• 2013年第5期文章目次
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    • >综述与评论
    • 电子稳像中稳像质量评价方法研究

      2013, 43(5):477-481.

      摘要 (803) HTML (0) PDF 852.87 K (785) 评论 (0) 收藏

      摘要:在使用电子稳像算法对抖动视频序列进行稳像后,如何对稳定后的图像序列进行评估,目前尚未有一个统一的评价标准。对目前常用的主、客观稳像图像评价方法进行介绍分析,考虑不同的场景使用不同的评价方法。分析人眼视觉特性,认为结合人眼视觉特性的评价方法能较为全面客观的反映稳像图像质量是未来图像质量评价的发展方向。为进一步研究稳像图像质量评价提供理论基础。

    • >激光应用技术
    • 大气后向散射对主动探测激光脉冲的影响

      2013, 43(5):482-485.

      摘要 (760) HTML (0) PDF 848.49 K (461) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了大气散射模型导致的后向散射对激光脉冲的影响,建立了激光脉冲后向散射物理模型,可用于估算后向散射产生干扰脉冲的功率。利用雪崩二极管探测器(APD)对实际大气条件下大气后向散射对探测激光脉冲产生的干扰脉冲进行了测量,结合测量结果和模型计算结果得到气溶胶和分子散射综合相函数值,与实测后向散射相函数值具有较好的一致性,对设计激光主动探测系统具有实际应用价值。

    • 空间激光通信探测器阵列接收合并技术

      2013, 43(5):486-490.

      摘要 (752) HTML (0) PDF 1.14 M (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:大气湍流、吸收和散射等因素引起的光强闪烁严重影响了空间激光通信系统的效率,导致激光束能量衰减、信噪比下降,探测器阵列分集接收技术能有效克服这种影响。主要研究了探测阵列分集接收的三种合并方式,即选择式合并、等增益合并和最大比合并。分析对比了三种合并方式在提高功率增益和信噪比方面异同点。在相同大气湍流和中断概率条件下,最大比值合并对信号改善最为明显,等增益合并次之,选择式合并在分集接收中对信号改善最小。当两路分集接收时,最大比合并相对于无分集时信噪比改善因子提高了100%,等增益合并提高了78.5%,选择式合并提高了50%。最大比合并实现复杂,选择式合并实现相对容易,可根据实际工程性能要求,选择合适的合并方式。

    • 激光多普勒冷却场中中性钠原子的耗散力特性

      2013, 43(5):491-495.

      摘要 (659) HTML (0) PDF 970.24 K (503) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了激光多普勒冷却场作用下中性钠原子的受力特性,基于光学布洛赫方程和密度矩阵探讨了中性钠原子的耗散力,得到了不同激光多普勒冷却场参数条件下耗散力的特征。仿真结果表明侧面冷却可以由激光多普勒冷却场来实现。这为沉积原子光刻技术打下了理论基础。

    • Compton散射对椭圆偏振激光调制不稳定性的影响

      2013, 43(5):496-500.

      摘要 (711) HTML (0) PDF 856.35 K (446) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用相对论理论和多光子非线性Compton散射模型,对等离子体中多光子非线性Compton散射对椭圆偏振光调制不稳定性的影响进行了研究,给出了调制不稳定性的时间增长率修正方程,并进行了数值模拟。结果表明,与散射前相比,Compton散射光越强,引起调制不稳定性的最大时间增长率增量越大。在激光等离子体临界面附近处,散射引起的调制不稳定性的最大时间增长率增量加速了激光场的坍塌。

    • >激光器技术
    • 温控体布拉格光栅外腔单管半导体激光器

      2013, 43(5):501-503.

      摘要 (702) HTML (0) PDF 819.19 K (657) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究铷蒸气激光中的线宽匹配技术,基于半导体制冷片(TEC)的温度控制技术设计了窄线宽可调谐单管半导体激光器。利用半导体激光器的温度漂移特性,使LD的激光光谱中心波长在780 nm附近(工作温度-6 ℃),采用体布拉格光栅(VBG)外腔结构改善了LD的激光光谱,获得了功率1.448 W线宽0.13 nm的激光输出。通过调节VBG的温度,LD波长可从779.28 nm调谐至780.13 nm,调谐范围达850 pm。

    • 1064 nm波段泵浦掺铥光纤激光器的理论研究

      2013, 43(5):504-508.

      摘要 (799) HTML (0) PDF 1004.06 K (532) 评论 (0) 收藏

      摘要:文章对1064 nm波段泵浦掺铥光纤激光器进行理论分析,以获得到对实际研究有用的结论。先从理论分析计算了1064 nm泵浦掺铥光纤激光器的粒子速率方程和传输方程,并在传输方程中考虑了泵浦光和激光本征吸收影响。利用matlab软件理论模拟不同长度光纤的正反向泵浦光和激光在光纤中的分布。模拟讨论了输出功率与最佳光纤长度的关系,以及激光本征吸收系数和掺铥离子浓度对输出功率的影响。最佳光纤长度时的激光输出功率最高。考虑激光本征吸收是合理的,较小的本征吸收有较高的最大的输出功率。存在一个最佳的掺杂离子浓度使得输出功率最大。

    • 基于σ腔光纤锁模激光器

      2013, 43(5):509-512.

      摘要 (651) HTML (0) PDF 867.72 K (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种基于σ腔的非保偏光纤主动锁模光纤激光器。首先对激光器各个器件建立数学模型,并采用脉冲跟踪的方法对随机信号衍变成锁模脉冲信号的过程进行了仿真;然后搭建激光器系统,在仿真参数与实验参数一致的情况下,得到了基频为9.34 MHz,脉冲宽度980 ps的激光序列,实验与仿真的结果一致。

    • >红外技术及应用
    • 基于有限元的材料红外无损检测研究

      2013, 43(5):513-517.

      摘要 (602) HTML (0) PDF 903.41 K (432) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过有限元求解材料的二维导热模型,利用ANSYS仿真获取材料表面的温度分布,把表面温度计算值和仿真结果的误差平方和作为目标函数,借助于共轭梯度法来优化该目标函数。仿真结果验证了算法的可行性,可以达到红外无损检测的目的。研究表明:材料内部缺陷深度和材料的热导率是影响表面温差的重要因素,缺陷距离表面的深度越小,材料表面的温差越大;材料表面温差随热导率的增加呈现为先增大后减小的趋势。该方法可获得材料内部缺陷较为准确的位置和缺陷大小信息,为红外成像无损检测提供了可行的手段。

    • 多步长最小能量差法恒星亚像素质心计算

      2013, 43(5):518-521.

      摘要 (769) HTML (0) PDF 856.36 K (602) 评论 (0) 收藏

      摘要:恒星质心的确定对天文导航起着至关重要的作用,白天拍摄的近红外恒星图像,由于极强的天空背景,信噪比极低,恒星目标基本被淹没在背景中,给质心定位带来极大的麻烦。传统的一阶矩法、加权质心法计算简单但是误差较大,尤其在低信噪比条件下。高斯曲面拟合法虽然定位精度较高,但计算复杂。分析恒星成像时能量的分布,提出基于多步长最小能量差的质心定位方法,该方法使用线性叠加缩小质心区域,利用恒星能量分布的对称性,基于试探性质心寻找,求取能量差值的最小值进行质心位置计算,并采用模拟星图验证比较,实验表明,该方法定位精度可达0.001 pixel,对低信噪比条件下的质心计算具有较好的效果。

    • 平台直方图均衡算法实现的存储优化方法

      2013, 43(5):522-525.

      摘要 (628) HTML (0) PDF 866.77 K (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:通常热成像系统采用14 bit AD进行探测器输出的模拟数据的采集和处理,而显示设备只要求8 bits数据宽度,因而需要进行动灰度变换。平台直方图均衡是一种常用的变换方法,但直方图的统计以及计算需要消耗大量存储资源,在实现过程中通常需要专用存储器。通过对原始图像的通过抽样统计和、灰度范围线性预压缩以及预设平台最大值的方法可以大幅降低该算法对存储量的需求,并满足在FPGA片内实现的要求。该方法已经在FPGA处理电路上实现,实际试验取得了较好的效果。

    • 动态红外成像系统MRTD的测试与分析

      2013, 43(5):526-531.

      摘要 (635) HTML (0) PDF 1.39 M (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种在正弦运动状态下测试红外热像仪最小可分辨温差(MRTD)的方法,建立了正弦运动状态下测试靶标灰度对比度变化的数学模型,采用MATLAB软件模拟得到该数学模型曲线,从理论上直观地阐述了在正弦运动下,目标四杆靶灰度对比度的变化趋势,为MRTD的动态测试提供了坚实的理论基础。论文设计并研制了实验平台,采用统计学方法对实验数据进行分析,得到扰动情况下红外热像仪的MRTD值。实验结果表明,提出的方法和实验装置能准确地完成动态MRTD的测试。

    • >光电技术与系统
    • 手持激光测距仪及其发射电路

      2013, 43(5):532-535.

      摘要 (782) HTML (0) PDF 993.32 K (1430) 评论 (0) 收藏

      摘要:脉冲相位激光测距法是当前手持激光测距仪采用的一种新型测距方法,针对这种测距方法,设计了一种简易的产生测距激光信号的电路方案,其中包含频率合成方案、激光调制电路,并分析了设计对于测距的范围、精度、周期、能耗的影响,指出了提高测距指标的关键所在。另外,通过跨导运放的使能端实现了间歇发射激光脉冲串的目标,提高了发射激光的峰值功率,这有利于增加测距范围。电路设计方案简易,对手持激光测距技术研究有一定的参考意义。

    • 双光路全光纤电流互感器的研究

      2013, 43(5):536-539.

      摘要 (702) HTML (0) PDF 981.67 K (519) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了使光纤电流互感器具有快速、准确地测量出电流值的能力,本文在分析法拉第电磁感应效应的偏振调制型全光纤电流互感器的基础上引入双光路检测法,将光纤中输出的线偏振光分成振动方向相互垂直、传播方向成一定夹角的两束光。经光信号转换器转换成电信号后系统对其进行放大、滤波处理后得到无噪正弦波信号,结合TMS320F28335测试平台对输出的两路信号进行同步采集、解调,通过运算求出法拉第旋转角,并拟合法拉第旋角与参考电流值得出两者关系式,最终使测量系统能够在高压环境下快速、准确地测量电流值。由此可见,本系统适用于高压环境下对大电流进行检测。

    • >电子电路
    • 一种应用于线列TDI型红外焦平面的数字化读出电路

      2013, 43(5):540-543.

      摘要 (830) HTML (0) PDF 974.83 K (566) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于红外焦平面的数字化一直是当前的研究热点之一,如何满足红外焦平面器件的功耗和面积要求,同时还能达到足够高的转换速率和转换精度是目前存在的一个的难点。针对线列TDI型红外焦平面的特点,提出一种新型SAR型ADC的方法并设计相应的读出电路,通过在SMIC 0.18 μm工艺下模型的仿真,该读出电路可以达到最高80.2 dB的信噪比的情况下,功耗仅为230 μW。

    • 基于功率晶体管窄脉冲激光驱动设计

      2013, 43(5):544-549.

      摘要 (746) HTML (0) PDF 1.25 M (1512) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光的高功率、窄脉冲是提高激光引信系统精度,提高引信抗干扰能力的重要手段。为实现小体积的高频、高功率、窄脉冲激光发射,采用大功率晶体管正反馈设计出晶闸管开关应用于高频脉冲激光测距窄脉冲激光发射电路,用钳位二极管抑制激光器反向击穿。通过对RLC充放电回路、晶体管开关电路、晶闸管器件的分析,设计SCR电路,分析放电回路的三个步骤,运用pspice仿真程序对驱动电路进行了参数仿真。制作了印刷电路板,得到峰值电流12 A,脉宽8 ns的脉冲电流。

    • >图像与信号处理
    • 基于亮度不变特征的自适应双边滤波算法

      2013, 43(5):550-553.

      摘要 (496) HTML (0) PDF 874.70 K (342) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前滤波算法存在的亮度敏感性不足,提出基于亮度不变特征的自适应双边滤波算法。算法首先利用局部相位的最大矩和最小矩来建立空间参数的角点和边缘信息表示,接着采用灰度均一性测度来建立亮度距离参数与图像内在噪声的关系,从而建立双边滤波的自适应参数调整策略。实验结果表明,提出算法的平均峰值信噪比值比已有算法高0.49~2.2 dB,具有更好的图像视觉质量和边缘保持能力。

    • 线特征和SIFT点特征结合的异源图像匹配算法

      2013, 43(5):554-558.

      摘要 (794) HTML (0) PDF 1.14 M (643) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于直线特征和点特征结合的红外和可见光图像匹配算法。首先利用快速直线检测算法对图像进行直线检测,并对结果进行处理以保留主要直线结构;然后,引入高斯尺度空间,统计直线支持区域中所有像素的梯度信息建立描述矩阵,计算矩阵列向量的均值和标准差作为直线描述子,对直线进行匹配;接着,利用匹配直线两两相交构建交点进行SIFT描述并匹配;最后,剔除不满足对应交点匹配的直线。实验结果表明,该算法能够有效实现红外与可见光图像特征匹配,特别适用于包含明显直线轮廓的图像。

    • 实拍运动模糊图像的退化参数估计与复原

      2013, 43(5):559-564.

      摘要 (1062) HTML (0) PDF 990.25 K (926) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对实拍运动模糊图像的复原问题,分析了实拍图像与仿真模糊图像的特征差异,提出一种适用于实拍图像退化参数估计的方法。首先计算退化图像的倒谱,选用倒谱灰度极小值的绝对值作为阈值把倒谱变为二值图像,再去除中心的十字亮线;然后用点到直线的距离公式计算出二值图像的亮条纹方向,即得运动模糊方向;最后以退化图像中心为旋转轴,将运动模糊方向旋转至水平方向,用差分自相关法计算模糊尺度。把估计的点扩散函数(PSF)代入维纳滤波算法复原实拍图像,复原效果证明参数估计结果正确。

    • 基于Logistic映射的压缩图像加密算法

      2013, 43(5):565-568.

      摘要 (666) HTML (0) PDF 948.63 K (479) 评论 (0) 收藏

      摘要:大多数的图像加密算法是针对整幅图像的,加密、解密和传输效率较低。利用局部图像的特点,采用自适应的分块方法以及多种块分类技术相结合对图像进行块分解,借助Logistic映射产生的混沌序列分别对分解后的图像序列块进行不同密钥的加密。经实验验证,该方法不仅增加了输出密钥序列的周期性和安全性,而且提高了加密、解密速度及传输效率,加密、解密效果良好。

    • 一种双边核函数的新Harris角点检测算法

      2013, 43(5):569-572.

      摘要 (428) HTML (0) PDF 813.39 K (594) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前Harris算法存在的对噪声敏感和检测率不高的不足,提出一种双边核函数的新Harris角点检测算法。算法首先采用双边滤波器来代替原有的高斯低通滤波器,来增强算法的鲁棒性;接着采用多尺度分解来建立真实角点和伪角点的分割阈值。实验结果表明,提出的算法能精确地检测图像角点。

    • TD-ERCS混沌系统和提升小波相结合的图像加密方法

      2013, 43(5):573-577.

      摘要 (422) HTML (0) PDF 1.12 M (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效解决数字图像在通信传输中安全性的问题,提出了一种基于TD-ERCS混沌系统和提升小波理论相结合的数字图像加密方法。该方法首先对数字图像进行提升小波变换,得到数字图像的子带图像。然后,利用TD-ERCS混沌系统生成混沌序列对子带图像进行置换加密。数字图像的接受方在接收到加密的子带图像后,可以采用解密算法还原子带图像并在接收端重构原始数字图像。最后,对算法的安全性进行理论分析和计算机仿真。实验结果表明,该方法对数字图像加密具有良好的安全性。

    • 基于量子最大熵多阈值算法的图像分割研究

      2013, 43(5):578-582.

      摘要 (509) HTML (0) PDF 920.53 K (431) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对图像分割中的问题,采取量子多阈值最大熵算法。首先确定图像信息最大熵的概率密度函数,求解出熵最大化验前密度;接着把图像用灰度值分成背景和物体两个区域,统计不同的灰度等级内像素的量子比特值,由所占的比例得出像素点的最佳分割阈值;最后给出了算法步骤。实验仿真给出了不同算法的图像分割结果,本文算法对噪声的抑制能力较强,得到较高精度的图像,并且保留了边缘的重要信息。

    • 基于HVS的红外图像增强技术研究

      2013, 43(5):583-586.

      摘要 (442) HTML (0) PDF 978.87 K (598) 评论 (0) 收藏

      摘要:依据人眼视觉系统(human visual system,HVS)特性并结合红外图像的特点,针对不同的背景像素统计量对红外图像直方图均衡化的影响进行了分析和研究,提出了一种基于HVS的红外图像增强技术。理论分析和实验结果证明,提出的增强技术与传统的直方图均衡化增强方法相比,增强后的红外图像细节清晰,对比明显,目标信息易被人眼视觉观察,具有很好的实际应用价值。

    • 红外数字图像清晰化显示系统设计

      2013, 43(5):587-591.

      摘要 (524) HTML (0) PDF 974.17 K (424) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对海空背景红外图像对比度低,噪声干扰大的特点,提出了基于图像滤波、图像子区域增强及图像超分辨率重构方法等算法组合使用的方法,并改进了常用的色调映射算法,由此设计了红外图像清晰化显示系统,实验显示:该系统稳定可靠,明显改善红外图像的显示效果,实时性好(处理速度大于25 c/s),满足使用要求。

    • 局部高斯尺度混合模型的傅里叶-小波图像降噪

      2013, 43(5):592-595.

      摘要 (406) HTML (0) PDF 980.59 K (544) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于局部高斯尺度混合统计模型的傅里叶-小波图像降噪方法。所提出的降噪方法综合了两者的优点,考虑到噪声小波系数间的相关性,小波系数统计特性通过局部高斯尺度混合统计模型来刻画。实验结果表明,此法可有效去除噪声,并且能够克服传统的小波去噪效果与选用的小波基函数相关的局限性,和其他方法相比,无论从视觉上还是峰值信噪比上比较,此方法降噪效果明显较好。

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