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基于改进YOLOv5的潜艇目标检测算法

激光与红外 2024年第6期54卷 971-979页

作者：梅礼坤陈智利西安工业大学光电工程学院陕西西安710021

为了解决传统潜艇目标检测缺乏对复杂背景和噪声的鲁棒性、对光照变化和视角变化敏感、难以处理大规模数据集等问题,提出了一种基于改进YOLOv5潜艇目标检测器。通过C3_Transformer结构,有效提升了特征的全局上下文建模能力和长距离依赖... 详细信息

为了解决传统潜艇目标检测缺乏对复杂背景和噪声的鲁棒性、对光照变化和视角变化敏感、难以处理大规模数据集等问题,提出了一种基于改进YOLOv5潜艇目标检测器。通过C3_Transformer结构,有效提升了特征的全局上下文建模能力和长距离依赖性捕捉能力;通过simOTA解决anchorbased算法中正负样本不平衡问题,增强模型对小目标和困难样本的学习能力;利用decoupledhead的思想解决分类和位置预测任务的互斥性问题,提高检测精度和鲁棒性。实验结果表明:相较于原始YOLOv5,改进后的模型Precision、Recall、mAP0.5、mAP0.5:0.95分别提高了2.8%、10.9%、3.8%、14.7%,这表明改进后的模型在潜艇目标检测的准确性、召回率以及在不同置信度阈值下的平均准确率等方面取得了明显的进步,同时在实际检测任务中改进后的模型有效解决了“漏检”、“误检”的问题。

关键词：上下文样本不平衡互斥性最优传输问题

夜视环境下红外与可见光图像真彩色快速融合方法研究

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激光与红外 2024年第1期54卷 136-147页

作者：谢一博程进周顺侯劲尧刘卫国西安工业大学光电工程学院陕西西安710021

为解决红外图像和可见光图像在夜视环境下成像效果不理想的问题,搭建一种由红外相机与RGB相机组合而成的具有结构简单、实时性高等特点的双目异型成像系统。利用双线程方式实时采集红外与可见光图像,针对非局部均值滤波(Non-Local Mean,... 详细信息

为解决红外图像和可见光图像在夜视环境下成像效果不理想的问题,搭建一种由红外相机与RGB相机组合而成的具有结构简单、实时性高等特点的双目异型成像系统。利用双线程方式实时采集红外与可见光图像,针对非局部均值滤波(Non-Local Mean,NLM)提出了一种基于熵的自适应h求解方法,能够较好的消除红外图像的噪声;之后将红外图像与可见光图像的特征点匹配后,引入基于斜率一致性的方法进行图像配准,最后采用改进基础图像融合规则的双尺度融合算法(Two-scale Image Fusion,TIF)以及多种融合算法将红外与可见光图像进行融合,获得目标明显、信息丰富且真实色彩的(Infrared Radiation and RGB,IR-RGB)融合图像。TIF算法能够高效快速地将红外图像与可见光图像融合,在保留了可见光图像对周围环境的真实颜色信息特征的同时,又保留了红外图像温度提取的特点。分析数据可知,TIF算法的IR-RGB图像的熵值提升了约5.14%;其边缘强度均达到最大39.991、22.433、52.880;相比普通的像素级融合规则,该方法的运行速度提升了10倍的量级。该研究在夜视环境下通过红外与可见光的实时成像在目标识别和监测等实际应用中具有非常重要的意义。

关键词：图像处理成像系统双尺度图像融合互补信息目标识别

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宽波段环形孔径光学-数字联合成像系统设计

激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 155-161页

作者：王少颖蒋世磊张锦孙国斌赵金刘卫国周璇魏习江西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西安应用光学研究所陕西西安710065

针对空间相机轻量化、小型化要求,采用一体式环形孔径透镜。由于基底单一和结构紧凑,系统存在色差和球差,引入衍射光学元件和偶次非球面校正像差,而单层衍射光学元件在宽波段存在衍射效率下降等问题,设计了一种端到端式光学-数字联合成... 详细信息

针对空间相机轻量化、小型化要求,采用一体式环形孔径透镜。由于基底单一和结构紧凑,系统存在色差和球差,引入衍射光学元件和偶次非球面校正像差,而单层衍射光学元件在宽波段存在衍射效率下降等问题,设计了一种端到端式光学-数字联合成像系统,对影响衍射效率主要级次的点扩散函数进行一致性优化,构建出空间不变的点扩散函数模型,为后续图像复原建立复原函数模型,实现退化图像的复原。最终光学-数字联合成像系统工作波段确定为0.45~1μm,焦距为185 mm,视场为5°,F数为4,遮拦比为0.35,系统总长为67.8 mm。

关键词：光学设计环形孔径单层衍射光学元件端到端设计图像复原

具有变/定转轴的一类分岔2Rv广义并联机构构型综合

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农业机械学报 2024年第7期55卷 427-438页

作者：胡旭宇刘宏昭刘伟许宝卉王朋朋运城学院机电工程系运城044000 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安工程大学机电工程学院西安710660

现有大部分2R并联机构靠近定平台的第1个转轴方向矢量不变,靠近动平台的第2个转轴方向矢量只随着第1个转轴而变化,第2转轴相对于动平台不变。本文利用有限旋量理论,在具有变/定转轴分岔1Rv(Rv表示变转轴转动)并联机构基础上,提出一类具... 详细信息

现有大部分2R并联机构靠近定平台的第1个转轴方向矢量不变,靠近动平台的第2个转轴方向矢量只随着第1个转轴而变化,第2转轴相对于动平台不变。本文利用有限旋量理论,在具有变/定转轴分岔1Rv(Rv表示变转轴转动)并联机构基础上,提出一类具有变/定轴线的2Rv并联机构。分析了机构装配条件和驱动配置。此种分岔2Rv并联机构包含4种运动模式,即定-定转轴运动模式、定-变转轴运动模式、变-定转轴运动模式和变-变转轴运动模式。将传统的2条定转轴2R并联机构拓展为具有变/定转轴(变转轴和定转轴)的分岔2Rv广义并联机构。

关键词：变/定转动轴线 2Rv 广义并联机构构型综合分岔运动

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光纤马赫-曾德尔干涉微位移测量系统

激光与光电子学进展 2024年

作者：潘文冯晓军刘星雨张雄星西安近代化学研究所西安工业大学光电工程学院

研究了一种光纤马赫-曾德尔干涉测量系统，用于对目标物体微位移的测量。采用马赫-曾德尔干涉仪结构搭建外差式激光干涉光路，利用声光移频器对参考光进行频率调制，并与携带物体位移信息的测量光在光电探测器上发生干涉。针对声光移频... 详细信息

研究了一种光纤马赫-曾德尔干涉测量系统，用于对目标物体微位移的测量。采用马赫-曾德尔干涉仪结构搭建外差式激光干涉光路，利用声光移频器对参考光进行频率调制，并与携带物体位移信息的测量光在光电探测器上发生干涉。针对声光移频器的频率漂移问题，将声光移频器的射频信号为参考信号，频率漂移引入测量信号和参考信号中，使两路信号具有相同的移频误差，在对两路信号进行鉴相时，移频误差相互抵消。信号解调采用可判断信号超前滞后关系的相关鉴相法进行处理，得到物体的位移大小和方向信息。实验结果表明：在±25μm的位移范围内，位移测量最大相对误差为0.78%，最小相对误差为0.145%，线性拟合的拟合系数为R2=0.9999，对不同位移的重复测量一致性误差小于0.033μm，表明测量系统具有较好的测量准确性和稳定性。

关键词：激光干涉外差干涉微位移测量相位解调相关鉴相

端面薄膜法布里-珀罗腔光纤动态压力传感器仿真与实验研究

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光学学报 2024年第7期44卷 227-235页

作者：张雄星孙哲赵学庆高子皓冯晓军潘文陈海滨西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西北核技术研究所陕西西安710024 西安近代化学研究所陕西西安710065

为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测... 详细信息

为实现冲击波动态信号的测量,研制了一种光纤端面镀金-派瑞林-金三层结构的薄膜式光纤法布里-珀罗压力传感器。对该传感器进行了理论分析与仿真,搭建了静态和动态压力测量系统,并对其进行测试与分析。结果表明:在0~60 MPa的静态压力测量范围内,传感器的波长灵敏度和腔长灵敏度分别为0.0809 nm/MPa和0.3200 nm/MPa,与仿真结果一致;在动态压力测量中,传感器成功捕捉到了压力峰值为7.41 MPa和上升时间为75 ns的冲击波信号。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗腔薄膜压力测量

基于空洞空间卷积网络的点衍射干涉图像相位解包技术

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光学精密工程 2024年第2期32卷 208-220页

作者：王同盟高芬李兵西安工业大学光电工程学院陕西西安710032 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

为满足点衍射干涉测量对解包算法高精度、高效以及抗干扰的检测需求。提出一种基于空洞空间卷积的相移点衍射干涉图像的相位解包方法,通过将自编码器结构和空洞空间卷积结合获得更高的相位解包精度,实现对包裹相位图像可控的多尺度特征... 详细信息

为满足点衍射干涉测量对解包算法高精度、高效以及抗干扰的检测需求。提出一种基于空洞空间卷积的相移点衍射干涉图像的相位解包方法,通过将自编码器结构和空洞空间卷积结合获得更高的相位解包精度,实现对包裹相位图像可控的多尺度特征提取。根据点衍射图像特点制作的大量多样化数据集对其进行训练和优化,从而实现准确识别包裹相位所在阶次,最终可以快速处理包裹图像得到高精度的解包结果。利用所提方法对实际点衍射干涉图像进行处理,并与ESDI专业干涉图像处理软件以及其他解包算法处理结果进行比对,结果表明:本文解包结果与软件枝切法解包处理结果均方根误差值为0.0222 rad,面形拟合结果与软件面形拟合结果峰谷差值仅为0.0121λ、均方根差值仅为0.0042λ;时间效率上,完成一幅图像的处理平均仅需0.035 s,而传统方法均大于1 s。与其他方法相比,所提方法在处理包裹相位方面具有快速、高精度的特性,为点衍射干涉图像处理的高精度相位解包提供了新的可行方案。

关键词：干涉测量面形检测干涉成像神经网络相位解包

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光谱共焦传感器关键技术研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 57-84页

作者：卢荣胜张紫龙张艾琳封志伟徐艳杨刘杰合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

精密测量技术是先进制造业得以高速发展的基础。光谱共焦传感器具有测量精度高、检测速度快、系统集成度高等技术优势,已成为先进制造领域当前备受关注的精密测量技术之一。首先,介绍光谱共焦测量原理,分析构成光谱共焦传感器的关键器件... 详细信息

精密测量技术是先进制造业得以高速发展的基础。光谱共焦传感器具有测量精度高、检测速度快、系统集成度高等技术优势,已成为先进制造领域当前备受关注的精密测量技术之一。首先,介绍光谱共焦测量原理,分析构成光谱共焦传感器的关键器件;然后,针对点光谱共焦传感器,综述构成传感器的色散物镜、宽光谱光源、光谱检测装置,以及光谱处理算法等关键技术方面的研究进展;其次,针对线扫描光谱共焦传感器,综述扫描方式、光路结构、光谱检测装置,以及光谱信息处理方法等关键技术;最后,总结当前光谱共焦传感器的研究重点、难点,以及未来的技术发展方向。

关键词：光谱共焦传感器色散物镜宽光谱光源光谱仪峰值提取

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交联型自修复水性聚氨酯的合成与性能

工程塑料应用 2024年第8期52卷 39-45页

作者：党海春武美君边祥成林先鸿梁晋帆李杰赵剑波张子梁太原工业学院材料工程系太原030008

水性聚氨酯膜容易被划伤,利用双硫键引发的动态交换反应可赋予水性聚氨酯自修复能力。但动态共价键键合强度较弱,导致水性聚氨酯的自修复和力学性能难以兼得。采用聚环氧丙烷醚三醇和含双硫键的2-羟乙基二硫化物,在水性聚氨酯分子中同... 详细信息

水性聚氨酯膜容易被划伤,利用双硫键引发的动态交换反应可赋予水性聚氨酯自修复能力。但动态共价键键合强度较弱,导致水性聚氨酯的自修复和力学性能难以兼得。采用聚环氧丙烷醚三醇和含双硫键的2-羟乙基二硫化物,在水性聚氨酯分子中同时引入双硫键和支化结构,制得高强度、交联型的自修复水性聚氨酯。以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚四氢呋喃醚二醇、聚环氧丙烷醚三醇、2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)以及2-羟乙基二硫化物(HEDS)等为主要原料,经预聚物法合成不同DMPA/HEDS物质的量比的IPDI型交联型自修复水性聚氨酯,研究DMPA与HEDS物质的量比对水性聚氨酯乳液稳定性、水性聚氨酯胶膜力学性能和自修复性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪和拉曼光谱对其进行结构表征,验证了含双硫键的自修复水性聚氨酯的成功合成。双硫键和支化结构的同时引入显著提高了水性聚氨酯胶膜的拉伸强度和自修复性能,当DMPA与HEDS物质的量比为1∶1时,拉伸强度从不含双硫键聚氨酯胶膜的13.1 MPa提高到24.2 MPa,自修复后强度达19.4 MPa,自修复率达80.1%。

关键词：水性聚氨酯双硫键交联自修复胶膜