朱亮 , 张培晴 , 张倩 , 曾江辉 , 杨丹丹 , 张巍 , 王训四 , 戴世勋
2018, 29(4):347-353.
摘要:采用真空熔融淬冷法制备了Ge33As12 Se55和Ge22As20Se58硫系玻璃,测试结果表明该玻璃在中红外 波段具有宽红外透过范围、高折射率和高折射率温度系数。以此材料为基质,设计了在中红 外波段的硫系 光纤光栅温度传感器。采用传输矩阵法和耦合模方程模拟计算了光纤光栅透射谱和温度传感 特性。研究发 现,设计的光纤光栅温度传感器的中心波长漂移量与温度变化有良好的线性关系。当工作波 长从近红外增 加到中红外波段后,光纤光栅的温度传感灵敏度可以得到极大的提升。计算结果表明,Ge- As-Se硫系布拉 格光纤光栅和长周期光纤光栅在1.55μm的温 度传感灵敏度分别达到了0.123nm/℃ 和0.292nm/℃,是石英基质光纤光栅在该波段的10和 24倍。
2018, 29(4):354-362.
摘要:设计了一种大量程双弹簧式光纤光栅位错计。选 用弹簧作为位移-力转化元件,使光纤布拉格光栅 (fiber Bragg grating,简称FBG)所在基体发生轴向应变进而得到中心波长变化量。理论分 析了FBG位错 计机械结构与基体之间的位移传递关系,给出了位错计的理论灵敏度系数公式。以位移量为 变化参数,对 FBG位错计进行了标定试验并根据数据进行传感器静态特性分析。结果表明,位错计的双向 线性度分别为 2.445%和2.386%;迟滞性分别为 3.385%和1.237%;灵敏度系数分别为34.93pm/cm和31.20pm/cm。该 FBG位错计结构简单、量程大、精度高、抗电磁干扰且可以实现温度自补偿。可应用于恶劣 以及复杂的地下工程结构长期的相对沉降远程监测。
谢仁伟 , 张学智 , 王双 , 江俊峰 , 刘琨 , 臧传军 , 楚奇梁 , 刘铁根
2018, 29(4):363-369.
摘要:提出一种可用于航天系统温度监测的光纤布拉格 光栅(FBG)温度传感器及其封装方式。通过对FBG温度传感器结构进行力学仿真,分析了FB G的预拉伸幅度、低熔点玻璃厚度对传 感器稳定性的影响;提出了优化传感器封装性能的方法,并通过实验进行了验证;对封装的 FBG传感器进 行四次稳定性实验,每次实验相隔二十天。实验结果表明:FBG传感器在各个温度点(-70℃,……, 30℃)波长的标准差小于0.57pm;FBG传感 器温度灵敏度为8.4pm/℃,温度测量标准差小于0.067℃; 在液氮环境中,FBG传感器波长的标准差为0.43pm,具有良好的低温 稳定性。
殷磊 , 丁和胜 , 袁兆林 , 任亚杰 , 张鹏超 , 邓建平
2018, 29(4):370-376.
摘要:为获得高质量的良好取向和低成本的ZnO纳米 线阵列,利用化学浴沉积法,在石英玻 璃基底上制备ZnO纳米线阵列,在Ar气气氛中对ZnO纳米线阵列分别进行400和800℃的退火 1h处理,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度 计和荧光光谱仪 分别研究了它们的形貌、晶相结构和光学特性。结果显示,退火处理后,ZnO纳米线平均直 径有所增加, ℃退火后,相邻ZnO纳米线产生粘结。随着退火温度增加,Z nO纳米线阵列的结晶质量逐渐提高,退 火至600℃时,其结晶质量最佳;在可见光区的光学透过率和光学带 宽随退火温度增加而下降。未退 火和退火400℃的ZnO纳米线阵列,仅在390n m波长处附近出现一个很弱的近带边发射峰, 当退火温度在600℃以上时,近带边发射峰迅速增强,并出现一个较 弱绿色发光带。
解吉星 , 耿秀娟 , 高荣华 , 陈永杰 , 杨英 , 谢颖
2018, 29(4):377-382.
摘要:采用高温固相法合成了一系列Gd2(MoO4)3:D y3+, Tm3+白色荧光粉。通过XRD衍射、荧光光谱分析对荧光粉的物相结构以及发光性能进 行了研究,且通过色坐标监测样品的发 光颜色。发射光谱显示荧光粉Gd2-x(MoO4)3:xDy 3+在387nm激发下,Dy3+的2F9→6H15/2跃 迁的蓝光发射及2F9→6H13/2跃迁的黄光发射最强,随着Dy3+浓度增加 ,色坐标由白光向黄 光转移。在Gd2(MoO4)3:Dy3+,Tm3+的发射光谱中,在361nm激发下,可以同时看到Dy3+的 黄光发射和Tm3+的蓝光发射,即Dy3+的2F9/2→6H13/2黄光 跃迁和Tm3+的1D2→3F4蓝光跃 迁,因此,通过调节Dy3+,Tm3+的浓度可以使样品发出白光。当Dy3+浓 度为12%,Tm3+ 浓度为7~14%时,样品皆在白光区。当Dy3+,Tm3+浓度均为12%时,样品的色 坐标为(0.338,0.329 )最接近标准白光(0.33)。同时,在 Dy3+与Tm3+共掺的体系中,可以看到Tm3+向Dy3+的能量传递。
2018, 29(4):383-388.
摘要:利用光纤光栅分析软件OptiGrating对倾斜光纤光 栅温度与应变传感进行系统的理论仿真,研究发 现,温度、应变的变化都可以引起倾斜光纤光栅的纤芯模和包层模谐振峰的漂移,而且温度 和应变对纤芯 模与包层模的影响是各不相同的。利用倾斜光纤光栅这一特性,提出了一种基于单一倾斜光 纤光栅的温度 与应变同时测量的传感系统,并通过实验进行了验证。在实验中,光电探测器可以将倾斜光纤 光栅的波长的 漂移转换成电压的变化,由此得到了倾斜光纤光栅只受温度变化时,随着温度的变化,示波 器测到其纤芯 模与包层模的电压(峰—峰值)的变化呈线性变化,其斜率分别为0.063mV/℃和0.001mV/ ℃;其只受 应变变化时,随着应变的变化,示波器测到其纤芯模与包层模的电压(峰—峰值)的变化也 呈线性变化, 其斜率分别为0.009mV/με, 0.001mV/με。研究结果将对倾斜光纤光栅的传感应用具 有一定的指导意义。
2018, 29(4):389-395.
摘要:由于传统的视频信息隐藏算法缺乏对人眼视觉感 知特性的研究,本文提出一种基于视觉感知 的3D-HEVC(3D High Efficiency Video Coding,3D-HEVC)帧间信息隐藏算法。首先,根 据立体显 著模型和大津阈值,将立体视频图像分为显著区域和非显著区域;然后,建立隐秘信息与量 化参数 QP(Quantization Parameter,QP)的映射关系,且针对不同的区 域,利用隐秘信息根据余数相等原 则相应的调制P帧或B帧的QP值;最后,用含隐秘信息的QP进行编码。实验结果表明,该 算法 平均每帧嵌入容量为246bit,相比于原始HTM13.0,所提算法编码重建立体视频序列的PSNR 值和SSIM值平均下降0.031dB和 0.000058,比特率仅平均增长0.0741%,且能对隐秘信息盲提取。
2018, 29(4):396-404.
摘要:针对高冲突证据融合算法进行研究,提出改进的局 部冲突信息再分配算法。新算法利用证据相似度函数和一致性因子共同度量证据可信度,在 此基础上给出改进的焦元可信度计算公式,并将其应用于对局部多元冲突信息进行加权再分 配。分析了不同冲突度量参数的特点及其适用性以及冲突证据融合过程中证据及焦元可信度 的有效计算方法。对新算法和相关算法的性能进行理论和应用对比分析,结果表明,新算法 能够通过提高证据冲突度量精度和对局部多元冲突信息进行合理分配,在较大程度上提高冲突 证据融合结果的可靠性和稳定性,是一种适用于复杂探测环境的目标识别算法。
2018, 29(4):405-410.
摘要:提出了一种基于增量零 空间Foley-Sammon变换(FST)的行人重识别方法,能在有效地获取到新数据时对之前的重 识别模型进行快速更 新。首先对零空间FST中的类内散度矩阵和总体散度矩阵进行增量学 习,利用新加 入的数据分别对两个矩阵进行更新,不需要在整个新旧数据上重新计算;得到更新后的类内 散度矩阵和总 体散度矩阵后,通过对其进行正交分解最终得到零空间投影矩阵。在VIPeR和PRI D_2011两个数据集上实验的结果表明,本文方法通过增量学习获得模型的重识别准确率和 采用批量重训练方法相当;并且本文方法可适用于动态场景下的实时自适应增量更新。本文 针对行人重识别任务提出的增量学习方式,在增量学习过程中不需要对原始数据重复 计算,模型更新速度快,且精度随数据增加而稳定增长。
2018, 29(4):411-422.
摘要:现有图像去模糊(deblurring)算法多依赖于 正则化技术以迭代逼近求解最优目标函数 方式实现关于原图像的最佳估计,由于缺乏迭代终止判定条件(ITC),这些算法通常采用固 定迭代 次数实现以至执行效率不高,同时所获得图像的质量在很多时候也未必是最佳的。鉴于在迭 代过程中每一步所获得的中间估计图像经与模糊核卷积后和模糊图像之间残差图像的亮度 值具有显著的高斯分布特点,提出使用广义高斯分布(GGD)模型为迭代过程中的残差图像建 模并以GGD模型参数值作为衡量去模糊效果的度量 (DM,deblurring measure)。基于DM,在保障去模糊图像质量的前提下,设计了ITC自适应 地终止迭代过程以提高去模糊算法的计算 效率。在经典的非局部集中稀疏表示(NCSR,nonlocally centralized sparse representat ion)去模糊算法上完成的大量 的实验表明,对于运动、高斯和失焦3种典型的模糊失真,新提出的ITC能 够有效判定在每一步迭代过程中所获得的估计图像是否已达到最佳的图像质量,从而实现 在保障去模糊图像质量的前提下大幅度提高NCSR算法计算效率的目的。所提出的ITC判定方 法具有普适性,调整相关参数后也可以应用于其它迭代型的去模糊算法。
2018, 29(4):423-428.
摘要:针对可见光和红外图像的融合容易出现块状噪声 、边缘有振铃现象等不足,提出了一种基于区 域双通道脉冲耦合神经网络(RDU-PCNN)和非下采样剪切波变换(NSST)的红外和见光图像融 合算法。首先 对待融合的可见光和红外图像进行NSST分解得到低频系数和高频方向系数,低频系数采用R DU-PCNN的 规则融合,高频方向系数采用离散余弦变换(DCT)的融合规则,对融合后的系数进行逆NSST ,从而得到融合后 的图像。仿真结果表明,与其他5种目前流行或者较为先进的算法相比,本文的算法在视觉 和客观评价指标上优于其他算法。
2018, 29(4):429-438.
摘要:为从海量的图像资源中既准确又快速地检索出目 标图像,在传统的 图像检索模型中,图像的特征通常是从固定尺度的图像上提取出的,这将不可避免地降低整 个系统 实际应用能力。为解决这一问题,本文引入分层稀疏编码模型, 提出一种基于分层匹配追踪(HMP)的快速图像检索技术,实现多尺度情况下的图像检索。本 文方法从图像中提取的低层稀疏编码特征传递 到高层,并将提取的高维稀疏编码特征转换为改进后的PCAH特征,利用哈希特征的汉明距 离度量, 实现图像的快速检索。在公共数据集Caltech256和Corel5K上的实验 结果可以看出,本文方法的查 准率和查全率较其他哈希法分别提高了5%和10%以上,而且所用时间 也最短,表明本文方法不仅具有较高的准确率,还能保持较高的时间效率。
2018, 29(4):439-447.
摘要:通过归纳法得到共振条件下k 个独立Jaynes-Cummings (J-C)模型系统 波函数概率幅的递推关系,给出了任意初态下波函数的解析解。在此基础上重点 研究了共振条件下三个独立J-C模型系统中的纠缠动力学特性。结果表明,系统 原子间的纠缠与子系统腔场光子数有关系,光子数越多,原子间纠缠第一次死亡 的时间越快。同时发现三个子系统的腔场处于真空态时,原子间的纠缠与腔场间 的纠缠随时间的演化呈现周期性的行为,并且原子间纠缠达到最小值0时,腔场 间纠缠达到最大值1,实现了原子与腔场之间纠缠的相互转移。
2018, 29(4):448-452.
摘要:为了测量物体的面内位移,设计了基于泰伯效应的 变形测量实验方案。在实验中,把设计好的二维方孔光栅的全息图输入到由计算机控制的液 晶空间光调制器(LC-SLM)中。当LC-SLM放置于物体前方适当距离 时,物体表面形成清晰的泰伯像,再由CCD捕获物体变形前后的散斑图像。输出光场包含了 物体变形位移的信 息。利用数字散斑相关测量(DSCM)方法计算得到物体的位移。本文方案简单易行,可以作为 测量物体变形位移的替代方案。实验结果表明,本文方法应用于面内位移测量是可行的。
2018, 29(4):453-458.
摘要:为了获得一些具有特殊光强分布的波长量级聚焦 光斑,理论研究了具有径 向偏振特性的高次方涡旋光束经过大数值孔径透镜的聚焦。基于矢量德拜理论,对 径向偏振高次方涡旋光束经过大数值孔径透镜聚焦的光强和相位进行了数值模拟 研究。关于聚焦平面光强分布的研究发现,聚焦光斑的光强与高次方涡旋光束的拓 扑荷数和幂次方数有关。拓扑荷数为1的一次方涡旋光束的聚焦光强呈现圆对称分 布,随着光束幂次方数的增加,演变为非圆对称分布。拓扑荷数为2的一次方涡旋 光束的聚焦光斑为中空的圆对称分布,随着光束幂次方数的增加,其暗核形状会变 化并最终消失。紧聚焦的径向偏振光会产生较强的纵向分量,因此本文还研究了光 束的纵向相位分布,研究发现纵向相位奇点的数目与涡旋光束的拓扑荷数相同。获 得了不同光强分布的尺寸为波长量级的聚焦光斑,这些研究结果有望在基于激光的 光学操控中得到应用。
张庭振 , 孔繁培 , 曾亚光 , 韩定安 , 熊红莲 , 王茗祎
2018, 29(4):459-464.
摘要:为了提高光学相干弹性成像(OCE)灵敏度,达到通 过测量微小形变实现生物组织弹性成像的目的,提 出了一种基于多阶微分放大的相敏OCE方法。本方法采用压电陶瓷(PZT)作为外部驱动激励源 , 以PZT谐振频率为驱动频率,通过提取相邻时刻微小位移改变引起的相位差,并对 其作微分放大从而 实现微小位移提取。通过对有内嵌物的琼脂模拟样品进行弹性成像,可将反射系数相近、弹 性模量相差较大 的不同样品进行区分。仿体实验说明,本文方法具有较高的高灵敏性,可用于实现弹性成像 。通过获得离体大 鼠肺部肿瘤组织的三维弹性图像和二维切面图像,实现了肿瘤的弹性成像。癌症组织实验结 果表明,本方 法在微小肿瘤病灶边缘诊断方面具有较高的实用价值,通过弹性图像中可以清晰地辨别出微 小肿瘤组织及周围正常组织。