摘要:美国陆军机动近程激光防空系统是公开报道的全球首款正式列装部队的伴随式战术激光防空系统。该系统主要为了应对目前美国陆军部队面临的中低空无人机、迫击炮等威胁。文中根据公开报道的信息,对该系统研制进程、组成及主要功能进行了梳理,对系统主要技术指标进行了总结和分析。结合已有的系统相关参数及激光系统理论分析模型,详细分析了该型系统所具备的毁伤能力及在陆军伴随式防空作战中为有效应对无人机威胁可采用的运用方式。本文为深入理解该类型战术激光防空系统在未来战场的作战方式及所能发挥的作用提供参考。

摘要:多波段共孔径共焦面光学系统由于具备“一个光学镜头与一个探测器”的性能等效于传统光学系统(两个光学镜头搭配两个探测器)的能力,共口径共焦面成像能够实现视场与目标信息的匹配,为后续各波段信息融合提供前提条件。基于其光学元件数量少、体积小等特点,已经成为多波段光学系统新的研究方向。特别是环形反射式光学系统,凭借其体积小的优势,在枪瞄准镜、导引头、机器视觉等领域占据着重要的位置。本文以多波段共孔径共焦面光学系统发展为主线,分析了多波段共孔径共焦面光学系统的研究现状,全面介绍了多种类型的多波段共孔径共焦面光学系统,讨论了其光学结构特点、光学系统性能,并比较了这几种光学系统的优缺点,供光学设计领域研究人员共同研讨。

摘要:为了提高阵列光纤激光器的可靠度,本文利用k/n(G)表决模型灵活性和高容错的特点,使用冷储备单元,对光纤阵列进行冗余设计,从而实现在激光器输出功率可控的前提下使用寿命得到提升。k/n∶M(G)冷备表决系统包含n个工作单元,M个冷储备单元,当至少有k个单元正常工作时系统正常工作。本文结合5光模块可控阵列光纤激光器,建立3/5∶2(G)冷备表决系统的等效模型,对不同冗余策略下的光纤激光器的可靠度和平均寿命进行求解,然后根据最佳策略对表决系统进行优化,最后利用蒙特卡罗仿真试验证明方法的正确性与可行性。

摘要:本文利用双波长泵浦(DWP)技术建立了35μmEr∶ZBALN光纤激光器及光纤放大器的理论模型。研究了光纤不同参数下激光器及放大器的能级粒子数动力学行为及沿光纤长度上光功率分布特征,计算分析了光纤长度、输出端反射率、铒离子掺杂浓度对于35μm激光功率的影响。研究结果显示了光纤长度、输出端反射率存在的最佳范围,高掺杂铒离子浓度光纤相对于低掺杂仅需要较低的976nm泵浦功率即可实现有效的35μm激光输出,且高掺杂浓度下的交叉驰豫过程能阻止猝灭行为,模拟实现了35μm光纤激光的高效放大。数值模拟结果对35μm激光振荡器及高功率放大的参数设计具有指导意义。

摘要:由于FMCW光源非线性频率调制的影响,其差频信号的频谱会出现展宽,降低频谱分辨率,因此光源非线性校正是该体制激光雷达精确测距的前提。为了避免现有非线性校正技术系统结构复杂,测量成本高的缺陷,本文提出了基于误差补偿的FMCW光源非线性校正法。该方法通过输出信号与线性回归数据之间的误差,构建与输出信号频率变化趋势相反的校正数据作为激光器的调制信号源。经过若干次循环补偿,逐步将输出信号频率与线性回归数据之间的决定系数提高到09995以上。最终通过距离测量实验,验证了该方法的有效性和可行性。

摘要:针对传统点云配准方法易受到噪点、离群值和重叠度的影响,造成配准精度低和效率低等缺点,提出了一种利用信息熵改进的欧式距离聚类中心点的方法来完成点云配准。首先对两片点云进行体素格网下采样,加快后续处理效率,不同于欧式聚类直接利用距离聚类,先计算点的特征值,根据特征向量求得的信息熵,利用特征向量来选取聚类,再提取出各类别的中心关键点,后使用KD tree算法进行点对的搜索和对应,结合对应点对的位置信息估计出初始变换矩阵,作为精配准的输入矩阵,为后续精配准提供良好的初始位姿;最后采用双向KD tree改进的点到面ICP 算法进行精确配准。选用了长约300m的道路点云数据进行实验,与四种方法在重叠度为10时进行比较,结果表明算法的RMSE为0074m,总体配准过程消耗时长为30256s,比四种算法的配准精度和效率更高。

摘要:针对二维激光雷达在检测行人位置时,因缺少高度信息导致对行人特征识别不准确,易产生误判的问题,提出一种基于二维激光雷达与深度相机联合检测的行人识别方法。使用支持向量机(SVM)筛选出激光雷达点云数据中属于行人腿部曲线的点云段并以此确定行人位置；视觉图像中引入人体识别算法框选行人,利用人体外边框中心点处图像坐标和深度值解算行人位置。将雷达与相机获得的行人位置信息加权融合得出行人实际位置。实验结果表明,所提方法在继承激光雷达测量精度的同时,极大地减小了误判率,证明该方法的有效性。

摘要:超短激光微加工进行优化时涉及到多个参数,而这些参数间往往存在着复杂的相互关系,导致优化方法的优化性能较差。为此,提出超短激光微加工数学建模优化分析方法。首先,基于导热微分方程分析超短激光微加工在表面产生的热累积作用,根据分析结果构建超短激光微加工的数学模型；然后,通过数学模型,分析不同抛光参数对加工过程中的热效应和热应力的影响程度；最后,采用递阶结构对硬化层的分布平均性、表面层深与硬度等目标进行优化,以此构建超短激光微加工数学优化模型,实现优化分析。实验结果表明:运用该模型后平均加工精度高达99,粗糙度最低时仅为5,光洁度与均匀性均达到了90以上,具有较好的实用性。

摘要:验证激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术在千赫兹级激光条件下检测准确性对LIBS技术应用于大区域、高效率激光除漆过程监测具有重要意义。本文采用高频(kHz级)1064nm红外脉冲光纤激光器清洗飞机蒙皮漆层,结合能谱仪测试结果及原子光谱数据库数据,研究千赫兹激光对LIBS光谱谱峰波长和峰值强度的影响,并验证LIBS技术在千赫兹级激光除漆过程中的准确性。结果表明千赫兹谱峰较赫兹谱峰波长位置向蓝光区域偏移,偏移量不大于018nm。380nm～425nm范围内的谱峰完全消失,425nm～550nm范围内的谱峰信噪比下降。能谱仪测试结果与赫兹级LIBS光谱协同验证了千赫兹级激光条件下LIBS技术检测效果的准确性。表明在大区域、高效率飞机蒙皮激光除漆过程中,LIBS技术可用于除漆过程监测。本研究可为千赫兹级激光除漆过程LIBS监测提供参考。

摘要:基于局部特征的三维点云配准是计算机视觉和机器人技术领域的核心问题,现有的大多数三维局部特征描述符均是浮点型的。首先,本文提出了一种二进制局部特征描述符,即二进制深度图像描述符(BDIF),用于描述三维局部特征；其次,提出了一种基于BDIF的配准算法,用于大场景的点云配准。BDIF根据局部曲面到投影面的距离将局部结构编码为位串。具体来说,BDIF描述符是在关键点附近建立一个局部坐标系,以实现旋转不变性,然后在三个正交投影面上对空间信息进行编码。之后,根据阈值法完成二值化,并利用最大类间方差确定分割阈值。基于BDIF开发了一种高效的点云配准算法,该算法采用自适应尺度的Welsch估计空间变化参数,能有效处理大场景采集到的点云数据。最后分别在Retrieval和WHU TLS数据集上进行了广泛的实验,实验结果证明了本文所提的BDIF和基于BDIF的点云配准算法的有效性和总体优越性。

摘要:为了评价n on p长波碲镉汞红外焦平面探测器在低光通量下的性能参数,搭建了低光通量测试平台。首先,介绍了低光通量测试平台相关情况,并对器件的暗电流测试结果进行了分析。然后,在低光通量测试平台上对长波碲镉汞红外探测器在低光通量下的黑体响应性能。最后,对比分析不同光通量下性能参数如响应率、波段探测率性能参数的变化,并给出了器件工作温度改变对器件性能影响的结果。测试结果表明,对于108μm@50K的碲镉汞焦平面探测器,在器件工作温度50K,光通量密度为58×1014ph·s-1·cm-2条件下,器件波段探测率达到峰值15×1012cm·Hz1/2·W-1,此时探测率不再随积分时间的增加而提高。实验计算结果及相关参数可为探测器应用提供参考。

摘要:本文提出一种在水雾环境下进行全息成像的方法。该方法采用波长处于“大气窗口”的红外激光器,通过实验模拟出雾气环境,以探究不同雾气浓度对红外光的全息成像效果影响,并设置可见光数字全息实验作为对比。通过对比红外光与可见光重建图像的不同图像质量评估参数,结果表明该系统红外光可清晰成像,而可见光数字全息系统则成像效果不佳。此外,由于红外光透水雾全息重建像受零级与散斑影响严重,本文对得到的全息图重建像进行消零级与增强Lee滤波去噪声处理,以达到改善图像质量的目的。

摘要:在红外目标跟踪过程中,由于目标距离和视角的变化,红外目标的成像面积通常很小,使得红外图像中缺乏足够的像素信息,无法准确提取目标的特征,增加了目标跟踪的难度。因此,提出基于锚框的远距离多尺度红外目标跟踪技术。利用编码的方式对应追踪框图与真实框图,得到目标框中心坐标值。为保证计算的精准度,通过设定特征融合阈值判定提取信息与真实信息较高的重叠度,并按照锚框的边缘、中心以及顶点坐标对应划分像素网格,根据特征值输出分类输出向量,完成红外目标特征提取。由此采用损失函数给出锚框、目标框、实际框的类别损失以及候选框等不同类别损失函数,按照不同点在网格中的体素值,以编码形式逐一对比候选框和真实框数据,通过迭代实现远距离多尺度红外目标跟踪。实验结果表明,所提方法对远距离多尺度红外目标的识别效果较好,查全率曲线基本保持在09以上。说明所提方法具有良好的远距离多尺度红外目标跟踪效果。

摘要:金属增材制造是近年来发展迅速的一种高效材料加工技术,为了保障构筑件的质量和可靠性,应避免其内部形成对结构力学性能有显著影响的缺陷。本文研究了激光红外热成像检测技术在金属增材制造亚表面缺陷检测上的应用。首先,基于有限元仿真结果,研究了激光红外热成像检测对不同深度和尺寸的金属亚表面缺陷检测的可靠性,进一步地,考虑了粗糙表面对检测的影响,并对比验证了常用红外热成像序列处理算法的噪声干扰抑制性能；最后,对加工有人工内部缺陷的选择性激光熔融试件进行了实验验证。仿真和实验结果表明,激光红外热成像检测可以可靠地检出宽深比大于1的金属增材制造内部亚表面缺陷,通过常用的热成像序列预处理方法,可以有效地抑制粗糙表面干扰造成的空间噪声,此外,由于激光红外热成像检测技术具备高效、非接触以及可视化的优势,有望成为金属增材制造在线监测的可靠技术。

摘要:为解决目前在国内外便携式近红外光谱成像系统(fNIRS)检测设备便携性差与采样率低的问题。提出了基于FPGA的近红外光谱成像系统调制解调方法。首先,基于FPGA实现光源驱动信号的“频分-时分复用”调制,单光源多波长之间进行频分,多光源之间进行时分,提高采样频率(频分)的同时兼顾系统体积(时分)大小；其次,基于FPGA实现探测信号的嵌入式数字解调与数字滤波,以便于直接基于嵌入式系统解算血氧信号并进行嵌入式应用。相比于当前的便携式脑血氧采集设备,基于FPGA实现嵌入式近红外光谱成像系统的设计与开发,提高采样率的同时,降低对FPGA的要求,减小体积增加便携性,基于FPGA的信号解调为实现嵌入式应用奠定重要基础,有望适用于更多的应用场景。

摘要:主要研究Y型四能级原子系统中缀饰场功率控制的级联双缀饰四波混频的缀饰相互作用。首先,基于缀饰态理论求解当两个缀饰场同时入射非线性光学介质时的缀饰态的本征值,研究缀饰能级的位置与缀饰场功率的关系。接着,使用改变缀饰场功率,扫描探测场失谐的方法,研究四波混频的缀饰相互作用。研究发现,当两个缀饰场的失谐不同时,原子介质中会产生三个缀饰能级,相同时则会产生两个缀饰能级；而且两个缀饰场功率的变化都会令缀饰能级的位置发生偏移,偏移的程度决定于缀饰场的失谐。

摘要:汽车舱内摄像头DMS和OMS是对车内人员的精神状态、生命特征、肢体表达等进行识别的,为了保证算法识别的成功率,对图像中人脸或肢体的亮度有一定要求。针对近红外成像需要主动光源补光的特点,提出了一种汽车舱内摄像头近红外补光的技术方案,依据红外辐射光源空间通量分布、人体表皮的近红外特征、几何光学的折反射规律、Sensor的光电转换能力等方面的理论,建立计算模型,推导出补光LED的功率与图像中人脸亮度DN值之间的关系公式。在数据模型中通过该公式推算应用52W近红外补光LED对人脸进行补光后,图像中所拍摄的人脸的亮度DN值进行模拟计算。同时搭建了舱内摄像头的验证系统,通过对试验车内人员实际补光后拍摄图像数据进行亮度DN值分析,并与理论推算结果进行比对,实验结果与计算结果误差小于±5,满足算法要求,验证了舱内摄像头近红外补光的技术方案的可行性。

摘要:针对在进行红外图像增强时容易出现细节和边缘纹理丢失的问题,提出了基于改进拉普拉斯金字塔的红外图像增强算法。首先,构建拉普拉斯金字塔时,在原有的差分运算中加入Canny边缘检测,提取图像的基础层和细节层；其次,在基础层使用γ CLAHE算法改善对比度和亮度；对细节层通过拉普拉斯算子进一步增强细节层中的边缘纹理；最后将细节层与基础层重建得到增强后的红外图像。经实验验证,本算法与传统Clahe算法、Gamma校正及其他算法相比,其中,PSNR最大提高了534,SSIM值最大提高了06,熵值最大提高了207,验证了本算法能够在红外图像增强时提高对比度,突出边缘信息,保持结构特性完整,在红外图像增强处理中是有效的。

摘要:红外探测具有穿透力强、探测距离远和隐蔽性好等特点,在红外小目标检测领域应用广泛。本文基于人类视觉机制的局部对比度方法,提出一种基于双重增强局部对比度的红外小目标检测方法,先以局部灰度均值对比度对噪声和背景进行抑制,再由相对灰度梯度和局部方差对比结合对目标进行增强,最终采用阈值分割的方式实现红外小目标的检测。算法对不同天空场景序列目标均有较高的检测率和较低的虚警率,前者最高可达100,后者为0；且相同复杂场景的目标检测性能相比其他同类方法明显提高,信杂比增益与背景抑制因子也显著提升,目标检测性能优异。

摘要:针对多模态工业检测中高维特征之间存在干扰,导致检测率不理想的问题,提出了一种基于标准化流的多模态工业异常检测方法。首先提取图像的3D点云的深度信息将其作为第4个通道添加到RGB图像中,生成融合后的RGBD图像,然后使用预训练的特征提取网络提取融合后的图像特征,最后使用特征训练得到一个用于异常检测的标准化流模型。实验结果表明,异常检测模型在MVTec 3D AD数据集的平均Pixel AUROC达到958,平均AUPRO达到862。相较于其他模型分别提升了26和91。