2012年第7期文章目次

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  • 1  电子轰击型有源像素传感器在激光雷达的应用
    熊智鹏,李琦,王骐
    2012, 42(7):725-730.
    [摘要](699) [HTML](0) [PDF 1.19 M](1189)
    摘要:
    激光雷达技术是成像前沿技术之一,在红外波段尤为重要。由于大面阵激光成像雷达回波很弱,且红外波段探测器灵敏度等技术指标较低,导致成像距离有限,制约了其应用范围。美国Intevac公司发明并生产的电子轰击型有源像素传感器(EBAPS)适用于微光探测,且其响应谱段为950~1650 nm。美国陆军实验室等单位将EBAPS用于激光雷达。本文简述了EBAPS的工作原理及其三代相机产品的特性,重点介绍了EBAPS在激光雷达中的应用情况。旨在为我国激光雷达的发展及微光成像中探测器的选择提供参考。
    2  布里渊光纤激光器的研究及发展前景
    杨秀清,郑义,李继军,迎春
    2012, 42(7):731-734.
    [摘要](443) [HTML](0) [PDF 774.05 K](1573)
    摘要:
    介绍了布里渊光纤激光器的原理、研究进展,并讨论了其发展前景:光子晶体光纤由于特殊的光纤结构和应力,可以同时产生具有不同Stokes频移的多种模式SBS,在设计多波长布里渊光纤激光器上颇具优势;高重复频率的多波长超短光脉冲光纤激光器和高功率单频光纤激光器,是布里渊光纤激光器的发展方向;利用各种特种光纤的SBS效应,是制作高稳定的布里渊光纤激光器的有效方法之一。
    3  后向散射对激光水下成像的影响研究
    钟森城,李泽仁,王荣波
    2012, 42(7):735-738.
    [摘要](554) [HTML](0) [PDF 965.94 K](997)
    摘要:
    为研究后向散射对水下成像的影响,采用辐射传输理论建立了激光水下成像后向散射理论模型,提出了表征后向散射对目标识别影响程度的水下成像后向散射影响系数,给出了距离选通成像后向散射功率及后向散射影响系数的解析表达式。利用Matlab进行了数值模拟分析,得出了水下成像后向散射随探测水深及水衰减系数的变化规律,证明了考虑后向散射对成像质量的影响时,水衰减系数远大于探测水深的影响,说明了非对称因子的取值对成像质量具有较大的影响。
    4  湍流大气中激光束经卡塞格伦天线后的传输
    杨元杰 马俊兴 邓科,陈彦
    2012, 42(7):739-742.
    [摘要](592) [HTML](0) [PDF 996.89 K](554)
    摘要:
    将卡塞格伦天线系统等效为一个环形光阑和括束器的组合,通过将环形光阑展开为复高斯函数的叠加,并利用广义的惠更斯-菲涅尔积分公式得到了准直的光束经卡塞格伦天线系统后衍射场的强度解析表达式。研究了湍流大气中光束经卡塞格伦天线衍射的传输特性及光强分布随折射率结构常数和天线遮挡比的影响。该研究工作将对大气激光通信中的端机性能的评估具有一定的意义。
    5  基于激光图像的轮对踏面磨耗动态测量
    赵勇
    2012, 42(7):743-746.
    [摘要](525) [HTML](0) [PDF 879.54 K](562)
    摘要:
    为了实现铁路货车轮对踏面磨耗动态测量,建立了基于激光图像的踏面磨耗检测系统。对该系统中踏面磨耗动态测量方法进行了研究。首先,采用基于量子粒子群优化算法的二维最大相关准则法进行图像分割。然后,采用基于形态学的细化算法和爬虫跟踪法组合的方法提取中心线。接着,采用基于多项式的空间坐标变换算法和双线性插值算法组合的方法对畸变的曲线进行校正。最后,采用曲线匹配技术匹配标准曲线和磨耗曲线。实验结果表明:系统对踏面磨耗的测量误差小于0.2 mm,检测时间2.1 s,满足车辆段修现场使用要求。
    6  二极管泵浦全固态紧凑型单频绿光激光器
    李姝 高兰兰 高志红 马超
    2012, 42(7):747-750.
    [摘要](600) [HTML](0) [PDF 879.58 K](727)
    摘要:
    报道了利用激光二极管(LD)端面泵浦Nd∶YVO4+KTP晶体组件,在没有插入任何选频元件情况下得到532 nm单频绿光输出的实验研究。论文从非线性晶体的光谱接受带宽、增益介质的增益带宽和非线性转换效率等方面综合分析,利用激光器在增益和非线性转换效率较大时,处于非线性晶体光谱接受带宽范围内的、与增益曲线中心频率相邻的其他纵模由于其与中心频率处振荡纵模的和频作用,增加其非线性损耗从而被抑制的原理,在LD工作电流为900 mA时得到66 mW波长为532 nm的单频绿光输出,稳定性为0.99%。实验结果表明,该结构类型激光器提供了实现高稳定性、小功率、低成本单频激光器的一种有效方法。
    7  二极管端面泵浦Nd∶GdVO4晶体瞬态温场分析
    赵国强,李隆,杜长龙,史霞,甘安生
    2012, 42(7):751-757.
    [摘要](407) [HTML](0) [PDF 1.23 M](419)
    摘要:
    为解决脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体瞬态热效应问题,构建了激光二极管端面泵浦激光晶体热模型,运用解析分析法研究了Nd∶GdVO4晶体的瞬态温场分布。考虑到Nd∶GdVO4晶体具有热传导各向异性的特点,采用了各向异性热传导方程,得到了超高斯激光脉冲端面泵浦Nd∶GdVO4晶体准热平衡态时激光晶体温度场的一般解析表达式。同时对脉冲激光的超高斯阶次、高斯半径、泵浦功率以及脉宽对Nd∶GdVO4晶体瞬态温场的影响进行了定量分析与计算。研究结果表明:若使用泵浦功率为40 W,脉冲频率为100 Hz,脉宽为80 ms的2阶超高斯分布脉冲激光泵浦Nd∶GdVO4(钕离子掺杂质量分数为1.2%)晶体,达到准热平衡状态时温度在28.8~38.1 ℃之间成锯齿形周期分布,随着温度场周斯性分布,晶体表面的热形变量也在0.065 μm和0.092 μm做周期性变化。该结果对热焦距变化范围以及对热不敏谐振腔设计具有理论指导意义。
    8  外腔式结构对HF/DF激光器输出光谱的影响
    罗威 袁圣付 邹前进 陆启生
    2012, 42(7):758-761.
    [摘要](403) [HTML](0) [PDF 851.96 K](516)
    摘要:
    近距离测量外腔式结构HF/DF激光器的输出光谱时,观察到部分HF激光谱线不合常规地强度较弱甚至消失。利用MODTRAN软件对光谱中各支谱线的大气传输透过率进行了计算,发现这些HF激光谱线的大气传输性能较差。经分析,这些大气传输性能较差谱线强度较弱甚至消失的主要原因是腔内大气传输损耗,腔内大气传输损耗应计入总腔内损耗,对HF激光器输出光谱有很大影响。
    9  被动调Q高功率脉冲串激光器
    李宏斌,董怡,王鹏飞,金煜坚,李久喜,冯江,李强
    2012, 42(7):762-765.
    [摘要](403) [HTML](0) [PDF 907.89 K](682)
    摘要:
    介绍了一种以激光测距机为主要应用背景的脉冲串高功率激光器,该激光器在设计上采用了紧包漫反射聚光腔单只氙灯泵浦Nd∶YAG,应用了Cr4+∶YAG晶体被动调Q技术,实现了稳定的脉冲串方式工作状态,在10 Hz频率下,脉冲串输出能量大于800 mJ。利用有限元分析软件分析了冷却液流路,改进了聚光腔端盖结构设计,提高了激光器的环境适应性及器件可靠性。
    10  红外焦平面探测器组件老化试验系统的研制
    张研,赵玲,王南
    2012, 42(7):766-769.
    [摘要](379) [HTML](0) [PDF 939.12 K](591)
    摘要:
    介绍了红外焦平面探测组件老化试验系统的研制,该系统能够在无人值守情况下自动完成多种预设的老化试验。试验结果表明系统在提高试验效率同时还具有良好的稳定性和可扩展性,易于推广应用,为红外焦平面探测器组件的筛选和老化试验提供了技术平台。
    11  基于红外图像的装备车辆温度场模型
    陈霞,李俊山,徐洪涛
    2012, 42(7):770-774.
    [摘要](366) [HTML](0) [PDF 1014.08 K](611)
    摘要:
    通过对红外辐射特性的理论分析和实验测试,提出了一种基于红外图像计算装备车辆温度场模型的方法。首先通过红外热像仪拍摄特定时刻的装备车辆特定部位的红外图像,并获取温度参数,然后通过温度-辐射度、辐射度-温度两个演算步骤,即可求出任意情况下装备车辆特定部位的温度。最后,计算仿真实验表明,采用本文方法的计算结果与红外热像仪测量结果相吻合,且精度较高,并且该方法也可以用于任何目标的红外辐射特性。
    12  机场鸟类探测系统的设计与实现
    卢健利,杨文山,施泽勇,车国锋
    2012, 42(7):775-777.
    [摘要](390) [HTML](0) [PDF 806.08 K](643)
    摘要:
    针对机场探鸟需求,设计开发了一套基于制冷型红外热像仪的机场鸟类探测系统。介绍了系统的功能和软件设计特点,并对目标检测算法重点进行了阐述。通过测试和机场试用表明,系统的基本性能基本达到了设计要求,对减少机场内鸟撞问题的发生,保障飞行安全,具有重要作用。
    13  化合物半导体材料碲镉汞表面平坦化方法研究
    李春领,何铁生,侯晓敏,秦艳红,王春红
    2012, 42(7):778-780.
    [摘要](427) [HTML](0) [PDF 946.97 K](572)
    摘要:
    研究了一种去除碲镉汞液相外延(LPE)薄膜材料表面波纹的方法。器件结果显示,利用该方法可以有效去除碲镉汞薄膜材料表面的波纹,获得较好的平坦化表面,提高了大面积红外焦平面器件芯片工艺和互连效果。
    14  3英寸Si基碲镉汞分子束外延工艺研究
    巩锋,周立庆,王经纬,刘铭,常米,强宇
    2012, 42(7):781-785.
    [摘要](538) [HTML](0) [PDF 1023.70 K](930)
    摘要:
    随着红外焦平面阵列规模的扩大,由于尺寸和成本的限制,传统晶格匹配的碲锌镉衬底逐渐成为碲镉汞红外焦平面探测器发展的瓶颈,大尺寸、低成本硅基碲镉汞材料应运而生。本文采用分子束外延工艺生长获得了3 in Si基中波碲镉汞薄膜材料,通过采用金相显微镜、傅里叶红外光谱仪、双晶X射线衍射仪、湿化学腐蚀位错密度(EPD)法、Hall测试系统等检测手段对Si基中波碲镉汞分子束外延薄膜材料进行表面、光学、结构和电学性能表征,并采用标准平面器件工艺制备中波640×512焦平面探测阵列进行材料验证,结果表明该材料性能与国际先进水平相当。
    15  双波段机载光电平台跟踪精度检测装置分析
    张宁,沈湘衡,宋莹
    2012, 42(7):786-789.
    [摘要](447) [HTML](0) [PDF 1.07 M](742)
    摘要:
    为保证某型号双波段机载光电平台的可见光电视、红外跟踪测量系统在跟踪精度室内检测过程中能够同时接收目标并可以任意切换,提出了一种可产生双目标的新型检测装置。文中主要分析了机载平台与检测装置之间的空间位置关系和数学模型,描述了检测装置的两个目标在做圆周运动的同时进行同步调整的必要性,并建立了同步调整误差模型。实验表明,当检测装置的两个目标以周期为20 s做匀速圆周运动时,旋转轴均方根误差为1.21″,两轴系同步误差为19.2″,满足机载平台跟踪精度的检测要求。
    16  10.6 μm激光对HgCdTe焦平面器件热应力的分析
    郝向南,聂劲松,李化,卞进田,雷鹏
    2012, 42(7):790-794.
    [摘要](461) [HTML](0) [PDF 1019.79 K](479)
    摘要:
    建立了HgCdTe红外焦平面器件的多膜层理论模型,利用有限元分析的方法,对10.6 μm激光辐照下HgCdTe红外焦平面器件的升温情况与热应力分布情况进行模拟,并通过参考已有文献的实验结果,验证了理论模型的合理性。理论分析结果表明:激光作用时探测器的温度场变化剧烈,200 W/cm2连续激光作用1 s后,HgCdTe感光层所受热应力为-986 MPa;脉宽100 ns,功率密度15 MW/cm2脉冲激光作用后,HgCdTe感光层所受热应力为-1300 MPa,都比器件制造过程中由于热失配而产生的热应力大;应力损伤发生的概率增大,可能比热损伤先发生,是HgCdTe红外焦平面器件激光损伤中的重要原因。
    17  方形螺旋光子晶体的能带结构研究
    陈书汉,曾梦琳,林恩宇,江绍基
    2012, 42(7):795-798.
    [摘要](424) [HTML](0) [PDF 907.66 K](641)
    摘要:
    介电常数在三维空间成周期性分布的三维光子晶体因具有全光子带隙而具有重要的应用价值。一种由方形螺旋周期性排列而成光子晶体不仅具有稳定的宽光子带隙,并且可以通过一种基于物理气相沉积的倾斜角沉积法经一步制备完成而具有自组装制备的优势。本文通过数值计算对方形螺旋光子晶体进行能带计算与优化,得到了一种宽带隙方形螺旋结构,并且研究了占空比与带隙宽度的统计分布,讨论了螺旋结构方位角对带隙宽度的影响。
    18  Compton散射对三元磁化等离子体光子晶体的影响
    李芳菊,郝东山
    2012, 42(7):799-804.
    [摘要](274) [HTML](0) [PDF 1.31 M](175)
    摘要:
    应用多光子非线性Compton散射模型和传输矩阵法,研究了Compton散射对一维三元磁化等离子体光子晶体中TE波禁带特性的影响。结果表明,与散射前相比,随等离子体频率增大,散射使左旋极化和右旋极化波的禁带展宽和透射峰值分别减小0.1 GHz和0.21 GHz,禁带中心频率向高频区移动位置增大0.5 GHz。随等离子体碰撞频率增大,散射对左旋极化和右旋极化波的禁带宽度有一定的影响。随等离子体回旋频率、填充率、光入射角和介质相对介电常数的增大,散射对左旋极化波和右旋极化波的禁带有明显的调谐作用。
    19  组合数字彩色动感全息图的研究
    徐光磊,葛宝臻
    2012, 42(7):805-810.
    [摘要](353) [HTML](0) [PDF 1.07 M](754)
    摘要:
    提出了一种基于傅里叶变换全息原理制作数字彩色动感全息图的方法。该方法通过获取待记录对象同一时刻不同位置状态和同一位置不同时间状态的多幅图像,将每幅图像分解为RGB三基色灰度图,利用计算机软件编程进行全息编码、记录与模拟再现,再将三基色灰度图合成为彩色图像。将不同位置和不同时刻的再现像按预定方式排列,当人眼移动时由于视觉暂留效应,会看到随着空间状态变化和时间状态变化的彩色动感全息图。实验结果表明,通过该方法制作的全息图能够产生丰富的动感效果,且随着排列规则、角度间隔、时间间隔的变化,动感效果也发生相应变化。
    20  Shearlet变换域自适应图像去噪算法
    朱华生,徐晨光
    2012, 42(7):811-814.
    [摘要](405) [HTML](0) [PDF 879.59 K](1210)
    摘要:
    首先采用Haar小波滤波器,设计出一种数字Shearlet变换算法。然后对Shearlet系数间的相关性进行统计分析,提出了一种尺度相关的自适应阈值收缩图像去噪算法。最后选用峰值信噪比和视觉质量为评价标准,实验验证算法的去噪性能。结果表明,本文算法获得更高的峰值信噪比,更好地保留了图像的细节信息。
    21  一种新的掌纹ROI图像定位方法
    尚丽,苏品刚 淮文军
    2012, 42(7):815-820.
    [摘要](331) [HTML](0) [PDF 1.05 M](1488)
    摘要:
    在分析传统Harris算法缺陷的基础上,提出一种基于角点检测的快速掌纹图像预处理方法。该方法利用一种改进的自适应Harris算法提取出手掌边缘和手指凹凸处的轮廓特征点,采用属于同一特征组的特征点均值作为候选角点,剔除了邻近角点,并根据候选角点在轮廓线上角度变化的大小定位手指根部的三个关键角点,从而有效提取出掌纹图像的感兴趣区域(ROI)。实验测试图像采用CASIA数据库,实验结果表明,该方法能快速有效地定位出掌纹的ROI区域,且能有效增强掌纹图像的边缘与细节,有利于提高掌纹识别的识别率。
    22  基于高斯模型的运动目标检测方法研究
    徐凯,陈仕先,颜广
    2012, 42(7):821-824.
    [摘要](244) [HTML](0) [PDF 961.92 K](587)
    摘要:
    提出了一种改进的基于单高斯背景模型运动目标的检测算法。该算法用四帧差分法确定运动目标区域,用单高斯模型对背景进行更新,然后通过(r,g,I)特征空间去除阴影,从而提取运动目标。实验结果表明,该算法能在变化的场景中对背景进行实时更新,能快速检测出运动目标,算法的运算量小。在室内环境和背景较为稳定的室外环境中都具有较好的应用价值。
    23  基于多源信息的全局岛岸背景抑制
    刘皞,陈望达,赵峰民
    2012, 42(7):825-830.
    [摘要](267) [HTML](0) [PDF 1.06 M](258)
    摘要:
    为了改善复杂岛岸背景下红外导引头对中近距离上的舰船目标的检测效果,在简要分析了常见背景抑制方法的不足之处的基础上,本文提出利用GPS/INS和GIS等多源信息来实现动态的岛岸背景估计。分析了不同探测距离段上背景形成的基本规律,对于超视野的全局岛岸背景,提出利用海岸线特征来简化背景抑制的方法。在此基础上围绕形态学重建和小波多尺度分析的方法实现了全局岛岸背景下海岸线的提取,并最终利用海岸线特征取得良好的背景抑制效果。
    24  红外双边滤波时域高通非均匀性校正
    雷晓杰,顾国华,隋修宝,左超
    2012, 42(7):831-836.
    [摘要](507) [HTML](0) [PDF 1.04 M](1368)
    摘要:
    红外焦平面阵列的非均匀性噪声是制约红外成像质量的主要因素。本文在研究了传统的时域高通滤波法及其两种改进算法的基础上,提出了一种改进的基于双边滤波的非均匀性自适应校正算法,在这种方法中引入了一个由双边滤波系数矩阵推得的二次校正矩阵,该矩阵能够判别原始图像与双边滤波所得图像的差图像中场景的边缘部分,并进行自适应的抑制,使校正参数的计算更加准确。实验部分通过对加模拟噪声图像序列和实际非均匀性图像的校正证明本文的改进算法比其他两种改进算法有更好的校正效果。
    25  基于多元EMD方法的遥感图像融合
    白超,杨建慧
    2012, 42(7):837-840.
    [摘要](220) [HTML](0) [PDF 844.25 K](510)
    摘要:
    在原有的EMD算法基础上,利用多元EMD算法对遥感图像进行融合,该算法将图像看做多元变量,并将其投影到相应的方向向量上,从而获得相应的固有模式函数及残余分量。通过遥感全色图像与多光谱图像的融合证明该算法在既保持了光谱信息的同时,又增强了其空间细节。
    26  基于粒子滤波的机载目标跟踪系统设计
    房文涛 王向军 汤其剑
    2012, 42(7):841-844.
    [摘要](288) [HTML](0) [PDF 848.21 K](1293)
    摘要:
    基于微小型机载成像跟踪系统设计思想及需求,设计并实现了以高性能的DSP芯片TMS320-DM642为核心处理器,结合可编程逻辑器件CPLD和FPGA的实时图像跟踪处理平台。平台采用基于粒子滤波的目标跟踪算法,实现对目标的实时跟踪。采用卡尔曼滤波器,提高了粒子的利用效率,在改进了算法实时性的同时解决了图像跟踪系统的延时性问题,提高了跟踪系统的稳定性。算法仿真结果表明,与传统相关匹配算法相比,基于粒子滤波的跟踪算法具有更好的鲁棒性和实时性,能满足机载成像跟踪系统实时图像跟踪的要求。

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