设计与分析

      2017, 28(6):605-610.

      摘要 (988) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:对模分复用(MDM) 系统中传输容量和模式串 扰问题进行了研究,在VPItransmissionMaker仿真平台设计并构建了一种新型6×6多输 入多输出(MIMO)MDM系统。本文系统 使用高模式差分群时延(MDGD)光子晶体少模光纤(PC-FM F),实现包括(LP01、LP11a 、LP11b、LP21a、LP 21b、LP02)在内六模式相对独立的传输, 结合恒模算法(CMA)对输出信号解复用。仿真实验结果表明,在 系统的光信噪比(OSNR)为22dB时,每 个模式携带传输速率为40Gbit/s的4QAM调制信号,实现了在PC-FMF 中稳定传输34km,保证了每个模式信号的误码 率(BER)均在10-5量级以下 ,满足通信系统传输 最低要求。与传统FMF的MDM系统相比,本文设计的基于PC-FMF的MDM系统 可有效消除模式间串扰,提高MDM系统的容量,在高速大容量光传输系统中具有重要价值。

    • 基于多基色LED和OFDM的可见光通信系统

      2017, 28(6):611-617.

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      摘要:目前,基于单白光LED的光正交频分复用(OFDM)系 统结构的频谱效率(SE)成倍低于传统OFDM系统,为了提高SE,对多基色LED的宽带通信潜能进行了研究,在综合分析经典光OFDM 调制技术的基础 上,提出一种基于多基色LED和OFDM的可见光通信(VLC)系统。系统发射机采用 M基色LED作为发射天线, 并采用OFDM对二进制数据进行调制,调制后的多个复信号再通过二维复信号转 M维实向量信号的方法 和极性编码方法,驱动M基色LED发出复合光信号,接收机采用M 个前端设置有不同颜色滤波器的光 电二极管(PD)接收叠加复合光信号。仿真结果表明,在相同误符号率情况下,本文系统在加 性高斯白噪声环境和 实测信道条件下比经典的非对称限幅光OFDM(ACO-OFDM)的VLC系统大约有2dB的信噪比(SNR)增益。

    • >材料
    • Tb3+,Eu3+共掺杂SrMoO4的合成及发光性能研究

      2017, 28(6):618-624.

      摘要 (1317) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用水热法合成SrMoO4:Eu3+,SrMoO4:T b3+,Eu3+系列荧光粉。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(EDS)、荧光光谱以及色坐标等研究了所制备荧光粉的结构、形貌和发光性能。XRD检测表 明,试样的 结构属四方晶系。EDS测试证明,合成样品含有相应组分元素,没有杂质元素。荧光光谱测 试表明, 在364、397、467nm波长紫 外光和可见光的激发下,SrMoO4:xEu3+的发光光 谱由[MoO4]原子团的3T1,3T21A1电荷迁移跃 迁峰(536nm波长,绿光),以及Eu3+5D 0→7F1(593nm波长,橙红光), 5D07F2(615nm,红光),5D07F 3(646nm,红光)跃迁发光峰组成。在243、288和396nm波长紫外 可见光激发下,SrMoO4:0.05Tb3+,0.05Eu3+的发射光谱包含了:Tb3+5D47F6(489nm波长,蓝光 )、5D 47F5(546nm波长,绿光)、5D47F4(582nm波长,黄光)跃迁的发射峰,Eu3+5D07F 1(593 nm波长,橙红光),5D07F 2(615nm 波长,红光),5D07F3(646nm波 长,红光)的发射峰。改 变激发波长,可以调节SrMoO4:0.05Tb3+,0.05Eu3+的发光颜色,存在Tb 3+→Eu3+的能量传递。

    • 纳米Au增强掺Er3+铋酸盐玻璃近红外发光特性

      2017, 28(6):625-629.

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      摘要:研究了掺Er3+含Au纳米颗粒铋酸盐玻璃在波 长为980nm的LD抽运下1.53μm波长处的发光 特性。测试得到表征 Au纳米颗粒存在的表面等离子体共振(SPR)峰位于565~586nm波长 之间,透射电镜(TEM)图像中观察到密集分布形状各 异的Au纳米颗粒,尺寸约为5~16nm。研究表明,随着AuCl含量增加 ,1.53μm波长处荧光强度呈现先增强后减弱 的趋势,在AuCl掺杂浓度为0.2wt%时取得最大值,为未掺杂时的4.3倍;荧光增强原因归结于Au纳米颗粒SPR引起的局域场增强以及Au 0→Er3+的能量转移,荧光淬灭原因归结于Er3+→Au0的能量反向转移。

    • >测量·检测
    • 基于三维激光扫描的倾斜圆面直径测量系统

      2017, 28(6):630-638.

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      摘要:针对倾斜圆面的空间几何特征,提出将三维激光扫描技术与虚拟环境 引导定位结合的快速圆面直径测量系统。该系 统通过圆面边缘端点来约束移动激光扫描仪的扫描视角与深度,并在虚拟环境下实时跟随扫 描仪轨迹构建虚拟测量基准面, 进而参考已标识的端点与基准面相对位移变化,来逐步规划扫描仪的轴向运动路径,以此实 现边缘轮廓的自动高质量采样; 依据高度特征变化识别定位圆面边缘端点,并结合空间投影和最小二乘原理拟合出圆面直径 。为验证系统的精度和可靠性, 对处于不同倾斜状态的圆台工件(55±5mm)进行直径检测。结果显 示,系统可在3s内完成直径测量,检测分辨率为5μm、 检测精度为20μm。实际运行结果表明,该设计系统具有高自动性和 高效性,能很好满足在线生产中对倾斜圆面直径的检测要求。

    • 一种用于空中目标定位的二维扫描系统设计

      2017, 28(6):639-643.

      摘要 (774) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对空中运动目标的位姿估计,提出了一种二维 扫描光场解决方案。两套结构独立、功能相同的单 轴线扫描子系统垂直放置构成发射系统,实现X 方向和Y 方向的扫描;运动目标接收到扫描 信号后可直接 获取自身在发射系统坐标中的相对位姿,具有信号处理过程简单、通讯量少等优点。设计实 例结果表明: 单轴扫描子系统的线激光均匀性大于90%,能量利用率高于70%,边缘畸变值小于0.5%;两套单轴扫描系 统组合可建立±20°的矩形扫描光场 ;系统整体能量利用率高,稳定性好,具有一定的实用性。

    • >视频
    • 基于非局部随机游走和运动补偿的2D转3D优化方法

      2017, 28(6):644-649.

      摘要 (955) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:D转3D技术可以从2D资源中获取深度信息,以满足3D显示对3D内容的需求。针 对2D转 3D深度估计中的深度优化问题,提出一种基于非局部随机游走(NRW)和运动补偿的 深度优化算 法。本文方法在采用NRW和移动双边滤波(SBF)获得关键帧和非关键帧深度图的基础上,为 了锐化非关 键帧深度序列对象边界,结合纹理信息利用NRW算法优化深度图,同时又考虑相邻帧间的时 域信息,采 用运动补偿的方法对非关键帧深度序列进行优化,获得高质量的深度视频序列。实验结果表 明,本文方法可以得到对象边界更加准确的深度视频估计结果。

    • >模式识别
    • 鲁棒的交互式多模粒子滤波跟踪器概率计算方法

      2017, 28(6):650-656.

      摘要 (954) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统交互式多模粒子滤波(IMMPF)跟踪器概率 计算方法在复杂环境下鲁棒性不足的缺陷,提出 一种新型的基于联合似然函数模型的子跟踪器概率计算方法。首先,计算基于跟踪结果与当 前外观 模型的巴氏距离作为瞬时似然函数,度量目标外观的剧烈变化;其次,利用l 2范数规则化最小二乘算法构 建目标的重构外观模型,将其与跟踪结果的误差指数函数作为平稳似然函数,度量目标的缓 慢变化; 然后,基于加权求和策略得到跟踪器基于多种特征的联合似然函数;最后,将建立的联合似 然函数结 合上一帧的先验状态交互概率完成子跟踪器概率的更新。对复杂环境下跟踪器性能的在线评 估对比 结果验证了联合似然函数模型能有效评估跟踪器因不同干扰因素导致的性能变化,将其应用 于子跟踪器概率的计算能获得比主流算法更好的鲁棒性。

    • >图像和信息处理
    • 基于L0平滑的超像素块最短测地距离的显著区域提取方法

      2017, 28(6):657-662.

      摘要 (700) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了有效地检测出图像中的显著区域,提出了一种基于L0平滑 的超像素块最短测地距离的图像显著区域提取方法。首先对图像进行L0平滑得到边缘锐化内部细节平滑 的图像,进而用简单线性迭代聚类(SLIC)算法得到图像的超像素块;然后提取超像素块的 颜色和空间特征,计 算超像素块之间的最短测地距离,根据图像边界的连通性得到每个超像素块的初步显著值; 最后通过显著 区域聚焦等后处理优化操作,滤除图中的背景噪声,得到最终显著图。利用公开数据库与之 前方法进行 比较的结果显示,本文方法能够更好地加亮整个显著目标区域,去除背景干扰区域。通过 ROC面积的比较,证明了本文提出方法的有效性。

    • 基于噪声估计的自适应块匹配和三维滤波降噪算法

      2017, 28(6):663-673.

      摘要 (897) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对经典的块匹配和三维滤波(BM3D)降噪算法中最 为核心的噪声水平(方差)参数在使用中需要 人工手动设置极大影响了降噪效果并限制了它的应用,提出了一种新的基于自然场景 统计(NSS)的噪声水平特征矢量和支持向量回归(SVR)技术的快速噪声水平估计算法并应用于 经典BM3D算法 中,使之转变为自适应降噪算法(Adaptive BM3D)。本文算法首先利用小波变换对图像进行 不 同尺度和不同方向的分解,提取各子带滤波系数并用通用高斯分布模型(GGD)建模,以模型 参数构成反映噪 声图像噪声水平的特征矢量;然后用SVR方法在大量噪声图像样本上进行训练获得图像噪声 水平预测模型。 实验表明:改进后的ABM3D算法实际图像降噪效果比BM3D算法获得进一步提升,并且仍然 保持了非常高的执行效率,相对于当前各主流算法具有明显的竞争力。

    • 基于光滑0范数压缩感知的多光谱图像去马赛克算法

      2017, 28(6):674-679.

      摘要 (649) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于压缩感知(CS)的多光谱滤波阵列(MSFA)的多光谱图像去马赛克算法(DMA)。 首先,通过将MSFA采样得 到马赛克图像的过程等效为CS理论中的感知矩阵采样的过程,并充分利用多光谱图 像的空间和谱间 相关性,通过在三维空间傅里叶基上对多光谱图像进行稀疏表示;然后由随机MSFA模式和CS 理论构造的测量矩阵对多光谱图像进行观测投影,最后采用CS重构算法求解0范 数下的最优化问 题,从而得到多光谱图像的稀疏表示系数。给出对算法性能的评估数据和Matlab仿真 图片。实验结果证明,本文算法的峰值信噪比(PSNR)值高于克罗内克CS(KCS)和组稀疏(GS)两种算法,且有效地减少了上述两种算法中出现的模糊现 象,改善了图像的视觉效果。

    • >光物理
    • 基于BP神经网络的红外透过率计算

      2017, 28(6):680-685.

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      摘要:针对实时条件下中红外波段平均大气透过率的计 算,提出了一种基于贝叶斯正则化BP神经网络的方法。 利用BP神经网络良好的非线性拟合特点,建立大气参数与中红外平均透过率之间的关系 模型,从而可以准确迅速 地得到计算结果。此网络模型是以实测温度、压强、湿度和气溶胶的后向散射系数作为输入 向量,分别以水蒸气和CO2吸收透过率、气溶胶散射透过率和大气透过率作为输出。仿 真结果表明:在相同的大气参数下,本方法的计算 结果与期望值之间的相对误差较小,且远小于经验公式法,验证了本方法的可行性与有效性 。因此,本方法对大气透过率的准确地快捷计算提供了有益的借鉴。

    • 基于Laplace分布的非下采样小波包脉冲星信号消噪

      2017, 28(6):686-694.

      摘要 (687) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高脉冲星信号的去噪效果,提出了一种基 于非下采样小波包(NWP)分解的局部Laplace模型消噪方法。 首先对真实脉冲星信号进行NWP分解,统计真实脉冲星信号NWP系数的分布特性, 建立真实脉冲星信号小波包系数的Laplace分布模型;然后在Laplace先验概率分布的基础 上,根据最大后 验概率(MAP)估计准则,利用含噪脉冲星信号的小波包系数对真实脉冲星信号的小波包系数 进行有效估算;最后 对估算出的小波包系数进行NWP重构,得到消噪后的脉冲星信号。采用不同 的脉冲星信号进行实 验分析的结果表明,与经典的基于高斯分布的非下采样小波(NSW)消噪和NWP消噪相比,本文 方法可以 更有效地去除噪声,同时更好地保留信号中的微脉冲等细节信息,在信噪比(SNR)、均方根误差(RMSE)、相关系数(CC)和峰值相对误差(REPV)等都 有较好的改善。