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基于异常反射型超表面的中红外激光偏振合束器

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光学学报 2024年第10期44卷 404-413页

作者：杨露露王欣张梦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 信息光子技术工业和信息化部重点实验室北京100081

提出一种基于异常反射超表面的偏振合束器。当两束偏振态正交的(X方向线偏振和Y方向线偏振)4.0μm波段光束分别以11.54°和-11.54°角入射至超表面时,借助异常反射效应,两路光会同时以0°角反射,从而实现偏振合束。超表面偏振合束器由2... 详细信息

提出一种基于异常反射超表面的偏振合束器。当两束偏振态正交的(X方向线偏振和Y方向线偏振)4.0μm波段光束分别以11.54°和-11.54°角入射至超表面时,借助异常反射效应,两路光会同时以0°角反射,从而实现偏振合束。超表面偏振合束器由2μm×20μm的周期性排列超胞构成,制备在硅衬底上。每个超胞包含10个离散的2μm×2μm单胞。单胞由底层金、中间层二氧化硅和顶层矩形硅柱构成。采用粒子群算法优化顶层硅柱的两个边长尺寸,可实现两路正交偏振光相位和振幅的独立操纵,使X和Y方向线偏振光的异常反射率高达96.6%和97.7%。基于这一偏振合束器,设计了中红外激光偏振合束实验装置。当两路入射光均为基横模高斯光束时,通过仿真分析得到合束后光束的传输质量因子M2为1.12,整个合束装置的合束总效率为85.3%。仿真结果表明,所提出的合束技术可有效提高中红外激光的输出亮度。

关键词：物理光学中红外波段超表面偏振合束异常反射

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乳腺近红外光谱断层成像系统研究进展

中国激光 2024年第9期51卷 143-159页

作者：魏承朴冯金超栗雅轩胡婷孙中华贾克斌李哲北京工业大学信息学部计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 先进信息网络北京实验室北京100876

近红外光谱断层成像是一种可以获得乳腺组织内部光学特性,弥补传统乳腺影像学检查方法的不足,具有无创无辐射、高特异性等特性,在乳腺成像中有重要应用价值的光学成像技术。近红外光谱断层成像系统对该技术在乳腺疾病临床诊断中的应用... 详细信息

近红外光谱断层成像是一种可以获得乳腺组织内部光学特性,弥补传统乳腺影像学检查方法的不足,具有无创无辐射、高特异性等特性,在乳腺成像中有重要应用价值的光学成像技术。近红外光谱断层成像系统对该技术在乳腺疾病临床诊断中的应用起着重要的作用。然而,近红外光谱断层成像系统的空间分辨率低,限制了其在乳腺成像中的应用。将连续波模式与频域或时域测量模式相结合,并融合临床用的数字乳腺断层摄影、超声或核磁共振成像等技术有助于解决上述问题。先对近红外光谱断层成像系统的测量模式、多模态系统和多模态融合技术进行梳理、对比,然后介绍了该技术在乳腺成像中的最新应用,进一步讨论了乳腺近红外光谱断层成像系统未来的发展方向。

关键词：成像系统生物光学近红外光谱断层成像乳腺成像多模态

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一种多频多系统周跳探测与修复方法

中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 258-265页

作者：王敏孟欣刘长建孙爽王超张展鹏智慧地球重点实验室北京100080 信息工程大学地理空间信息学院郑州450001 地理信息工程国家重点实验室西安710054

为满足多频多系统精密单点定位(PPP)数据预处理的实际需求,提出了一种周跳探测与修复方法。针对多频多系统PPP数据处理中各卫星的信号数量不同,利用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)原理构建模糊度组合。通过仅使用相位观测值估计的倾... 详细信息

为满足多频多系统精密单点定位(PPP)数据预处理的实际需求,提出了一种周跳探测与修复方法。针对多频多系统PPP数据处理中各卫星的信号数量不同,利用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)原理构建模糊度组合。通过仅使用相位观测值估计的倾斜电子总量(STEC)探测不敏感周跳和漏判周跳。对于周跳修复,将伪距和载波相位的观测值在历元间作差求得周跳的浮点解和协方差阵,然后应用LAMBDA算法搜索周跳整数解并进行修复。通过静态、动态以及磁暴环境下周跳探测和修复实验,验证了所提方法的有效性,多频条件下周跳修复的正确率达到100%。

关键词：多频多系统精密单点定位周跳探测倾斜电子总量最小二乘模糊度降相关平差算法

基于ISSA-HKLSSVM的浮选精矿品位预测方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 111-120页

作者：高云鹏罗芸孟茹张微赵海利湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 矿冶过程自动控制技术国家重点实验室北京100160 矿冶过程自动控制技术北京市重点实验室北京100160

针对浮选过程变量滞后、耦合特征及建模样本数量少所导致精矿品位难以准确预测的问题,提出了一种基于改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)优化混核最小二乘支持向量机(Hybrid Kernel Least Squares Support Vecto... 详细信息

针对浮选过程变量滞后、耦合特征及建模样本数量少所导致精矿品位难以准确预测的问题,提出了一种基于改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)优化混核最小二乘支持向量机(Hybrid Kernel Least Squares Support Vector Machine,HKLSSVM)的浮选过程精矿品位预测方法.首先采集浮选现场载流X荧光品位分析仪数据作为建模变量并进行预处理,建立基于最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)的预测模型,以此构建新型混合核函数,将输入空间映射至高维特征空间,再引入改进麻雀搜索算法对模型参数进行优化,提出基于ISSA-HKLSSVM方法实现精矿品位预测,最后开发基于LabVIEW的浮选精矿品位预测系统对本文提出方法实际验证.实验结果表明,本文提出方法对于浮选过程小样本建模具有良好拟合能力,相比现有方法提高了预测准确率,可实现精矿品位的准确在线预测,为浮选过程的智能调控提供实时可靠的精矿品位反馈信息.

关键词：浮选精矿品位最小二乘支持向量机改进麻雀搜索算法预测模型

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基于多样真实任务生成的鲁棒小样本分类方法

软件学报 2024年第4期35卷 1587-1600页

作者：刘鑫景丽萍于剑交通数据分析与挖掘北京市重点实验室(北京交通大学) 北京100044 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044

随着大数据、计算机与互联网等技术的不断进步,以机器学习和深度学习为代表的人工智能技术取得了巨大成功,尤其是最近不断涌现的各种大模型,极大地加速了人工智能技术在各个领域的应用.但这些技术的成功离不开海量训练数据和充足的计算... 详细信息

随着大数据、计算机与互联网等技术的不断进步,以机器学习和深度学习为代表的人工智能技术取得了巨大成功,尤其是最近不断涌现的各种大模型,极大地加速了人工智能技术在各个领域的应用.但这些技术的成功离不开海量训练数据和充足的计算资源,大大限制了这些方法在一些数据或计算资源匮乏领域的应用.因此,如何利用少量样本进行学习,也就是小样本学习成为以人工智能技术引领新一轮产业变革中一个十分重要的研究问题.小样本学习中最常用的方法是基于元学习的方法,这类方法通过在一系列相似的训练任务上学习解决这类任务的元知识,在新的测试任务上利用元知识可以进行快速学习.虽然这类方法在小样本分类任务上取得了不错的效果,但是这类方法的一个潜在假设是训练任务和测试任务来自同一分布.这意味着训练任务需要足够多才能使模型学到的元知识泛化到不断变化的测试任务中.但是在一些真正数据匮乏的应用场景,训练任务的数量也是难以保证的.为此,提出一种基于多样真实任务生成的鲁棒小样本分类方法(DATG).该方法通过对已有少量任务进行Mixup,可以生成更多的训练任务帮助模型进行学习.通过约束生成任务的多样性和真实性,该方法可以有效提高小样本分类方法的泛化性.具体来说,先对训练集中的基类进行聚类得到不同的簇,然后从不同的簇中选取任务进行Mixup以增加生成任务的多样性.此外,簇间任务Mixup策略可以减轻学习到与类别高度相关的伪判别特征.同时,为了避免生成的任务与真实分布太偏离,误导模型学习,通过最小化生成任务与真实任务之间的最大均值差异(MMD)来保证生成任务的真实性.最后,从理论上分析了为什么基于簇间任务Mixup的策略可以提高模型的泛化性能.多个数据集上的实验结果进一步证明了所提出的基于多样性和真实性任务扩充方法的有效性.

关键词：小样本学习元学习任务Mixup 多样性真实性

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粒子群优化噪声参数的行人导航零速修正算法

传感技术学报 2024年第1期37卷 42-49页

作者：李磊苏中吴学佳雷明王一静北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100192

针对使用零速修正算法进行行人惯性导航时,固定噪声参数不适用所造成的导航精度较低的问题,提出了一种基于粒子群算法优化噪声参数的零速修正算法。通过最小化零速阶段的滤波器新息序列可以在线调整滤波参数,以适应当前行人运动状态,最... 详细信息

针对使用零速修正算法进行行人惯性导航时,固定噪声参数不适用所造成的导航精度较低的问题,提出了一种基于粒子群算法优化噪声参数的零速修正算法。通过最小化零速阶段的滤波器新息序列可以在线调整滤波参数,以适应当前行人运动状态,最后通过对多组惯性数据进行解算来验证算法有效性。分别使用了标准零速修正算法和粒子群优化的零速修正算法对惯性数据进行解算,并计算两种算法解算结果的位置误差,结果表明,提出的算法能够得到更小的定位误差和更平滑的解算轨迹。

关键词：行人导航零速修正粒子群优化扩展卡尔曼滤波新息序列

超光谱热红外数据通道选择方法在O_(3)和CH_(4)廓线反演中的应用

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遥感学报 2024年第2期28卷 385-397页

作者：姚微源张贝贝王宁马灵玲钱永刚王新鸿李传荣唐伶俐中国科学院空天信息创新研究院定量遥感信息技术重点实验室北京100094

与高光谱热红外数据相比,超光谱热红外数据中包含了臭氧(O_(3))和甲烷(CH_(4))在大气垂直剖面上更多的状态信息,为提升O_(3)和CH_(4)廓线的反演精度提供了可能。然而,超光谱热红外数据通道之间的间隔较窄,这在给数据引入一些特有可反演... 详细信息

与高光谱热红外数据相比,超光谱热红外数据中包含了臭氧(O_(3))和甲烷(CH_(4))在大气垂直剖面上更多的状态信息,为提升O_(3)和CH_(4)廓线的反演精度提供了可能。然而,超光谱热红外数据通道之间的间隔较窄,这在给数据引入一些特有可反演信息的同时还引入了大量的相似信息,这些特征均无法被现有的基于高光谱热红外数据的通道选择方法识别。为了保证超光谱热红外数据反演O_(3)和CH_(4)廓线的效率和精度,我们提出了一种基于大气灵敏度和雅可比剖面的通道优选方法(OWSP法)。该方法首先通过分析通道对不同气体的灵敏度情况,优选出受其他气体干扰较小的通道为初选通道;其次,深度分析通道雅可比特征后提出了优化雅可比矩阵的策略,具体为将通道雅可比量化为表征通道信息容量的因素,并采用迭代的方法获取最终的通道选择结果。本文将OWSP方法应用在阿拉善、北京—天津、长江三角洲和珠江三角洲4个典型地区的冬夏季大气条件下,与常用的最佳灵敏度法(OSP法)相比,OWSP方法所选的通道集合中冗余信息少,同时也可以识别一些具有特殊有效信息但灵敏度相对较低且受其他干扰因素干扰较大的通道。反演结果进一步表明,在多数情况下,OWSP方法可以有效提升廓线的反演精度,O_(3)廓线的平均反演精度提高了9.30%,CH_(4)廓线的平均反演精度提高了4.90%。本文能为中国超光谱热红外载荷开发以及数据应用提供必要的技术支撑,具有重要的理论和应用价值。

关键词：遥感热红外数据超光谱通道选择雅可比气体敏感性 O_(3)和CH_(4)廓线反演

面向星地激光通信的大气湍流预报研究进展(特邀)

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 19-31页

作者：郭盈池李浪李晨高春清付时尧北京理工大学光电学院北京100081 光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 信息光子技术工信部重点实验室北京100081

激光通信系统在大气环境下应用的性能受到严重制约,当激光在大气湍流中传输时,其波面会发生畸变。在激光通信系统中,对大气湍流相关参数进行预报可以提前对星地数据传输链路进行调度,避免建立无效的通信任务。此外,大气湍流预报在天文... 详细信息

激光通信系统在大气环境下应用的性能受到严重制约,当激光在大气湍流中传输时,其波面会发生畸变。在激光通信系统中,对大气湍流相关参数进行预报可以提前对星地数据传输链路进行调度,避免建立无效的通信任务。此外,大气湍流预报在天文选址、光学遥感等领域也有重要价值。随着国内外相关工作的长期积累以及算力、观测设备等硬件的能力提升,当前科研人员已经提出了一些大气湍流预报方案。文中主要综述了国内外学者在大气湍流预报方面的研究进展,首先详细介绍了目前应用比较广泛的中尺度数值预报技术,列举了使用中尺度数值预报方法对国内外典型区域的大气湍流进行预报的相关工作;然后介绍了深度学习方法在大气湍流预报中的应用情况,对其优势与局限性进行了讨论;最后介绍了一种面向星地激光通信的大气相干长度短时预报方法。

关键词：大气湍流湍流预报 Cn2廓线大气相干长度

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光轴位置测量数据辅助立体影像无控定位技术

测绘学报 2024年第1期53卷 1-7页

作者：王建荣杨元喜卢学良缪毓喆地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 西安测绘研究所陕西西安710054 智慧地球重点实验室北京100020

在卫星摄影测量中,相机参数经过在轨标定后,仍有随时间变化的低频误差,在无地面控制点情况下,这类低频误差影响卫星影像的定位精度。基于光学自准直原理的光轴位置测量设备可以在轨实时监测相机参数的变化情况,对于全球实时或准实时影... 详细信息

在卫星摄影测量中,相机参数经过在轨标定后,仍有随时间变化的低频误差,在无地面控制点情况下,这类低频误差影响卫星影像的定位精度。基于光学自准直原理的光轴位置测量设备可以在轨实时监测相机参数的变化情况,对于全球实时或准实时影像处理,可以使用该测量数据削弱低频误差对立体影像定位精度的影响。本文基于光轴位置测量设备的工作原理,建立了光轴位置测量数据辅助立体影像定位的模型和算法,并利用高分十四号卫星数据进行了试验验证。试验结果表明,利用光轴位置测量数据辅助立体影像定位,无须频繁地进行相机参数在轨标定,也无须地面控制点支持,即可实现卫星影像高精度定位,且全球范围内影像无地面控制点定位精度基本一致,平面精度约为1.87 m,高程精度约为0.73 m。

关键词：卫星摄影测量在轨标定光轴位置测量无控定位高分十四号卫星数据

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