后向散射对激光水下成像的影响研究

为研究后向散射对水下成像的影响,采用辐射传输理论建立了激光水下成像后向散射理论模型,提出了表征后向散射对目标识别影响程度的水下成像后向散射影响系数,给出了距离选通成像后向散射功率及后向散射影响系数的解析表达式。利用Matlab进行了数值模拟分析,得出了水下成像后向散射随探测水深及水衰减系数的变化规律,证明了考虑后向散射对成像质量的影响时,水衰减系数远大于探测水深的影响,说明了非对称因子的取值对成像质量具有较大的影响。     

气海动态跨介质海面蓝绿激光下行传输链路上的散射特性（特邀）

实现空天地海立体化光信息传输的技术瓶颈就是需要解决气海-海气跨介质动态海面条件下激光上下行传输问题。文中主要利用海水环境下蓝绿激光作为载波,提出了蓝绿激光通过气海动态跨介质海面的下行传输数值研究方法。详细讨论了近海面大气海雾、海面风速和海水中的粒子分布对蓝绿激光下行传输散射特性的影响。数值计算了不同风速下蓝绿激光透过率随透射角的变化以及不同近海面大气海雾能见度、不同叶绿素浓度、不同气泡浓度等条件下蓝绿激光下行传输的透过率。结果表明:蓝绿激光在海水中传输时,气泡对激光衰减的影响随着风速的增加而增加,随着传输深度的增加而减小;随着近海面大气中海雾能见度的增大,蓝绿激光通过大气海面和海水的透过率逐渐增大,随着传输距离的增加,叶绿素的影响逐渐增大,蓝绿激光的透过率减小。文中工作对气海-海气蓝绿激光跨介质上下行无线光传输和通信提供理论和技术支撑。     

机载激光测深海水后向散射包络的频域分析

根据机载激光测深海水后向散射雷达方程,在机载激光测深系统典型参数情况下,详细分析了海水衰减系数、海水反照率、飞机高度以及光学接收系统全视场角对海水后向散射频谱的影响。得到了: 当衰减系数C 从0. 2/ m 变到0. 9/ m 时, 后向散射包络频谱将展宽236MHz ;当海水反照率ω从0. 1 变到0. 9 时,后向散射包络频谱将展宽220MHz ;机载激光测深系统接收视场角和飞机高度对系统探测到的海水后向散射包络频率无显著影响;当最小可探测功率Pb = 1. 56 ×10 - 10W 时,在典型的实验参数条件下后向散射包络的频率范围为0 < f< 5. 6 ×108Hz。     

基于扩展球谐函数的多次散射理论分析

粒子的单次散射在一定程度上描述了光的传播特征。但在实际情况中,单次散射不足以描述传播过程的全貌。因此,我们必须考虑粒子的多次散射效应,以得到对光传播问题的一个完整描述。在本文中,我们首先建立散射传输方程,在求解散射传输方程中引入了辅助函数,然后再利用球谐函数对辅助函数进行扩展,导出了多次散射方程的解。     

水下激光告警器信噪比分析计算及仿真

在反猎雷预警系统中,激光告警设备主要用来识别敌对激光信号的方位。水体对激光衰减使告警器性能降低,对光的吸收使接收器信噪比降低,散射使定向精度变低。使用传输方程理论建立了激光在水下传输模型,运用傅里叶变换及平面波扩展方法求解水体传输方程。利用光的互易原理及传输方程得到了探测器平面上的二维空间光强分布模型。仿真计算了探测器在清洁海水、近岸海水、浑浊海水等海水环境时直射光与散射光的响应。仿真实验结果表明所提出的方法可用于评估水下告警系统探测器接收性能。     

激光布里渊散射水下目标探测原理及实验研究

介绍了激光布里渊散射探测水下目标的原理,采用基于新型ICCD的布里渊散射激光雷达系统,进行了水下目标探测的相关实验。实验结果表明,激光布里渊散射探测水下目标在探测深度上具有很大优势,同时具有探测隐身目标的能力。     

海水散射引起激光脉冲传输延迟的研究

将经典电子散射理论运用到光子散射研究中去,分析了海水散射效应引起的水下激光脉冲传输延迟效应,并采用小角度近似处理方法,推导出了传输延迟时间表达式,为机载激光测深中的实时测深误差校正提供了重要依据。     

基于多元分析的水下气泡幕激光后向探测

分别采用光在水下的传输理论以及Mie光散射理论对水体和气泡幕的后向光散射特性进行分析,发现它们在空间分布上存在不同。水体的后向光散射在空间分布上是单调递减的平滑曲线,而气泡幕的则呈现复杂的变化。据此提出了一种新的水下气泡幕激光后向探测方法。该方法通过多元探测器对后向散射光信号进行接收,通过空间分析实现对气泡幕的探测。实验结果表明,该方法可实现对水下气泡幕尤其是远距离气泡幕的有效探测。     

激光传输模型与仿真研究

激光在大气中的传输特性关系到激光武器的作战效能,是激光对抗装备试验鉴定的主要测试参数.粗略地分析了影响激光功率密度变化的因素,进而给出了激光在不同气候长期保持下的犬气传输模型,最后给出了相关的仿真程序流程,并利用已有的试验数据对模型中的相关参数进行修正,为科学评价激光对抗装备打下了良好的基础.     

水下脉冲激光探测后向散射噪声自适应滤波算法

在信号处理中抑制水体传输中带来的后向散射噪声,是水下脉冲激光探测的关键技术之一。基于同一水域相邻2次探测后向散射的相关性,提出一种改进的归一化最小均方（NLMS）自适应滤波算法。根据后向散射的强度和滤波后目标信号大小控制步长因子,使其对不同距离、不同强度的目标信号均能取得良好的滤波效果。通过计算机仿真和水池实验对算法进行验证,结果表明,对不同距离、不同反射强度的目标,该滤波器算法均能以较低的阶数有效滤除后向散射噪声,保留目标回波信号。与现有的自适应滤波方法相比,大大减少了滤波所需的计算资源,在水下脉冲激光探测系统上具有一定的应用价值。     

基于频域注意力的水下目标检测算法研究

针对水下目标检测过程中由于水下成像模糊、目标物与背景对比度低等原因导致的水下图像特征提取与目标理解困难的问题,本文提出了一种基于频域注意力的水下目标检测算法。该方法首先将训练集图像变换到频域,并使用低频特征引导组件(low frequency feature guiding suite, LFGS)计算频率分量,然后该分量将作为参数被应用到低频特征提取模块(low frequency feature extraction model, LFM)来更好地提取图像的低频特征,融合了图像低频信息的特征经过进一步特征提取生成高层特征,最后将高层特征输入到检测头中进行检测。在URPC2021数据集上进行验证,平均精度均值达到了83.35%,验证了本文方法的有效性。     

基于边缘探测技术的激光单稳频指标分析

基于边缘探测技术的激光雷达实际应用中,激光器在工作中发射光信号的中心频率会发生漂移,激光频率的漂移过大,会直接影响边缘探测系统的测量精度。采用仿真计算的方法得到碘分子吸收滤波器在470nm~550nm范围内的吸收光谱谱线,以基于边缘探测技术的激光雷达监测大气信道和海洋水下信道环境参数为例,得到适合大气和海洋探测吸收谱线并确定发射激光信号的中心频率。通过理论分析,给出了满足探测要求的激光发射信号单稳频指标,为实际探测系统的设计奠定基础。     

基于433频段无线传输的试验研究

针对实际生产环境中对无线传输质量产生影响的因素,结合固态酿醋控制系统对433 MHz的无线传输模块进行试验研究。针对机械设备中存在的电磁波干扰、不同材质障碍物对无线信号的衰减损耗、不同房间不同楼层间传输的特性及特定环境下不同传输距离的误码率进行试验,重点衡量误码率、传输损耗、信号强度、传输距离等指标,试验结果可以为无线传输系统的设计提供参考。     

A reference-free underwater image quality assessment metric in frequency domain

Owing to the complexity of the underwater environment and the limitations of imaging devices, the quality of underwater images varies differently, which may affect the practical applications in modern military, scientific research, and other fields. Thus, achieving subjective quality assessment to distinguish different qualities of underwater images has an important guiding role for subsequent tasks. In this paper, considering the underwater image degradation effect and human visual perception scheme, an effective reference-free underwater image quality assessment metric is designed by combining the colorfulness, contrast, and sharpness cues. Specifically, inspired by the different sensibility of humans to high-frequency and low-frequency information, we design a more comprehensive color measurement in spatial domain and frequency domain. In addition, for the low contrast caused by the backward scattering, we propose a dark channel prior weighted contrast measure to enhance the discrimination ability of the original contrast measurement. The sharpness measurement is used to evaluate the blur effect caused by the forward scattering of the underwater image. Finally, these three measurements are combined by the weighted summation, where the weighed coefficients are obtained by multiple linear regression. Moreover, we collect a large dataset for underwater image quality assessment for testing and evaluating different methods. Experiments on this dataset demonstrate the superior performance both qualitatively and quantitatively.     

基于注入锁频理论的扫频磁控管的理论与仿真

为了给需要大功率扫频微波源的变频微波加热、通信干扰等领域提供一种高效低成本的解决途径,在磁控管注入锁频理论的基础上,提出了一种基于磁控管的扫频大功率微波源。首先通过磁控管的等效电路模型对该设想进行了可行性分析,然后在微波仿真软件CST STUDIO SUITE中对磁控管建模并进行particle-in-cell仿真验证。分析了注入比对磁控管高频电压输出以及频谱的影响。磁控管的最高扫频带宽可达21 MHz。     

基于网络编码的水下传感器可靠传输技术

网络编码技术可以极大的提高网络的吞吐量，同时能提高网络的鲁棒性。为了提高水下传感器网络数据传输的可靠性，利用网络编码对消息的备份性进行能量收集。该方案节省了电池能量，提高水下传感器节点的生存周期。     

基于轮廓图像空频域特征的舞蹈翻腾姿态识别模型

文中旨在研究基于轮廓图像空频域特征的舞蹈翻腾姿态识别模型。该模型先将待识别舞蹈视频图像实施腐蚀、膨胀、中心归一化等预处理,利用处理后图像提取舞蹈翻腾姿态能量图,通过离散余弦变换提取舞蹈翻腾姿态能量图频域特征,利用Contourlet变换提取舞蹈翻腾姿态能量图空域轮廓特征,采用特征级融合方法融合以上特征获取舞蹈轮廓图像的空频域特征向量集,再将待识别舞蹈视频序列候选姿态利用Baum-Welch算法训练为隐马尔可夫模型,利用舞蹈轮廓图像的空频域特征向量集将隐马尔可夫模型量化至观察序列,通过前向后向算法获取观察序列姿态概率,观察序列概率值最大的隐马尔可夫模型对应姿态即为所需识别舞蹈翻腾姿态。实验结果表明,该模型可较好地提取具有空频域特征的舞蹈轮廓图像,有效识别舞蹈视频中舞蹈翻腾姿态,且识别100帧有阴影舞蹈视频图像中舞蹈翻腾姿态识别准确率高于96%。     

基于空频域结合的显著目标检测

为了能更准确地检测出图像中的各种显著性目标,针对单一域的显著性目标检测方法容易造成有用信息遗失的缺点,提出一种将图像频域的全局信息与空域的局部信息结合获得更全面的显著性目标信息的新模型。通过融合两个域中的有用信息,将空域中的局部信息与频域中的全局信息进行信息的优势互补。此模型不但可以加强复杂背景下显著区域部分,而且可以有效抑制重复的非显著性部分。实验表明该模型方法相对于其它单一域的模型能较好的提取显著性目标区域,与单一的空频域模型比较,在准确率上相对于空域模型提高9.5%,相对于频域模型提高了6.3%。