检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2021年第20期41卷 184-194页

作者：王姣姣王欣高彦泽李卓杨苏辉张金英北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081

基于三维场景构建和激光散射原理的激光雷达回波场景生成,可被用于模拟真实场景的激光回波特性,是激光阵列探测器性能测试的重要手段。为了高效地生成具有高仿真精度的动态场景,构建了由激光回波场景仿真相似度和场景计算耗时组成的采... 详细信息

基于三维场景构建和激光散射原理的激光雷达回波场景生成,可被用于模拟真实场景的激光回波特性,是激光阵列探测器性能测试的重要手段。为了高效地生成具有高仿真精度的动态场景,构建了由激光回波场景仿真相似度和场景计算耗时组成的采纳度并将其作为评价函数,实现了对激光回波场景空间网格划分数的优化。针对阵列单元为128×128的面阵探测器,利用所提方法对材质不同、距离不同的两种实验场景的激光回波的空间网格划分数进行了优化。当探测器单像元细分数为3×3,空间网格总划分数为384×384×L(L为距离精度决定的细分数)时,采纳度达到最大值。每帧场景的平均生成耗时均小于8 ms,实现了帧频为125 Hz的高帧频、高逼真度的动态场景生成。理论及实验结果均表明,在计算资源有限的情况下,所提方法可实现生成回波场景相似度和计算资源消耗间的平衡,是一种实用的三维激光回波场景生成优化方法。

关键词：遥感激光雷达回波场景生成相似度评估层次分析法空间划分

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基于超像素分割的IPPG活体皮肤检测

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光学学报 2020年第13期40卷 35-42页

作者：孔令琴吴育恒赵跃进董立泉刘明惠梅北京理工大学光电学院精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室北京100081

针对现有活体皮肤检测方法精度不高、实时性较差的问题,提出一种基于超像素分割的成像式光电容积描记(IPPG)活体皮肤检测(SPASD)算法.利用零参数简单线性迭代聚类算法将图像分割为多个超像素子块;然后通过IPPG技术并行提取各子块中的脉... 详细信息

针对现有活体皮肤检测方法精度不高、实时性较差的问题,提出一种基于超像素分割的成像式光电容积描记(IPPG)活体皮肤检测(SPASD)算法.利用零参数简单线性迭代聚类算法将图像分割为多个超像素子块;然后通过IPPG技术并行提取各子块中的脉搏波信号;最后利用支持向量机对提取到的信号进行训练分类,进而实现活体皮肤的实时检测.实验结果表明,SPASD算法可以有效提高活体皮肤的检测精度和实时性,其检测精度达92.02%.所提方法在人脸防骗、非接触生理信号检测、面部表情识别等领域具有应用前景.

关键词：图像处理模式识别成像系统成像式光电容积描记活体皮肤检测超像素

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融合心率变异性与表情的非接触心理压力检测

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光学学报 2021年第3期41卷 62-71页

作者：孔令琴陈飞赵跃进董立泉刘明惠梅北京理工大学光电学院北京市精密光电测试仪器与技术重点实验室北京100081

针对现有心理压力检测方法主观性强、准确率低,且无法连续监测的问题,提出了一种融合心率变异性(HRV)与人脸表情的非接触式心理压力检测方法。该方法通过成像式光电容积描记(IPPG)技术从视频图像中提取HRV信息,并通过VGG19网络建立表情... 详细信息

针对现有心理压力检测方法主观性强、准确率低,且无法连续监测的问题,提出了一种融合心率变异性(HRV)与人脸表情的非接触式心理压力检测方法。该方法通过成像式光电容积描记(IPPG)技术从视频图像中提取HRV信息,并通过VGG19网络建立表情识别模型,获得人脸表情。将HRV及表情共同作为特征输入,利用支持向量机进行训练分类,实现压力状态与非压力状态的检测。实验结果表明,本方法的压力分类准确率可达到81.4%,能有效提高心理压力检测的准确性,可应用于普通人群、运动员、犯罪人员心理测试等领域。

关键词：图像处理图像分析心理压力检测心率变异性人脸表情

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固体激光器中正交偏振模式间增益竞争的研究

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光学学报 2017年第7期37卷 162-166页

作者：程丽君杨苏辉赵长明张海洋北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081

由兰姆半经典激光理论可知,固体激光器中两个模式能否同时振荡取决于两个模式之间的耦合程度,其定义为增益竞争引起的互饱和系数与自饱和系数之比。实验中,利用两个四分之一波片搭建了双频Nd…YAG固体激光器,实现了频差从30 MHz到1.3GH... 详细信息

由兰姆半经典激光理论可知,固体激光器中两个模式能否同时振荡取决于两个模式之间的耦合程度,其定义为增益竞争引起的互饱和系数与自饱和系数之比。实验中,利用两个四分之一波片搭建了双频Nd…YAG固体激光器,实现了频差从30 MHz到1.3GHz连续可调的双频激光输出,在此基础上,测量了两正交偏振模式在不同频差输出条件下的噪声功率谱密度,计算出表征两个模式间增益竞争程度的耦合系数。理论上,根据兰姆半经典理论推导出耦合系数的表达式,验证了实验中耦合系数随着频差增加而减小的变化趋势,分析了影响耦合系数的因素,为进一步优化双频固体激光器提供理论基础。

关键词：激光器双频激光器耦合系数增益竞争正交模式

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2μm人眼安全波段太阳光抽运激光器的理论研究

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物理学报 2020年第9期69卷 150-158页

作者：林学彤杨苏辉王欣李卓张金英北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 信息光子技术工业和信息化部重点实验室北京100081

太阳光直接抽运激光器在空间光通信、遥感等领域有着重要的潜在应用,但是一直以来人们对太阳光抽运激光器的研究局限于以掺Nd3+粒子为增益介质的1μm波段.通过对现有固体激光工作物质的吸收谱进行分析,发现掺Tm3+离子在太阳辐射较强的... 详细信息

太阳光直接抽运激光器在空间光通信、遥感等领域有着重要的潜在应用,但是一直以来人们对太阳光抽运激光器的研究局限于以掺Nd3+粒子为增益介质的1μm波段.通过对现有固体激光工作物质的吸收谱进行分析,发现掺Tm3+离子在太阳辐射较强的可见光波段具有强的吸收峰,使2μm人眼安全波段实现太阳光直接抽运激光输出成为可能.本文对Tm:YAG和Tm:YAP两种常见晶体的吸收谱与太阳光谱匹配度进行了分析计算,得出两种材料用于太阳光抽运激光器的阈值抽运功率密度分别为1.14和1.434 kW/cm3.选择与抽运阈值功率密度低的Tm:YAG晶体作为增益介质,使用TracePro软件建立太阳光抽运激光器的二级抽运模型,并对模型进行优化,得到了锥形腔窗口与菲涅耳透镜的最佳距离、晶体棒的最佳长度以及锥形腔最佳锥度.本文的工作为实现太阳光直接抽运2μm激光输出做了理论上的准备.

关键词：人眼安全太阳光抽运激光器阈值抽运功率密度 Tm:YAG/Tm:YAP

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用于通信的自由空间光/毫米波复合天线设计

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光学学报 2019年第12期39卷 20-28页

作者：王一婷杨苏辉李卓郝凯子王欣北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室北京100081

提出一种用于点对点通信的自由空间光/毫米波(FSO/MMW)复合天线设计方法;提出传输线理论-射线追踪混合算法(TLT-RTM),用于快速高效模拟包含有损介质的电大尺寸复合天线的传输特性,并利用该算法对复合天线进行优化设计。复合天线的光学... 详细信息

提出一种用于点对点通信的自由空间光/毫米波(FSO/MMW)复合天线设计方法;提出传输线理论-射线追踪混合算法(TLT-RTM),用于快速高效模拟包含有损介质的电大尺寸复合天线的传输特性,并利用该算法对复合天线进行优化设计。复合天线的光学波段工作波长为1550 nm,毫米波频率为28 GHz。复合天线口径为200 mm,有效焦距为816.86 mm。对于光波,对比度调制传递函数下降到0.7时对应的空间频率为30 lp/mm;对于毫米波,复合天线增益为32.97 dBi,半功率宽度为3.29°。该复合天线可用于5G通信中点对点地面链接的光学信号和毫米波信号共口径复合传输。

关键词：光通信自由空间光通信毫米波复合天线混合传输线理论-射线追踪算法

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基于可见光图像的无创血糖测量仿体实验验证

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光学学报 2020年第6期40卷 223-225页

作者：李芬赵跃进孔令琴刘明董立泉惠梅刘小华北京理工大学光电学院北京市精密光电测试仪器与技术重点实验室北京100081

基于光学测量的无创血糖检测是目前生物医学领域的研究热点,但由于存在信噪比低、背景噪声干扰、准确度不高等问题,该无创血糖检测方法还停留在实验阶段,无法应用于临床实践。针对这些问题,提出了一种基于可见光图像的无创血糖检测方法... 详细信息

基于光学测量的无创血糖检测是目前生物医学领域的研究热点,但由于存在信噪比低、背景噪声干扰、准确度不高等问题,该无创血糖检测方法还停留在实验阶段,无法应用于临床实践。针对这些问题,提出了一种基于可见光图像的无创血糖检测方法。该方法通过采集到的散射图像,采用梯度增强决策树算法,建立了散射图像特征参量与血糖浓度关系的回归模型,并通过仿体实验验证了模型的准确性。实验结果表明,利用梯度增强回归模型,可以对可见光散射图像与葡萄糖浓度的关系进行建模,一致性决定系数可达0.929,葡萄糖检测精度平均绝对误差为0.156g·L^-1。

关键词：无创血糖可见光散射图像梯度增强回归

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强度调制532 nm激光水下测距

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物理学报 2021年第8期70卷 126-133页

作者：李坤杨苏辉 †廖英琦林学彤王欣张金英李卓北京理工大学光电学院北京100081 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 昆明物理研究所昆明650223

激光水下探测在水下目标搜寻、资源勘探等领域具有重要的应用,而散射是激光水下探测面临的主要挑战.载波调制激光雷达具有抗散射、抗干扰的优点,本文利用自行研制的532 nm强度调制激光源,在3 m长的水箱中搭建激光水下探测系统. 532 nm... 详细信息

激光水下探测在水下目标搜寻、资源勘探等领域具有重要的应用,而散射是激光水下探测面临的主要挑战.载波调制激光雷达具有抗散射、抗干扰的优点,本文利用自行研制的532 nm强度调制激光源,在3 m长的水箱中搭建激光水下探测系统. 532 nm激光源最大输出功率为2.56 W,强度调制范围为10.0 MHz—2.1 GHz,光束发散角约0.5 mrad.通过在水箱中添加氢氧化镁(Mg(OH)_2)粉末,测量了不同浑浊度下水的衰减系数.采用相位测距的方法,目标反射光的调制信号为探测信号,对激光源进行调制的电信号作为参考信号,利用相关运算获得激光的延时时间,进而可以获得水下目标的距离.最大调制频率为500 MHz时,实现了距离为4.3个衰减长度目标的探测,测距误差约12 cm.探测距离越远,测距误差越大,调制频率越高,测距精度越高.

关键词：激光强度调制水下测距相关计算

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基于双频激光干涉反馈的快速精密定位系统

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光学技术 2015年第2期41卷 156-161页

作者：季林侯茂盛邱丽荣马飞赵维谦北京理工大学光电学院精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室

为了实现大量程、高精度测量系统的快速驱动与定位,结合双频激光干涉仪、可回收废气的空气静压导轨、精密滚珠丝杆以及伺服控制系统,研制了一套定位精度高、重复性好的快速精密定位系统。该系统以双频激光干涉仪为测长基准,实时反馈系... 详细信息

为了实现大量程、高精度测量系统的快速驱动与定位,结合双频激光干涉仪、可回收废气的空气静压导轨、精密滚珠丝杆以及伺服控制系统,研制了一套定位精度高、重复性好的快速精密定位系统。该系统以双频激光干涉仪为测长基准,实时反馈系统工作台位置信息;采用余气回收式空气静压导轨克服了传统气浮导轨余气对激光干涉测量光路系统的影响;在定位过程中引入PID运动控制技术,通过调节伺服控制器的PI参数使系统拥有快速平稳的响应特性。经实验测试,在500mm行程范围内,该系统的轴线双向定位精度可以达到0.266μm,重复定位精度可以达到0.173μm,具有较好地快速响应特性。应用所研制的精密定位系统对一维直线光栅样品进行了扫描,并与用Olympus共焦显微镜测得的数据进行了比对,表明系统具备良好的轴向定位能力。

关键词：光学测量快速精密定位双频激光干涉空气静压导轨 PID控制定位精度

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具有抗漂移特性的激光共焦拉曼光谱成像技术与系统

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光谱学与光谱分析 2017年第10期37卷 3249-3254页

作者：李书成王允崔晗邱丽荣赵维谦朱恪北京理工大学光电学院精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室北京100081 中国科学院物理研究所北京100190

共焦拉曼技术结合了共焦显微技术和拉曼光谱技术,具有高分辨率、高灵敏度、可层析成像的优势,广泛应用于物理、材料科学、生物医学、文物鉴定以及刑侦等领域。由于拉曼光谱成像需要较长时间,测量中系统易受环境等因素影响产生漂移,造成... 详细信息

共焦拉曼技术结合了共焦显微技术和拉曼光谱技术,具有高分辨率、高灵敏度、可层析成像的优势,广泛应用于物理、材料科学、生物医学、文物鉴定以及刑侦等领域。由于拉曼光谱成像需要较长时间,测量中系统易受环境等因素影响产生漂移,造成离焦,而现有商用共焦拉曼光谱仪并无定焦能力,容易影响测量结果。针对此问题,研制了一种具有抗漂移能力的激光共焦拉曼光谱探测系统。在不改变共焦拉曼探测基本原理的基础上,利用拉曼轴向响应曲线最大值对应显微物镜焦面这一特性,对每个探测点进行轴向扫描,采集一定数量的轴向信号,通过曲线拟合寻找光谱强度极值位置,保证扫描过程中样品始终处于系统的焦点位置处,抑制离焦影响,改善拉曼光谱成像效果。以单层石墨烯样品进行单点测试,证明仪器在5μm离焦范围内可以实现实时定焦,定焦后采集到的拉曼光谱强度几乎不变,具有良好的抗漂移能力;对硅台阶样品进行成像测试,结果表明成像过程中,信号强度未发生明显变化,且横向分辨率有一定改善,效果明显优于普通共焦拉曼光谱探测系统。

关键词：共焦拉曼抗漂移光谱成像

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