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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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    基于改进多层感知机的神经辐射场三维重建方法

    侯耀斐黄海松范青松肖婧...
    287-297页
    查看更多>>摘要：相比传统的三维重建方法，神经辐射场(NeRF)在隐式三维重建方面显示出了优异的性能，然而简单的多层感知机(MLP)模型在采样过程中缺乏局部信息，产生细节模糊的三维重建场景。为解决这一问题，提出一种基于MLP的多特征联合学习方法。首先，在NeRF嵌入层和采样层之间构造多特征联合学习(MFJL)模块，有效解码输入的多视图编码数据，补充MLP模型缺失的局部特征信息。然后，在NeRF采样层和推理层之间建立门控通道变换多层感知机(GCT-MLP)模块，学习高阶特征交互关系，并控制反馈给MLP层的信息流，实现对歧义特征的选择。实验结果表明:所提基于改进MLP的神经辐射场可以避免三维重建中的视图模糊和混叠现象;在Real Forward-Facing数据集部分场景上的平均峰值信噪比(PSNR)、结构相似度(SSIM)、学习感知图像块相似度(LPIPS)分别为 28。08 dB、0。887、0。061;在Realistic Synthetic 360°数据集部分场景上的PSNR、SSIM、LPIPS分别为 32。75 dB、0。960、0。026;在DTU数据集部分场景上的PSNR、SSIM、LPIPS分别为25。96 dB、0。807、0。208;与NeRF相比，具有更好的视图重建性能，并且在主观视觉效果上得到更加清晰的图像和细节纹理特征。

    神经辐射场多层感知机联合学习三维重建

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    单目视觉测量球体颗粒位姿

    李江杰孔明刘璐赵云琨...
    298-303页
    查看更多>>摘要：为实现对流化床中目标颗粒空间位姿追踪测量，开发了一种基于单目视觉及彩色纹理编码球体的位姿测量系统。针对空间位置定位，建立了空间球体成像模型，并基于小孔平面成像模型及相机坐标转换模型，结合空间解析几何相关理论，分析了单目位置测量原理。考虑球体颗粒无法通过自身形状特征实现空间姿态测量，引入纹理特征，通过提取目标颗粒纹理，比较并建立其与合成库中已知方向图像之间的相似关系，实现空间姿态的测量。根据以上理论分析，搭建实验系统并进行了一系列实验。结果表明，位置测量综合误差率不大于0。5%，姿态测量误差不大于2°，验证了所提模型的有效性和可行性。

    机器视觉空间位姿视觉模型匹配算法特征融合

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    三维点云数据的精确快速面图元检测方法

    石敏周绍卿王素琴朱登明...
    304-316页
    查看更多>>摘要：目前在零件模型上容易将低曲率圆柱面的局部区域识别为平面，并且只能做到一种图元的快速准确检测。基于此，提出一种能够同时对平面和圆柱面进行精确快速检测的面向点云数据的面图元快速检测方法。该方法分为粗识别和精化两阶段:首先，将点云划分为小粒度基片，计算基片特征，粗识别出平面基片或圆柱面基片;之后，根据过滤条件将圆柱面基片邻近的平面基片过滤，合并具有相同特征的基片得到完整平面和圆柱面。使用5个机械零件数据进行实验验证，并将其与目前流行的两种识别方法进行比较。结果表明，该方法不会出现其他两种方法存在的遗漏和错误识别现象，同时在多圆柱面相连时的准确分割以及曲面参数精度上，优于其他两种方法。

    三维点云图元检测区域增长机械零件基片特征

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    基于匹配线索回归的侧面脊柱关键点检测

    高孟豪郭立君张荣倪丽欣...
    317-324页
    查看更多>>摘要：在检测侧面脊柱关键点时，由于受到器官遮挡的影响，以往的热图回归方法难以区分不同椎骨上的关键点，容易出现关键点与对应椎骨的匹配错误。为了解决这个问题，提出了一个新的单阶段侧面脊柱关键点检测方法，该方法同时预测关键点热图和关键点匹配线索(椎骨中心热图和关键点offset)，利用匹配线索建立关键点与对应椎骨的匹配关系。为了提升匹配效果，提出几何感知特征增强模块，通过提取关键点特征增强椎骨中心的特征表达。此外，利用加权损失函数缓解关键点热图和椎骨中心热图中正负样本比例失衡问题。实验结果表明，所提方法的平均检测误差为8。84，相较于性能第二的方法精度提升36%。

    医用光学关键点检测卷积网络可变形卷积脊柱侧弯

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    结合自注意力与卷积的胸部X光片疾病分类研究

    关欣耿晶晶李锵
    325-334页
    查看更多>>摘要：胸部X光片可用于诊断多种胸部疾病。由于胸部疾病特征复杂多样，现有的胸部X光片疾病分类算法难以学习胸部疾病复杂的鉴别表征以及未关注不同疾病之间的相关性信息。针对以上问题，提出一种结合自注意力与卷积的疾病分类算法，该算法采用全维度动态卷积替换残差网络的标准卷积，从而提高网络对多尺度信息的特征提取能力。此外，在卷积神经网络中引入自注意力模块，可以提供捕获多种疾病之间相关性的全局感受野。最后，提出高效的双路注意力，使神经网络更加关注病灶区域、自动捕捉病变位置变化。在ChestX-ray14数据集上，对所提模型进行评估，实验结果表明:所提算法对14种胸部疾病的平均受试者工作特性曲线下的面积(AUC)达到0。839，检测结果与目前其他7种先进算法相比在准确率和效率上有所提升。

    胸部X光片全维度动态卷积自注意力双路注意力疾病分类

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    大口径非球面反射镜零位补偿器误差标定方法

    徐秋云孔令臣
    335-340页
    查看更多>>摘要：非球面反射镜通常使用零位补偿器配合干涉仪进行面形检测，因此零位补偿器的加工和装配精度直接决定了检测结果的可靠性。提出一种具备良好通用性的基于计算全息片(CGH)的补偿器误差标定方法。以一块Φ856 mm、f/1。54的双曲面反射镜作为待测非球面镜，首先设计反射式CGH，运用光线追迹法得到CGH的相位函数，使其引入的球差与待测非球面主镜的法线像差相同，再由ZEMAX仿真计算验证该设计的正确性，并根据相位函数加工出主全息。在同一块玻璃基片上设计和加工对准全息带用于标定光路的调整。实验结果表明，所制作的CGH标定零位补偿器的精度达到λ/80。可见对于大口径、快焦比的凹非球面反射镜，所提方法仍然适用，因此可用于指导多数正轴非球面镜的零位补偿器标定。

    零位补偿器干涉检测计算全息片相位函数光线追迹

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    基于深度学习的太赫兹编码频率选择表面优化设计

    周攀巩蕾阳志强王利国...
    341-348页
    查看更多>>摘要：针对太赫兹频率选择表面(FSS)单元结构复杂、参数繁多、优化耗时等问题，基于卷积神经网络(CNN)并结合遗传算法，提出一种FSS智能化融合设计方法，并将其应用于典型滤波FSS的性能优化设计。将FSS周期单元拓扑编码为16×16的"0/1"旋转对称序列，收集26000组0。5～3 THz的透反射光谱作为数据集，利用19层CNN实现光谱预测，对测试集的平均绝对误差低至0。06。利用预测光谱与目标光谱的差值，给出各类典型FSS设计的通用目标函数，结合遗传算法，设计实现了带宽为0。1 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0。5 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0。2 THz的双频带通FSS，且均具有良好极化稳定性。计算结果表明，通过优化设计FSS的拓扑编码，可以简洁高效地实现各类典型带通带阻FSS。

    频率选择表面拓扑编码卷积神经网络遗传算法

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    基于实时局部建图的激光雷达长周期定位方法

    齐含刘元盛张军满恂钰...
    349-356页
    查看更多>>摘要：非结构化道路中的无人驾驶精确定位大量使用基于激光雷达的simultaneous localization and mapping(SLAM)技术，解决因环境变化导致的预建地图匹配失败，进而引起定位丢失的问题一直是业内难题和热点研究方向之一。针对上述问题，提出一种利用激光雷达和惯性测量单元在normal distribution transform(NDT)定位基础上融合实时局部地图匹配的长周期鲁棒定位方法online location normal distributions transform(OL-NDT)。OL-NDT将NDT获得的定位信息作为测量信息因子输入因子图中优化实时构建的局部地图，并且在其全局定位丢失后采用实时局部地图进行定位。在MulRan数据集上进行定位精度测试，OL-NDT的累计误差占比为 0。40%，较现有的传统定位方法降低了 1。06个百分点，定位精度得到了有效提升，且在静态结构发生较大变化的场景下也可以精准定位。同时，利用在北京联合大学采集的校园数据验证了在短暂无地图情况下OL-NDT的定位轨迹精度与已知地图时完全匹配。

    激光雷达无人驾驶长周期可靠定位正态分布变换因子图

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    扩展的多模态遥感图像累积结构特征匹配方法

    谢勋伟
    357-365页
    查看更多>>摘要：针对人工描述子在多模态匹配任务中辨识能力不足导致匹配效果不佳的问题，基于构造的累积结构特征图对多模态图像特征匹配方法的特征点提取、主方向分配和描述子构造等3方面进行扩展。在特征提取阶段，在不同尺度的累积结构特征图上提取混合特征点，兼顾特征点重复性和定位精度;在主方向分配阶段，采用累积结构特征和方向构造局部结构特征场提取特征点主方向，缓解特征点主方向估计容易出错的问题;在描述子构造阶段，对累积结构特征描述子进行L1距离归一化及开方操作替代L2距离归一化，提高描述子在特征匹配阶段的辨识能力。多模态匹配对比实验结果表明:相较于LHOPC、RIFT和HAPCG，所提方法在平均匹配正确点数目和平均匹配正确率等综合指标上明显占优;相较于CSF，所提方法平均正确率提升6。6%，平均匹配精度提升5。8%，表明其有效性。

    多模态遥感图像非线性辐射差异累积结构特征特征场特征匹配

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    基于Chan与改进麻雀搜索算法的协同定位算法

    陈必帅王燕杰贾生尧胡思源...
    366-374页
    查看更多>>摘要：针对基于测距的无线定位技术中位置解算算法精度不高、计算效率低的问题，提出一种基于Chan与改进麻雀搜索算法的协同定位算法。首先，将Chan算法运用于到达时间(TOA)定位模型估算位置初值;其次，采用SPM复合混沌映射初始化、黄金正弦策略、自适应权重因子、柯西-t扰动以及弹射边界处理改进麻雀搜索算法，有效提高算法的全局搜索能力和收敛精度;最后，在位置初值进行改进麻雀搜索算法迭代计算得到最终位置估计。仿真和实验结果表明，所提算法可提高无线定位精度和定位速度。

    遥感麻雀搜索算法Chan算法黄金正弦策略自适应权重因子到达时间

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