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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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    基于光学显微视觉的精密定位测量综述(特邀)

    赵晨阳向捷卞凯朱子健...
    305-328页
    查看更多>>摘要：精密定位测量旨在针对微动目标实现微纳米精度的定位与小尺度操纵，其作为一种重要的测量技术，在工业生产、半导体制造等高端装备领域得到广泛应用。与其他测量方法不同，光学显微视觉测量技术因具备交互性强、扩展性强的特征而广泛应用于精密测量中。对基于光学显微视觉的精密定位测量技术进行分析与综述。首先，介绍光学显微视觉系统的成像模型与工作原理。其次，根据是否基于标靶图案的特征，对显微定位测量算法进行分类;同时，根据标靶图案的周期特征进行进一步的分类与探究，讨论其在不同标靶图案下的性能指标。最后，总结光学显微视觉定位测量方法在不同领域的应用与前景。该综述旨在为研究人员提供关于光学显微视觉精密定位测量技术的发展状态与趋势，促进微纳尺度定位测量技术的发展。

    光学系统精密定位测量显微视觉微纳尺度

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    基于红外光照明的数字全息粒子场成像(特邀)

    苏萍周柏臻郝治涛马建设...
    329-335页
    查看更多>>摘要：在数字全息粒子场成像中，粒子衍射的孔径角很小，重构时具有很长的焦深，造成轴向定位精度远低于横向定位精度。增大照明波长，相当于增大粒子孔径角，因此可得到更高的轴向定位精度。采用红外相干光源照明粒子场，在不提升算法和系统复杂度的前提下提升数字全息粒子场重构的轴向定位精度。从理论上分析数字全息粒子场重构中焦深与轴向定位精度的关系，并分别仿真分析绿光、红光及红外光照明时的粒子场全息重构，分别开展了基于这3种光源的聚苯乙烯微球粒子场全息成像实验。仿真和实验结果研究表明，相比红光，红外光源使焦深减小了约19%，而相比绿光，焦深减小了约39%。增加波长可以减弱离焦像的层间干扰，从而提高了轴向定位精度。

    数字全息粒子场红外光轴向定位精度

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    基于DETR和改进去噪训练的光学遥感图像多尺度旋转目标检测(特邀)

    金睿蛟王堃刘敏豪腾锡超...
    336-346页
    查看更多>>摘要：旋转目标检测是遥感图像解译的重要任务之一，存在目标方向任意、小目标密集排列、目标表示引起的角度周期性等典型问题。针对上述问题，提出一种基于DEtection Transformer(DETR)目标检测器和改进去噪训练的旋转目标检测方法，即arbitrary-oriented object detection Transformer with improved deNoising anchor boxes(AO2DINO)。首先，该方法引入一种多尺度旋转可变形注意力模块，将角度信息以旋转矩阵的形式引入注意力权重的计算，提高了模型对旋转目标的适应能力。其次，针对小目标密集排列问题，提出一种自适应的样本分配器，引入旋转交并比和自适应阈值，实现对密集目标更加精确的采样，提升了模型对小目标的检测能力。最后，在模型中引入基于卡尔曼滤波的交并比(KFIoU)作为回归损失，以解决旋转目标表示引起的角度周期性问题。AO2DINO在DOTAv1。0和DIOR-R两个公开数据集上与典型的旋转目标检测方法进行了比较，在DETR系列旋转目标检测方法中检测精度最高，且训练时收敛速度更快，在训练12个epochs时就几乎达到了其他旋转目标检测方法训练36个epochs时的检测效果。

    旋转目标检测DETR目标检测器多尺度旋转可变形注意力

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    基于数字孪生与迁移学习的结构光条纹图像分析(特邀)

    金子蘅徐可张宁远邓潇...
    347-357页
    查看更多>>摘要：近年来，深度学习技术广泛应用于计算光学三维成像的研究中。在条纹投影轮廓术中，通过训练深度学习网络，可从单幅条纹图像中恢复高精度的相位信息。然而，为了训练神经网络模型，通常需要耗费大量的时间成本和人力成本来采集训练数据集。为了解决该问题:首先，建立数字孪生条纹投影系统，并利用域随机化技术对虚拟照明光栅进行增强，使用计算机进行虚拟扫描，生成大量仿真光栅条纹图像;其次，利用仿真光栅图像对U-Net神经网络进行预训练;最后，引入迁移学习，采用少量真实光栅条纹图像对神经网络进行参数微调。由于U-Net的结构特殊性，提出并分析了"从左至右""从上至下""全局微调"等3种U-Net神经网络微调策略。实验结果表明，采用"从上至下"策略微调U-Net"瓶颈"网络模块的方法可获得最佳的迁移学习结果，神经网络的相位预测精度可得到显著提升。相比于使用大量真实数据进行训练，所述方法仅利用20%的数据就可训练神经网络获得高精度的相位重建结果。

    计算成像条纹投影深度学习迁移学习条纹分析

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    光学相干层析显微内窥成像技术研究进展(特邀)

    刘德军黄梓毅李卓荣台亚龙...
    358-376页
    查看更多>>摘要：光学相干层析成像(OCT)是一种无创或微创的、可提供组织深度信息的高分辨率可视化实时成像技术，广泛应用于生物医学成像与临床诊断领域。光纤OCT显微内窥成像技术是基于光纤传输和光纤显微内窥成像的OCT技术，除了具有OCT的一般成像优点外，还具有体积小、质量轻、耐腐蚀、电绝缘、抗电磁干扰等特点，尤其适用于对现有其他成像技术无法到达的狭小腔道内的组织病变进行高分辨率检测和早期诊断。随着激光器、探测器和光纤器件制备技术的发展，光纤OCT系统、光纤探头设计和制备都取得了巨大进步，应用场景也得到不断扩展。具体地:光纤OCT系统从时域OCT发展到频域OCT，成像速度和分辨率获得显著提升;光纤OCT内窥成像探头先后历经了光纤-棱镜型、全光纤型及光纤复合型探头三个发展阶段，目前正朝着多功能集成、小型化、一体化的方向发展;光纤内窥OCT的临床应用从呼吸系统和消化系统逐渐拓展到心血管系统。从光纤OCT系统设计、探头设计与制备、内窥成像应用三方面综述近年来光纤OCT显微内窥成像技术的发展现状，重点总结光纤内窥探头的技术发展及其在医学诊断中的应用，最后结合现有前沿技术报道总结展望了未来光纤内窥OCT的发展方向。

    光学相干层析成像生物医学成像光纤内窥成像心血管疾病

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    高分辨血管成像与定量方法研究进展(特邀)

    刘翊婕王春承孟佳钱书豪...
    377-394页
    查看更多>>摘要：主要综述高分辨血管成像技术及其在生物医学领域中的应用，侧重评述适用于高分辨血管图像的定量表征方法。血管图像定量表征主要包括3个步骤:图像预处理、血管图像重建及定量特征获取、定量参数的统计学分析。同时，对每个步骤中所涉及的算法流程、准确性评估及后续算法的优化方向进行详尽的阐述。此外，探讨多种血管和血流参数所反映的生物学信息在临床上的参考意义，并结合具体的疾病场景，介绍多参数分析模型在区分不同疾病发展阶段方面的能力。本文的阐述不仅体现了高分辨血管成像技术及定量表征方法的潜在价值，也展示了它们在推进生物医学基础研究和临床诊断等方面的光明前景。

    医学和生物成像高分辨成像血管造影层析成像图像处理定量表征参数分析

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    百万像素胶体量子点中波红外焦平面阵列成像技术(特邀)

    谭伊玫徐英莹张硕刘雁飞...
    395-401页
    查看更多>>摘要：红外探测及成像具有广泛用途，在红外制导、夜视侦察、安防监控及危化品探测等方面发挥了重要作用。现有红外成像焦平面大多由碲镉汞、二类超晶格、锑化铟等块体半导体材料制成，通过倒装键合的方法实现块体材料与硅基读出电路的信号传输。倒装键合对准困难、操作复杂、对设备依赖性较强，难以满足焦平面阵列规模不断增加和像元尺寸不断减小的制备需求。为解决红外焦平面阵列规模提升的瓶颈，采用碲化汞胶体量子点，通过液相旋涂的方法，突破倒装键合限制，实现硅基读出电路直接片上集成。所制备焦平面阵列规模达1280×1024，像元间距为15 µm，80 K工作温度下探测截止波长为4。8 µm，响应非均匀性为9%，有效像元率为99。96%，最低噪声等效温差达30 mK，展现了良好的成像性能。

    焦平面阵列成像胶体量子点百万像素捕获型探测器

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    超透镜在显微成像中的进展:设计、加工及应用(特邀)

    闫超胡思怡顾波波
    402-414页
    查看更多>>摘要：超透镜作为一种二维超表面结构最近十多年来得到了广泛的关注。与传统光学透镜相比，超透镜具有超薄和超轻的结构特性以及高度灵活的设计和调控能力，因此，其在推动光学系统向小型化发展中扮演着不可或缺的角色。在显微成像技术中，超透镜又提供了多维度的探索视角，展示了其巨大的发展空间。本文全面回顾了超透镜在显微成像技术的最新进展。首先，详细解释了超透镜的波前调控原理，并总结了超透镜主流的设计方法;其次，介绍了超透镜的加工技术;最后，深入探讨了超透镜在光片荧光显微镜、双光子荧光显微镜和内窥镜等显微成像技术中的应用和研究进展。

    超透镜超表面显微成像相位调制

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    基于方向感知网络的场景偏振三维成像技术(特邀)

    张俊杰刘飞王鑫何飘...
    415-424页
    查看更多>>摘要：针对场景偏振三维成像中光照不均匀、色彩、材料复杂和大视场下观测方向变化等原因造成的偏振法线梯度不准确和真实三维信息获取困难的问题，提出一种基于方向感知卷积神经网络的场景偏振三维成像新方法。首先，搭建具有方向感知能力的场景深度估计网络结构;其次，利用卷积神经网络所估计的场景深度对偏振法线梯度进行校正;最后，利用校正后的梯度通过基于梯度的积分算法进行三维重建。实验结果表明，所提方法解决了偏振固有的方位角模糊，提高了在光照不均匀、大视场范围场景条件下获取的法线梯度的准确性，最终在恢复场景真实三维形状的同时保留了丰富的纹理细节信息。实验结果证明了所提技术的有效性与优越性。

    偏振三维成像深度估计梯度场校正神经网络

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    光学感前计算技术及其卫星遥感应用综述(特邀)

    李天宇王国庆李维陈宏伟...
    425-439页
    查看更多>>摘要：光学感前计算是一种在光电传感器前端的光学域进行信息计算处理的技术，包括编码压缩、全光智能推理等计算范式，具有传输即计算、结构即功能等显著特点，在卫星光学遥感领域有着广泛的应用前景。首先对用于感前计算的光场调制器件进行介绍，包括数字微镜器件(DMD)、液晶空间光调制器(LC-SLM)、衍射光学元件(DOE)及超表面等。然后分别梳理了感前编码压缩及全光智能推理的相关技术发展，在此基础上，着重讨论光学感前计算在卫星遥感领域的应用途径和未来发展趋势。

    光学感前计算编码压缩全光智能推理卫星遥感

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