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期刊信息/Journal information
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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    利用差分进化算法优化设计的多泵浦Te基光纤拉曼放大器

    巩稼民朱泽昊雷舒陶张运生...
    559-566页
    查看更多>>摘要：为适应下一代6G网络对光纤传输系统大容量、高速率和低延时的要求,以Te基光纤为传输介质,利用差分进化算法设计了一款具有两级放大结构的(Raman-fiber amplifier,RFA),实现了对C+L波段内各信道的平坦光放大.差分进化算法具有结构简单、性能优越和鲁棒性强的特点,能够有效解决拉曼耦合微分方程中的大空间、非线性和组合优化等问题.通过Matlab仿真,该Te基光纤拉曼放大器(T-RFA)在100 nm带宽范围内的平均增益为37.7 dB,增益平坦度为0.9 dB.同时,分析了两级放大结构下该T-RFA的噪声增益对系统的影响,为6G网络的拉曼光纤放大器的设计与优化提供了参考.

    Te基光纤拉曼光纤放大器差分进化算法增益平坦度

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    硬塑料包层光纤构成的弯曲传感器

    申万梅江超王解李宏...
    567-572页
    查看更多>>摘要：提出了一款高灵敏的弯曲传感器,该传感器是利用飞秒激光微加工技术与光纤熔接技术制作的.首先利用单模光纤与硬塑料包层光纤熔接成(Mach-Zehnder interferometer,MZI),然后利用飞秒激光在硬塑料包层光纤上刻写一排均匀的微槽,构成"SMF-HPCF-SMF"的新型弯曲传感器结构.硬塑料包层光纤中的微槽增加了传感器对弯曲大小与弯曲方向的敏感度.实验结果表明在曲率变化时传感器透射谱的光强度发生线性变化,利用光强变化能够解调出曲率大小,实验测得最大弯曲灵敏度为2.22 dB/m-1.传感器在0°,90°,180°和270°4个不同方向弯曲时,光强度变化趋势两两相反,依据这个能够初步判断弯曲方向.该传感器结构简单、成本低、灵敏度高,在工业建筑、国防军事和海事领域有一定的应用前景.

    弯曲传感器飞秒激光微加工硬塑料包层光纤

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    外加直流电场对光折变晶体中双波混频增益系数的提升作用

    赵琰陶传义江旭海肖建军...
    573-580页
    查看更多>>摘要：大多数氧化物光折变晶体研究都没有考虑外加直流电场的影响.通过Kukhtarev材料方程得出施加直流电场时光折变晶体双波混频空间电荷场的材料方程,对比研究无外加电场和施加电场的情况下,归一化空间电荷场随归一化输入光强、归一化扩散场、中性施主与受主陷阱浓度比以及归一化外加直流电场的变化趋势;分析外加直流电场对增益系数的提升作用及其影响因素.结果表明:归一化扩散场较低时,施加直流电场可显著提升空间电荷场,有外加直流电场的空间电荷场明显高于无外加直流电场的空间电荷场.但是在归一化扩散场较高时,这种现象则不明显,此时空间电荷场受施加直流电场的影响较小;另外,当施加直流电场时,增益系数增加更多,并且在20-27 dBm/cm2的最佳光强范围内达到饱和值.同时,最佳入射光强对应的峰值增益随着外加直流电场的增加而增大.所得结果可为光折变晶体双波混频的实际应用提供理论指导.

    光折变晶体空间电荷场增益系数直流电场双波混频

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    基于激光偏振技术的海洋牧场水下成像技术研究

    王伟亭冯巍巍朱智林金维维...
    581-586页
    查看更多>>摘要：良好的水下视觉环境是推动海洋经济发展的前提,海洋牧场的建设对水下成像技术提出新的要求,但是受水体环境吸收及散射影响,光信息丢失严重,用常规光学成像方式进行水下图像获取会有可视距离短,图像模糊不清,对比度低等缺点.为解决海洋牧场水下成像清晰度低的问题,提出一种通过532 nm激光光源与偏振技术相结合的方法并集成了一款水下相机.532nm波段的绿色激光光源在水体环境中受到水体影响较小,传播效果更佳,偏振成像技术在去背景光散射中应用广泛,采用532 nm激光光源与偏振成像技术相结合的方法进行水下图像的获取,并在模拟海水环境的水池中进行了海参图像获取的实验,实验结果证明在某一偏振角度下,532 nm激光光源与偏振成像技术相结合的方式获取的海参图像相比于自然光下获取的原图像对比度、清晰度更高,含有的图像信息更加丰富,验证了此方法在水下成像的可行性.

    偏振技术激光光源图像获取海洋牧场

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    基于区域像素差绝对值总和的NSST-PCNN医学图像融合

    黄陈建戴文战
    587-594页
    查看更多>>摘要：在诸多医学图像融合方法中,非下采样剪切波(non-down sampling shear wave transporm,NSST)与脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network,PCNN)具有较大优势.提出一种基于区域像素差绝对值总和的NSST与PCNN的医学图像融合算法.该算法先将两幅源图像采用NSST进行分解获得低频子带系数与高频子带系数;再将两幅源图像的低频子带系数采用基于区域像素差绝对值总和的规则进行融合;高频子带系数采用基于区域像素差绝对值总和对PCNN的参数进行设置,再利用PCNN获取融合图像高频系数;最后,经过逆NSST获得融合图像.大量实验证明,提出的融合算法较目前其他主流算法具有明显的优势,能同时保留源图像能量和细节,具有较高的视觉效果.

    图像融合区域像素差绝对值总和客观评价指标

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    基于改进反余切函数的近似L0范数的重构算法

    卢建宏刘海鹏王蒙陶亮...
    595-601页
    查看更多>>摘要：重构算法是压缩感知理论应用于实际的关键.其中,近似L0范数算法是通过选取一个连续的平滑函数近似逼近L0范数,从而将离散的最小化L0范数问题转为平滑函数求最优值问题.针对现有算法精度不高的缺点,采用了一种逼近程度更高的改进反余切函数族来近似L0范数,并采用修正阻尼牛顿法求解.该算法结合了近似零范数算法的高收敛性和牛顿法的高效寻优,获得了精度较高的重构信号.仿真实验表明,在不同压缩比下,该算法在一维信号重建和二维图像重建的过程中,较SL0算法、NSL0算法和AL0算法的信噪比和重构精度都有了较大的提升,提高了同等条件下信号恢复的质量,有效地改善了重建效果.

    压缩感知理论信号重建修正牛顿法L0范数

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    基于Encoder-Decoder网络的列车轮对激光曲线提取

    杨凯罗帅王勇高晓蓉...
    602-612页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于Encoder-Decoder网络的列车轮对激光曲线精确分割的算法.针对列车轮对激光曲线数据集局部特征丰富、语义信息简单的特点,设计了具有深度较浅、分辨率较高、细节表现良好的网络.设计的网络很好的利用了密集链接机制和上采样模块,加强了特征复用以及特征传播,具有较少参数的同时,能多尺度提取上下文语义信息.实验证明,Encoder-Decoder网络相比于其他网络在列车轮对激光曲线提取上表现出优异的性能.基于Encoder-Decoder的网络在列车轮对激光曲线数据集上交并比、召回率、准确率和F1_score指标分别达到了86.5％、89.2％、99.9％、85.0％,能够比较精准提取列车轮对激光条纹.同时Encoder-Decoder网络在进行列车轮对激光条纹分割时能在一定程度上改善噪声对条纹提取的影响.因此在铁路安全方面具有良好的应用前景.

    深度学习图像处理目标分割结构光测量激光条纹分割encoder-decoder

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    基于离散剪切波的MAP-MRF低剂量CT去噪算法

    刘晓培滕建辅费腾孙云山...
    613-620页
    查看更多>>摘要：当降低X射线计算机断层成像(computer tomography,CT)的管电流强度,投影数据将变为低信噪比的,使CT图像复原变为欠定问题.提出了一种基于离散剪切波MAP-马尔可夫随机场(map Markov random field,MAP-MRF)的低剂量医学CT图像去噪算法.首先,利用离散剪切波多尺度、多方向的优点,可以精确地计算剪切系数,而且可以更稀疏的表示图像信息,结合马尔可夫理论提出了基于MAP-MRF的去噪算法,使盲复原结果在噪声消除和边缘保持上达到有效的平衡,且优化了正则化项,使算法快速收敛.图像的噪声得到了较为有效的滤除,并且图像特征得到了较好的保留,将MAP-MRF算法与其他5种对比算法进行Shepp-Logan体膜、临床脑部CT、临床低剂量肩部CT的定性及定量实验,实验结果表明,在定性实验中该方法可以获得良好的CT重建图像,保留清晰的纹理细节和结构特征;在10 mA模拟噪声及20 mA临床低管电流定量实验中峰值信噪比(PSNR)、结构相似性指数(SSIM)指标均有较大改进,均方根误差(RMSE)低于对比算法,证明了算法的有效性.

    数字图像处理马尔可夫随机场离散剪切波MAP算法

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    基于散斑图滤波的差分鬼成像优化算法

    闫国庆杨风暴王肖霞
    621-627页
    查看更多>>摘要：针对传统鬼成像重构算法采样次数多、重建图像质量差的问题,提出了一种基于散斑图滤波的差分鬼成像优化方法.该方法在差分鬼成像的关联阶段先对随机散斑图进行相应的滤波处理;再将原始桶探测器值与处理后的散斑图作关联运算,得出降噪处理后的重建鬼像,最后通过图像融合的方法补充重建图像的细节信息.数值仿真结果表明,与传统差分鬼成像相比,在相同采样次数下重建差分图像的峰值信噪比提高了2-4 dB.实验结果表明该算法能够很好地兼顾采样次数和图像质量间矛盾关系,对低采样次数下的鬼成像也能取得良好的恢复效果.

    差分鬼成像散斑图滤波处理图像融合

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    基于深度学习的视觉SLAM闭环检测方法

    郭纪志刘凤连杨馨竹汪日伟...
    628-636页
    查看更多>>摘要：针对在摄像机视角、光照、气候、地貌等条件的大幅度变化或者存在快速移动物体的复杂场景下,视觉即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)的精确性和鲁棒性较低等问题,闭环检测作为解决SLAM位姿漂移的重要环节,提出了一种基于神经网络的闭环检测方法.该方法通过传感器获取视觉图像的数据,不同于传统方法的特征提取,采用改进三重约束损失函数训练Darknet提取图像特征,构造对应特征向量矩阵.由于Darknet借鉴了残差网络(resnet)的思想,在具有较深网络层数的同时,仍保持较高的准确率,减少了特征提取误差.经过自编码器方法对数据进行降维处理,通过余弦相似度计算,设定合理阈值,能够更快的得到闭环检测结果.最后通过在两个公开视觉SLAM闭环检测数据集,New College数据集和光照及角度变化更明显的City Centre数据集上进行实验,结果表明复杂环境下本文提出的方法比现有闭环检测方法,能够得到更高准确率和速率,更好满足了视觉SLAM系统对消除累计误差和实时性的要求.

    视觉即时定位与地图构建复杂场景三重约束损失函数闭环检测自编码器

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