2012年第5期文章目次

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  • 1  高功率光纤熔融器件设计综述
    任建国,申子卿,张维安,杨华勇
    2012, 42(5):475-480.
    [摘要](526) [HTML](0) [PDF 1.15 M](1390)
    摘要:
    近年来,高功率光纤激光发展迅猛,基于光纤熔融器件的全光纤激光系统可以更好地发挥出光纤激光所固有的体积小、质量轻、稳定性和可靠性高等优势。高功率条件下,器件局部发热可能给器件带来灾难性的故障。决定器件高功率承受能力的不是传输功率,而是器件处理光功率损耗的能力。本文详细分析了单模器件和多模器件中的损耗产生机制,指出了低损耗设计的实现方法。减小器件封装的热阻也可以提高器件的功率耐受能力,文中对封装的设计给出了实用的建议。
    2  数字图像主动伪装技术研究综述
    杨恒伏
    2012, 42(5):481-489.
    [摘要](385) [HTML](0) [PDF 929.00 K](1020)
    摘要:
    主动伪装通过将待保护的图像信息变换成可识别的有意义图像信息,以达到隐藏数字图像感兴趣目标对象,逃避敌方检测的目的,其在国防安全、军事通信等领域有着广泛的应用。本文首先详细介绍了数字图像主动伪装的定义、基本原理、主要特性、典型算法,然后指出了现有主动伪装算法对图像视觉生理与心理因素的考虑不足,其伪装效果有待进一步提高。伪装的最终目的是欺骗人的眼睛,为实现数字图像中目标与背景的自适应融合,以达到优良的伪装效果,本文从视觉光学、视觉生理、视觉心理综合角度出发,提出基于视觉感知的数字图像主动伪装算法设计思想,并进一步分析了基于视觉感知的数字图像主动伪装技术拟解决的关键技术问题与可能的解决方案。最后给出了数字图像主动伪装技术的一些主要应用前景。
    3  双机之间激光通信ATP技术研究
    张景阳 王海晏 陈鑫 王芳 郑钰 吕跃
    2012, 42(5):490-494.
    [摘要](371) [HTML](0) [PDF 1.17 M](1549)
    摘要:
    机载激光通信系统中,激光光束的对准是通信能否进行的关键,采用ATP(捕获、跟踪和瞄准)技术来解决两机光端机的对准问题。主要进行了两机之间信标光捕获方法研究以及对跟踪和瞄准光学系统进行设计。给出了具体计算的原理方法和数学模型,同时对ATP系统的跟踪和瞄准精度指标进行确定。
    4  基于激光诱导击穿光谱定量分析苹果中铬含量
    张旭,姚明印,刘木华,雷泽剑
    2012, 42(5):495-498.
    [摘要](461) [HTML](0) [PDF 919.01 K](497)
    摘要:
    基于激光诱导击穿光谱技术对苹果中铬进行定量分析。采用1064 nm的调Q纳秒级Nd∶YAG激光器作为光源,用八通道光谱仪进行采集光谱。研究分析了光谱强度与延时时间的关系,并确定1.1 μs为最佳延时时间。根据光谱定量分析基本公式,建立了苹果中Cr的定标曲线,线性相关系数R达到0.985,反演后得到的测量含量和实际含量的平均相对误差为10.15%。研究得出激光诱导击穿光谱技术用于检测苹果中铬含量的定标曲线。
    5  白天大气测温的转动拉曼激光雷达分光系统
    史晓丁,张艳,侯天晋,周鼎富
    2012, 42(5):499-504.
    [摘要](645) [HTML](0) [PDF 1.06 M](1136)
    摘要:
    大气测温转动拉曼激光雷达通常采用双光栅单色仪来分离得到拉曼散射信号谱线,然而这种结构存在通带较宽的缺点,以致白天工作时输出信号混合了较强的天空背景干扰,无法准确测量大气温度。Fabry-Perot标准具具有滤波带宽窄、带外抑制比高,以及透射率呈周期性的特点,在光栅单色仪前插入Fabry-Perot标准具,能够有效扣除背景光干扰,同时将氧气的拉曼散射谱线滤除,从而提高了输出拉曼谱线的纯度和输出信号的信噪比,最终可提高温度反演精度并实现日光环境下工作。
    6  GPS/INS技术在静态激光通信初始捕获中的应用
    赵雪,母一宁,姜非欧,魏枫林
    2012, 42(5):505-509.
    [摘要](429) [HTML](0) [PDF 938.93 K](459)
    摘要:
    为了实现水平远距离大气无线激光通信链路快速建立,并快速获得捕获不确定区域的大小,采用了GPS/INS组合导航系统来完成静态水平链路无线激光通信初始捕获的对准定位,同时对该系统的对准算法进行了研究并优化。首先,分析了GPS/INS工作原理,根据捕获过程,提出针对该过程的捕获模型,并且分析了该模型的可行性。接着,针对该模型提出相应的静态初始对准算法。然后,通过该算法进行了外场实验。最后,根据实验结果校正捕获模型与其算法,经实验获得了捕获不确定区域的大小为27 mrad。基本满足10 km水平链路大气无线激光通信初始捕获的基本要求,其特点为捕获速度较快,其捕获速度优于10 s,基本不受天气影响。
    7  双支路电光Q开关高重频激光器研究
    秘国江 钟国舜 毛小洁 邹跃 庞庆生 杨文是
    2012, 42(5):510-512.
    [摘要](394) [HTML](0) [PDF 1016.62 K](949)
    摘要:
    报道了一种采用LD侧面泵浦、双支路电光Q开关实现热退偏补偿的高重频固体激光器。在重复频率1 kHz时,实现了平均功率6.7 W,脉冲宽度16.7 ns的TEM00模激光输出,对千赫兹高重频、窄脉宽、高光束质量激光器的研发具有一定的参考价值。
    8  基于形态学和信息熵的红外目标检测算法
    王莹莹,张永顺,何苹
    2012, 42(5):513-517.
    [摘要](420) [HTML](0) [PDF 1.14 M](942)
    摘要:
    提出了多结构形态学滤波算法,对小目标图像进行背景抑制,接着引入信息熵进行分割,从缩小阈值搜索范围和推导递推关系式两方面给出快速分割算法。通过不同滤波算法进行背景抑制,并采用经典的阈值分割方法和基于信息熵的分割方法对形态学处理后的图像进行分割,对实验结果进行详细分析,表明本文多结构形态学滤波算法对图像的信噪比改善最明显,分割算法处理后的图像含噪声较少且目标分割完整,是一种有效、稳定的目标检测方法。
    9  一种自适应空间目标提取的红外跟踪系统设计
    盛春雨,汤心溢,李争
    2012, 42(5):518-521.
    [摘要](426) [HTML](0) [PDF 1.03 M](826)
    摘要:
    设计了一种用于空间目标探测的红外精跟踪系统。该系统基于ADSP-TS201 DSP,系统的软件设计采用了VDK内核。针对获得的空间目标红外图像特性,综合采用了自适应背景去除、动态阈值、卡尔曼滤波的目标检测和跟踪算法。实验结果证明,本设计可满足系统对空间目标实时跟踪要求。
    10  有机防腐涂层质量的红外热波无损检测
    楼淼,吕香慧,张宇,胡新东,卢飞
    2012, 42(5):522-525.
    [摘要](348) [HTML](0) [PDF 1.04 M](713)
    摘要:
    介绍了红外热波无损检测基本原理,针对现场钢结构表面有机防腐涂层质量检测的需求,利用红外热波无损检测技术对有机防腐涂层质量进行检测,并对实验结果进行了初步分析,研究结果表明,该技术可有效检测有机防腐涂层的脱粘和孔隙等缺陷。
    11  用于红外双目视觉的边缘增强算法研究
    陈炎华 赵美蓉 林玉池 宋乐 崔素梅 陶力
    2012, 42(5):526-529.
    [摘要](464) [HTML](0) [PDF 1005.70 K](741)
    摘要:
    红外图像的空间关联性强,并且存在一定的非均匀性,因此诸如Canny算子之类的传统边缘提取方法并不适用。本文讨论了像素级和亚像素级结合的边缘检测方法,首先采用脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network,PCNN)方法进行像素级边缘定位,再结合空间灰度矩的方法进行亚像素级边缘细分。该方法能够对高温构件的红外边缘进行快速检测,并能极大提高边缘的定位精度。
    12  无限周期正负折射率光子晶体的全反射隧穿效应
    刘启能
    2012, 42(5):530-534.
    [摘要](465) [HTML](0) [PDF 934.86 K](685)
    摘要:
    为了研究一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体中光的全反射隧穿效应,利用色散法计算了TE波和TM波在大于全反射角入射一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体的色散函数。得出了一维无限周期正负折射率交替结构光子晶体中TE波和TM波的全反射隧穿导带的频率随入射角的变化特性、全反射隧穿导带的频率随负折射材料厚度的变化特性。
    13  多光纤全息干涉法制作光子晶体
    孙晓红,王高亮,王尧,郝宇
    2012, 42(5):535-538.
    [摘要](410) [HTML](0) [PDF 1.06 M](654)
    摘要:
    全息干涉法是一种结构简单、快速的光子晶体制作方法。多光纤干涉法无需使用扩束和分束装置,进一步简化了装置的构成。文中理论模拟了双光纤和三光纤干涉所形成的全息光子晶体结构,并考虑光纤强度的不均匀对光子晶体晶格结构的影响。实验上采用双光纤和三光纤干涉装置实现了光子晶体结构的观察和记录,并与理论结果进行比较,实验与理论吻合的很好。而且,在此方法的基础上,精密控制光纤出射端的位置进行扫描光刻,可以实现不同周期、不同尺寸的大面积光子晶体的制作。
    14  C6v对称PBG-PCF空气纤芯半径对基模色散影响研究
    汤炳书 汤晓舟 王刚
    2012, 42(5):539-543.
    [摘要](333) [HTML](0) [PDF 1.20 M](636)
    摘要:
    用多极方法数值研究构成六重对称带隙导光型光子晶体光纤纤芯半径对基模色散的影响,数值结果表明纤芯半径越大基模幅值越小。在基模可能存在的入射波长范围内,低波长段基模色散为负值且线性增加,高波长段色散随入射波长在零色散附近振荡变化,较大纤芯半径时色散都是正值且在零色散以上做随入射波长振荡变化。
    15  红外光学系统几何畸变效应模拟
    王学伟,徐庆九,葛先军
    2012, 42(5):544-546.
    [摘要](489) [HTML](0) [PDF 852.44 K](860)
    摘要:
    红外光学系统几何畸变效应对红外图像效果产生影响,为提高仿真红外图像的置信度,在信号注入仿真中需要对几何畸变效应进行模拟。通过深入分析几何畸变的产生机理,建立了几何畸变效应的数学模型。对红外仿真图像叠加几何畸变效应进行了实验,表明叠加了几何畸变效应的红外仿真图像置信度明显提高。
    16  红外传感器的带外激光对抗技术试验研究
    李松山,王岳,朱虹
    2012, 42(5):547-550.
    [摘要](351) [HTML](0) [PDF 872.43 K](561)
    摘要:
    带外干扰是光电对抗领域的热门研究内容,本文分析了激光带外干扰的作用机理,搭建了一套试验平台,针对典型红外光学材料,系统性开展了1064 nm带外激光破坏试验,收集了大量详实的试验数据,并在远场对数据予以验证,希望能对从事红外光学传感器带外激光对抗技术研究的工作者起到参考和借鉴的作用。
    17  光源谱型对保偏光纤应力传感信号的影响
    张红霞,温国强,任亚光,刘铁根,贾大功,张以谟
    2012, 42(5):551-555.
    [摘要](484) [HTML](0) [PDF 1.10 M](648)
    摘要:
    保偏光纤对入射的线偏振光具有偏振保持能力,用白光干涉系统可实现准分布式应力、温度和位置传感。超辐射发光二极管(SLD)当驱动电流较小时,光谱服从高斯分布;随着驱动电流增加,中心波长向短波方向漂移,光谱畸变,可用两个高斯函数相加拟合。本文详细分析了SLD光源在不同驱动电流下的谱型分布及拟合曲线,并在保偏光纤应力传感系统中进行了实验,实验结果表明随着光源输出功率增加,在耦合点两侧对称分布着伪耦合点。当光源功率为15 mW时,伪耦合点的耦合强度比力致耦合点的耦合强度约小15 dB。
    18  基于平均滤波算法的光纤气体传感系统研究
    齐洁,董小鹏,郑俊达,林淦斌
    2012, 42(5):556-560.
    [摘要](374) [HTML](0) [PDF 1.23 M](497)
    摘要:
    数字平均滤波是信号处理中一种常用的方法。在小信号检测中,使用数字平均滤波可以获得较高的信噪比,提高检测的灵敏度。本文提出了一种利用光学器件来实现数字平均滤波的新方法,应用于基于差分吸收检测原理的窄带扫描光源光纤气体传感系统。系统的输出是一段连续的光谱,包含有被测乙炔气体的多个特征吸收峰。系统使用法珀标准具ETALON和参考光栅提供波长参考,完成对输出信号的光谱重建。对相同波长范围的信号进行平均滤波,使气体的相同特征吸收峰重合,提高检测的灵敏度。利用光谱重建,克服了可调谐Fabry-Perot滤波器驱动电压和透射波长不稳定因素的影响。实验结果表明,本系统可以方便有效地实现光谱意义上的数字平均滤波,检测到较低浓度的乙炔气体,比较适用于工业化气体检测系统。
    19  基于三维纹理分割的高光谱图像异常检测
    高旭辉,祁蒙
    2012, 42(5):561-566.
    [摘要](570) [HTML](0) [PDF 961.59 K](584)
    摘要:
    一幅复杂背景的高光谱图像可以看成是由不同纹理组合而成,纹理的统计特性可以近似用高斯分布来描述。采用纹理分割实现复杂背景的分解,从而突破异常大小和形状的限制。采用三维高斯马尔科夫场来描述高光谱图像背景的分布特性,利用最大似然估计得出模型参数,以此参数为特征进行纹理分割,在各纹理上计算像素的统计特性,进行异常检测。
    20  一种有效的低对比度水下图像增强算法
    陈从平,王健,邹雷,张发军
    2012, 42(5):567-571.
    [摘要](518) [HTML](0) [PDF 1.06 M](1372)
    摘要:
    针对水下图像光照不均且对比度低的问题,提出一种新的水下图像增强算法。该算法首先利用去背景法获得照明均匀的前景图像;然后对传统的Butterworth同态滤波器进行改进,提高其高频增益并与相角结合,使得前景图像经改进的Butterworth同态滤波器滤波后,低频成分得到很好的抑制而高频成分被有效放大,从而获得高对比度的水下图像。实验结果表明,与其他算法相比,本文算法能有效地提高图像对比度。
    21  红外小目标的分类背景预测与图像分块技术
    郭张婷,辛云宏
    2012, 42(5):572-578.
    [摘要](457) [HTML](0) [PDF 1.44 M](596)
    摘要:
    基于复杂天空背景下红外小目标的特性分析,提出了一种利用分类背景预测与图像分块技术进行红外小目标检测的有效算法。该算法以背景预测理论为基础,通过边缘检测技术、最大均值和局部最相似分类背景预测技术获得较为准确的图像背景,进而采用统计分割算法从残差图像中提取出较为精确的目标位置。其中,通过图像分块处理,提高了算法计算效率。最后,选取了三组具有代表性的红外序列对算法的性能进行了检验。实验结果表明,所提出预测算法在检测准确性、鲁棒性以及计算效率上都具有明显的优越性。
    22  一种新的红外图像细节增强算法
    杨家红,向锦,李翠红,危德益
    2012, 42(5):579-583.
    [摘要](628) [HTML](0) [PDF 1.18 M](1072)
    摘要:
    红外成像系统在数字化时使用14位(或16位)数据来量化一个像素,具有动态范围大、含噪多和对比度低等特点,因此在进一步处理之前往往需要进行必要的增强。目前常用的红外数据增强都是基于普通方法压缩至8位后完成,许多细节信息已在压缩过程中损失,因而增强效果有限。本文把增强过程放在从14位到8位的压缩过程中,提出一种双域滤波及改进的最值归一化对比度增强算法的红外图像增强方法。首先使用双域滤波将原始14位图像的细节部分与基本部分分开,压缩基本部分的动态范围、保留或增强细节部分,然后使用改进的最值归一化方法增强图像对比度,最终得到可以在普通显示器上处理的8位图像数据。该方法在压缩红外图像数据宽度的同时保留了细节信息,取得了良好的实验结果。
    23  一种改进的Otsu图像阈值分割算法
    陈峥,时永鹏,吉书鹏
    2012, 42(5):584-588.
    [摘要](578) [HTML](0) [PDF 1.04 M](984)
    摘要:
    Otsu法是图像阈值化分割法中的经典算法之一,在图像处理中有广泛的应用。本文针对红外吊舱图像的特点,在对Otsu法进行分析的基础上,提出了一种改进的Otsu图像阈值分割算法。首先,采用整幅图像的平均灰度值作为初始阈值对图像进行分割;然后,推导出了Otsu法四个参数的递推公式;最后,在缩小的灰度级范围内用递推的Otsu法来计算最终的分割阈值T。实验仿真结果表明,改进的Otsu算法在图像分割效果方面和时间效率方面明显优于Otsu法。
    24  基于海天线抑制的舰船目标检测方法研究
    刘皞,赵峰民,陈望达
    2012, 42(5):589-593.
    [摘要](301) [HTML](0) [PDF 1.00 M](509)
    摘要:
    为了改善海天背景下对中远距离上的舰船目标的检测效果,本文简要分析中远距离上红外目标的一些基本特性,海天背景的主要全局特征。简单回顾了基于海天线特征的海上目标的检测方法,指出海天线特征对于中远距离目标检测所带来的不容忽视的不利影响。在此基础上围绕形态学重建构建了一种背景估计方法,实现对海天线特征的有效抑制,并取得良好的检测效果。
    25  基于图像区域划分的轨道缺陷自动检测技术研究
    吴禄慎,李彧雯,陈华伟,万露萍
    2012, 42(5):594-599.
    [摘要](367) [HTML](0) [PDF 1.17 M](789)
    摘要:
    轨道表面缺陷检测是保障铁路运输安全的重要手段之一,本文设计了基于机器视觉的轨道缺陷自动检测系统,并对钢轨表面缺陷提取技术进行了研究。改进了最大类间方差自适应阈值分割算法,提出了基于轨道峰区检测的自适应二值图像投影法快速提取钢轨表面区域;最后,采用内部点掏空法和链码跟踪算法获取并存储缺陷轮廓信息,实现了钢轨表面缺陷区域的自动检测。实验结果表明:本文所采用的方法可快速定位钢轨区域,并自动准确提取缺陷图像,平均每幅图像耗时11 ms,从而为后续缺陷的测量和识别奠定基础。

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