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基于动态门限与自适应插值的外引导平滑算法

兵器装备工程学报 2024年第4期45卷 247-255页

作者：王厚峰张世学中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100049

为了实现靶场光电经纬仪外引导数据的实时平滑,确保外引导数据驱动下光电经纬仪稳定获取图像,提出基于动态门限的野值处理算法和基于自适应插值的处理算法。对于外引导数据中的野值,提出一种利用影响函数动态计算样本方差的方式,构建动... 详细信息

为了实现靶场光电经纬仪外引导数据的实时平滑,确保外引导数据驱动下光电经纬仪稳定获取图像,提出基于动态门限的野值处理算法和基于自适应插值的处理算法。对于外引导数据中的野值,提出一种利用影响函数动态计算样本方差的方式,构建动态判别门限实时完成野值的处理;对于外引导数据的插值处理,判断插值计算的连贯性,并将外引导的“卡顿”数据进行分类,采取不同的策略实时自适应插值。实验结果表明:基于动态门限的五点外推野值剔除方法,野值检测率平均在80%以上,同时虚警率较低;插值处理算法能同时应对卡顿与非卡顿的外引导数据,处理结果平滑连贯。算法已成功应用于海军某观测站的光电经纬仪,满足了靶场弹道测量系统的需要。

关键词：光电经纬仪靶场测控外引导数据野值判别插值算法

双束延时飞秒激光调控制备二维亚波长周期阵列结构

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光子学报 2024年第3期53卷 62-73页

作者：赵波黄振芬杨建军长治学院物理系长治046011 中科潞安紫外光电科技有限公司长治046000 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室微纳光子学与材料国际实验室长春130033

利用偏振垂直的双束延时蓝色飞秒激光(400 nm)经柱透镜聚焦扫描钼表面,获得了二维矩形周期排列的方形和(椭)圆形阵列结构,以及六边形周期排列的三角形阵列结构。最小结构尺寸和周期达到100 nm和280 nm。研究发现双束飞秒激光的能量密度... 详细信息

利用偏振垂直的双束延时蓝色飞秒激光(400 nm)经柱透镜聚焦扫描钼表面,获得了二维矩形周期排列的方形和(椭)圆形阵列结构,以及六边形周期排列的三角形阵列结构。最小结构尺寸和周期达到100 nm和280 nm。研究发现双束飞秒激光的能量密度和能量比是不同类型结构形成及形貌转化的关键参数。通过优化激光参数,实现了圆形和三角形阵列结构的大面积均匀制备。两种周期排布的阵列结构的形成与双束延时飞秒激光与材料作用的超快动力学过程之间的瞬态关联作用以及作用过程中表面等离激元波的共线和非共线激发密切相关。该二维周期阵列结构加工方法及理论可拓展至其它硬质金属和半导体硅表面。

关键词：表面等离激元飞秒激光二维亚波长周期阵列结构非共线激发瞬态关联

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多任务衍射神经网络系统设计与实现

液晶与显示 2024年第4期39卷 490-505页

作者：王子荣张星祥龙勇机付天骄张墨中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为探索利用衍射神经网络执行多任务图像分类识别的可行性,本文设计并搭建一种衍射神经网络系统。该系统采用空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)做衍射神经网络的相位及振幅权重的调制以及网络层的光学全连接,并利用CMOS相机实... 详细信息

为探索利用衍射神经网络执行多任务图像分类识别的可行性,本文设计并搭建一种衍射神经网络系统。该系统采用空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)做衍射神经网络的相位及振幅权重的调制以及网络层的光学全连接,并利用CMOS相机实现衍射神经网络中各衍射层输出的光电非线性激活与输出图像识别结果判别。设计的系统模型在MNIST和Fashion-MNIST图像分类识别中正确率达到94.1%和92.1%。最终通过搭建光路系统,光学实验正确率分别为91%和81.7%。所设计的衍射神经网络系统可满足多种图像分类识别应用需求,为衍射网络的设计与构建提供了新的思路。

关键词：衍射神经网络光学神经网络系统设计图像分类识别

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多镜面大视场主动光学望远镜调控方法

光学精密工程 2024年第6期32卷 785-791页

作者：安其昌吴小霞唐境李洪文中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039 吉林省智能波前传感与控制重点实验室吉林长春130033

为了更好地实现多镜面大视场主动光学望远镜波前像差抑制、提升望远镜探测能力极限,本文基于望远镜视场边缘内置的错位型曲率传感器进行波前感知,并利用功率谱对波前感知结果进行分析,进而基于波前像差的空间频率特征进行调控。首先,基... 详细信息

为了更好地实现多镜面大视场主动光学望远镜波前像差抑制、提升望远镜探测能力极限,本文基于望远镜视场边缘内置的错位型曲率传感器进行波前感知,并利用功率谱对波前感知结果进行分析,进而基于波前像差的空间频率特征进行调控。首先,基于复光场理论分析了非瞳面对系统波前调控的影响机理。其次,分析了本方法在多镜面大视场主动光学望远镜调控过程中的精度特性。再次,利用桌面实验对多镜面大视场主动光学望远镜调控的可行性进行了验证。最终,波前重建结果与理论波前相关性高于0.85。利用功率谱对各个视场的空间频率特性进行了分析,与单纯使用均方根对多镜面影响敏感度进行分析的方法相比,灵敏度提升了20%。

关键词：曲率传感波前像差大视场主动光学大口径望远镜

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基于边缘增强和特征融合的伪装目标分割

液晶与显示 2024年第1期39卷 48-58页

作者：李明岩吴川朱明中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

伪装目标分割的任务是使用像素级分割掩码将与背景高度相似的目标进行准确分类和定位,与传统的目标分割任务相比更具挑战性。针对目标与周围环境高度相似、边界模糊、对比度低等问题,构建了一种基于边缘增强和特征融合的伪装目标分割方... 详细信息

伪装目标分割的任务是使用像素级分割掩码将与背景高度相似的目标进行准确分类和定位,与传统的目标分割任务相比更具挑战性。针对目标与周围环境高度相似、边界模糊、对比度低等问题,构建了一种基于边缘增强和特征融合的伪装目标分割方法。首先,设计了一组边缘提取模块,能够更准确地分割有效的边缘先验。之后,引入了多尺度特征增强模块和跨层级特征聚合模块,分别挖掘层内与层间的多尺度上下文信息。提出了一种简单的层间注意力模块,利用相邻层级间的差异有效滤除融合后存在的干扰信息。最后,通过将各级特征图与边缘先验逐级结合的方式,获得准确的预测结果。实验结果表明,在4个伪装目标基准数据集上,该模型的表现都优于其他算法。其中加权F值提升了2.4%,平均绝对误差减少了7.2%,在RTX 2080Ti硬件环境下分割速度达到了44.2 FPS。与现有方法相比,该算法能够更准确地分割伪装目标。

关键词：深度学习伪装目标图像分割边缘特征特征融合

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面向光学/精密结构的碳化硅制备和应用进展

光学学报 2024年第4期44卷 56-77页

作者：张舸崔聪聪李伟董斌超曹琪周立勋郭聪慧张巍徐传享朱万利包建勋中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 长春长光精瓷复合材料有限公司吉林长春130033

碳化硅陶瓷具有力学和热学综合性能优势,已广泛应用于光学/精密结构构件的制造。综述了应用于天/地基先进光电系统领域的碳化硅陶瓷制备技术国内外现状,对比分析了常压烧结、反应烧结、气相转化/沉积三种已获得工程化应用的致密化技术,... 详细信息

碳化硅陶瓷具有力学和热学综合性能优势,已广泛应用于光学/精密结构构件的制造。综述了应用于天/地基先进光电系统领域的碳化硅陶瓷制备技术国内外现状,对比分析了常压烧结、反应烧结、气相转化/沉积三种已获得工程化应用的致密化技术,以及预制体成型技术和材料性能调控方法;介绍了碳化硅陶瓷的增材制造技术,及其应用于光学/精密结构构件制备的进展;总结了超大口径、超高复杂度碳化硅陶瓷的连接技术。阐述了不同应用场景对碳化硅陶瓷的性能需求及其面临的挑战,展望了碳化硅陶瓷制备技术的发展趋势。

关键词：光学材料碳化硅陶瓷光学/精密结构构件致密化技术增材制造连接技术

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遥感图像目标检测的相似目标替换增广算法

液晶与显示 2024年第6期39卷 813-821页

作者：孙得耀朱明王佳荣中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

现今主流遥感图像目标检测算法依赖于深度学习技术的发展。在模型训练时,对训练集数据进行增广处理是增强模型泛化能力的重要方法。当前遥感图像目标检测算法的图像增广方法主要沿用通用的目标检测增广方法,亟需发展针对遥感目标特点的... 详细信息

现今主流遥感图像目标检测算法依赖于深度学习技术的发展。在模型训练时,对训练集数据进行增广处理是增强模型泛化能力的重要方法。当前遥感图像目标检测算法的图像增广方法主要沿用通用的目标检测增广方法,亟需发展针对遥感目标特点的增广方法。本文提出基于遥感图像的相似目标替换增广方法,设计了相似目标替换的增广流程,即通过建立样本库、划分相似类、查询相似样本及替换样本预处理等步骤对数据集中的目标进行相似目标分类。首先,建立所有训练集样本的样本库,统计样本类别信息;其次,对训练集中的目标类别划分相似类;然后,针对数据集中样本数量不均衡的问题,设计了少数样本补偿机制,通过控制采样样本的概率平衡样本数据的训练比例;最后,设计了替换样本预处理机制,针对不同目标类别的特点,使用适宜的变换方法作为样本预处理方法。在DOTA数据集上的实验表明,使用相似目标替换增广算法的DCL检测算法检测结果的mAP值相较于baseline提高了1.34,模型对相似类别的预测准确率上升,对样本数量较少类别的目标检测能力得到提高。

关键词：遥感图像目标检测数据增广相似目标替换

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微振动模拟与主被动隔振一体化实验平台

光学精密工程 2024年第5期32卷 694-703页

作者：秦超周洪海贺帅徐振邦朱赫中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院空间光学系统在轨制造与集成系统重点实验室吉林长春130033

针对遥感卫星地面微振动实验的复杂要求,设计了一种同时具备微振动模拟与主被动隔振功能的一体化微振动实验平台,并对该平台的主、被动隔振性能以及微振动模拟效果分别进行了仿真分析和实验测试。其中,被动隔振由气浮支撑实现,主动隔振... 详细信息

针对遥感卫星地面微振动实验的复杂要求,设计了一种同时具备微振动模拟与主被动隔振功能的一体化微振动实验平台,并对该平台的主、被动隔振性能以及微振动模拟效果分别进行了仿真分析和实验测试。其中,被动隔振由气浮支撑实现,主动隔振采用主动阻尼方法抑制共振峰,微振动模拟采用基于线性系统频响函数的控制策略。实验结果表明,平台前六阶的模态频率分布均小于10 Hz,被动隔振系统能大幅抑制10~200 Hz频段内的地面微振动;主动隔振能够实现14 dB的隔振系统共振峰衰减效果。微振动模拟功能能够有效产生接近星上的单频和多频真实扰动线谱,在特定频谱的扰动模拟实验中,幅值最大误差为5.9%,在误差允许范围内。该多功能一体化实验平台的各项功能均能满足地面模拟实验需求。

关键词：微振动实验有限元分析主动隔振被动隔振微振动模拟

具有可见光透明特性的动态机械响应红外热辐射调制器件

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发光学报 2024年第8期45卷 1334-1342页

作者：李鑫锋李龙男李炜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所微纳光子学与材料国际实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

基于机械响应材料的红外热辐射调制器件具有成本低、结构简单、操作方便等优点。传统基于机械响应的红外热辐射调制器件通常是在弹性基体上构建金属薄膜,进而通过薄膜层的开裂与闭合实现红外热辐射的动态调制。然而,传统红外热辐射动态... 详细信息

基于机械响应材料的红外热辐射调制器件具有成本低、结构简单、操作方便等优点。传统基于机械响应的红外热辐射调制器件通常是在弹性基体上构建金属薄膜,进而通过薄膜层的开裂与闭合实现红外热辐射的动态调制。然而,传统红外热辐射动态调控器件通常在可见光波段是不透明的,这极大地限制了其在可见-红外双波段伪装等领域的应用。本研究采用磁控溅射方式在可见-红外宽波段透明弹性聚合物上沉积ITO薄膜,制备了具有可见光透明、红外波段具有高反射特性的热辐射调制器件。在机械拉伸条件下,器件在10μm处的红外反射率调控范围为40%~77%,550 nm处的可见光透射率大于82%。

关键词：红外调制器机械响应柔性可见透明

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