激光与光电子学进展最新文献_第8页

基于高分五号高光谱波段选择的矿区周边土壤Cd含量反演基于高分五号高光谱波段选择的矿区周边土壤Cd含量反演

4区物理与天体物理 Q4 ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC

激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222358

刘雯 Liu Wen, 韩玲 Han Ling, 刘明 Liu Ming, 李良志 Li Liangzhi

及时准确地掌握土壤重金属含量和分布尤为重要，基于高分五号卫星高光谱影像，对潼关县土壤Cd含量进行大范围反演。为准确筛选Cd元素的特征波段，提高模型反演精度，通过特征编码和随机变异，耦合竞争性自适应重加权算法与遗传算法（CARS-GA），按照先全局后局部的搜索策略对Cd元素的特征波段进行搜索，并在标准正态变换（SNV）、一阶微分（FD）两种光谱增强方式下，比较基于CARS-GA方法与其他波段选择方法（相关系数分析法、CARS算法）构建的偏最小二乘模型（PLSR）精度，最后选择最优模型应用到整个潼关县裸地区域。实验结果表明：采用CARS-GA算法进行波段选择时，基于2种光谱变换数据构建的PLSR模型精度均明显高于相关系数分析法和CARS算法所构建的模型精度，FD光谱变换中验证集的决定系数分别提高了0.288、0.093，SNV变换光谱中验证集的决定系数分别提高了0.372、0.088。该结果表明了利用CARS-GA算法进行波段选择可有效增强Cd含量估测模型的鲁棒性，从而为环境污染评价及生态保护提供更好的数据支撑。

{"title":"基于高分五号高光谱波段选择的矿区周边土壤Cd含量反演","authors":"刘雯 Liu Wen, 韩玲 Han Ling, 刘明 Liu Ming, 李良志 Li Liangzhi","doi":"10.3788/lop222358","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop222358","url":null,"abstract":"及时准确地掌握土壤重金属含量和分布尤为重要，基于高分五号卫星高光谱影像，对潼关县土壤Cd含量进行大范围反演。为准确筛选Cd元素的特征波段，提高模型反演精度，通过特征编码和随机变异，耦合竞争性自适应重加权算法与遗传算法（CARS-GA），按照先全局后局部的搜索策略对Cd元素的特征波段进行搜索，并在标准正态变换（SNV）、一阶微分（FD）两种光谱增强方式下，比较基于CARS-GA方法与其他波段选择方法（相关系数分析法、CARS算法）构建的偏最小二乘模型（PLSR）精度，最后选择最优模型应用到整个潼关县裸地区域。实验结果表明：采用CARS-GA算法进行波段选择时，基于2种光谱变换数据构建的PLSR模型精度均明显高于相关系数分析法和CARS算法所构建的模型精度，FD光谱变换中验证集的决定系数分别提高了0.288、0.093，SNV变换光谱中验证集的决定系数分别提高了0.372、0.088。该结果表明了利用CARS-GA算法进行波段选择可有效增强Cd含量估测模型的鲁棒性，从而为环境污染评价及生态保护提供更好的数据支撑。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"136 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135104375","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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热光效应对绝缘层上的硅微腔光梳产生和演化的影响分析热光效应对绝缘层上的硅微腔光梳产生和演化的影响分析

4区物理与天体物理 Q4 ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC

激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222343

熊科宇 Xiong Keyu, 文进 Wen Jin, 何晨瑶 He Chenyao, 梁伯植 Liang Bozhi, 孙伟 Sun Wei, 张辉 Zhang Hui, 王倩 Wang Qian, 武政委 Wu Zhengwei, 于慧敏 Yu Huimin

微腔光频梳具有功耗低、可集成、梳齿间隔可调的特点，在各个领域都有广泛的应用。绝缘层上的硅（SOI）材料加工工艺与现有的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容，使其成为最具前景的光子平台之一。本文设计了一种截面为脊形的硅基微环谐振腔，研究了各个几何参数对微环谐振腔色散的影响；数值求解了微环谐振腔热动态方程，并分析了不同参数对微环谐振腔热动态效应的影响。数值求解了LLE（Lugiato-Lefever Equation）模型，由于SOI微腔光频梳理论研究大多忽略了热光效应，因此本文分析了在模型中引入热光效应项后对光频梳产生和演化的影响。数值结果表明，在温度变化范围为0~0.16 ℃条件下，时域上光场最大功率值增加了22%，频域上光频梳展宽了221 nm。最后对两种热光效应条件下光频梳输出频谱进行分析，结果表明，光频梳在热光效应温度变化范围为0~0.32 ℃的情况下，相较于0~0.16 ℃的情况，带宽展宽了353 nm。

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基于海鸥算法优化随机森林的土壤硒含量高光谱反演基于海鸥算法优化随机森林的土壤硒含量高光谱反演

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激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222037

谢鹏 Xie Peng, 王正海 Wang Zhenghai, 肖蓓 Xiao Bei, 田雨欣 Tian Yuxin

针对土壤硒含量光谱数据冗余、模型复杂度较高等问题，本研究系统采集含硒土壤若干份，并获取样本硒含量和光谱信息，对原始光谱进行平滑多元散射校正一阶微分（SG-MSC-FD）光谱增强处理，利用稳定性竞争自适应重加权采样（sCARS）等特征提取算法筛选特征波长，建立土壤硒含量的偏最小二乘（PLSR）、支持向量机（SVM）、随机森林（RF）、海鸥优化随机森林（SOA-RF）预测模型，通过对比不同特征筛选下模型的决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）和相对分析误差（RPD），寻找最佳的组合模型。结果表明：不同特征筛选下的模型精度均有较大提升，其中变量组合集群分析法结合遗传算法（VCPA-GA）精度最高，sCARS算法提取的变量数最少，仅占全波段的0.49%；RF较SVM和PLSR模型有更好的鲁棒性，SOA-RF模型的参数最佳，极大地提升了模型的反演精度。综上，经VCPA-GA特征提取下的SOA-RF模型是最佳的预测模型（R2=0.92、RMSE为0.08、RPD为2.911），该模型能够实现对土壤硒含量快速、高效反演。

{"title":"基于海鸥算法优化随机森林的土壤硒含量高光谱反演","authors":"谢鹏 Xie Peng, 王正海 Wang Zhenghai, 肖蓓 Xiao Bei, 田雨欣 Tian Yuxin","doi":"10.3788/lop222037","DOIUrl":"https://doi.org/10.3788/lop222037","url":null,"abstract":"针对土壤硒含量光谱数据冗余、模型复杂度较高等问题，本研究系统采集含硒土壤若干份，并获取样本硒含量和光谱信息，对原始光谱进行平滑多元散射校正一阶微分（SG-MSC-FD）光谱增强处理，利用稳定性竞争自适应重加权采样（sCARS）等特征提取算法筛选特征波长，建立土壤硒含量的偏最小二乘（PLSR）、支持向量机（SVM）、随机森林（RF）、海鸥优化随机森林（SOA-RF）预测模型，通过对比不同特征筛选下模型的决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）和相对分析误差（RPD），寻找最佳的组合模型。结果表明：不同特征筛选下的模型精度均有较大提升，其中变量组合集群分析法结合遗传算法（VCPA-GA）精度最高，sCARS算法提取的变量数最少，仅占全波段的0.49%；RF较SVM和PLSR模型有更好的鲁棒性，SOA-RF模型的参数最佳，极大地提升了模型的反演精度。综上，经VCPA-GA特征提取下的SOA-RF模型是最佳的预测模型（R2=0.92、RMSE为0.08、RPD为2.911），该模型能够实现对土壤硒含量快速、高效反演。","PeriodicalId":51502,"journal":{"name":"激光与光电子学进展","volume":"136 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135104596","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"物理与天体物理","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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紫外光通信协作编队无人机联盟围捕算法紫外光通信协作编队无人机联盟围捕算法

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激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222071

赵太飞 Zhao Taifei, 赵毅 Zhao Yi, 刘阳 Liu Yang, 张雯 Zhang Wen

编队无人机对目标无人机进行围捕是多无人机战场作战中重要且典型的任务之一，本文将无线紫外光通信技术与围捕算法结合，提出了一种紫外光通信协作编队无人机联盟围捕算法。该算法借助无线紫外光辅助无人机编队机间数据保密传输和非直视通信，将联盟生成算法与区域最小化策略进行融合，采用动态规划法对最优联盟结构进行求解，使用区域最小化策略对目标无人机实施空中围捕，完成在复杂场景中无人机编队高效围捕多目标任务。对区域最小化策略和本文提出的紫外光协作编队无人机联盟围捕算法进行了仿真对比，实验结果表明：所提出的紫外光协作编队无人机联盟围捕算法在无人机编队围捕多目标过程中平均降低了12.73%的能耗，算法迭代次数平均降低了27.49%，验证了该算法能耗少、围捕效率高的性能。

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MSPoint：基于多尺度分布分数的点云去噪网络 MSPoint：基于多尺度分布分数的点云去噪网络

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激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222402

胡豪 Hu Hao, 王琪冰 Wang Qibing, 陆佳炜 Lu Jiawei, 苏宏业 Su Hongye, 来见坤 Lai Jiankun, 肖刚 Xiao Gang

激光扫描仪等设备直接收集到的原始点云通常会受到噪声的影响，这会影响后续的处理，如三维重建、语义分割等，因此点云去噪算法尤为重要。现有的点云去噪网络大多以噪声点与干净点的距离作为目标函数进行迭代训练，这可能导致点云聚集与异常值。针对以上问题，提出一种基于多尺度点云分布分数（即点云对数概率函数的梯度）的新型去噪网络multiscale score point（MSPoint）。MSPoint网络主要由两部分组成：特征提取模块和位移预测模块。在特征提取模块中输入点云的邻域，通过对数据添加多尺度噪声扰动加强MSPoint的抗噪性能，使提取到的特征具有更强的表达能力。位移预测模块根据分数估计单元预测的分数迭代学习噪声点的位移。在公开数据集上的实验结果表明，相比现有的方法，MSPoint有着更好的去噪效果以及更强的鲁棒性。

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非偏振分光棱镜的相移测量及其温度特性研究非偏振分光棱镜的相移测量及其温度特性研究

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激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222256

高珊 Gao Shan, 孟晨 Meng Chen, 崔省伟 Cui Shengwei, 姚晓天 Yao X. Steve, 郝鹏 Hao Peng, 吴胜保 Wu Shengbao

非偏振分光棱镜在干涉仪中引入的非线性误差将对仪器的测量精度产生不可忽视的影响，所以测量非偏振分光棱镜所引入的相移特性并探究其补偿方法是非常有意义的。基于琼斯矩阵描述偏振态的方法，设计、搭建了非偏振分光棱镜透射及反射相移的测量系统，并对反射相移进行了有效补偿，此外，还对相移的温度特性进行了实验探究。系统采用双光电探测器平衡探测的方法可以消除光源功率抖动的影响，具有探测精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。研究结果表明：非偏振分光棱镜的反射相移明显大于透射相移，将2个反射相移接近的非偏振分光棱镜进行组合后整体相移明显降低。此外，随着温度的变化，相移也会发生变化，相移的温度特性曲线中存在相移量最小的拐点，该方法有助于寻找非偏振分光棱镜的最佳工作温度。

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InGaN基蓝光激光器p型波导层和有源区优化研究 InGaN基蓝光激光器p型波导层和有源区优化研究

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激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop222235

石澜 Shi Lan, 李书平 Li Shuping

为了进一步提升蓝光激光器的性能，基于实验样品结构，详细研究了不同结构的p型波导层和有源区的组合对InGaN基边发射蓝光激光器性能的影响。利用PICS3D软件模拟计算其光输出功率-电流-电压特性曲线、能带结构、载流子电流密度分布、激射复合率等光电特性。结果表明，In组分渐变的p型波导层和前两个量子垒层、最后一个量子垒层使用AlGaN材料的新结构，可以很好地抑制电子泄漏，增加空穴注入，提高受激辐射复合率，从而提升蓝光激光器的发光效率。在1.5 A注入电流下，新结构的光输出功率可达2.69 W，相较标准结构提升了47.8%。

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基于响应面分析的飞机蒙皮激光除漆可控性研究基于响应面分析的飞机蒙皮激光除漆可控性研究

4区物理与天体物理 Q4 ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC

激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop221882

杨文锋 Yang Wenfeng, 林德惠 Lin Dehui, 钟勉 Zhong Mian, 李绍龙 Li Shaolong, 钱自然 Qian Ziran, 刘国春 Liu Guochun, 曹宇 Cao Yu, 徐艺 Xu Yi, 张赛 Zhang Sai, 李果 Li Guo

随着飞机蒙皮“部分褪漆”维修理念的提出，多漆层结构激光除漆的可控性值得关注。基于响应面分析方法，建立了激光参数（光斑搭接率、激光功率及扫描次数）与可控性指标（漆层去除厚度、表面粗糙度）间的数学模型，分析了激光多参数耦合作用对可控性指标的影响规律。结果表明：激光参数对漆层去除厚度的影响顺序依次为扫描次数、激光功率、光斑搭接率，且均为正相关；表面粗糙度随光斑搭接率的增大而减小，随激光功率的增大而增大，扫描次数对表面粗糙度的影响具有峰值效应。验证试验结果表明：响应面模型可为厚度精度为±5 μm的激光可控除漆提供参考。基于响应面分析方法建立的多漆层结构激光可控清除数学模型，可为飞机蒙皮漆层的激光可控清除提供方法指导与理论支撑。

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利用线结构光的异型微小构件几何尺寸测量方法利用线结构光的异型微小构件几何尺寸测量方法

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激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop221868

马自勇 Ma Ziyong, 张富泉 Zhang Fuquan, 马立东 Ma Lidong, 马贺琛 Ma Hechen, 杭嘉濠 Hang Jiahao

异型微小构件是一种通过轧制、挤压、拉拔等工艺制成的形状复杂、加工边界不规则的结构件，被广泛应用于高端钟表、电子五金、医疗器材等行业。在目前的生产过程中，多通过人工利用显微镜实现异型微小构件的几何尺寸测量，存在劳动强度大、生产效率低、测量精度不稳定等问题。鉴于此，提出一种利用线结构光的异型微小构件几何尺寸测量方法。首先，利用张正友标定法获取工业相机内外参数和畸变系数，结合Steger细化法和最小二乘法对线结构光平面进行标定；其次，基于Microsoft Foundation Classes和OpenCV编制异型微小构件几何尺寸测量程序；最后，利用标准量块对该方法的测量精度和可重复性进行评价，开展3种规格的异型微小构件几何尺寸测量试验。结果表明，无论是在宽度方向还是高度方向，该方法的整体测量误差均小于0.1 mm。该方法达到了较高的测量精度，能满足实际生产需求。

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基于稀疏表示的太赫兹时域光谱分层检测算法基于稀疏表示的太赫兹时域光谱分层检测算法

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激光与光电子学进展

Pub Date : 2023-01-01 DOI: 10.3788/lop231372

刘猛 Liu Meng, 李腾 Li Teng, 刘旭东 Liu Xudong, 孙怡雯 Sun Yiwen

太赫兹无损检测是一种非侵入、非接触性的新型检测技术，在无损检测领域极具潜力。但在实际探测中，对于复杂的太赫兹回波信号，如色散回波和重叠回波，仅利用传统的信号处理方法（如直接法、反卷积法）难以满足对飞行时间定位精度的要求。稀疏表示法作为一种太赫兹信号处理的新方法，具有良好的定位精度和抗噪性。提出基于最小绝对收缩和选择算子（LASSO）的稀疏表示法，从复杂的太赫兹回波信号中重建脉冲响应函数，并构建双过完备字典完成对太赫兹反射信号的色散补偿。针对重建脉冲响应函数幅值不准确的问题，提出幅值衰减系数，修正脉冲响应函数幅值，有效提升时域峰-峰值的成像质量。通过数值计算和实验分析，验证了所提方法的有效性。可以预期，基于LASSO的稀疏表示法能够为太赫兹无损检测中的信号处理提供新的解决思路。

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