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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。
正式出版
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    中国光学十大进展:基于超构透镜阵列的新型成像器件(特邀)

    陈绩叶欣吴悦祝世宁...
    1-18页
    查看更多>>摘要：透镜阵列是由多个透镜按照一定的方式排布而成的多功能光学元件.与单个透镜相比,其可以采集更多的光场信息,具有高速运动探测、三维光场成像、并行信息处理等功能.近年来研究人员将人工微结构材料——超构表面制备成超构透镜阵列,不仅具有传统微透镜阵列的功能,更具有灵活设计、超轻超薄等优势,在光学器件和系统的微型化、智能化、集成化方面具有重要的应用潜力.本文将首先介绍透镜阵列的工作原理,其次将介绍近年来超构透镜阵列在成像和信息技术领域的成功应用,并最终展望超构透镜阵列技术未来的发展.

    超构表面超构透镜阵列光学器件先进成像

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    水下三维光学成像探测技术综述及展望

    王宇航王新宇张景辉卜璐杰...
    19-32页
    查看更多>>摘要：水下三维光学成像可在复杂水域中成像,与传统成像不同,水下三维光学成像需要克服水介质的散射和吸收的影响来进行目标重建,在海洋工程、资源探索及国防建设等领域具有重要的应用价值.本文总结国内外水下三维光学成像技术的研究进展,依次介绍5种水下三维光学成像模式,包括水下距离选通技术、水下单光子探测技术、水下结构光三维点云成像技术、水下条纹管激光成像技术、水下多目相机成像技术.基于各成像技术的探测距离、成像特点、重建环境等方面的特点和存在的局限性,分析并讨论水下三维光学成像的发展趋势.

    水下成像三维重建点云重构激光扫描激光雷达

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    红外偏振成像技术的研究进展

    史冬冬刘利民黄富瑜王兴忠...
    33-43页
    查看更多>>摘要：红外偏振成像探测技术集中了红外探测和偏振探测的优势,这种成像探测技术不仅丰富了目标的信息量,而且显著提高了对目标的识别能力,提供了传统光学探测所不能提供的高频、对比度等特征信息,广泛应用于军事和民用领域.本文归纳了红外偏振成像的基本原理、分析了4类成像系统类型和技术细节,讨论了红外偏振成像探测主要的应用领域和成效,最后针对现有的不足给出了未来红外偏振成像探测的发展方向和可行性建议.

    红外偏振红外辐射成像探测系统目标识别

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    视频型手术显微镜光学成像研究进展综述

    王晶锦刘鑫姜子康牛春晖...
    44-57页
    查看更多>>摘要：随着光电子技术和数字化技术的不断进步,手术显微镜光学成像在成像质量、增加功能和扩展应用领域等方面取得了持续的创新与进步,便于医生操作,从而提高了手术效果.相比于双目手术显微镜,视频型显微镜可以提供多用户的视频共享、高清智能化的手术画面,以及更符合人体工程学,减少了医生的疲惫.因此本文基于当前视频型手术显微镜,详细地介绍了当前视频型手术显微镜光学成像的发展和研究状况.首先介绍了手术显微镜光学成像技术的发展历程.而对于视频型手显微镜光学成像的研究状况,主要从连续变焦技术、以荧光成像和多光谱成像以及偏振成像和光声成像等为主的多模态融合成像技术、光学成像与数字化和智能化发展三个方面进行了阐述.最后,对其未来发展趋势进行了展望.

    手术显微镜视频型光学成像连续变焦多模态数字化与智能化

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    掩模扩展全息显示视角法的成像优化与高效计算

    康佳琛郝邵文
    58-70页
    查看更多>>摘要：针对随机相位掩模扩展全息显示视角法存在的重建图像质量差和三维全息图计算时效性不足的问题提出改进方法,包括两个方面:1)将带限角谱衍射计算引入到Gerchberg-Saxton(GS)相位迭代过程,提高全息图前附加随机相位掩模扩大视角后的相位全息图重建质量,结合时间平均法有效抑制全息图重建结果中的散斑噪声;2)对GS相位迭代过程进行优化,设计查找表与多CUDA(Compute unified device architecture)流并行算法结合,显著提高全息图生成效率.数值仿真实验结果显示,带限角谱衍射引入GS算法结合时间平均法后,相比较于传统角谱衍射GS算法结合时间平均法具有更高的成像质量.与仅采用传统GS优化相比,重建结果散斑对比度由 0.41降低至 0.2065,峰值信噪比(PSNR)由10.6808提升至18.0546,结构相似度(SSIM)由0.2778提升至0.7338.同时,采用设计的分层法全息图加速方案后,单幅三维物体全息图计算时间从1410.53 s降低至16.47 s,充分证明其可行性.

    全息显示视角扩展三维全息图加速Gerchberg-Saxton算法带限角谱衍射图形处理器(GPU)并行

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    用于CMOS相机的自适应阻尼平滑自动曝光算法

    刘思淇余飞鸿
    71-80页
    查看更多>>摘要：自动曝光算法在图像获取以及后续处理过程中扮演着重要的角色.针对目前移动平台下平滑自动曝光算法的不足,提出一种用于CMOS相机的自适应阻尼平滑自动曝光算法.统计图像感兴趣区域的平均亮度,并将其与目标亮度比较,以决定是否执行自动曝光;根据曝光策略和曝光状态计算出新的曝光时间和模拟增益;新的曝光时间和模拟增益经自适应阻尼平滑后应用,完成自动曝光.实验结果表明,所提算法在各种光照环境下均能够准确、迅速、平滑地实现自动曝光控制.

    自动曝光感兴趣区域自适应阻尼平滑

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    基于传输矩阵的水下光学成像

    吴修昊李文东肖芽赵航...
    81-90页
    查看更多>>摘要：为了解决目前水下成像过程中散射导致的清晰度下降问题,基于传输矩阵法,利用自搭建马赫-曾德尔干涉光路实现浑浊液体的图像重聚焦,并研究了强度平均法和Gerchberg-Saxton(GS)算法的重聚焦成像效果.结果表明,四步相移传输矩阵方法可以在浑浊介质中清晰地重新聚焦预设图像.强度平均法下,聚焦图像与原始图像的余弦相似度比值为0.66;而基于GS算法的图像重建,其比值可达到0.91.因此,传输矩阵法结合GS算法可以有效地减弱散射效应对图像传输带来的影响.该方法在海洋学、生物医学成像、水下通信等领域中具有广阔的应用前景.

    光散射传输矩阵四步相移法空间光调制器马赫-曾德尔干涉仪

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    基于多视角相机阵列的偏振图像重构方法

    马一鸣王昕蒲先坤石磊...
    91-100页
    查看更多>>摘要：偏振成像技术相较于传统成像技术能够提高对比度和可视性,特别是在消除反射或散射光方面,同时还能揭示物体表面特定的属性和细节.多视角成像允许从不同角度捕捉场景,提供更丰富的场景信息和深度感知,增强图像的细节捕捉能力.然而,传统多视角目标检测只专注于普通图像,忽略了场景中所包含的偏振信息.为解决这一问题,运用自行研发的多视角偏振相机阵列系统,对场景中的被遮挡目标进行识别与恢复.首先,通过采集系统获取场景中的多视角偏振信息,信息包括不同距离、不同遮挡物和不同目标的纯遮挡物、目标真实值,以及遮挡场景数据;然后,将获取的偏振图像进行预处理,处理后的偏振度为0°、45°、90°、135°的偏振图像数据分别输入Polar-ReOccNet进行有监督训练,遮挡场景数据与目标真实值一一对应;最终,输入一组多视角偏振图像,得到去除遮挡后的目标偏振图像,并且计算出其偏振度、偏振角和偏振度偏振角融合图像.该方法实现了对被遮挡目标的偏振信息重构,有效获取了目标纹理、材料等性质中蕴含的偏振信息,更有利于目标检测.

    偏振计算成像偏振相机阵列图像重构目标检测

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    多源数据特征融合的古城墙病害检测方法

    刘绪东卢英王慧琴王可...
    101-111页
    查看更多>>摘要：城墙表面病害类型复杂多样且分布不均,光谱数据对具有空间相似性的病害识别准确率低.针对单一数据无法全面建立城墙表面复杂病害类别及严重程度特征表征的问题,提出一种多源数据特征融合的古城墙病害检测方法,分别构建独立的特征提取网络提取光谱与真彩数据源的空间-光谱特征与纹理-颜色特征,在每个卷积层后引入批归一化化层,加快网络收敛.通过特征融合模块将光谱数据与彩色数据多维度特征融合,在全连接层完成高级特征学习,通过线性整流函数将特征图映射到非线性空间,增加模型的非线性表达能力.构建基于对比损失与分类损失的联合损失函数对融合数据权重进行优化,提升对空间特征相似病害的区分度.最后利用Softmax层进行逐像素点分类,实现对古城墙病害情况的定量评估以及可视化分析.实验结果表明,所提方法的总体分类精度和Kappa系数为96.46%和94.20%,与光谱及真彩单一数据对比,分类精度分别提高了6.63百分点和12.05百分点.所提方法对于城墙复杂病害区域的识别以及病害分布可视化具有重要意义.

    多源数据特征融合古城墙病害识别检测

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    基于双金字塔网络的航拍图像路面裂缝检测方法

    高明星蒋正发张林王浩洋...
    112-121页
    查看更多>>摘要：无人机智能巡检是道路病害检测中较为先进的技术.为兼顾无人机航拍图像复杂背景与噪声干扰下路面裂缝检测精度与实时性的需要,提出一种基于双金字塔网络的航拍图像路面裂缝检测方法.使用改进MobileNetv3_small编码特征,轻量化网络;在跳跃连接时,设计了一种阶梯式的特征引导方式,结合混合域注意力机制组成3个不同尺度的特征金字塔融合网络,高效传递多尺度上下文特征;最后在网络深层设计并行尺度感知金字塔融合模块传递更多细节编码特征.此外,通过权重修正优化了focal损失和dice损失联合约束的效果,提高网络训练时对类别不平衡数据的处理能力.在自制数据集上的实验结果表明:这种双金字塔网络的F1分数与平均交并比分别达到87.51%和79.84%,对比CPFNet分别提升2.39百分点和3.47百分点,且模型参数量大幅降低,同时在CFD公开数据集上验证了该方法的性能和泛化性.

    轻量化金字塔融合注意力机制裂缝分割损失函数

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