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最新刊期

2009 年第 4 期

现代应用光学

用于纳秒级窄脉冲工作的大功率半导体激光器模块
陈彦超,赵柏秦,李伟
2009, 17(4): 695-700.

摘要：介绍了一种将脉冲半导体激光器发射应用系统中脉冲整形电路、驱动电路、激光器保护电路、激光器集成封装成一个激光器模块的方式。当激光器工作于纳秒级窄脉冲状态下时，激光器封装引腿所产生电抗会使得耦合进激光器的脉冲波形劣化，能量损失。为得到上升时间短，波形半宽窄，峰值功率大的光输出，改进激光器管芯的结构并采用混合光电子集成的方式将驱动电路和激光器管芯封装在一个模块内，使得窄脉冲电信号高效地耦合进半导体管芯。分析验证了改进后的激光器模块的各项输出参数均得到改善。同等条件下，改进后的模块在光脉冲宽度为4.5ns时，峰值功率比单独封装激光器提高6倍多。此激光器模块可以得到宽度7ns左右，峰值光功率176W的光脉冲输出。测试了该模块在脉冲宽度为7ns左右的U-P曲线。
关键词：高峰值功率;半导体激光器阵列;窄脉冲;激光器模块

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发布时间：2020-08-12
折射/衍射球柱有晶体眼人工晶体的设计

王肇圻饶丰王雁左彤赵堪兴
2009, 17(4): 701-706.

摘要：为了提高白光下人眼的视觉质量，设计了一款折射/衍射球柱有晶体眼人工晶体 (Phakic Intraocular Lens, PIOL)。根据实际人眼的角膜地形图、眼内各组分的轴向间距和波前像差，运用ZEMAX光学设计软件，构建了个性化眼模型，然后运用该模型，设计了球柱PIOL和折射/衍射球柱PIOL。研究表明：与球柱PIOL相比，折射/衍射球柱PIOL能够全面提高人眼的白光调制传递函数 (Modulation Transfer Function, MTF) 和非中心波长下的MTF，这有利于获得良好的视觉质量。研究还表明：折射/衍射球柱PIOL只需要在4mm区域设计二元面就能够满足要求。最后分析了加工工艺问题。折射/衍射球柱PIOL在先进视觉矫正方面具有潜在的应用价值。
关键词：visual optics;chromatic aberration;individual eye model;MTF;PIOL

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发布时间：2020-08-12
基于人眼光学模型的角膜模型的研究
孔梅梅,高志山,陈磊,李新华,瞿小妹
2009, 17(4): 707-712.

摘要：位于眼球最前端的角膜是人眼光学系统的主要屈光元件之一，建立角膜模型具有重要的研究和临床意义。基于角膜面型的非球面特性，应用光学设计软件Zemax，从光学成像角度，提出了结合人眼光学模型的角膜双二次曲面模型的建立，并结合国人正视眼和近视眼的有关实测数据和分析结果，以人眼的波像差为评价函数，通过对初始模型眼的优化，给出了符合我国人眼特点的正视眼和近视眼模型中的角膜模型，讨论了矫正近视的矫正眼模型中的角膜理想模型和可用于角膜屈光手术中的切削模型。基于人眼光学模型的角膜双二次曲面模型也可为波像差引导的个性化角膜切削方案提供一个更适于实际应用的数字化模型。
关键词：医用光学与生物技术;视觉光学;模型眼;角膜模型;角膜屈光手术

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改进蚁群优化组合方法在长缝光谱仪结构优化中的应用
龚雨兵,陈志远,杨世模
2009, 17(4): 713-719.

摘要：根据世界空间紫外天文台（WSO／UV）中的有效载荷长缝光谱仪(Long Slit Spectrograph, LSS)的设计要求，建立了以结构频率要求为约束条件，以LSS主结构质量最轻为目标函数的LSS结构优化模型。采用ANSYS软件作为结构分析器；提出了一种新的更新蚁群路径信息的策略，并使用这种改进的蚁群算法（Ant Colony Optimization, ACO）作为优化器；构建了一个组合的结构优化方法。通过与ANSYS自带的零阶优化方法比较，这种组合方法的优化效果更好。应用这种优化组合方法对LSS主结构进行结构优化设计。经过优化计算，使主结构的质量相对于初始质量减少约25％，基频达到82.3Hz，满足了设计要求。组合方法结合了改进蚁群算法和ANSYS软件两者的长处，具有适应性广，优化能力强等特点，可应用于其它类似工程结构优化。

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多基地周视红外搜索系统的目标定位模型与精度分析
贾庆莲,乔彦峰
2009, 17(4): 720-726.

摘要：对周视红外搜索系统提出了一种新的目标定位模型，并推导了定位误差公式。研究了周视红外搜索系统中目标搜索定位的影响因素，包括搜索站站址误差，各站对目标定位的方位角误差、俯仰角误差以及目标距离等因素。采用矩阵分析方法推导了目标的三维坐标及相对各搜索基地的距离值。采用定位误差的三维几何分布（GDOP）图分析了三站、正方形四站、菱形四站及五站模式的搜索系统对目标的定位误差。仿真实验结果表明，与其它定位模型相比，这种针对周视红外搜索系统的四站正方形目标定位模型具有较高的准确度。
关键词：周视红外搜索;目标定位;定位精度;坐标转换;布站

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微型集成超光谱成像系统
季轶群,宫广彪,沈为民,朱善兵
2009, 17(4): 727-731.

摘要：基于Offner结构的凸面光栅成像光谱仪以其独特的优点，成为新一代航天遥感器上对地观测的重要手段之一。文中报导了一种便携式高集成度超光谱成像系统，它由两块普通玻璃胶合而成、尺寸小于30mm×30mm×30mm。优化设计超光谱成像光学系统的工作波段为可见光波段，相对孔径小于F/2.5，放大倍率1:1，满足物方和像方远心，具有成像质量高、光谱分辨率高、重量体积超轻小、稳定性好、加工容易、成本低等优点，适用于航天、生物医学等领域。
关键词：超光谱成像；成像仪；凸面光栅；光学设计

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静电拉伸薄膜反射镜成形控制方法研究
石广丰
2009, 17(4): 732-737.

摘要：摘要：目的：针对发射系统承载空间与承载重量的限制与大口径、高分辨率反射镜使用需求之间的矛盾，开展轻质柔性薄膜反射镜地基试验研究，实现静电拉伸式薄膜反射镜精确成形控制。方法: 首先，基于泊松方程的薄膜小变形近似求解，针对口径Φ300mm的三环分布式电极静电拉伸聚酰亚胺镀铝薄膜反射镜，通过确定每环电极对面形的影响函数来确定分布式电极对反射镜薄膜成形的控制距阵，进而利用最小二乘法求得分布式电极对面形精确控制所需的分布电压。并用ANSYS软件有限元分析进行结果对比，分析相关误差因素，总结控制方法。结果：在薄膜中心变形量大约超过2.5mm以后，基于泊松方程的理论求解和ANSY有限元分析结果相差很大，计算面形与理想面形偏差也很大。结论：只有综合运用数值计算、有限元分析方法，通过确定分布式电极对面形的控制矩阵，运用最小二乘法求解分布式电压，才能准确地实现薄膜面形的预知和控制。
关键词：静电拉伸;薄膜反射镜;分布式电极;控制距阵

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外部导入激光的积分球辐射源研制和特性研究
徐秋云
2009, 17(4): 738-744.

摘要：为了满足近年来迅速发展的光谱辐射遥感器的定标需求，我们研制了一种新型的外部导入激光的积分球辐射源。这种积分球辐射源不仅完全满足辐亮度响应度定标对定标光源的要求，而且可以对高光谱、超光谱仪器的光谱辐射响应度进行精细扫描。我们首先导入单波长激光对积分球辐射源的基本辐射特性进行了研究，包括辐亮度非稳定性、平面非均匀性和角度非均匀性。特性测试结果表明，这种新型的利用激光的积分球辐射源的各种特性与传统的灯照明积分球辐射源在同一水平内。由于其具有光谱辐通量高、单色性好、波长准确性高、可宽波段调谐等优点，有着广泛的应用前景
关键词：积分球;激光;定标;光谱辐亮度响应度

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运动补偿成像光谱仪地面分辨率特性及望远系统焦距的选择
李欢,向阳
2009, 17(4): 745-749.

摘要：对于运动补偿增加成像光谱仪能量积分时间的情况，首先推导出了其地面分辨率和望远系统焦距选择的一般表达式，其次，据此进行了具体计算。结果表明，运动补偿成像光谱仪地面分辨率与指向反射镜转角成反比关系，即：转角大时地面分辨率低，反之亦然；需要综合应用需求、系统质量、体积等指标，来选取合适的望远系统焦距。
关键词：成像光谱仪;望远系统;运动补偿;指向反射镜;地面分辨率

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光电编码器LED光源准直特性研究
朱孝立
2009, 17(4): 750-756.

摘要：发光二极管（LED）光束的准直度对光电编码器性能影响很大。通过分析光源辐射角对光栅光通量的影响，运用图像旋转理论和频域分析方法，导出莫尔条纹透光特性函数式并且获得不同a’值下的莫尔条纹仿真波形，分析了光源准直特性对莫尔条纹对比度和光栅最大允许间隙的影响，实验结果与仿真波形吻合。本文对高可靠性编码器设计和生产具有参考价值。
关键词：光电编码器;光辐射角;光栅;莫尔条纹;仿真

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透射式旋转对称光学系统中的偏振像差分析
张颖,赵慧洁,邢辉,程宣
2009, 17(4): 757-763.

摘要：摘要：为了控制透射式旋转对称光学系统中的偏振效应，提高系统的光学性能，对透射式旋转对称光学系统中的偏振像差进行了分析。首先，在偏振像差理论的基础上，通过偏振光线追迹的方法，导出透射式旋转对称光学系统的偏振像差的计算公式。然后，对影响其偏振像差的因素进行了分析，提出了透射式旋转对称光学界面产生的偏振像差的影响因子，给出了该影响因子与入射角之间的关系曲线图。最后举例进行了分析。分析结果表明，对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的透射式旋转对称光学系统，要想提高其光学系统的性能，必须控制光学系统的偏振像差。提出尽可能减小入射角的大小，将薄膜设计和光学设计结合起来、通过减小偏振分离的方式来降低系统中的偏振效应，是控制透射式旋转对称光学系统中的偏振像差的有效措施。
关键词：光学设计;偏振像差;偏振光线追迹;透射式旋转对称光学系统;增透膜

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微动法获得四象限光电探测器光斑参数的研究
林志琦,李会杰,郎永辉
2009, 17(4): 764-770.

摘要：摘要：对四象限光电探测器的信号处理方法进行了研究，分析了目前采用的四象限光电探测器获得光斑参数的方法，研究了其各项指标及误差的来源，提出了一种新的采用微动法的四象限光电探测器光斑参数的计算方法，并与传统的方法进行了比较。采用微动法获取四象限光电探测器的光斑参数，不仅能够得到光斑的光心坐标，还能够计算出传统方法得不到的光斑的半径，增加了信息量。该方法与传统的方法相比，还具有误差与光斑中心位置、光斑半径无关的优点。理论分析、仿真和实验都证明，采用的四象限光电探测器获得光斑参数的方法具有相当多的优点。获得的参数由两个增加到三个，采用Φ30mm 的GaAs-PIN四象限探测器时，最大误差由18%减小到1.2%以下。本方法在车辆间大气激光通信的光电精定位系统中实际应用证明，该方法速度快，精度高，收敛性好。
关键词：四象限光电探测器;光电定位;光电跟踪;光斑

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发布时间：2020-08-12
固着磨料加工碳化硅反射镜的初步实验研究
王旭
2009, 17(4): 771-777.

摘要：本文采用了一种有别于传统的加工碳化硅反射镜的工艺---固着磨料加工工艺。此工艺不但可以利用大颗粒金刚石磨料快速加工出较好的镜面质量，而且由于其固着磨料与工件相对运动关系固定，有利于精确加工。在工艺实验中，分别测得了W7,W5,W3.5,W1.5固着磨料丸片在特定转速和压力下对碳化硅材料的去除特性。通过多组去除量曲线，我们得出此工艺不仅有着较高的去除率，而且其稳定性非常良好。另外在表面粗糙度结果方面，最初使用W7丸片获得了粗糙度为42.758nm rms的镜面。我们不断减小所用丸片的粒度，工件表面粗糙度随之减小。在使用W1.5丸片抛光后，最终获得了粗糙度为1.591nm rms的光滑镜面。实验结果表明，固着磨料加工碳化硅反射镜工艺在某些加工阶段内可以取代传统的散粒磨料加工工艺，有着良好的应用前景。
关键词：固着磨料;丸片;碳化硅;去除率;表面粗糙度

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发布时间：2020-08-12

微纳技术与精密机械

基于神经网络的超磁致伸缩智能构件滑模控制
赵章荣
2009, 17(4): 778-786.

摘要：提出了一种利用超磁致伸缩材料（giant magnetostrictive material GMM）智能构件精密加工活塞异形孔方法。为了消除GMM智能构件迟滞非线性影响，提出一种神经网络前馈复合离散滑模变结构控制策略，实现GMM智能构件的精密位移控制。将智能构件的输出位移及其变化率作为小脑模型神经网络（CMAC）输入，构件的输入电流作为网络输出，利用CMAC在线自学习能力建立GMM智能构件的迟滞逆模型，神经网络的建模近似误差以及外界干扰通过离散滑模变结构控制器来消除。仿真结果表明此控制策略能在线建立智能构件的迟滞逆模型，消除迟滞非线性的影响，可实现智能构件的精密位移控制。
关键词：超磁致伸缩智能构件;小脑模型神经网络（CMAC）;滑模变结构控制;前馈补偿;迟滞非线性

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大规模集成电路SRAM、ROM的总剂量辐射效应及损伤分析
陈长征
2009, 17(4): 787-793.

摘要：为了研究大规模集成电路存储器的总剂量辐射效应，对两种军品SRAM、ROM存储器进行了γ总剂量辐照实验，指出了这两种器件是总剂量效应的敏感器件，它们的损伤阈值都在10k rad(si)至15k rad(si)之间，证明了测试SRAM、ROM的辐射效应时，不能只对数据存取功能进行测试，器件的静态功耗电流与动态功耗电流也是总剂量的敏感参数，应该作为总剂量失效阈值的有效判据，最后根据实验结果，分析了SRAM、ROM器件的损伤机理。

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发布时间：2020-08-12
基于线性求角的旋变轴角解码与激磁系统研究
徐向波,房建成,魏彤
2009, 17(4): 794-800.

摘要：控制力矩陀螺(CMG)是空间站等大型航天器姿态控制的关键执行机构，旋转变压器（旋变）是CMG框架伺服系统的常用测角部件，由于大多数旋变激磁模块和轴角解码模块不满足航天应用小体积、轻重量和低功耗的要求，本文提出一种基于单片DSP的旋变轴角解码与激磁系统设计方法并进行了实验验证。轴角解码中反正切运算需要很大运算量或很多数据空间存储查表值，甚至需要外扩存储芯片，因此本文提出一种线性求角方法，其思想是把反正切运算补偿成分区间的线性运算；同时在保证测角精度的基础上降低旋变激磁的电压幅值，从而实现了整个伺服系统的高集成度与低功耗。实验结果显示：体积、重量、功耗与原激磁电源模块JD20-D15C36MK和轴角解码模块19XSZ2413相比均减少80%以上，测角精度可达0.011º，框架电机运转平稳。
关键词：高集成度;轴角解码;线性求角;旋变激磁;低功耗

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姿控飞轮控制系统设计及转速过零分析
武俊峰,吴一辉,宣明
2009, 17(4): 801-806.

摘要：为了缩短姿控飞轮控制系统的设计周期和快速验证设计方案的可行性及有效性，在分析姿控飞轮电机本体数学模型的基础上，结合该姿控飞轮控制系统所采用的加速控制、制动控制、换相控制，建立了姿控飞轮控制系统模型。并针对姿控飞轮的共性问题：飞轮过零的力矩抖动，以速度模式下的指令响应为例分析了调压调速控制方式与调压调速结合反接制动方式下的飞轮速度、电流、端电压以及力矩响应。通过分析，结果表明：0.025Hz的速度指令下，调压调速结合反接制动方式具有更好的过零响应。
关键词：姿控飞轮;系统设计;反接制动

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一种微区微纳米压印技术及设备
申溯,周雷,魏国军,陈林森
2009, 17(4): 807-812.

摘要：本文介绍了一种新型的分布微区微纳米压印技术。相比于传统的微纳米压印技术，本文所提出的压印主要技术特征在于，通过对尺寸在几十微米至数毫米范围的微小区域单元的压印组合，实现大幅面微纳米结构的制作。这种压印方式还具有的优点是，在计算机控制下压印模仁可在工作平面内旋转，各微区压印单元有不同的压印取向，压印力大小均可由程序设定，因而可以实现每个单元压印深度的控制。本文给出了微区微纳米压印技术的设计思想、实现方法以及实验结果。该技术和装备，特别适合大幅面光学衍射图像、平板显示器件的微结构制作。
关键词：微纳米压印;微结构;热压印;控制

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双向支撑超声波悬浮轴承的设计及试验
田丰君,车小红,杨志刚,姜斌
2009, 17(4): 813-818.

摘要：超声频域下的振动可以形成对物体的悬浮，将这种悬浮用作对轴的支撑即形成为超声波轴承。本文提出一种对轴径向和轴向同时进行悬浮支撑的双向超声波轴承，分析了这种轴承表面超声辐射压力的形成方法，设计了双向支撑轴承结构，并针对不同悬浮间隙下轴的最大转速进行了测试。结果表明轴最高转速达到了8946rpm，当转速过大时由于离心力较大将导致轴与轴承发生碰撞而无法工作，因而做好转子的动平衡对提高双向支撑超声波轴承的工作性能十分重要。
关键词：压电换能器轴承双向支撑悬浮间隙

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基于机器视觉的微装配控制策略及软件架构
徐征,王晓东,程新宇,罗怡,王立鼎
2009, 17(4): 819-824.

摘要：微装配是制造由不同材料组成的复杂微系统关键技术。本文针对装配控制和软件架构等微装配实用化的重要环节开展研究。对微装配具体需求、工作流程、人机交互方式进行了分析，建立一种基于显微机器视觉的微装配平台，提出先看—后动的微装配控制模式，建立了包含任务层、策略层和行为层的控制分层架构。围绕软件可复用性，对软件部分的核心类和类之间关系进行了分析，主要采用面向对象的聚集关系构造任务层和策略层中的类，最终实现了微装配控制系统软件。利用本系统对由6个无人工标记点的微型零部件组成的系统进行了微装配实验，采用工具显微镜对所装配的微系统关键技术指标进行了测量和对比分析。实验结果表明：自动装配与手动装配的同轴度误差平均值相近，而对称度误差平均值有改善，自动装配的各项指标不确定度误差均明显优于手动装配结果，提高了所装配的微系统互换性。利用本文建立的基于机器视觉的控制方法可以有效地对复杂微系统进行装配，基于分层架构建模和开发的软件具有较高的人机交互性、鲁棒性和可复用性。
关键词：微装配;人机交互;软件架构;机器视觉

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基于继承与优化算法的无序点云拼接技术的研究
孟凡文
2009, 17(4): 825-831.

摘要：摘要：点云拼接技术的核心是建立两个待拼接点云之间的对应关系。提出继承与优化算法进行点云精确拼接，阐述了算法原理，通过建模获取拼接过程中的旋转和平移参数，提出并分析了拼接的实现过程。采用光栅投射式三维扫描仪获取某型号汽车防雨板的6组点云数据，使用提出的算法进行点云拼接，采用多分辨率层次精度分析法对拼接结果进行误差分析，与最临近点迭代法在拼接精度、收敛速度和耗时上进行了比较。实验结果表明：继承与优化算法可实现海量无序点云的精确拼接，拼接的标准偏差小于0.10mm，两点云对拼接时间小于2秒，相比最临近点迭代法，所需迭代次数减少5次以上。
关键词：逆向工程;点云拼接;继承与优化算法;拼接误差

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基于相关极值的重力匹配辅助导航算法的实现与仿真
王浩
2009, 17(4): 832-838.

摘要：对惯性、重力匹配组合导航算法进行了描述和分析，提出了一种新的基于相关极值的重力匹配辅助导航算法。该算法对已有数字重力图进行细化，在重力图寻值过程中有效地剔除了干扰数据，并且对基于相关极值的重力匹配算法进行了有效地改进。仿真结果表明，该算法能较好地抑制了重力数据的误差影响和提高匹配精度，能有效地消除厄缶（）效应对重力匹配的影响，大大提高重力匹配的速度，以达到实时导航的目的，更适合水下导航实际的需要。
关键词：组合导航;重力匹配;相关极值法;厄缶效应

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使用AFM测量纳米尺度刻线边缘粗糙度的影响因素的研究
赵学增,李宁,周法权,李洪波
2009, 17(4): 839-848.

摘要：随着半导体制造技术降至100nm以下技术节点，刻线边缘粗糙度的测量与控制已成为纳米测量中的研究热点之一。本文对使用原子力显微镜(AFM)测量半导体刻线边缘粗糙度的影响因素问题进行了研究。根据线边缘粗糙度测量与表征的特点对各种影响因素进行理论和实验分析，包括探针针尖尺寸与形状的非理想性、AFM扫描图像的噪声、扫描采样间隔、压电晶体驱动精度、悬臂梁振动以及线边缘检测算法中的自由参数等。在对这些影响因素进行分析的基础上分别提出抑制及修正方法，从而在一定程度上提高LER测量结果的准确度，为实现半导体制造业不断提高的刻线形貌测量的精度要求提供了可行性参考。
关键词：纳米测量;线边缘粗糙度;原子力显微镜;测量误差分析

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太阳敏感器测量坐标系与立方镜转换矩阵的标定（重投）
樊巧云,张广军,魏新国,江洁
2009, 17(4): 849-853.

摘要：提出一种太阳敏感器测量坐标系与立方镜坐标系转换矩阵标定的方法。该方法首先利用太阳模拟器和两轴转台，对太阳敏感器测量坐标系与转台坐标系进行标定。然后利用光阑接受屏和CCD图像瞄准定位系统，对立方镜坐标系和转台坐标系进行标定，最后以转台坐标系作为中间坐标系计算出所述两坐标系的转换矩阵，从而将太阳敏感器测量的太阳视线方向间接转换到立方镜坐标系。实验结果表明两坐标系转换矩阵的标定精度优于4(1σ)，满足太阳敏感器测量精度要求。该方法不需要精准的加工和安装工艺，同时对两坐标系转换矩阵的标定也不需要太阳敏感器测量坐标系与转台坐标系保持一致，易于实现，具有实用价值。
关键词：太阳敏感器;立方镜;转换矩阵;标定

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信息科学

基于SOPC的红外焦平面阵列实时非均匀性校正研究
代少升,张新立
2009, 17(4): 854-858.

摘要：针对红外焦平面阵列（IRFPA）非均匀性多点校正过程中涉及的数据量大，难于实现实时校正的特点，提出了利用Altera公司单片可编程系统（SOPC）对红外焦平面阵列进行多点实时校正。利用SOPC的NiosII处理器定制指令功能，实现软件算法的硬件化，能够有效加速红外焦平面阵列实时非均匀性校正速度。实验结果表明利用SOPC实现红外焦平面阵列实时非均匀性校正方法简单灵活，图像效果理想，能够很好地满足红外焦平面阵列实时非均匀性校正要求。
关键词：红外焦平面阵列;SOPC;非均匀性;多点实时校正

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发布时间：2020-08-12
复杂光照下的两步法颜色恒常性算法
赵全友,潘保昌,郑胜林
2009, 17(4): 859-866.

摘要：根据视觉信息处理的分模块性原理，给出了一种新颖的两步法颜色恒常彩色图像增强算法。首先利用边缘附近像素估计原图像偏色信息，白平衡对偏色图像进行偏色纠正。然后根据RGB颜色空间三分量颜色相关性特点，通过获取亮度增益曲面对彩色图像的RGB三分量进行同比增强得到最终的彩色图像同时保持颜色不变。该算法克服了传统颜色恒常性的不适定问题，实验结果表明该算法对于存在偏色、低照度等复杂光照下的图像均能较好的保持颜色的恒常性，同时能有效提升图像的亮度信息。
关键词：颜色恒常性;两步增强;偏色纠正;亮度增益

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发布时间：2020-08-12
基于自适应模糊逻辑的多模型跟踪算法
陈谋
2009, 17(4): 867-873.

摘要：针对基于“当前”统计模型的交互式多模型算法，难以恰当地确定当前模型的概率以及系统参数和在跟踪过程中不能自适应调整的缺点，采用自适应模糊推理的方法进行改进以提高跟踪的快速性。同时应用蚁群算法对设计参数进行优化，以提高跟踪的精度。最后将所设计的基于“当前”统计模型的多模型改进算法用于机动目标的跟踪仿真，仿真结果表明所设计的改进算法是有效的。

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发布时间：2020-08-12
基于奇异点和HMM的指纹分类数据融合方法
罗菁
2009, 17(4): 874-879.

摘要：指纹分类技术是指纹数据库的一个重要索引机制。当待识指纹图像与模板图像之间存在较大平移和旋转时或遇到低质量的图像时，识别算法的性能会受到很大的影响。本文提出了一种基于奇异点和HMM的指纹分类数据融合方法。首先，分别对基于奇异点的指纹分类方法和基于HMM的指纹分类方法的信任度函数进行分配。然后，利用D-S证据理论进行融合完成指纹纹型分类，并在国际指纹竞赛数据库上作了测试，总的纹型辨识正确率可达94.5%，并且对平移、旋转和低质量的指纹图像具有良好的鲁棒性，具有一定的实用价值。
关键词：指纹分类;奇异点;HMM;数据融合;D-S证据理论

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发布时间：2020-08-12
定制鞋楦的分段自适应算法
史辉,王伯雄,贾倩倩
2009, 17(4): 880-885.

摘要：本文提出一种基于光切法扫描的规则化点云数据的鞋楦定制算法。将规则化点云拟合为NURBS曲线后，在划分的各特征段内分别根据脚型对标准鞋楦进行整体缩放以局部修改，提出了基于能量优化原则的同时修改控制点和权因子的方法，对标准鞋楦的自适应修改，以实现鞋楦数字化定制。
关键词：鞋楦定制

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发布时间：2020-08-12
复杂环境下车牌定位及目标真实性验证算法*
王枚,苏光大,王国宏
2009, 17(4): 886-894.

摘要：提出一种融合颜色和边缘特征、并进行目标真实性验证的车牌定位算法，解决复杂环境下车牌定位困难问题。车牌具有固定的颜色搭配和丰富的字符边缘，融合二者特征的定位算法可提取所有侯选目标，接着利用车牌伴生与互补特性进行目标真实性验证，实现带反馈的定位，提高准确度，适用于复杂环境下目标数量、类型不确定的车牌目标检测。实测彩色图像试验验证了算法的有效性和鲁棒性.
关键词：车牌定位;HSV颜色特征;边缘检测;伴生与互补;目标真实性验证

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发布时间：2020-08-12
一种航空斜视成像异速像移实时恢复算法
李仕
2009, 17(4): 895-900.

摘要：本文提出一种异速像移补偿算法，解决航空相机斜视工作时成像靶面的异速像移补偿问题。复杂多变的载机飞行姿态影响航空相机的工作状态，并导致各种像移模糊。当载机侧飞时，航空相机会处于斜视状态，焦平面上会同时出现多个异速像移。通过对异速像移产生机理的分析，我们根据不同像移量将图像分成多个区。为避免二维傅氏变化生成的振铃效应，将上述各区继续细分到像素线，用一维维纳滤波并行恢复各像素线，将结果合并成恢复图像。实验表明：对斜视状态下的运动模糊图像，本文算法恢复结果的PSNR为30.469，图像细节能得到有效恢复；本文的算法并行方案在GPU并行平台下取得一帧2048x2048灰度模糊图像17ms恢复的成绩，解决了图像恢复的实时性问题。
关键词：航空成像;像移补偿;斜视状态;并行计算;GPU

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发布时间：2020-08-12
列车车轮踏面缺陷图像区域提取
赵勇
2009, 17(4): 901-908.

摘要：针对踏面缺陷图像的特点，对其缺陷图像区域提取技术进行了研究，设计了一种基于平稳小波自适应阈值踏面区域分割算法，提出了一种基于分块思想粗定位和精定位组合定位的剥离缺陷区域提取算法和基于踏面边缘线扫描搜索的擦伤区域提取的算法。通过两个踏面缺陷的实例，验证了算法的有效性，对现场采集样本进行试验，结果表明：系统对剥离和擦伤的两种缺陷的漏识率分别为8.3%和5.3%，误识率为5.1%，为后续特征提取和识别奠定了基础。
关键词：车轮踏面;缺陷区域提取;剥离;擦伤

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发布时间：2020-08-12
快速全天自主星图识别算法的研究
张磊,何昕,赵宝庆,魏仲慧
2009, 17(4): 909-915.

摘要：三角形识别算法是工程应用中较为成熟的算法，为了克服三角形因特征维数较低带来的冗余匹配问题，提出了一种改进的三角形算法。由于经过标定后观测星之间的相对星等差比较稳定，增加星等差作为辅助识别特征，同时，引入三角形以外的第四颗星为顶点，与三角形构成假想的四面体，顶点与底面三角形三个点的角距既是识别特征量，也可用于检验识别的结果是否正确。为了减小导航特征库的容量及对其遍历比较带来的时间开销，对导航特征库存储内容进行了精简，并利用数据结构中的散列查找法对识别特征构造散列函数，加快了识别过程。仿真实验结果表明，该识别算法具有较快的识别时间和较高的识别率。
关键词：星敏感器、星图识别、三角形算法、散列查找

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发布时间：2020-08-12
基于父系数及邻域系数的DTCWT图像去噪方法
卢刚,闫敬文,寇业泉,张建中
2009, 17(4): 916-922.

摘要：目前小波变换（DWT）在图像去噪中的应用取得了较好的效果，但DWT不具有位移不变性和良好的方向性。而二维双树复数小波变换（DTCWT）由于具有良好的平移不变性和方向选择性，比传统的二维离散小波变换具有更好的图像去噪能力。根据基于当前系数与父系数及邻域系数间的关系，本文构造了DTCWT图像去噪阈值计算公式，提出了一种去噪声新方法PNDTCWT（Parental and neighboring coefficients of DTCWT）。该方法在对图像进行二维DTCWT变换后，利用阈值公式根据当前系数和父系数及相邻系数计算收缩阈值，对当前系数进行去噪处理。最后经过二维DTCWT反变换，得到去噪结果。实验结果表明，PNDTCWT的噪声抑制效果明显优于各种基于DWT的去噪方法和其他DTCWT去噪方法。和基于父系数的DTCWT去噪方法相比，PNDTCW的PSNR平均提高了0.5dB左右。从视觉效果来看，PNDTCW在去除噪声的同时，能较好的保留图像细节，物体轮廓显得比较平滑，不存在传统DWT算法中的混淆现象。
关键词：双树复数小波变换;父系数;邻域系数;阈值去噪

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发布时间：2020-08-12
分布式视频编码中虚拟信道模型的动态估计
卿粼波,何小海,张志亮
2009, 17(4): 923-929.

摘要：基于Slepian-Wolf理论和Wyner-Ziv理论的分布式视频编码，是一种全新的视频编码框架。分布式视频编码系统中，解码端对虚拟信道模型估计的准确性是影响压缩性能的关键因素之一。针对虚拟信道的时域动态特性，提出了新的解码端帧级虚拟信道模型的动态估计算法。利用边信息内插阶段所获得的双向运动矢量，对当前帧前后的关键帧进行运动补偿，通过前后关键帧的运动补偿误差来估计当前帧的虚拟信道模型。针对虚拟信道的空域动态特性，提出了子块级虚拟信道模型的动态估计算法。通过对视频帧进行分块，对每个分块都进行参数估计，即可动态地完成各子块对应的虚拟信道模型的估计。实验证明所提出的两种虚拟信道模型的估计算法都有效降低了视频编码系统的传输码率，提高了系统的率失真性能。
关键词：分布式视频编码;Wyner-Ziv;矩估计;虚拟信道模型

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发布时间：2020-08-12
基于体素有向连通性的深度图像拉伸特征提取
赵翠莲,范志坚,孙亮,陈昱
2009, 17(4): 930-936.

摘要：针对深度图像中的拉伸特征，提出一种基于体素连通性和区域生长的提取方法。通过线性八叉树结构建立深度图像数据的体素模型，并改进了体素邻域的搜索算法；利用种子体素特定方向上的连通性进行区域生长；然后对生长点进行判断并提取出拉伸特征数据。文中将该方法应用在液舱深度数据上，并对提取结果进行了讨论。
关键词：深度图像；体素；拉伸特征；连通性

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发布时间：2020-08-12
异物在线识别中一类支持向量机机理及实现
姚富光,钟先信,唐向阳
2009, 17(4): 937-942.

摘要：针对高速异物在线识别中正常物料与异物颜色差异及异物颜色随机性的特点，研究了一类支持向量机在异物识别中的特性，提出了一种基于一类超球面支持向量机的在线识别算法，通过OC-SVM确定正常物料的颜色分布，从而对异物进行识别。在求解OCSVM过程中，提出了超球面离心系数ω的概念，并采用Zoutendijk可行方向机制确定工作集，简化了序列最小优化算法。研究工作表明，该算法速度快，整体运算时间比LibSVM减少20%；识别率高，尤其对与正常物料颜色接近的异物有明显效果，与一维和三维正态拟合算法相比，整体识别率提高约8～10%。
关键词：一类超球面支持向量机;异物颜色随机性;异物;序列最小优化

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发布时间：2020-08-12

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