2013年第11期文章目次

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  • 1  机载光电情报侦察系统发展新思路
    李江勇
    2013, 43(11):1199-1202.
    [摘要](270) [HTML](0) [PDF 1.15 M](409)
    摘要:
    机载对海探测面临湿度大、云雾多,海面对太阳光的反射强烈、杂波复杂等问题,严重制约光电探测系统对海探测能力。通过分析对海探测的需求,提出全光场相机解决广域监视清晰成像问题,偏振探测提升光电系统“全天候”能力,二维光学旋转扫描技术提升系统集成度和综合化水平等措施,为机载光电情报侦察系统的发展提供了新的思路和方法。
    2  光纤光栅增敏封装工艺及装置研究现状
    李玉龙,温昌金,赵诚
    2013, 43(11):1203-1211.
    [摘要](265) [HTML](0) [PDF 1.03 M](369)
    摘要:
    光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)具有许多独特的优点,广泛应用于工程中。然而,裸光栅存在细小质脆、温度和应变灵敏度低等问题,工程应用中须对其进行增敏和封装保护。本文简要分析了FBG传感原理,系统总结了国内外FBG增敏、保护封装工艺及装置的研究进展,对各自的优缺点进行了分析讨论;对FBG增敏封装后使用中可能出现的问题进行了分析,有针对性地提出了解决方法。
    3  赣南脐橙中的铜的激光诱导击穿光谱检测分析
    林永增,姚明印,涂建平,徐雪红,彭秋梅,陈添兵,刘木华
    2013, 43(11):1212-1316.
    [摘要](225) [HTML](0) [PDF 1.11 M](341)
    摘要:
    为了验证激光诱导击穿光谱技术对农产品重金属元素检测的可行性,以实验室经硫酸铜污染的赣南脐橙为研究对象,并以CuI 324.75 nm为分析谱线,用波长为1064 nm的Nd∶YAG激光器在实验室正常大气条件下,对脐橙样品做时间特性和能量特性影响的实验,通过信背比的计算比较,得到最佳延迟时间为1200 ns,最佳的激光能量为100 mJ,且相对标准偏差为10.32%。然后在这一实验参数下,对6个含不同Cu浓度的脐橙样品进行实验,建立Cu元素浓度与其特征光谱强度之间的定标曲线,线性拟合相关系数为0.96,通过定标曲线计算得到Cu的检测限为10.81 μg/g。由此表明:应用激光诱导击穿光谱技术检测赣南脐橙中的重金属Cu是可行的,但检测限有待进一步降低。
    4  激光泵浦受电容残压影响及容限分析
    张雏 周冰 林德江 陈欣 陈烁
    2013, 43(11):1217-1221.
    [摘要](213) [HTML](0) [PDF 809.49 K](152)
    摘要:
    分析了激光泵浦系统中储能电容残压的产生原因,并通过长期试验研究,给出了电容残压的产生和增长规律。综合考虑电容残压增长规律和激光装备实际应用情况,明确提出了激光装备的实际残压容限值和维修决策原则;并依据电容残压增长规律和激光器泵浦氙灯工作特性,指出调高储能电容工作电压是一种不仅无益而且有损于激光装备工作寿命的维修方法。
    5  基于FPGA和ARM的红外图像实时显示和采集方法
    毛伟,隋修宝,陈钱,顾国华
    2013, 43(11):1222-1228.
    [摘要](281) [HTML](0) [PDF 1.14 M](573)
    摘要:
    针对传统的ARM系统在红外图像显示和处理上存在处理速度慢,效率低,难以做到完全实时的问题,本文设计了一种新的基于FPGA和ARM系统的红外图像实时显示和采集方法,该方法主要是通过使用Qt多线程编程技术和FrameBuffer接口相结合的方式对FPGA从网络发送到ARM的图像数据进行接收处理并显示在液晶屏上,同时使用按键对其进行控制。实验结果显示这种方法简单,工作效率高,能够以25帧/秒的速度实现大小为640×480的红外图像的实时显示和采集保存,极大地提升了ARM在图像处理上的效率,同时整个显示采集系统体积小,使用方便、灵活,因而具有一定的应用前景。
    6  巡航导弹的红外辐射特性研究
    张发强,樊祥,曹翠娇,陈晓斯,朱斌,方义强
    2013, 43(11):1229-1233.
    [摘要](431) [HTML](0) [PDF 1.22 M](571)
    摘要:
    根据红外辐射理论,分析了巡航导弹的红外辐射特性,建立了巡航导弹在不同飞行速度和视线方向上的红外辐射的简化工程模型,重点对巡航导弹的蒙皮、尾焰、尾喷口以及其反射太阳和地球辐射所产生的红外辐射分别进行了计算。结果表明:在巡航导弹的红外辐射中,主要是蒙皮、尾焰和尾喷口的辐射,太阳和地球的反射辐射可以忽略不计;同时,巡航导弹的红外辐射主要集中在后向上,并且随着巡航导弹飞行速度和视线的变化而快速变化。
    7  结合图像特征比的红外与可见光图像融合算法
    叶仕通
    2013, 43(11):1234-1239.
    [摘要](258) [HTML](0) [PDF 950.39 K](224)
    摘要:
    针对现有图像融合算法得到的融合图像清晰度不高以及边缘模糊等问题,提出了一种结合图像特征比的红外与可见光的图像融合算法,通过小波变换将图像进行分解,并通过计算低频分量中空间频率比与能量比,来对低频分量中的有效信号进行保留,而对高频分量则是通过边缘检测算法计算出高频分量中的边缘信号比,来对高频分量的边缘信号进行保留;实验结果表,该算法能够得到相比其他算法更为清晰的融合图像,具有一定的实用价值。
    8  基于中间均衡直方图的红外图像非均匀性校正
    康长青,张其林,郑毅,刘雨潇
    2013, 43(11):1240-1242.
    [摘要](202) [HTML](0) [PDF 932.76 K](589)
    摘要:
    针对目前红外场景校正算法存在的鬼影和参数时间漂移,提出基于中间均衡直方图的单幅图像校正算法。算法将场景校正的思想运用到图像列上,通过计算每一列的中间直方图算法来替代原始列的直方图。实验结果表明,算法优于总变差算法,具有简单快速,易于工程应用的优点。
    9  红外系统对隐身飞机的探测距离分析
    何建伟,曹晨,张昭
    2013, 43(11):1243-1247.
    [摘要](226) [HTML](0) [PDF 1.29 M](443)
    摘要:
    考虑红外隐身技术对飞机红外辐射特征的抑制,建立能量守恒模型分析隐身涂料表面发射率对目标辐射特性的影响;理论计算远程传输的大气透过率,总结有利于远程红外探测的大气传输规律;根据作用距离模型分析系统可控参数对作用距离提升的影响,理论计算表明,低信号检测信噪比和大光学系统口径的红外系统,在一定条件下,对隐身飞机可实现作用距离大于250 km的迎头探测。
    10  基于SOI悬浮波导的中红外热光调制器的分析
    檀亚松,余辉,郝寅雷,杨建义,江晓清
    2013, 43(11):1248-1251.
    [摘要](225) [HTML](0) [PDF 972.30 K](406)
    摘要:
    设计了一种基于SOI(Silicon-On-Insulator)单模中红外低损耗悬浮脊波导的MMI-MZI型热光调制器。对单模悬浮脊波导和基于悬浮波导的调制器的参数进行了分析,并给出了工艺实现方法。在波长5.4 μm,采用3D-BPM(Beam Propagation Method)方法对热光调制器的模型进行了传输特性的仿真。结果表明在加热电极长度为3 mm时,热光作用区通过很小的温度变化ΔT=5.3℃时,可以实现消光比为-40 dB。该中红外器件尺寸大,设计和制作容差大,在中红外硅基光子学有着重要的应用。
    11  低掺杂浓度n型GaAs欧姆接触的研究
    宋淑芳,赵建建,谭振,孙浩
    2013, 43(11):1252-1255.
    [摘要](186) [HTML](0) [PDF 1.18 M](903)
    摘要:
    利用传输线方法(TLM)重点研究了低掺杂浓度(2×1017at/cm3)n型GaAs接触层的欧姆接触,通过改变AuGe/Ni的厚度比、合金化的温度和时间等参数,获得了最优化的制备条件:AuGe/Ni/Au的厚度为50nm/25nm/100 nm,退火温度为400 ℃,退火时间为120s时,欧姆接触电阻率为最低3.52×10-4Ωcm-2,这一结果为量子阱结构太赫兹探测器芯片的制备奠定了基础。
    12  InSb薄膜分子束外延技术研究
    刘铭,程鹏,肖钰,折伟林,尚林涛,巩锋,周立庆
    2013, 43(11):1256-1259.
    [摘要](225) [HTML](0) [PDF 1.01 M](754)
    摘要:
    InSb材料由于其优异的光电性能,一直是军事领域重要的红外探测器材料。而高温工作是InSb发展的一个重要方向,开发分子束外延InSb材料是实现高温工作的基础。本文采用分子束外延工艺生长获得了高质量的InSb薄膜,通过金相显微镜、X射线双晶衍射仪、原子力显微镜、SEM和EDX等检测手段对InSb外延膜进行表面缺陷、晶体质量表征和分析,并采用标准的InSb器件工艺制备128×128焦平面探测器芯片进行材料的验证,结果表明该材料性能可以满足制备高性能器件的要求。
    13  光谱偏振探测对伪装网的识别研究
    王启超,汪家春,赵大鹏,马丽芳
    2013, 43(11):1260-1264.
    [摘要](261) [HTML](0) [PDF 1.25 M](285)
    摘要:
    为解决传统光强探测手段难以有效探测和识别伪装网这一难题,基于偏振探测技术搭建了光谱偏振探测成像系统,对南方冬季干枯草地背景下的某林地型和荒漠型数码迷彩伪装网进行了实验研究,获得了400~1000 nm波段场景的偏振图像。通过编制的软件对测试结果进行处理分析以提取其中的偏振信息,得到了背景与伪装网偏振度的变化规律。研究结果表明:自然背景与伪装网的偏振特性有较大差别,偏振信息可以增强图像中目标与背景的对比度,提高目标识别的准确率。因此,光谱偏振探测技术可以实现对复杂背景中传统伪装目标的有效探测和识别。
    14  水解-熔融法制备掺镱光子晶体光纤的研究
    胡前生,周桂耀,夏长明
    2013, 43(11):1265-1267.
    [摘要](226) [HTML](0) [PDF 896.60 K](190)
    摘要:
    采用水解-熔融法制备高浓度掺镱双包层石英光子晶体光纤,通过对该制备方法及原理的探索研究,根据98.3%SiO2、0.2%Yb2O3、1.5%Al2O3(摩尔比)的配方进行设计,制备出高浓度镱离子掺杂的石英基双包层光子晶体光纤。该方法可有效提高稀土离子的掺杂均匀性。
    15  大气湍流对激光信号影响的数值模拟
    朱耀麟,宋苗
    2013, 43(11):1268-1272.
    [摘要](290) [HTML](0) [PDF 992.11 K](571)
    摘要:
    为了分析大气湍流对传输在其中的激光信号的影响,依据随机信号与随机过程的相关理论,推导出无线激光通信系统的信噪比(SNR)、误码率(BER)的计算公式,探讨闪烁指数、大气结构常数以及激光波长对信噪比、误码率的影响,并且对信噪比和误码率在不同大气结构常数、不同激光波长下随传输距离的变化进行了数值模拟。结果表明:弱起伏条件下,闪烁指数的增大会导致通信质量的降低;大气湍流对激光通信系统的信噪比和误码率都有显著影响,对比不同激光波长对系统的影响发现,选用长波长激光信号可以增加信号传输的有效距离,抑制系统误码率的增长,改善无线激光通信系统的通信质量。
    16  多光纤点光源干涉法制作光子晶体的研究
    王高亮,孙晓红,郝宇,黄颖娟
    2013, 43(11):1273-1276.
    [摘要](202) [HTML](0) [PDF 1.47 M](129)
    摘要:
    利用多光纤点光源全息干涉法对四光纤(4+1)和五光纤(5+1)的干涉场进行理论模拟和实验测量,并比较了中心光束对整个干涉场的影响,研究表明中心光束只对干涉场对比度有影响,而不影响干涉晶格结构。同时给出了多光纤干涉的实验结果,从实验结果看出,实验和理论有比较好的一致性。并且设计了四根光纤干涉形成的渐变型光子晶体结构,对其光场的分束和聚焦作用进行了理论模拟。本文的研究为制作渐变型光子晶体分束器和聚焦透镜提供了很好的理论和实验依据。
    17  半无限周期光子晶体全反射隧穿机理的干涉诠释
    刘启能
    2013, 43(11):1277-1281.
    [摘要](224) [HTML](0) [PDF 1.31 M](142)
    摘要:
    为了解释一维半无限周期光子晶体全反射隧穿效应的产生机理,利用光的干涉理论推导出一维半无限周期光子晶体的全反射隧穿峰的透射率公式和波长公式,成功地解释了一维半无限周期光子晶体的全反射隧穿现象的产生机理。并利用干涉理论和共振理论对一维半无限周期光子晶体全反射隧穿现象的特征进行了比较研究,两者的结论是一致的。
    18  室温下中药附子的太赫兹波谱分析
    李小霞,邓琥,廖和涛,尚丽平,何俊
    2013, 43(11):1282-1285.
    [摘要](219) [HTML](0) [PDF 945.17 K](683)
    摘要:
    为了对中药附子的道地性和品种进行鉴别以及控制产品质量,采用了飞秒激光激发光电导天线的太赫兹时域光谱技术,对同一产地4种不同制片方式的附子样品在室温干燥环境进行了检测和分析。结果表明:附子的太赫兹时域谱包含有幅度和相位信息,频谱具有较好的重复性,4种附子样品频谱明显分为两组。4种样品的太赫兹折射率存在明显的差异,可对不同的制片方式进行直观鉴别。由于吸收随着频率增加而增加,纯附子压片样品的有效频谱范围为0.2~1.05 THz,在此频谱范围内没有明显的特征吸收峰,吸收谱与THz频谱一致,因此附子道地性鉴别应考虑因不同制片方式造成的差异。
    19  基于目标与背景相异位移配准的非均匀校正算法
    杨硕 赵保军 毛二可 唐林波
    2013, 43(11):1286-1290.
    [摘要](310) [HTML](0) [PDF 1.37 M](293)
    摘要:
    本文针对场景图像中目标和背景存在着不同运动的情况,提出了一种基于图像分离和配准技术的校正算法,新算法通过傅里叶变换相位相关方法,估计出目标与背景的两种运动位移,然后通过计算匹配像素点的平均绝对误差将目标和背景进行标识区分,建立关于目标和背景位移量的误差平方和方程组,求解得到亚像素位移量,改进了原有的代数校正方法,分别根据目标和背景的位移顺序校正,并通过剔除无匹配点的双线性插值方法对新算法进行完善。计算机模拟图像序列与实际红外图像序列的实验结果表明,该算法比目前常用的代数校正算法具有更好的适应性,具有较高的实用价值。
    20  面向图像分类的SAR与可见光图像融合
    陈磊,杨风暴,王志社,纪利娥
    2013, 43(11):1291-1295.
    [摘要](278) [HTML](0) [PDF 1.00 M](180)
    摘要:
    SAR和可见光图像成像机理不同,图像差异较大,较难取得良好的融合效果。本文直接面向SAR图像分类,在NSCT变换融合框架下,利用遗传算法搜索低频加权系数,高频系数采用空间频率取大规则对SAR和可见光图像进行融合。实验结果表明本文方法获得的融合图像分类效果更好,更加有利于图像识别等后续处理。
    21  高光谱空谱一体化图像分类研究
    高晓健,郭宝峰,于平
    2013, 43(11):1296-1300.
    [摘要](306) [HTML](0) [PDF 1.04 M](327)
    摘要:
    高光谱图像分类是遥感图像处理技术中的一个热点,提高分类精度是目前一个重要研究方向。常规的高光谱图像分类技术主要关注于如何更好地利用光谱空间的分类信息,往往忽视图像空间域信息。本文提出了一种基于空谱一体化处理的高光谱图像分类方法,在利用数据进行自身光谱特征分类的同时采用区域生长法和二值形态学法相结合的空间域有效信息对光谱分类结果进行补充。实验证明本方法能提高高光谱图像分类精度。
    22  基于能量的自适应小波变换图像压缩算法
    万智萍
    2013, 43(11):1301-1306.
    [摘要](208) [HTML](0) [PDF 972.57 K](457)
    摘要:
    针对现有压缩算法计算量大以及压缩质量差等问题,文章根据图像能量的分布特性,提出了一种基于能量的自适应小波变换图像压缩算法。通过优化扫描法以及小波的分解模式来提高算法的准确率,并根据低频子带的扰动性大小,来对低频子带进行量化处理,而高频子带则是利用边缘检测算法的高效性,来提取高频子带中的有效信号,进而保证图像压缩的高效性与准确性。实验结果表明,文章算法的仿真结果与预期目标相符,有效证明了算法的可行性。
    23  基于模糊增强的医学图像分割分水岭算法研究
    张利红,梁英波,吴定允
    2013, 43(11):1307-1310.
    [摘要](148) [HTML](0) [PDF 950.16 K](377)
    摘要:
    医学图像存在病变区域和背景区域,病变区域是分割的重点。针对传统分水岭算法对噪声敏感和易于产生过分割的问题,提出了一种将多尺度形态学边缘检测、模糊增强和控制标记符分水岭相结合的分割策略。该方法首先结合大结构元素和小结构元素各自的优点,用多尺度形态学边缘检测降弱过分割;其次用模糊增强算法使原始医学图像中粗细的边缘都能够得到增强;最后采用基于前景和背景标记的分水岭分割算法进行分割。仿真实验表明,该算法不仅可以有效的克服分水岭变换严重的过分割问题,得到有意义的区域分割,而且还具有较强的区域轮廓定位能力,不需要再进行后续的合并处理,算法简单,同时具有多尺度的特点,能够适应医学图像分类与信息提取的需求。
    24  基于二维经验模态分解的高光谱影像去噪方法
    厉祥,王文波
    2013, 43(11):1311-1315.
    [摘要](224) [HTML](0) [PDF 2.60 M](186)
    摘要:
    高光谱遥感图像同时具有二维空间信息数据和一维光谱信息数据,具有图谱合一的特点且谱间信息具有强烈的相关性,针对高光谱图像的这些特点,提出一种基于二维经验模态分解的高光谱图像降噪方法。该方法利用二维经验模态分解对各波段的高光谱图像分别进行分解,得到不同尺度的固有模态函数;根据含噪声较大的波段和含噪声较小的波段的谱间对应关系计算权系数值,对含噪声较小波段的高频固有模态函数系数进行加权求和,利用加权后的系数值代替含噪声较大的波段的高频固有模态函数系数;利用去噪后的高频系数进行重构得到去噪后的高光谱图像。实验表明,该方法能够对高光谱影像进行有效去噪,同时亦能较好地保留图像细节信息,与经典的小波去噪方法相比,使用该方法去噪后的图像具有更高的峰值信噪比和更好的视觉效果。
    25  基于代数特征的多光谱图像特征提取方法
    刘松涛,常春,马新星 王赫男
    2013, 43(11):1316-1321.
    [摘要](219) [HTML](0) [PDF 888.12 K](567)
    摘要:
    多光谱图像特征提取的好坏直接关系着目标识别算法的复杂程度,也影响着最终目标识别的性能。研究了一维主成分分析(1DPCA)、二维主成分分析(2DPCA)、一维奇异值分解(1DSVD)和二维奇异值分解(2DSVD)等代数特征提取方法,并用这些方法构成图像识别框架的特征提取部分,通过识别率的大小来验证是否适合于多光谱图像特征提取。实验结果表明:①与可见光图像目标识别相比,PCA和SVD特征更适合于红外图像目标识别;②训练样本分类时,PCA和SVD特征的识别性能改善不明显;③训练样本少时,SVD重构图像、2DSVD和1DPCA特征的识别性能较好。

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