2011年第11期文章目次

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  • 1  193 nm激光脉冲空气电离及导电特性研究
    张华 方照勋 陈德章 路英宾
    2011, 41(11):1179-1182.
    [摘要](883) [HTML](0) [PDF 978.33 K](1750)
    摘要:
    实验研究了193 nm激光脉冲空气电离及其形成的等离子体导电通道导电特性,采用闪光法测得193 nm激光脉冲空气电离阈值约为9.58×109 W/cm2,用单脉冲能量约145 mJ的纳秒级193 nm紫外激光脉冲在实验室空气中建立了长度约2 m的等离子体导电通道,实验测得通道的等效电阻值可达109 Ω量级,通道导电寿命约为30 μs。
    2  基于激光超声的材料力学性能测试方法研究
    谭项林,潘孟春,罗诗途,樊程广
    2011, 41(11):1183-1187.
    [摘要](478) [HTML](0) [PDF 1.01 M](817)
    摘要:
    近年来,激光超声检测技术的研究和应用获得了很大发展,已成为非接触式测试材料力学性能的一种重要技术和手段。本文对激光超声检测技术的原理、超声信号的非接触检测方法进行了介绍,通过实验测量激光脉冲轰击材料表面产生的纵波和表面波速度,并根据材料弹性常数与超声速度之间的表征关系,求出了与理论数值相符合的材料弹性常数。所得结果证实了利用激光超声技术测试材料力学性能的可行性和有效性。
    3  基于同态滤波和全变差的激光图像降噪方法
    范有臣 李迎春 张怀利 郭惠超 韩意
    2011, 41(11):1188-1192.
    [摘要](488) [HTML](0) [PDF 1019.63 K](1266)
    摘要:
    针对激光主动成像图像的特点,提出了一种基于同态滤波和全变差的图像降噪方法。首先对图像进行同态滤波,提高图像的对比度并去除激光图像的散斑噪声,然后采用基于最小化全变差模型去除激光图像的高斯噪声和脉冲噪声。采用信噪比、对比度和亮度失真度作为图像降噪效果的评估,将算法与中值降噪、小波与中值滤波结合降噪等进行对比实验,实验结果表明,该算法在降低图像噪声的同时提高了图像的对比度,更有利于后续处理。
    4  激光雷达主动偏振图像散斑抑制算法研究
    闻东海 江月松 张彦仲 华厚强
    2011, 41(11):1193-1195.
    [摘要](926) [HTML](0) [PDF 826.47 K](940)
    摘要:
    针对激光主动偏振图像的散斑去除问题,提出了一种新的非局部正则化方法:根据激光主动偏振图像的噪声特点,在全变差模型的基础上,提出了非局部全变差正则化模型。该算法充分利用了图像的全局信息复原图像,在很好地抑制散斑的同时,保持了图像的细节信息。新模型使用轮流最小化方法进行求解,则原始图像和点扩散函数都可以在最小化框架中求解,则可以更好的复原图像。通过主动偏振图像的处理结果可知,该方法优于PM算法。
    5  基于特征散度K-means红外图像分割遗传算法
    柳翠寅 张秀琼 银星 蒋斌
    2011, 41(11):1196-1200.
    [摘要](658) [HTML](0) [PDF 792.99 K](777)
    摘要:
    针对红外图像中目标和背景的对比度低,边缘模糊的特点,本文提出了改进的聚类分割算法KFGA。用特征散度的内积范数作为K-means算法的距离测度,改进算法的普适性;针对K-means算法收敛的局部寻优问题,将遗传算法与K-means算法结合实现全局寻优;在种群每一次演化操作后实行一次K-means聚类,加快算法的收敛速度,在全局寻优的过程中嵌入局部寻优加快算法的收敛速度。
    6  反射式FTIR监测温室气体浓度及其变化规律
    冯明春 高闽光 徐亮 程巳阳 童晶晶 金岭 李胜 魏秀丽 李相贤 焦洋 刘文清
    2011, 41(11):1201-1204.
    [摘要](571) [HTML](0) [PDF 1015.92 K](1176)
    摘要:
    工业革命以来,温室效应引起的全球气候变迁问题越来越受到人们的关注。人类活动相关的主要温室气体是CO2,CH4,N2O和CO,对其浓度进行连续测量,获取浓度随时间的变化规律对大气环境科学具有重要意义。使用多次反射池FTIR系统在浙江地区对这四种气体进行了监测,通过对测量的气体吸收光谱进行光谱定量分析,获取了待测组分的浓度信息,并对其变化规律进行了分析。同时对仪器的性能进行了检测,结果表明,多次反射池FTIR是进行环境气体监测的一种快速有效直接的监测手段。
    7  车载移动立体测量系统检校及精度分析
    郭波 屈孝志 黄先锋 张帆 李琴
    2011, 41(11):1205-1210.
    [摘要](464) [HTML](0) [PDF 933.87 K](1671)
    摘要:
    车载移动立体测量系统可以用于快速、准确的高精度数据采集和三维建模。针对车载移动立体测量检校问题,设计了一套高精度的车载移动立体测量系统检校方法,建立了检校的数学模型,并进行了试验,分析了检校前后车载移动立体测量系统的测量精度差异。实验证明,本文研究的车载移动立体测量系统检校方法能有效地提高系统测量精度。
    8  基于视觉跟踪式自准直仪的十字线提取技术
    徐凤茹 林玉池 赵美蓉 黄银国 靳展
    2011, 41(11):1211-1214.
    [摘要](474) [HTML](0) [PDF 821.21 K](616)
    摘要:
    针对视觉跟踪式自准直仪中如何快速精确提取十字线的问题,根据图像灰度特性及灰度分布特点,提出了一种基于视觉跟踪式自准直仪的十字线提取算法。对图像进行预处理后,进行轮廓提取获得十字线像素级边缘,采用改进的一阶微分期望法精确确定十字线亚像素边缘,利用直线拟合获得边缘直线方程,从而获得精确的十字线中心。实验结果表明,该方法具有较高的提取精度,并且计算简便、实时性好、适用性强。
    9  基于目标/系统特征设计雪崩光电二极管增益
    王忆锋 余连杰 陈洁 何雯瑾
    2011, 41(11):1215-1218.
    [摘要](786) [HTML](0) [PDF 799.24 K](846)
    摘要:
    以即时全球打击(prompt global strike,PGS)武器的早期预警为应用背景,介绍了理想条件下从PGS投射到探测器上光子数的估算方法。给出了基于探测器量子效率的光生电荷数的计算方法。讨论了PGS辐射特征和运动特征、光生电荷数以及可检测电流阈值对于APD增益设计的影响。
    10  利用光学系统优化抑制气动光学激波效应
    李海园 刘兴春
    2011, 41(11):1219-1221.
    [摘要](498) [HTML](0) [PDF 894.11 K](922)
    摘要:
    在大气中超音速飞行的物体的光学头罩与大气之间发生剧烈的相互作用,对光的传输造成影响,这种影响叫做气动光学效应。激波效应是物体与大气相互作用之后最先形成的气动光学效应,激波会使光学系统产生离焦,光学传递函数产生畸变,进而图像质量下降。本文利用采取对称波前编码技术搭建的全焦距信息光学成像系统对目标进行成像仿真,将光学系统传递函数进行优化,一定程度上实现了抑制激波效应对图像带来的影响,并对其进行了简要分析与讨论。
    11  氢氧火箭发动机羽烟紫外辐射建模与测量
    国爱燕 唐义 白廷柱 王贺 黄刚
    2011, 41(11):1222-1225.
    [摘要](489) [HTML](0) [PDF 958.82 K](1522)
    摘要:
    针对氢氧火箭发动机羽烟紫外辐射机理的分析,紫外辐射的理论研究等需求,采用HITRAN数据库计算OH*紫外波段吸收系数,利用FLUENT和离散坐标法(DOM)建立能够计算不同方位羽烟紫外辐射的二维模型。并且在实验室内进行了氢氧火箭发动机的点火实验,采集了氢氧燃烧羽烟的紫外辐射光谱以及不同角度的紫外辐射空间分布,通过与模型计算得到的OH*紫外辐射光谱和不同方位羽烟的紫外辐射分布数据的对比,验证了羽烟紫外辐射模型计算的有效性。相关研究对于优化紫外逼近预告警系统整体设计,评估系统探测性能等方面具有重要的理论和实用
    12  有源光纤环路脉冲复制特性的研究
    黄震 王颖 卢启柱 李季辉 刘彬
    2011, 41(11):1226-1230.
    [摘要](528) [HTML](0) [PDF 1.12 M](646)
    摘要:
    理论分析和实验验证了一种提高有源光纤环路脉冲复制性能的解决方案。首先,经过理论分析推导出决定脉冲复制性能的主要参数是光放大器增益的动态特性。其次,理论分析得出通过改变环路衰减,利用光纤环路内的放大自发辐射噪声光信号调整光放大器工作状态,减小光放大器增益的动态范围。最后,通过实验测量复制脉冲序列波形,验证了光放大器工作在深度饱和状态可以提高有源光纤环路脉冲复制的性能。并且通过实验测量光纤环路光谱,进一步分析证明光放大器饱和状态是指相应频带的饱和。因此使用光滤波器对光纤环路频带进行限制是非常必要的。
    13  斜入射条件下角锥棱镜光学特性分析
    周斌 刘秉琦 张瑜
    2011, 41(11):1231-1234.
    [摘要](531) [HTML](0) [PDF 934.56 K](636)
    摘要:
    角锥棱镜具有严格的后向反射特性。激光斜入射条件下,会造成角锥棱镜有效反射面积的减小及附加光程差,对激光主动探测及激光精确测距产生影响。利用几何光学原理,建立了斜入射条件下角锥棱镜有效反射面积数学模型,针对激光精确测距要求,推导了附加光程差与入射角的关系。理论分析及数值仿真结果表明,激光主动探测系统回波功率随入射角的增大而减小,不同的入射方位角对应不同的最大可探测入射角。对于给定的角锥棱镜,测距精度随入射角的增大而减小,在角锥棱镜最大允许入射范围内,测距精度误差可达2.85 mm。这对角锥棱镜的设计和实际应
    14  非周期三角光栅表面等离子体激元透镜研究
    史林兴 何建明 汤炳书
    2011, 41(11):1235-1239.
    [摘要](434) [HTML](0) [PDF 1003.03 K](751)
    摘要:
    提出了一种新的表面等离子体激元透镜结构,该结构通过在两个亚波长小孔的外表面放置非周期的三角形电介质光栅实现对入射光束的有效汇聚。利用时域有限差分法(FDTD)计算了该结构中的稳态电磁场分布,讨论了光栅数目对成像特性的影响,计算发现,聚焦光斑可能出现一个、二个甚至三个;探讨了光栅折射率对成像的影响,发现在一定介质范围内,随着折射率的增大,焦距也随之增大;除此之外,亚波长小孔的数目、光栅中心距离小孔的位置及中间无三角形等因素都在不同程度上对透镜的成像特性有一定影响。
    15  基于APD的“猫眼”目标主动探测系统信噪比分析
    张瑜 刘秉琦 周斌 武东生
    2011, 41(11):1240-1243.
    [摘要](697) [HTML](0) [PDF 938.14 K](1142)
    摘要:
    信噪比是表征激光主动探测系统性能的重要指标,通过分析雪崩光电二极管(APD)的噪声来源和离焦“猫眼”目标回波功率,建立了APD探测器的信噪比模型,分析了离焦量、目标距离、激光发散角对APD探测器信噪比的影响,并进行了数值模拟分析,结果表明:离焦量的增大会引起“猫眼”目标回波功率变小,进而使APD探测器信噪比减小;“猫眼”目标距离和激光发散角的增大同样使“猫眼”目标回波功率变小,降低了APD探测器的信噪比。这为激光主动探测系统的设计和性能评价提供了必要的依据。
    16  熊猫型单偏振光纤
    高亚明 冯光 刘永建 周述文 杨德胜 朱守正 刘笑东
    2011, 41(11):1244-1237.
    [摘要](610) [HTML](0) [PDF 938.73 K](1286)
    摘要:
    熊猫型(PANDA)单偏振光纤(SPSM)主要用来制作光纤起偏器、光纤陀螺、光纤激光器和光纤传感器,较以往出现的其他种类的光纤起偏器具有明显的优势。我所采用打孔组装工艺来制作,通过在纤芯两侧对称置入应力施加单元引起高双折射,以及利用光纤芯区附近X和Y轴向折射率的不对称设计的方法,有效的改变了X和Y两个轴向的有效折射率,使得导模LP01中的两个简并模HE11X和HE11Y分别截止于不同的波长,通过将工作波长(1300 nm)设计选择在它们之间,使其中一个偏振模式HE11X导通,而另一个偏振模式HE11Y处于
    17  吸收对镜像对称一维光子晶体透射谱的影响
    蒙成举,苏安
    2011, 41(11):1248-1252.
    [摘要](617) [HTML](0) [PDF 918.80 K](439)
    摘要:
    利用传输矩阵法理论,研究吸收对镜像对称结构一维光子晶体(ABCB)m(BCBA)m透射谱的影响。结果显示:各介质层吸收系数k的变化对光子晶体透射谱影响明显,其中B层介质的吸收对透射谱的影响最为强烈。具体表现为,当各层介质无吸收时,主禁带中出现一条透射率为100%的透射峰;随着B介质层系数k的增大,主禁带中透射峰的透射率迅速衰减,当k=0.001时,透射峰的透射率趋于0,而禁带两侧的通带透射率缓慢地趋于不完整的禁带;当A,B,C各层介质同时存在吸收时,透射峰及禁带两则通带的透射率急剧下降,k=0.0006时
    18  一维光子晶体MgF2/CdSe及其缺陷结构的反射性质
    杨帆 唐吉玉 杨述东 林邦惜 程健 刘巍
    2011, 41(11):1253-1257.
    [摘要](655) [HTML](0) [PDF 1.23 M](717)
    摘要:
    将MgF2/CdSe构建一维光子晶体,引入了缺陷层Ta2O5,利用传输矩阵法,分别分析了电磁波在三种结构中的带隙结构,探明了各种参量对带隙的影响。计算结果表明:MgF2/CdSe一维光子晶体结构在可见光波段具有良好的反射性质,缺陷Ta2O5的引入能够达到增加其带隙,得到缺陷模的目的,并且通过调节入射角和结构参量,能够控制缺陷模的位置,有望制成可见光波段的滤波器。
    19  基于FPGA的数字摄像机输出视频DVI显示
    李飞 刘晶红 李刚 王宣 宋玉龙
    2011, 41(11):1258-1262.
    [摘要](550) [HTML](0) [PDF 1.02 M](1071)
    摘要:
    从硬件电路设计和EDA设计两个方面,介绍了一种基于FPGA的Camera Link接口数字摄像机输出视频DVI显示的实现方法。从系统的硬件电路入手,介绍了硬件电路的系统设计原理和各组成部分;重点介绍了FPGA内部各模块的划分、实现,包括Camera Link接口模块、前端FIFO控制模块、SDRAM控制模块、乒乓操作控制模块、后端FIFO控制模块、DVI视频显示控制模块。实验证明,该系统能很好的实现Camera Link接口数字摄像机输出视频DVI显示,并且成本低、应用范围广。
    20  光流向量补偿模型的运动目标检测
    张秋佳 王虹 刘威 许松江
    2011, 41(11):1263-1266.
    [摘要](750) [HTML](0) [PDF 840.49 K](1103)
    摘要:
    基金项目:黑龙江省教育厅科学研究项目(No.11541057)资助。摘要:针对计算机视觉中的运动目标跟踪与检测问题,特别是运动目标被遮挡丢失和大幅度机动现象,提出了一种基于Lucas-Kanade光流向量补偿算法的运动目标检测方法。该方法利用Lucas-Kanade光流算法计算帧间的光流向量,并选用丢失目标的图像附近若干帧序列图像之间的光流关系,对丢失的光斑目标位置进行估计,以此对序列图像进行补全。实验表明该算法相对于其他传统光流法,提高了光流估算的精确性和可靠性,能更好地检测出运动目标。
    21  去除椒盐噪声的非对称有向窗加权均值滤波
    郭明 朱敏 周晓东
    2011, 41(11):1267-1272.
    [摘要](645) [HTML](0) [PDF 1.08 M](633)
    摘要:
    针对传统滤波对称窗口在图像边缘处会引入干扰像素引起图像模糊的问题,提出一种非对称有向窗加权均值滤波算法。首先,基于区域极值进行噪声检测;其次,在对称有向窗的基础上提出非对称有向窗的概念,对于噪声点,通过标准差最小的原则自适应选择非对称有向滤波窗口;然后,在选择的非对称有向滤波窗口内对噪声点进行自适应基于距离倒数的加权均值滤波;最后,根据滤波结果对噪声点进行二次确认,纠正前面噪声检测中误检的噪声点。仿真实验表明,该方法在去噪效果和边缘保持性能及运算速度上都优于基于对称有向窗滤波算法,而且与传统的中值滤波法及
    22  基于直方图分析的红外仿真图像验证方法研究
    娄树理 周晓东
    2011, 41(11):1273-1277.
    [摘要](376) [HTML](0) [PDF 974.07 K](619)
    摘要:
    红外仿真图像的真实性和逼真度决定着红外成像制导仿真的有效性,红外仿真图像的验证方法研究具有重要的意义。本文提出一种基于灰度直方图的红外仿真图像验证方法,并建立了验证评价综合指标,该方法采用一维直方图研究红外仿真图像的亮度、对比度和信息量,以验证辐射亮度和辐射对比度的准确性;通过二维直方图研究图像像素之间的灰度空间关系,验证仿真图像的像素空间相关性。实验证明,该方法适合对红外仿真图像进行客观质量验证评价,进而可评价辐射模型和图像生成算法的真实性和有效性。
    23  图像超分辨率重建处理算法研究
    万雪芬 杨义 崔剑
    2011, 41(11):1278-1281.
    [摘要](497) [HTML](0) [PDF 814.18 K](523)
    摘要:
    超分辨算法为实现图像和视频分辨率提高的一种方法。其广泛应用于数字电视、医学图像处理、军事与遥感等领域。超分辨率图像通过融合多帧相似的低分辨率图像达到提高图像细节的目的。本文对使用较为普遍的频域方法、非均匀差值算法、凸集投影算法、迭代反投影算法、最大后验概率方法及基于学习的方法进行了分析,并简要讨论了超分辨算法未来的发展方向。
    24  激光笔交互式输入系统研究与应用
    常丹华 赵国立 杨峰明
    2011, 41(11):1282-1286.
    [摘要](361) [HTML](0) [PDF 969.06 K](544)
    摘要:
    目前投影仪和大屏幕应用广泛,但传统的基于键盘和鼠标的人机交互将演讲者束缚在计算机旁,不能实现演讲者与听众近距离交流。为解决此问题,提出一种激光笔交互式输入系统。利用CCD摄像头拍摄投影屏幕,通过视频采集卡传送到计算机并进行实时处理,计算出屏幕的坐标,采用Windows API函数实现对屏幕内容的标注等功能。在激光笔投影点坐标提取部分,针对以往背景更新算法无法适应场景光照条件快速变化的问题,提出了自适应背景更新算法。实验结果表明,该系统操纵方便,具有较强的实用性和适应性。
    25  基于并行灰度级差共生矩阵的图像纹理检测
    叶苗
    2011, 41(11):1287-1290.
    [摘要](519) [HTML](0) [PDF 959.93 K](524)
    摘要:
    针对图像纹理检测存在的问题,提出了并行灰度级差共生矩阵方法。首先确定图像灰度级的分布,获得灰度差相关信息作为划分类别的依据;再通过灰度-梯度计算图像灰度值的变化速率;最后确定通道的处理进程与检测像素互联映射,多通道的并行处理事件概率是各单通道联合概率数据互联事件的乘积。实验结果表明,本方法对纹理检测效果清晰。

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