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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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    基于等效时钟法的干涉仪速度信息获取研究

    秦玉胜李相贤韩昕童晶晶...
    561-568页
    查看更多>>摘要：为了提升傅里叶变换光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)的性能,设计了一种基于等效时钟法的高精度速度信息获取系统.激光信号经过干涉仪形成干涉信号,通过放大、滤波、整形,成为数字电路识别的脉冲信号.基于速度信息获取的数学原理,对基于T法测量获取速度信息的方法进行了误差分析,并提出基于等效时钟法的速度信息获取方法.现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)读取脉冲信号后,根据等效时钟法计算光程差速度值.仿真分析与实验结果表明,当He-Ne激光干涉信号频率为9kHz时,基于等效时钟法的速度信息获取误差仅为0.01％,实现了高精度的光程差速度信息获取.对提高干涉仪系统的控制精度和光谱仪的信噪比具有重要意义.

    干涉仪速度信息等效时钟法现场可编程门阵列

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    面向片上光互连的无源H树网络设计

    黄锦扬蒋林张岩
    569-577页
    查看更多>>摘要：传统的片上电互连已无法满足多核处理系统日益增长的通信需求,在延迟、能耗和带宽方面更具优势的片上光互连逐渐引起关注.为了降低片上光网络(optical network-on-chip,ONoC)硬件开销和提升光网络性能,本文提出一种基于微环谐振器的16端口无源H树光互连网络.利用宽带微环谐振器设计4组转向光路由器,降低微环谐振器使用并完成端口选择,将信号传输到8端口接收光路由器以及3级和4级光开关来满足信号的无争用传输.实验结果表明,在16×16阵列规模下与Crossbar、λ-Router、GWOR、L ACE、Light等无源网络结构相比,无源光H树网络仅需使用72个微环谐振器.网络平均插入损耗1.49 dB,与λ-Router、GWOR、TAONoC相比分别降低了 21.5％、10.7％、59.7％,各路径平均信噪比为17.48 dB,与λ-Router、GWOR、Light相比分别提高了 38.5％、36.0％、17.1％.

    片上光互连无源网络光路由器微环谐振器

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    基于全光纤激光自混合干涉技术的石英玻璃热光系数测量

    彭婉妮牛海莎潘雨婷李昊...
    578-584页
    查看更多>>摘要：石英玻璃被广泛运用于航空航天、医学探测、光学成像等方面的光学仪器中,其光学性能是仪器设计时必须考虑的关键因素之一.热光系数作为重要的光学性能参数,其改变会影响光学元件成像的质量以及探测精度,因此石英玻璃热光系数的精确测量对仪器设计及校准十分必要.本文以单模无源石英光纤作为测量对象,提出一种基于全光纤激光自混合干涉技术的石英玻璃热光系数测量方法.实验将纯石英单模光纤作为干涉系统外腔,与光纤激光器熔接,构成全光纤封闭式激光自混合干涉热光系数测量系统.通过高温加热箱给定固定温度范围,利用干涉条纹计数法对石英玻璃热光系数进行解算.实验结果表明,系统对热光系数的分辨率可达到1.632 9×10-7/(0.1℃).此研究结果为进一步开展石英玻璃热光系数的测量以及光纤激光器的自混合干涉应用研究奠定了基础.

    自混合干涉光纤激光器热光系数石英玻璃

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    用于非制冷红外探测器片上存储器的低延迟灵敏放大器设计

    陈力颖高竹梅赵军发王慧雯...
    585-590页
    查看更多>>摘要：针对非制冷红外探测器片上存储器的高速数据读出,设计了一种用于非制冷红外探测器片上存储器的低延迟灵敏放大器.随着非制冷红外探测器像素阵列的不断加大,对非制冷红外探测器片上存储器的要求也更高,需要一个更高速的存储器进行红外探测器内部数据存储.通过降低灵敏放大器延迟时间是提高数据传输速度的一种可靠方法.本文对传统交叉耦合结构灵敏放大器进行改进,与传统交叉耦合结构灵敏放大器相比,增加了完全互补型的第二级交叉放大电路,并采用NMOS组成的中间阶段进行两级运放的耦合.改进后的新型灵敏放大器能快速有效地放大位线上电压差,同时改善灵敏度低的问题.本论文设计的灵敏放大器采用TSMC 65 nm工艺,在工作电压为5 V、位线电压差为100 mV条件下,仿真结果表明:数据读出延迟仅为25.19 ps,与交叉耦合式灵敏放大器相比,读出延迟降低了 37.07％.同时,在全工艺角仿真条件下,环境温度为-45-125℃,新型灵敏放大器延迟仿真最大值仅为39 ps,最小值为17.1 ps.

    红外探测器灵敏放大器交叉耦合电压模型

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    耦合式背光介观荧光分子成像系统设计

    李雷朱千慧杨福刚高学薇...
    591-597页
    查看更多>>摘要：在生物组织工程的应用中需要有对生物结构标记的三维、纵向评估.一般来说,这些生物组织的结构通常是几毫米厚和浑浊的,因此对图像成像有很大挑战性,且经典荧光显微技术不能满足于其需要.介观荧光分子成像系统是一种新兴的成像系统,该系统基于介观荧光分子层析方法,它填补了显微荧光分子成像技术和宏观荧光分子成像技术之间的空白.为提升介观荧光分子重建的性能,本文主要基于光学原理对光学系统的配置参数进行了优化和改进,包括探测器布局、非耦合或耦合的扫描模式,并对介观荧光分子成像系统的三维成像性能进行了评价和对比.结果表明,本文设计的耦合式背光介观荧光分子层析成像(mesoscopic fluorescence molecular tomography imaging,MFMT)系统能够很好地提升重建性能,获得高质量的重建结果.

    介观荧光分子成像耦合式背光图像重建

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    基于轻量化YOLOv4的复杂场景绝缘子缺陷检测算法

    李利荣张云良陈鹏张开...
    598-606页
    查看更多>>摘要：针对目前高压线路绝缘子缺陷检测速度慢,复杂场景下精度低的问题,提出一种基于轻量化YOLOv4(you only look once)的复杂场景绝缘子缺陷检测算法.首先利用轻量级的ECA-GhostNet(efficient channel attention GhostNet)作为骨干网络,以提升检测速度;然后在预测层引入分类-定位质量估计联合表示方法,并采用广义分布表示边界框的灵活分布,以提升复杂场景下的检测性能.训练阶段分别采用定位质量焦损失函数(quality focal loss,QFL)与分布焦损失函数(distribution focal loss,DFL)更好地监督联合表示与边框回归.将该算法在具有复杂背景的数据集上对正常与自爆缺陷绝缘子两类目标进行验证实验,结果表明,该算法在复杂场景下的检测精度均优于目前主流算法,且检测速度达49 FPS,比YOLOv4原始算法检测速度提升了约40％.

    绝缘子YOLOv4算法联合表示缺陷检测广义分布

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    基于改进YOLOv4的遥感图像目标检测

    叶玉伟任彦高晓文王佳鑫...
    607-613页
    查看更多>>摘要：针对遥感图像在复杂背景下因特征提取和表达能力不足而存在漏检和检测效果不佳的问题,提出一种优化特征提取网络的YOLOv4算法模型.该改进模型引入了一种新的Dense-PANet结构以获取更高的分辨率特征,并通过在特征提取网络中嵌入注意力机制以适应遥感图像因视野范围大而导致复杂背景下小目标漏检和检测效果不佳的问题.为了证明本文所提方法的有效性,针对DIOR遥感数据源进行了对比实验,结果表明,本文算法平均准确率(mean average preci-sion,mAP)为 86.55％,相比原算法提高了 2.52％,较 YOLOv3、RetinaNet 提高了 6.58％、14.09％,验证了所改进算法的有效性.

    目标检测遥感图像YOLOv4注意力机制

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    一种改进的尺度不变特征识别算法用于建盏釉面的相似性判定

    杨信锟郭波李福星许淑娴...
    614-619页
    查看更多>>摘要：为解决建盏真伪区分问题,通过改进的尺度不变特征识别算法,建立实验原型系统,用于识别不同类型釉面的建盏.研究的识别模型在云端上提供服务,以便对建盏釉面的相似性进行判断.该系统采用Streamlit平台构建实验性人机交互界面.针对识别模型,研究开发了基于边界跟随法的图像预处理策略,旨在滤除背景和无关材料特征干扰,提高自然条件下拍摄的图像识别能力,以减少对建盏釉面的误判可能性.利用改进的基于支持向量机(support vector machines,SVM)的尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)特征匹配分类策略,设计了多项性能实验,以获得足够的数据集分辨率、SVM最优超参数和初始化所需的最小数据集参数模型.经实验证实,系统可清楚地区分相同类型釉面图案(兔毛釉、滴油釉)的相似性.它使用给定的有限数据集提供高达92.60％的识别准确率,并将单次识别速度提高0.84 s.

    建盏釉面尺度不变特征变换特征提取支持向量机模式识别

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    基于CRNN混合神经网络的多语种识别

    王瑶龙华邵玉斌杜庆治...
    620-628页
    查看更多>>摘要：在语种识别过程中,为提取语音信号中的空间特征以及时序特征,从而达到提高多语种识别准确率的目的,提出了一种利用卷积循环神经网络(convolutional recurrent neural network,CRNN)混合神经网络的多语种识别模型.该模型首先提取语音信号的声学特征;然后将特征输入到卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)提取低维度的空间特征;再通过空间金字塔池化层(spatial pyramid pooling layer,SPP layer)对空间特征进行规整,得到固定长度的一维特征;最后将其输入到循环神经网络(recurrenrt neural network,CNN)来判别语种信息.为验证模型的鲁棒性,实验分别在3个数据集上进行,结果表明:相比于传统的CNN和RNN,CRNN混合神经网络对不同数据集的语种识别准确率均有提高,其中在8语种数据集中时长为5 s的语音上最为明显,分别提高了 5.3％和6.1％.

    语种识别卷积循环神经网络混合神经网络卷积神经网络循环神经网络

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    基于多尺度特征选择性融合的遥感图像检测算法

    方明帅黄友锐韩涛
    629-636页
    查看更多>>摘要：遥感图像的检测在监察自然环境、军事、国土安全等方面具有极其广阔的应用前景,而遥感图像具有背景复杂、目标面积小、特征提取困难等缺点,进行检测时容易产生小目标漏检问题.本文提出一种基于多尺度特征选择性融合的遥感图像检测算法.所提算法采用改进的Resnet50作为主干网络,将Resnet50第一个卷积替换成动态卷积,并将其ConvBlock模块中的卷积替换成金字塔卷积,提高特征提取能力.同时,为了避免遗漏底层信息,在动态卷积层后加入所提有效空间通道注意力机制模块.最后,选取基于上下文信息的不同尺度特征进行融合,提高了模型对目标物体的定位能力.实验结果表明,本文算法在保证速度的同时提高了对遥感图像的检测精度,在遥感图像公开数据集RSOD和NWPUVHR-10上平均精度均值(mean average precision,mAP)分别达到91.88％和90.23％,检测速度达到33 FPS.

    目标检测残差神经网络上下文信息多尺度特征融合注意力机制

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