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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    基于Scharr算子的计算鬼成像边缘提取技术

    姚昱郑洋程子燚高超...
    129-136页
    查看更多>>摘要：经典的边缘提取算法在实际应用中由于成像质量不高而被限制,基于鬼成像的边缘提取技术可对待测物实现高信噪比的边缘成像.基于此,提出一种基于Scharr算子的计算鬼成像边缘提取技术.Scharr算子具有低的计算复杂度和较小的计算量,可以更有效处理图像,将Scharr算子作用于散斑生成一组全新的散斑函数,对于Scharr算子模板作用于散斑移动中存在的边缘提取结果在某方向信息缺失的问题进行改进,对算子模板正负进行转换,生成新的算子模板,将新生成的算子模板运用于移动散斑使其生成新的照明散斑,从而实现对边缘提取结果各方向信息的补全.并根据计算鬼成像基本方法在理论上和实验上对未知图像的边缘进行提取,仿真与实验结果表明,所提方法可以获得完整清晰的待测物边缘.

    计算鬼成像边缘提取Scharr算子移动散斑

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    基于区域立体匹配的单频条纹结构光三维测量

    朱新军孙瑞群侯林鹏赵海川...
    137-145页
    查看更多>>摘要：为克服传统质量导向相位展开方法无法正确展开多孤立物体的局限性,提出一种基于区域分割的立体质量导向相位展开方法.该方法将包裹相位分割为多个区域,并为每个孤立区域通过立体匹配算法确立左右相机多视图相位展开初始点,通过质量导向相位展开算法实现多视图孤立物体相位展开.进一步提出了基于区域双目立体展开相位匹配的单频条纹结构光三维(3D)测量,实现了单个频率包裹相位下的多孤立物体3D重建.实验结果表明,所提方法可以实现多孤立物体运动状态的3D重建,在四步相移和单幅条纹图条件下重建标准球的直径平均绝对值偏差分别为0.0135 mm和0.0347 mm.

    三维重建质量导向结构光立体匹配相位展开

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    虚拟空间动态几何畸变量化方法

    彭子雄夏振平张跃渊李超超...
    146-152页
    查看更多>>摘要：立体成像技术广泛应用于增强现实、虚拟现实和混合现实,其中的虚拟空间动态几何畸变是影响视觉舒适度的重要因素.为了更合理地量化立体成像中的虚拟空间几何畸变,本文对立体影像获取、显示,以及人眼感知过程进行了分析,模拟了其中可能产生的各类几何畸变.同时,基于虚拟空间中物体的点云数据,以先分块再聚合的思想对畸变前后的点云进行对比分析,建立了静态几何畸变量化模型.再基于静态模型与物体运动属性的融合,得到动态几何畸变量化模型.为了验证所提方法的有效性,基于6组点云设计了10种不同程度的几何畸变.结果表明,所提方法在量化虚拟空间几何畸变时有最优的指标表现,皮尔逊线性相关系数达到0.93,可以准确地反映受测者所感知到的虚拟空间几何畸变.研究内容有望为立体显示几何畸变优化与视觉舒适度提升等研究提供理论参考.

    三维显示几何畸变客观量化视觉感知视觉舒适度

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    基于支持向量机和关联成像的分类方法研究

    吴逸华何峥赵生妹
    153-157页
    查看更多>>摘要：针对未知物体的分类问题,提出了一种基于支持向量机和关联成像的分类方法.该方法利用线性判别分析法提取出物体的特征向量,并根据该特征向量设计出应用于关联成像系统的特征散斑,将特征散斑照射物体获得桶探测器值,支持向量机可以依据桶探测器值进行判别从而获得物体的类别.该方法的可行性在MNIST数据集上得到了验证,结果表明,该方法在10个分类任务中均可取得较高的分类准确率,平均分类准确率达90.5%.与其他分类方法的对比结果表明,所提方法在准确率上更具优势.

    关联成像线性判别分析机器学习支持向量机

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    太赫兹低频段粗糙目标的表面散射及成像特性研究

    柴鑫悦胡浩胡晓雪马欣茹...
    158-166页
    查看更多>>摘要：目标表面散射特性是利用太赫兹波进行雷达成像、目标识别和定位的物理基础,而影响目标表面散射特性的因素主要是目标材料和表面粗糙度.以金属铝材料为例,基于0.1 THz频点处的Drude模型参数拟合结果,利用基尔霍夫近似(KA)法分析了高斯型随机粗糙铝表面的散射系数.对蒙特卡罗(Monte-Carlo)粗糙目标的雷达散射截面(RCS)进行仿真分析,实现了二维逆合成孔径雷达(ISAR)成像.研究结果表明:目标RCS仿真结果与KA理论分析结果相符,即在小俯仰角下表面粗糙度与RCS呈负相关,而在大俯仰角下表面粗糙度与RCS呈正相关.此外,在一定的粗糙范围内,随着表面粗糙度的增加,目标表面的散射中心增多,在ISAR图像上形成密集的"斑点状"效果,更能反映目标的形状和结构.

    粗糙面散射低频太赫兹波散射系数基尔霍夫近似雷达散射截面逆合成孔径雷达成像

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    基于深度卷积生成对抗网络的鬼成像质量优化

    侯茂新刘昭涛
    167-175页
    查看更多>>摘要：针对传统鬼成像在识别手写数字时所存在的重构图像质量差的问题,结合生成对抗网络生成数据快的优势,提出一种新的鬼成像质量优化方法,以提升低采样率下鬼像的重构质量.通过桶探测器收集由系列散斑照射到待测手写数字图像上的光强,获得总光强值,并将其输入适用于鬼成像原理的深度卷积生成对抗网络,进行训练,分别与传统鬼成像方法和u-net网络进行对比分析,验证了所提方法的有效性和合理性.实验结果表明,所提方法得到的重构图像质量明显优于对比方法的图像质量,且在 0.0625、0.25采样率下重构图像的峰值信噪比和结构相似度较u-net网络分别提升了18.9%/51.9%、38.29%/42.35%.

    鬼成像生成对抗网络低采样率峰值信噪比结构相似度

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    基于MEMS技术的超表面三维显示研究

    翟雷应王义杰赵礼宇南敬昌...
    176-181页
    查看更多>>摘要：三维物体的空间结构复杂,光波场很难用具体的函数准确描述,三维显示非常困难.提出一种硅基微机电系统(MEMS)二维扫描平台与超表面元件集成的三维显示技术,利用视觉暂留特性,建立快速三维显示扫描片上结构,理论上实现了物像信息的三维图像的重构.利用层析法实现物体的三维显示,采用Gerchberg-Saxton(GS)算法获得单层二维图像单元相位值,建立基于几何相位原理的二维超表面结构,获得了二维全息平面像.依据空间、时间序列构建了由离散的多层超表面二维全息像形成的物体三维显示.结果表明:所获得的二维全息像峰值信噪比大于20 dB;所设计的片上二维扫描平台在0.1 s内能够完成9幅二维全息像的叠加,三维显示的帧率达11 frame/s.研究成果为快速调制的三维显示提供了微型化的系统级解决方案和理论模型.

    超表面微机电系统全息成像三维显示

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    三像面增强现实式车载平视显示光学系统设计

    王思婧蒋世磊王波张锦...
    182-189页
    查看更多>>摘要：车载平视显示(HUD)系统是一种汽车辅助驾驶技术,它可以将车辆信息以可视化方式投影到驾驶员的前方视野.为了使驾驶员在行驶过程中在远、中、近不同的距离下都能通过HUD获取信息,采用双自由曲面离轴三反射系统,设计了一款虚像距离为10 m、7.5 m、3.5 m,对应的视场角为15°×5°、12°×3°、6°×1°的AR-HUD光路.该光路中,在虚像距离为3.5 m处的像面仅显示车速、油量等基本驾驶信息,为固定像面;在虚像距离为7.5 m和10 m处的像面显示辅助驾驶虚拟信息,其中10 m处的像面可以和实景相融合,且这两个像面会根据当前车辆与前方障碍物的距离切换,有效缓解驾驶员的视觉疲劳.三个距离中心眼点处的光斑均落于艾里斑之内,调制传递函数均接近衍射极限,网格畸变值均小于5%,动态畸变值均小于5′.

    车载平视显示自由曲面三像面光学设计虚像距离

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    彩色条纹投影运动物体三维测量方法

    徐洪志汪宇杨玲玲刘路...
    190-198页
    查看更多>>摘要：相移法广泛应用于条纹投影轮廓术,可以实现静态物体的高精度三维测量.然而物体运动会改变相邻条纹间的相移量,进而引入周期性的运动误差.针对上述问题,提出一种基于彩色条纹投影的运动物体三维测量方法.该方法将余弦条纹和正弦条纹分别编码至彩色图像的红色通道和蓝色通道,然后利用相移算法从两个颜色通道中提取两个具有反向运动误差的相位图,最后通过计算平均相位图补偿周期性运动误差,并进一步分析了颜色串扰对该方法的影响.仿真和真实试验结果均表明,所提方法能够有效地抑制运动误差,实现准确的运动物体三维测量,而且受颜色串扰影响较小.

    三维测量彩色条纹投影相移法运动误差

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    基于激光超声的矩形缺陷合成孔径成像方法仿真研究

    何力郭华玲
    199-208页
    查看更多>>摘要：目前,激光超声合成孔径聚焦技术(SAFT)对内部缺陷的成像检测应用越来越多,对内部缺陷的成像质量要求也越来越高.基于合成孔径后处理成像方法,提出一种激光超声模式波在信号的多融合预处理技术下的成像优化方法,以实现对试件内部矩形缺陷的高质量检测.对采集的激光超声模式波依次进行差分计算、模式波包络提取、包络极大值线性插值、均值化去伪像的处理,再选取处理过的模式波进行SAFT成像.与未预处理的模式波成像结果的对比表明:后处理成像方法对缺陷的纵向深度探测误差平均降低了2.37%,横向宽度的检测误差平均降低了30.88%,使得缺陷的尺寸和位置判别更准确;成像质量显著提升,描述成像质量的能量梯度(EOG)函数平均值是预处理前的1.88倍.该后处理成像方法实现了对内部缺陷位置的定性精准判别、对尺寸的精准检测及高质量成像,为激光超声内部缺陷的检测方法提供了一种可能更优的后处理方案.

    激光超声合成孔径聚焦成像多融合预处理成像优化缺陷检测

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