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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
收录年代

    基于径向基神经网络的相位畸变补偿算法(特邀)

    史有洲吴一辉周文超
    119-126页
    查看更多>>摘要：数字全息显微镜(DHM)可以对生物样本的复杂波前进行数值重建，但是物体波前存在二次相位畸变和高阶像差，使得成像物体存在一定的相位像差。基于此，提出一种基于径向基神经网络(RBF)的相位畸变补偿算法。使用RBF网络构建非线性函数，最小化损失函数来估算物体的实际相位，损失函数考虑了全息面和RBF网络的输出。在仿真中以原模型为基准计算全局的均方误差，所提算法的均方误差为 0。0374，主成分分析法(PCA)的为 0。0470，频谱质心法(SCM)的为0。3303。搭建DHM系统用于HL60细胞的成像幅度和相位对比度观察，结果显示，所提算法能够更好地消除载波频率和相位畸变。所提算法无需了解光学参数，且可以通过调整采样点数量控制计算时间和插值精度，在弱散射物体或微纳结构三维形态测量中具有潜在的应用前景。

    数字全息相位恢复波前误差径向基神经网络

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    基于交错组卷积与稀疏全局注意力的轻量级图像超分辨率重建

    李想张娟
    127-136页
    查看更多>>摘要：卷积神经网络已在图像超分辨率领域得到广泛应用，Transformer近年来在该类图像处理任务中的扩展更是具有里程碑的意义，然而这些大型网络具有过多的参数量和计算量，其在部署和应用上存在很大局限性。考虑到上述发展现状，提出一种基于交错组卷积与稀疏全局注意力的轻量级图像超分辨率重建网络，该网络引入了以交错组卷积为主的特征提取模块，对Transformer的多头自注意力机制进行优化，设计了一种稀疏全局注意力机制以增强特征学习能力，并提出了一种多尺度特征重构模块来提高重建效果。实验结果表明:相比其他几种基于深度神经网络的方法，所提方法的PSNR、SSIM、参数量、计算量等性能指标都表现较好。而与基于Transfomer的方法相比，所提方法在PSNR、SSIM指标上平均提高0。03、0。0002，在参数量、计算量、运行时间上平均降低2。66×106、130×109、930 ms。

    图像超分辨率交错组卷积注意力机制轻量化网络Transformer多尺度特征重建

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    参考点共面条件下的稳健相机位姿估计方法

    陈津平吴晓亮
    137-145页
    查看更多>>摘要：单目视觉中的参考点共面问题是计算机视觉领域内一个基础而重要的问题。建立了针对共面参考点的PnP(Perspective-n-Point)问题模型，并提出了一种稳健的解决方法，具体包括直接法和迭代法两个部分。在直接法环节，针对位姿恢复过程中存在的尺度不统一问题，利用奇异值分解方法对旋转矩阵的恢复进行改进，获得相机位姿估计结果，并将此结果用作迭代法的初始值。在迭代法环节，介绍了以物方空间共线性误差为目标函数的正交迭代算法，为提升该算法的稳健性，研究了加权正交迭代算法，确立了重投影误差中外点的判定阈值并以此为依据引入了权重信息。实验结果表明，在参考点数量较少或少量异常值存在的条件下，所提方法具有良好的计算精度及稳健性，有较高实用价值。

    单目视觉共面参考点位姿估计共线性误差

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    高鲁棒性Camera-IMU外参在线标定算法

    茆子念周志峰沈亦纯王立端...
    146-154页
    查看更多>>摘要：针对影像实时动态测量设备中相机和惯性测量单元(IMU)相对位置发生变化时，需要重新进行外参标定的问题，提出了一种Camera-IMU外参在线标定方法，能够在机械构型未知的情况下自动估计初始值和外参数。首先，使用全球卫星导航时间对齐IMU和相机的时间戳，通过奇异值分解求解旋转量的超定线性方程，改变阈值判定条件和加权方式，减少方程中的退化运动，并剔除外点，提高系统鲁棒性与外参精度，从而获得恒定的Camera-IMU旋转外参。然后基于获得的Camera-IMU旋转外参，固定滑动窗口，利用高斯牛顿法估计Camera-IMU的外参平移量。与原有在线标定方法相比，旋转外参标定方法的精度提高15%，平移外参的精度提高35%，实验结果表明所提方法是有效的。

    相机和惯性测量单元外参标定初始化惯性测量单元预积分

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    宽波段环形孔径光学-数字联合成像系统设计

    王少颖蒋世磊张锦孙国斌...
    155-161页
    查看更多>>摘要：针对空间相机轻量化、小型化要求，采用一体式环形孔径透镜。由于基底单一和结构紧凑，系统存在色差和球差，引入衍射光学元件和偶次非球面校正像差，而单层衍射光学元件在宽波段存在衍射效率下降等问题，设计了一种端到端式光学-数字联合成像系统，对影响衍射效率主要级次的点扩散函数进行一致性优化，构建出空间不变的点扩散函数模型，为后续图像复原建立复原函数模型，实现退化图像的复原。最终光学-数字联合成像系统工作波段确定为 0。45～1 µm，焦距为185 mm，视场为5°，F数为4，遮拦比为0。35，系统总长为67。8 mm。

    光学设计环形孔径单层衍射光学元件端到端设计图像复原

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    基于自监督学习的光场空间域超分辨成像

    梁丹张海苗邱钧
    162-174页
    查看更多>>摘要：针对光场成像的空间域图像分辨率限制，提出一种基于自监督学习的空间域图像超分辨成像方法。利用深度学习中的自编码器，对全部光场子孔径图像同步进行空间域的超分辨重构。设计一种基于多尺度特征结构和全变差正则化的混合损失函数，约束模型输出图像与原始低分辨率图像的相似度。数值实验结果表明，所提方法对噪声具有抑制作用，在光场成像的不同数据集上的超分辨结果平均值超过基于有监督学习的光场空间域超分辨方法。

    光场超分辨自监督学习深度学习

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    利用达曼光栅灰度图去除零级光干扰

    吴嘉元韩军王谦豪赵华龙...
    175-182页
    查看更多>>摘要：液晶空间光调制器(LCSLM)加载计算全息图实现激光分束时，会在焦平面处产生零级光干扰，为了解决这一情况，提出一种加载达曼光栅灰度图至液晶空间光调制器的方法，利用相消干涉，从而消除零级光干扰。基于模拟退火算法，求解出相位转折点集，在VirtualLab中进行仿真模拟，利用MATLAB软件编写生成达曼光栅灰度图的脚本文件，搭建基于硅基液晶空间光调制器(LCOSSLM)的验证系统，对调制效果进行测验。结果表明:通过加载达曼光栅灰度图进行激光分束，在CCD视场内明显去除了零级光干扰，且实际分束效果与仿真模拟结果相近，在一维五分束下的分束均匀度达97。190%，优于GSW算法生成的光栅形式全息图的调制效果。以大光点间距进行一维二、七分束的效果观测，分束均匀度分别达98。453%、96。820%，又进行二维分束观测，测量分束均匀度可达95。436%，且均未在CCD视场内观测到零级光。

    液晶空间光调制器飞秒激光纯相位调制达曼光栅衍射结构

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    荧光原位杂交扩增探针的结构光照明超分辨成像与计数

    吴寅梁永张洁李辉...
    183-188页
    查看更多>>摘要：人类表皮生长因子受体-2(HER2)的异常扩增会导致癌细胞的过度增殖和肿瘤恶化。在采用常规光学显微成像技术检测扩增水平较高的乳腺癌细胞HER2基因时，荧光原位杂交探针的荧光信号斑点呈簇状分布，难以精确计数。应用结构光照明超分辨成像技术对HER2基因荧光原位杂交的病理切片进行成像，从而分辨距离较近的荧光探针。通过大视场扫描成像和图像拼接，对数百个细胞进行成像和统计分析，提高了高扩增水平病理切片上HER2探针计数的准确性。

    乳腺癌病理诊断荧光原位杂交结构光照明超分辨成像图像拼接

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    基于点云分水岭算法的路面车辙三维轮廓提取方法

    赵帅刘如飞马召恒马新江...
    189-198页
    查看更多>>摘要：针对道路养护管理中缺乏车辙精确边界自动分析提取的问题，提出一种基于点云分水岭算法的路面车辙三维轮廓提取方法。首先对单车道路面激光点云数据进行高程归一化处理，消除路面横向设计坡度影响;利用包络线算法计算路面横断面的相对深度，生成路面点云相对深度模型，用于增强车辙辙槽的凹陷特征，并消除路面纵向坡度对点云分水岭算法的影响;然后，通过计算车辙边界曲率特征获取车辙粗略分界线，据此将路面划分为5个区域，选择每条横断面在对应区域相对深度最大的点作为点云分水岭算法的注水点集;最后，根据分水岭算法积水浸没的原理精确获取车辙的纵向轮廓。利用青岛平度市内S218省道的路面车辙激光点云数据进行实验分析。结果表明:所提方法可准确提取多类型的车辙边界，获取的车辙轮廓纵向边界均方根误差小于5 cm;同时，基于车辙边界获得的车辙深度均方根误差均小于1。5 mm，包络线法计算的车辙深度均方根误差均大于1。5 mm，所提方法具有更高的精度。所提方法为道路养护管理提供了一种有效的车辙三维轮廓提取方法。

    遥感路面激光点云车辙分水岭算法三维轮廓

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    臭氧激光雷达四通道光纤光谱仪设计

    张建文李博林冠宇顾国超...
    199-205页
    查看更多>>摘要：为了实现差分吸收激光雷达对臭氧浓度和气溶胶的同时探测，对常见的三通道分光光谱仪进行改进优化。确定光谱仪初始结构后，使用光栅方程对四通道的摆放位置进行计算分析。使用球面镜和全息光栅，通过添加距离约束，将四个光谱通道控制在合理的机械结构范围内，最终设计了一款四通道分光、低F数的光谱仪系统。该系统使用圆阵列转线列光纤，提高了接收系统对大气回波信号的接收强度，实现了对266，289，316，532 nm回波信号强度的精确探测。设计结果表明，光谱仪系统可连接0。12数值孔径的线列光纤，在266，289，316 nm光谱分辨力优于0。5 nm，在532 nm处光谱分辨力优于1 nm，满足激光雷达探测光谱分辨率的要求。分析了光谱仪出射狭缝的曲率半径和圆心位置。该设计可实现激光雷达对气溶胶和臭氧的同时探测，简化了系统结构。

    激光雷达臭氧紫外光栅光谱仪和光谱仪器

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