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基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1407-1416页

作者：高云龙任明吴川高文中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为提升模型对合成孔径雷达(SAR)图像多尺度舰船目标的检测能力,保证检测网络的实时性,提出一个基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型。在YOLOX网络特征金字塔处嵌入空洞注意力模块,调节感受野与多尺度融合的关系,强化特征的表示能力... 详细信息

为提升模型对合成孔径雷达(SAR)图像多尺度舰船目标的检测能力,保证检测网络的实时性,提出一个基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型。在YOLOX网络特征金字塔处嵌入空洞注意力模块,调节感受野与多尺度融合的关系,强化特征的表示能力。在检测头部设计中心性预测分支,对锚点的分类得分进行加权处理,调整模型的损失函数,优化检测结果。在数据集SSDD上进行的对比实验结果表明:本文提出的模型优于主流的深度网络检测模型,精度达到94.73%,且在检测精度和检测速度中取得最佳平衡。

关键词：计算机视觉舰船目标检测空洞卷积注意力机制无锚框

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可见光波段高温标定的简化方法

中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 580-585页

作者：李云龙李周孙志远杨国庆中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了提高可见光波段(0.3μm~0.9μm)高温标定的效率,提出了可见光波段高温标定的简化方法。本文提出了带有曝光时间变量的可见光波段的高温标定模型,通过大量实验发现,RGB相机各个通道的灰度值不仅随曝光时间递增呈线性变化,且随黑体辐... 详细信息

为了提高可见光波段(0.3μm~0.9μm)高温标定的效率,提出了可见光波段高温标定的简化方法。本文提出了带有曝光时间变量的可见光波段的高温标定模型,通过大量实验发现,RGB相机各个通道的灰度值不仅随曝光时间递增呈线性变化,且随黑体辐射亮度的递增也呈线性变化,进而确定了可见光波段高温标定模型的具体形式。为了求解简化后的可见光波段高温标定模型中的未知数,在两个黑体辐射亮度下,分别采集两个曝光时间下的图像数据,接着,对图像数据进行处理,便可以得到任意曝光时间下的RGB相机高温标定曲线。最后,对本文提出的简化可见光波段高温标定方法与常规按曝光时间进行可见光波段高温标定法进行比较。实验结果表明:R、G、B通道计算值与标定值的相对误差最大值分别为3.38%、2.56%和−1.14%,且各通道的计算值与标定值的相对误差均未超过3.50%。本文提出的数学模型可以有效地简化传统的高温标定法,进而大大缩短了高温标定时间,提高了高温标定的标定效率。

关键词：可见光波段高温标定 RGB相机曝光时间

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用于紫外光谱仪的探测器温度控制系统

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 209-216页

作者：蒋雪侯汉马庆军林冠宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了降低探测器的噪声与暗电流,使光谱仪的CMOS探测器能获得更准确的光谱曲线,设计了探测器温度控制系统。本系统核心采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的增量式比例-积分-微分(PID)控制算法。在传统控制算法的基础上,增加了抗积分饱... 详细信息

为了降低探测器的噪声与暗电流,使光谱仪的CMOS探测器能获得更准确的光谱曲线,设计了探测器温度控制系统。本系统核心采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的增量式比例-积分-微分(PID)控制算法。在传统控制算法的基础上,增加了抗积分饱和控制,并且在PID算法的前端增加了对目标值的过渡过程。该系统在实现探测器温度变化速率可控的同时,也解决了超调过大的问题。多次整机环境实验结果表明:在轨环境温度条件下,40°C温差范围内该系统可以控制探测器以指定温变速率(4.5±0.05)°C/min达到任意温度;并且可在该温度下稳定工作;温度变化范围为±0.1°C。相比于传统模拟PID控制方法,其具有灵活度高,稳定性强等优点。当制冷到−10°C时,探测器的噪声得到了有效抑制。

关键词：增量式PID算法抗积分饱和输入过渡过程噪声

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改进的可见光通信系统PTS峰均比抑制方法

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2509-2514页

作者：方智敬陈媛王俊杰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

针对非对称剪切正交频分复用(asymmetric-clipped orthogonal frequency division multiplexing,ACO-OFDM)可见光通信(visible light communication,VLC)系统中信号的高峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)问题,采用部分传输序列(partial transmit sequence,PTS)方法,并结合二进制离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法,提出一种改进的PTS峰均比抑制方法——DPSO-PTS方法。利用DPSO算法对加权的相位因子进行优化处理,选择最佳的相位因子组合来有效控制PAPR的范围,并对乘加权信息的子块进行求和,从而选择出最小PAPR对应的一组信号进行传输。仿真结果表明,在互补累计分布函数(complementary cumulative distribution function,CCDF)为10-4时,DPSO-PTS方法的系统PAPR降低了约4 dB,且相较于传统PTS方法,系统的复杂度和误码率(bit error rate,BER)性能也得到有效的改善。

关键词：可见光通信非对称剪切正交频分复用峰均功率比离散粒子群优化-部分传输序列方法

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基于亚像素定位的图像边缘检测策略研究

农业机械学报 2024年第2期55卷 242-248,294页

作者：刘浩任宏赵丁选孙海超姜金辰姜瑞凯中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

针对图像处理与计算机视觉技术中低对比度、边缘模糊图像的边缘检测问题,参考局部极值与梯度方向两种因素,并结合图像边缘方向趋势,提出了一种单像素边缘跟踪策略。相较于应用广泛的Canny算法,该跟踪策略无需设置全局阈值,实现方式更为... 详细信息

针对图像处理与计算机视觉技术中低对比度、边缘模糊图像的边缘检测问题,参考局部极值与梯度方向两种因素,并结合图像边缘方向趋势,提出了一种单像素边缘跟踪策略。相较于应用广泛的Canny算法,该跟踪策略无需设置全局阈值,实现方式更为简洁、高效;提取的图像边缘连续、平滑、完整,并有效地减少了图像边缘的冗余像素,进而提升了图像后续处理的效率;边缘跟踪方向抗干扰性强,具有较强的鲁棒性。为了减小检测的图像边缘与真实图像边缘之间的偏差、提高图像边缘检测的精度,参考边缘像素点的相邻区域灰度,以边缘像素点的梯度分布为依据对该像素点进行亚像素定位。经实验验证,经过亚像素优化的图像边缘检测策略可用于检测边缘模糊、对比度低的图像,检测的图像边缘完整、连续且平滑。该策略有效地消除了程序运算中引入的截断误差,提升了图像边缘检测精度,且适用于亮度5~100000 lx的高动态成像场景中。

关键词：图像处理边缘检测亚像素定位单像素跟踪鲁棒性高动态

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星载准绝对式光电编码器抗污方法研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：韩庆阳沈宏海马天翔梁超王志冲中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

为了提高星载准绝对式光电编码器的抗油污能力，使油污的影响不至于是灾难性的，提出多参考点绝对角位移识别和多读数头数据融合算法。首先，介绍星载准绝对式光电编码器的组成和处理电路设计；其次，提出多参考点绝对角位移的识别算法... 详细信息

为了提高星载准绝对式光电编码器的抗油污能力，使油污的影响不至于是灾难性的，提出多参考点绝对角位移识别和多读数头数据融合算法。首先，介绍星载准绝对式光电编码器的组成和处理电路设计；其次，提出多参考点绝对角位移的识别算法，防止因油污造成的绝对角位移误识别，并采用多读数头数据融合的方法，判断并消除错误的读数头测量数据；最后，通过角位移曲线和角速度曲线对比实验，验证本方法的有效性，并使用自准直平行光管和23面体检测精度。实验结果表明：本方法能够有效的解决圆光栅被污染带引起的角位移错误问题，确保角位移正确可靠。经检验误差最大值为4.6"，最小为-0.6"，峰峰值为5.2"，均方差为4.3"。满足星载准绝对式光电编码器抗污能力和精度要求，并已成功在工程中应用，效果良好。所提出的方法对提高星载准绝对式光电编码器抗油污能力，有实用价值。

关键词：星载准绝对式光电编码器抗污能力多参考点多读书头

适配平流层飞艇的中波红外载荷对隐身飞机探测能力分析

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空天技术 2024年

作者：田浩蔡盛王潇逸中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

以高度20 km的平流层飞艇作为临近空间观测平台，综合已有文献情报，预估与平台适配的红外探测器性能参数。在此基础上，以F-35隐身飞机作为典型探测目标，通过计算在巡航状态下飞机蒙皮和发动机尾焰的红外辐射强度分布特性，并结合大... 详细信息

以高度20 km的平流层飞艇作为临近空间观测平台，综合已有文献情报，预估与平台适配的红外探测器性能参数。在此基础上，以F-35隐身飞机作为典型探测目标，通过计算在巡航状态下飞机蒙皮和发动机尾焰的红外辐射强度分布特性，并结合大气窗口数据，确定最佳探测谱段为2.8～4.3 μm。利用探测器模型分析不同探测距离和角度下平流层飞艇对隐身飞机的红外探测能力。结果表明，在近似水平观测模式下，方位角对飞艇探测性能的影响最大。当飞艇红外探测器的极限信噪比取4时，在方位角0°～90°时，极限探测距离为100～350 km；在方位角90°～180°时，极限探测距离为400～1800km。最后利用搭建的红外仿真成像平台，验证了上述结论。

关键词：平流层飞艇临近空间隐身飞机红外探测

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车载精密光电设备平顺性仿真研究

兵器装备工程学报 2024年第S01期45卷 154-160,165页

作者：匡也高雁杜一民许博谦薛向尧中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为提高精密光电设备的部署速度、实现快速部署应用,可采用不停车部署方案,即车辆行进过程中开展精密光电设备应用对高速飞行目标的观测、跟踪、干扰。为降低车辆行进过程中路面振动的影响,以某型载车及其光电设备为研究对象,分析行驶过... 详细信息

为提高精密光电设备的部署速度、实现快速部署应用,可采用不停车部署方案,即车辆行进过程中开展精密光电设备应用对高速飞行目标的观测、跟踪、干扰。为降低车辆行进过程中路面振动的影响,以某型载车及其光电设备为研究对象,分析行驶过程的振动响应。建立基于加速度均方根值的线振动和基于角度均方根值的角振动联合评价指标,综合评价设备安装平面处的激励扰动。基于分析结果可发现良好路面(A级和B级路面)下车辆会对精密光电设备产生约1~10 mrad的角振动激励,一般路面(C级路面)下车辆会对精密光电设备产生约5~20 mrad的角振动激励。从而可根据车辆行驶振动特性,为后续精密光电设备的设计、优化提供参考。

关键词：光电设备载车平顺性线振动角振动加速度角度

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基于液态金属的跨波段超宽带极化转换超表面

光学精密工程 2024年第7期32卷 987-997页

作者：邵亚楠李博文高世博邓永波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

在无线通信领域,电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X(8~12 GHz)和Ku(12~18 GHz)波段超宽带极化转换电磁超表面,具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形... 详细信息

在无线通信领域,电磁波传播和极化方向调控对特定信号的识别与接收具有重要意义。提出了一种基于液态金属材质的跨X(8~12 GHz)和Ku(12~18 GHz)波段超宽带极化转换电磁超表面,具有宽频带、高极化转换率、体积小、无机械疲劳损伤、易共形、成本低等优点。该超表面能够实现从7.595 GHz到17.712 GHz超宽带范围内交叉极化转换或宽带圆极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为1.6 mm时,在相对带宽为79.9%的7.595~17.712 GHz频带上,超表面极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。当阶梯状液态金属结构宽度为0.3 mm时,在相对带宽为12.30%的10.864~12.288 GHz频带上,超表面具有线极化向圆极化转换的功能;在相对带宽为3.54%的7.328~7.592 GHz频带上,超表面的极化转换率优于90%,具有共极化向交叉极化转换的功能。样品制备及其极化转换特性测试结果表明:实验结果与仿真结果的相对误差为4.20%,理论设计与实验验证结果一致,进而验证了的跨X和Ku波段超宽带极化转换电磁超表面的多功能性和有效性。

关键词：超表面液态金属极化转换超宽带