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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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    1700 nm波段超快光纤光源开发及其在多光子成像中的应用

    仝申钟金成陈新林邱娉...
    1-18页
    查看更多>>摘要：多光子成像在生物医学特别是脑科学研究中应用广泛,为深层生物组织结构及动力学研究提供了非侵入性和非破坏性的成像手段.生物组织的吸收和强散射特性限制了成像深度.近年来,得益于原理及技术上的进步,多光子成像在活体生物中的成像深度显著提高.其中,1700 nm波段激发的多光子成像显著降低组织吸收及散射,与其他激发波段相比获得了目前最大的成像深度.本文首先介绍多光子显微成像原理,并利用孤子自频移效应构建1700 nm波段飞秒脉冲光源.在此基础上,介绍1700 nm波段多光子成像在活体小鼠脑部、皮肤结构,以及血流动力学成像中的应用.最后总结分析1700 nm波段激发多光子成像目前遇到的挑战和未来发展方向.

    多光子显微成像孤子自频移1700nm波段脑成像皮肤成像

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    太赫兹全息成像的超表面设计算法研究

    马兰廖云鸿龚岩栋
    19-32页
    查看更多>>摘要：全息成像基于干涉和衍射原理实现了对物体的振幅和相位信息的再现,得到了广泛的研究.超表面是人为设计的具有亚波长单元结构的新型材料,可以实现许多自然界中不具备的物理性质,可以通过超表面材料实现对电磁波相位和振幅的灵活调控,完成复杂的波前调控.超表面提升了传统空间光调制器在成像分辨率、成像效率、成像视场角等方面的性能.超表面材料的出现为研究太赫兹波段的全息成像提供了解决方案.首先介绍全息成像的基本光学原理,回顾近年来国内外对不同电磁波波段特别是太赫兹波段超表面全息成像中使用的算法的研究进展,介绍几种重要的超表面设计算法的基本原理和各种算法对成像效果的影响,并且对各种算法进行比较与总结,研究结果为选择太赫兹波段全息成像的超表面设计算法提供了参考.

    太赫兹超表面全息成像全息成像算法

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    大规模点云深度学习语义分割方法新进展

    艾达张晓阳胥策秦斯渝...
    33-50页
    查看更多>>摘要：点云数据可以提供现实世界中任意物体或场景的丰富空间信息,随着三维视觉技术的快速发展,处理包含数百万甚至数十亿个点的大规模点云语义分割任务引起了研究者的广泛关注.语义分割的目的是获得每个点的语义类别,用于更好地理解三维场景,在三维扫描技术和深度学习技术共同推动下,它已广泛应用于智能机器人、增强现实和自动驾驶等领域.为了展示深度学习在大规模点云语义分割领域的最新进展,首先对近年来基于深度学习的大规模点云语义分割方法进行全面的归纳和总结;然后介绍常用的大规模点云数据集和评价指标,在此基础上比较和分析不同算法的分割性能;最后指出现有方法的局限性,并对大规模点云语义分割任务的未来研究方向进行展望.

    图像处理点云深度学习语义分割自动驾驶

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    光学相干层析成像在生物医学中的研究进展

    颜佳涛唐云袁锐邹鹏辉...
    51-60页
    查看更多>>摘要：光学相干层析成像(OCT)是近年来发展迅速的一种无损低相干生物医学成像技术.由于能够检测生物组织的微观结构信息,其为生物医学基础和临床研究带来了极大的便利.OCT在眼科中从最初黄斑结构的探索到评估视网膜和脉络膜血管系统,实现了动态结构与静态组织的对比.此外基于光源突破性的发展,OCT系统可能成为皮肤科、胃肠疾病和心血管疾病等多个临床领域的标准检查方法.本文回顾OCT的发展历程,并对各个类别的OCT系统进行介绍,对其成像原理、性能、优缺点等进行描述和对比,最后总结和展望该技术在生物医学的应用.

    光学相干层析成像生物医学光学无损检测三维重建生物组织

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    基于神经辐射场的新视角合成研究进展

    何高湘朱斌解博陈熠...
    61-73页
    查看更多>>摘要：作为神经渲染领域中备受关注的研究方向之一,神经辐射场(NeRF)提供了一种新颖的隐式三维场景表示方式.该方法将场景构想为由无数发光粒子组成的介质,并应用可微分的体积渲染方程,帮助虚拟相机渲染出对应的场景图像.其隐式和可微分的特性使得神经辐射场在新视角合成领域表现出显著的优势.全面梳理神经辐射场在新视角合成领域的最新研究进展,深入解析神经辐射场在实际应用中是如何处理无界场景、动态环境场景、稀疏视角场景的,探索训练推理加速等方面.同时,也指出神经辐射场在这一任务中仍然面临的挑战,并对未来的研究提出了展望.

    神经辐射场新视角合成三维重建可微渲染

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    紫外激光雷达同时反演臭氧分子数密度和气溶胶光学参数

    麻晓敏单会会张辉曹开法...
    74-80页
    查看更多>>摘要：气溶胶是大气污染物的主要成分,而大气中的臭氧对人体健康也有一定影响,激光雷达是探测大气的强有力工具.臭氧在波长小于 320 nm的紫外光波段吸收较强,若用波长小于 320 nm的紫外激光探测气溶胶,会造成气溶胶吸收、臭氧吸收和大气分子吸收相互影响,使得从紫外激光雷达方程中反演气溶胶光学参数比从可见光激光雷达方程中反演更复杂.设计了双波长紫外激光雷达探测系统,获得两个波长上的紫外激光雷达回波信号,提出以臭氧分子数密度廓线为约束条件,运用迭代算法从两个紫外激光雷达方程中同时反演臭氧分子数密度廓线和气溶胶光学参数廓线的算法.为了验证所提反演算法的正确性,利用安徽科创中光科技股份有限公司已被校正的三波长紫外臭氧激光雷达与本课题组的双波长紫外激光雷达进行同时同地探测,对两者反演的臭氧分子数密度廓线进行对比分析,相对误差小于13%,在此基础上利用本探测系统进行连续10 h的大气探测,并将近地面反演的臭氧分子数密度与国控站探测的臭氧分子数密度进行对比分析,两者相对误差均小于 17.6%.两个对比实验结果表明,所提反演算法是可行的、可靠的.

    气溶胶臭氧反演方法紫外光激光雷达光学参数

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    基于生成对抗网络的光学层析成像方法

    徐依婷李华军朱映旷陈连杰...
    81-92页
    查看更多>>摘要：针对光学层析成像中重建图像伪影重、噪声大、耗时长的问题,基于生成对抗网络提出一种LBP-Pix2Pix图像重建方法.通过线性反投影法(LBP)对物体截面吸收系数分布进行初步重建,将初步重建图像与真实分布作为Pix2Pix模型的训练样本,通过生成器与判别器的对抗训练,获得最优重建模型.利用模型对LBP重建图像进行处理,得到伪影较少、边缘清晰的重建图像.对5种截面分布进行测试,结果表明,LBP-Pix2Pix方法重建误差范围为5.20%～13.15%,相关系数范围为88.34%～99.08%.相较于其他重建方法,该方法成像速度显著提高,图像准确度明显提升,为光学层析成像提供了一种新的图像重建方案.

    光学层析成像重建算法生成对抗网络图像处理深度学习

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    基于通用有理多项式模型的伽马非线性自补偿

    薛晓梅孙丽君陈天飞范鹏翔...
    93-103页
    查看更多>>摘要：为减小数字相移条纹投影系统中非线性响应引起的相位误差,提出了一种基于通用有理多项式模型的自补偿方法.该方法首先利用多项式来建模投影仪的未知非线性,然后建立相位误差函数.其次,利用离群检测算法剔除偏离点,并利用优化函数多次迭代求解出误差函数中的相位误差系数.最后,将含有误差的相位代入到相位误差函数中,通过不动点迭代运算对相位误差进行逐点修正.实验结果表明,上述自补偿方法易于实现且不需要预先校准,在无须提前标定数据条件下,可以有效减小数字相移条纹投影过程中的非线性误差,有助于提高系统的测量精度和测量效率.

    数字相移条纹投影有理多项式误差模型相位误差补偿非线性响应

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    基于改进SGM的废旧机械零件彩色三维重建方法

    张泽琳曹星王蕾夏绪辉...
    104-114页
    查看更多>>摘要：为提高废旧机械零件再制造效率,对其表面失效状态进行全面检测,提出一种基于改进半全局匹配(SGM)的废旧机械零件彩色三维重建方法.针对机械零件结构复杂、实际环境下光照干扰大等因素导致的传统SGM算法生成的视差图效果不佳问题,提出一种多特征代价融合策略,通过融合颜色代价、Census变换及梯度信息,构建更为全面的相似性度量函数以提高初始代价的可靠性.在代价聚合过程中,增设梯度阈值判定条件划分弱纹理和边缘区域,并采用高斯函数对局部交叉域进行距离加权,提高算法在图像光照失真区域以及零件弱纹理区、边缘复杂结构处的匹配效果.最后,通过视差计算和多步骤视差优化处理得到最终的精细视差图,进而通过RGB图像纹理映射实现对废旧机械零件的彩色三维模型重建.实验结果表明,所提方法重建的三维彩色模型纹理清晰且尺寸误差较小,所提方法适用于实际产线中对废旧机械零件的表面失效信息在线分析.

    废旧机械零件双目视觉半全局匹配彩色三维重建

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    强反射表面的自适应双目数字条纹投影法

    雷经发赵波赵汝海李永玲...
    115-125页
    查看更多>>摘要：双目数字条纹投影在三维形貌测量中应用广泛,但对于表面反射率变化较大的物体,过度曝光会导致数字条纹信息丢失,从而降低测量精度.基于此,提出一种自适应双目数字条纹投影方法.首先,向物体表面投射不同强度的灰度图,制作掩模图像,生成多组饱和点像素簇,计算饱和点像素簇中的物体表面反射率,并在像素簇中逐像素确定饱和像素点的最佳投影光强值;其次利用相机-投影仪像素点映射关系,将生成的自适应数字条纹序列投影至物体表面;最后利用多频外差法进行解相,通过左右相机相位匹配完成物体三维形貌重建.实验结果表明,相比现有双目方法,所提方法的相位均方根误差和平均相对误差分别减小了99.57%和96.57%,更加准确地实现饱和曝光区域相位的提取和匹配,拟合模型高度相对误差减小了72.12%,提高了对强反射物体表面三维形貌的测量精度.

    相位测量自适应条纹双目视觉强反射表面三维形貌重建

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