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光电子·激光
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巴恩旭

月刊

1005-0086

baenxu@public.tpt.tj.cn；　baenxu@263.net

022-23679707

300191

天津市南开区红旗南路263号

光电子·激光/Journal Journal of Optoelectronics·LaserCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。报道光电子、激光技术领域的研究成果，内容包括新型光电子器件、装置和材料、光电控制和检测、光存贮和光电信息处理、通讯和光纤应用技术光电集成技术、光计算和光学神经网络、激光加工和激光应用、光电生物医学等方面。
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    基于光子晶体缺陷模频移的超快光控太赫兹波调制器

    高文杰许艳霞曾俊冬黄仁杰...
    225-231页
    查看更多>>摘要：本文设计了一种基于非线性光子晶体缺陷模频移实现太赫兹(terahertz,THz)波传输阻断的超快光控调制器,该调制器采用在硅基空气柱光子晶体中引入线缺陷和填充砷化镓材料的点缺陷结构,线缺陷形成波导区,传输频率位于光子带隙范围内的THz波,点缺陷作为谐振腔对THz波选频,与谐振频率(缺陷模频率)相同的THz波在谐振腔中发生谐振,耦合到波导中输出.无光激发时,位于线缺陷光子带隙内的1.65 THz缺陷模频率在谐振腔中发生谐振,从波导的另一端输出,调制器处于"通"状态.当中心波长为810nm、光密度为0.4 μJ/cm2的抽运光激发时,砷化钱的折射率由3.55变为3.55-i2.55,使缺陷模频移,在亚纳秒超快时间内实现对1.65 THz入射波的传输阻断.结果表明,该调制器的调制速率为2.3 GHz,消光比为20.3 dB,插入损耗为0.18 dB,具有调制速率高、消光比大、插入损耗小等优点,为其在高速THz波通信系统中的应用提供重要的理论依据.

    光控调制器THz波光子晶体砷化钱缺陷模频移

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    基于卷积神经网络的随机因子重采样图像检测

    刘洋张玉金张涛王永琦...
    232-240页
    查看更多>>摘要：图像重采样检测是图像取证领域的重要任务,其目的是检测图像是否经过重采样操作.现有的基于深度学习的重采样检测方法大多只针对特定的重采样因子进行研究,而较少考虑重采样因子完全随机的情况.本文根据重采样操作中所涉及的插值技术原理设计了一组高效互补的图像预处理结构以避免图像内容的干扰,并通过可变形卷积层和高效通道注意力机制(efficient channel attention,ECA)分别提取和筛选重采样特征,从而有效提高了卷积神经网络整合提取不同重采样因子的重采样特征的能力.实验结果表明,无论对于未压缩的重采样图像还是JPEG压缩后处理的重采样图像,本文方法都可以有效检测,且预测准确率相比现有方法均有较大提升.

    图像取证重采样检测可变形卷积高效通道注意力(ECA)卷积神经网络

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    基于细节增强的级联多分类光电船舶检测

    徐志京谢安东
    241-249页
    查看更多>>摘要：为提升无人船航行环境中船舶目标的感知精度,提出一种基于细节增强的级联多分类船舶检测模型.首先,提出混合平移数据增强(pan-mixed data augmentation,PMDA)算法,减少模型对船舶整体轮廓的依赖;其次,设计可变卷积平衡特征金字塔(deformable convolution-balanced fea-ture pyramid,DC-BFP),提高模型对船体细节特征的提取能力;再次,将全连接层和卷积层联合构成级联交叉检测器(cascaded cross detector,CCD),提高模型对船体细节特征的解析能力;最后,采用标签平滑正则化(label smoothing regularization,LSR)方法,改善多分类检测的过拟合问题.在自建11分类光电船舶检测数据集MCSD11上进行消融和对比实验,特征提取结果和实验结果数据可视化表明,模型的各个改进部分能够提升船舶检测效果,平均精度达到了 91.53％,相比主流的检测模型,算法得到大幅提升.

    光电船舶检测可变卷积平衡特征金字塔(DC-BFP)MCSD11数据集细节增强混合平移数据增强算法(PMDA)

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    结合强监督学习和生成对抗网络的图像去雾

    翟社平刘园彪成大宝
    250-259页
    查看更多>>摘要：针对现有去雾算法的复原图像易出现颜色失真与细节丢失问题,提出了一种基于改进循环生成对抗网络(cycle-consistent generative adversarial networks,CycleGAN)的端到端图像去雾方法,并无需依赖于大气散射模型的约束.网络生成器整体采用Encoder-Decoder架构,同时为有效学习有雾图像与清晰图像间的映射关系,在训练优化目标中结合图像自身属性构建了增强的高频损失与特征损失函数,实现对不同数据域的特征鉴别并进一步保证图像纹理结构.此外为约束复原图像与真实清晰图像颜色的一致性,提出了二阶段学习策略.首先通过非配对数据集对改进CycleGAN进行弱监督训练学习,然后于第二阶段利用部分成对数据集以强监督方式训练正向生成网络,在提高去雾网络稳定性的同时,使复原效果更接近于真实清晰图像风格.实验结果表明,所提去雾方法的峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)和结构相似性(structural similar-ity,SSIM)指标值相比同类CycleGAN算法分别提升了 12.43％与5.53％,并且同其他方法在视觉效果与量化指标的对比结果中也验证了其性能的有效性.

    图像处理图像去雾循环生成对抗网络(CycleGAN)监督学习颜色校正

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    基于双注意力机制的雾天图像清晰化算法研究

    王延年刘妍妍杨恒升郑方亮...
    260-267页
    查看更多>>摘要：针对传统去雾算法容易依赖先验知识以及恢复出来的清晰图像会产生颜色失真等问题,本文提出一种基于双注意力机制的雾天图像清晰化算法.首先将雾图输入编码器,经过下采样后得到特征图像;特征提取模块将多个特征提取基本块联结在一起,每个基本块由局部残差学习和特征注意模块组成,提高图像质量以及图像特征信息的利用率,增加网络训练的稳定性;然后通过通道注意力与多尺度空间注意力并行的结构处理特征图像,使得网络更加关注细节特征,提取更多关键信息,同时提高网络效率;最后将融合后的特征图像输入解码器中,经过多级映射,得到与输入大小匹配的雾密度图.实验结果表明,不论是对合成雾天图像或者真实雾天图像,本文算法能够高效地进行去雾处理,得到更自然的清晰图像.

    双注意力机制局部残差学习特征注意模块多尺度

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    基于三维重建的虚拟现实类鸟飞行系统

    缪长蔚陈铭张淑芳张涛...
    268-277页
    查看更多>>摘要：随着虚拟现实(virtual reality,VR)技术的飞速发展,各种应用层出不穷.然而目前大多应用仅限于定点的静态全景展示及游览,无法利用VR化不可能为可能的优越性.本文提出了一种融合VR技术与三维重建算法的类鸟飞行交互模拟系统.该系统搭建了结构稳定的硬件控制平台用以改变实际姿态,同时通过软件仿真了虚拟环境中鸟类的飞行,结合硬件驱动及软件模拟实现了深层次的飞行模拟.现有的虚拟环境大多通过人工建模、激光扫描仪或无人机(unmanned aeri-al vehicle,UAV)航拍构造,其中建模存在费时费力的缺点,激光扫描仪则无法适应大规模重建,而UAV成本高昂且需专业培训.本文引入了基于图像分簇的PMVS(patch based multi-view stereope-sis)算法,只需输入特定场景的图片即可利用计算机自动恢复出三维结构,不仅快速而且可对任意场景重构.使用户在足不出户的情况下即可在世界各地体验飞行,为旅游事业及VR产业提供了一种新的可能.

    计算机仿真虚拟现实(VR)运动恢复结构(SFM)多视图立体软硬件平台开发

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    基于时域频域分析结合的调谐激光吸收光谱检测参数优化

    于永波杜振辉高楠李金义...
    278-283页
    查看更多>>摘要：随着调谐激光吸收光谱(tunable laser absorption spectroscopy,TLAS)技术在气体检测中的应用越来越广泛,二次谐波信号的质量与检测参数紧密相关,因而分析检测参数的优化方法很有意义.本文根据谱线预处理中的滤波参数、系统采样时间、锁相放大器的时间常数对信号的影响以及参数间的联系,总结检测参数的选取规律.根据滤波原理和不同浓度下信号的均方根误差(root mean squared error,RMSE)值选择合适的滤波阶数和窗宽.选择信噪比(signal-to-noise rati-o,SNR)、RMSE、信号与噪声频域幅度之比(ratio of amplitude in frequency domain of signal to noise,fSNR)3种评价指标的曲线变化趋势进行时频分析,得到最佳采样周期数为30,结合实验系统具体参数可计算最佳采样时间.通过信号主频带与截止频率的关系和滤波效果选择合适的时间常数.综合分析3个检测参数并总结选取方法,可提高二次谐波信号的质量.本文提出的参数选取方法对提高二次谐波在实际应用中的准确度有重要意义.

    调谐激光吸收光谱(TLAS)参数优化时频分析信号滤波

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    积灰光伏板表面散射光强度分布实验研究

    李忻哲高爱华秦文罡王化超...
    284-290页
    查看更多>>摘要：针对现有光伏板积灰程度检测方法中存在难以直接对光伏板透射率进行测量和环境光干扰大的问题,提出了一种基于散射光强度的光伏板积灰密度测量方法.该方法使用调制的主动光源,基于角分辨散射(angle-resolved scattering,ARS)测量原理,对积灰光伏板表面散射光强度空间分布进行研究.根据散射光强度的分布规律,建立特定立体角范围的散射光强度与光伏板积灰密度之间的关系.实验结果表明,当探测器放置在光源同侧时,系统线性度更好,散射光强度随着光伏板积灰密度的增加先线性增长,随后增长逐渐放缓,最终趋于一定值.本方法抗环境光干扰能力强,能直观地表征光伏板的积灰状态.

    角分辨散射(ARS)测量积灰密度光伏板调制光源

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    基于邻域聚合与深度学习的小样本荒漠草原物种分类

    张涛杜建民毕玉革朱相兵...
    291-298页
    查看更多>>摘要：随着气候变化和人类活动的影响,内蒙古草原逐渐荒漠化.为了解决传统地面调查的局限性,以及高光谱数据小样本分类难的问题.本文利用无人机(unmanned aerial vehicle,U AV)高光谱遥感技术对荒漠草原物种进行数据采集,并提出一种邻域聚合算法结合深度学习的小样本分类方法.首先,通过遗传算法(genetic algorithm,GA)与最佳指数因子(optimum index factor,OIF)对高光谱数据进行波段选择;其次,构建高光谱数据邻域特征,采用邻域聚合算法对其进行邻域特征融合;最后,采用多层感知机(multilayr perceptron,MLP)对融合后的特征进行分类.结果表明,邻域聚合算法在每类地物只有10个样本的情况下总体精度可达93.41％,Kappa系数为0.912 0;并与SVM和多种深度学习模型对比,邻域聚合算法计算效率高、模型大小最小、分类精度最高.该方法的提出,满足草原物种识别要求,为草原生态系统的动态监测提供新方法.

    荒漠草原物种分类邻域聚合小样本无人机(UAV)高光谱遥感

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    基于四次乘方射频信号和级联MZM的梳线可调的光学频率梳

    史睿李培丽
    299-305页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于四次乘方射频(radio frequency,RF)信号和级联马赫-曾德尔调制器(Mach-Zehnder modulator,MZM)的梳线可调的光学频率梳(optical frequency comb,OFC)产生方案.利用乘方运算电路对正弦RF信号进行运算耦合,产生的乘方RF信号驱动级联的MZM,调制器对输入光进行调制,从而产生梳线数可调的平坦OFC.建立了乘方RF信号驱动级联MZM产生OFC的理论模型,利用OptiSystem软件对其性能进行了研究.结果表明,OFC的梳线间隔是RF信号源频率的2倍,可调谐并且拓展了频谱带宽;产生OFC的目标梳线数是基准调制电压的4倍,实现了梳线数可调谐;调节MZM上下支臂的调制和偏置电压差为确定的优化值,可以使不同目标梳线数的OFC平坦度均小于0.95 dB.

    光通信光学频率梳(OFC)马赫-曾德尔调制器(MZM)射频(RF)信号

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