基于SPGD算法的分布式光电传感器采集图像视觉传达增强

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作者 万乐 《激光杂志》 北大核心 2025年第1期159-164,共6页

分布式光电传感器采集到的图像存在细节丢失的问题。针对上述问题,研究一种基于SPGD算法的分布式光电传感器采集图像视觉传达增强方法。对分布式光电传感器采集的图像进行颜色校正,以恢复图像的真实颜色。利用聚类算法将图像中的像素划... 分布式光电传感器采集到的图像存在细节丢失的问题。针对上述问题,研究一种基于SPGD算法的分布式光电传感器采集图像视觉传达增强方法。对分布式光电传感器采集的图像进行颜色校正,以恢复图像的真实颜色。利用聚类算法将图像中的像素划分为若干个具有相似特性的同质区域。针对每个区域,利用SPGD算法实施细节增强处理,融合后,得到完整的视觉传达增强后的图像。结果表明:经过SPGD算法的增强,图像纹理变得更加清晰,细节部分得到了显著的增强,图像信息熵可达到16以上,MSE基本保持在0.1左右,PSNR值最高可达到33.5 dB,说明增强后图像包含更多的细节信息,失真较少,图像增强效果较好。 展开更多

关键词 spgd算法 分布式 光电传感器 采集图像 颜色校正 图像分割 视觉传达 增强方法

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激光相干合成系统中SPGD算法的分阶段自适应优化

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作者 郑文慧 祁家琴 +6 位作者 江文隽 谭贵元 胡奇琪 高怀恩 豆嘉真 邸江磊 秦玉文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期303-315,共13页

为改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法应用于大规模激光相干合成系统时收敛速度慢且易陷入局部最优解的情况,提出了一种分阶段自适应增益SPGD算法-Staged SPGD算法。该算法根据性能评价函数值,... 为改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法应用于大规模激光相干合成系统时收敛速度慢且易陷入局部最优解的情况,提出了一种分阶段自适应增益SPGD算法-Staged SPGD算法。该算法根据性能评价函数值,在不同收敛时期采用不同策略对增益系数进行自适应调整,同时引入含梯度更新因子的控制电压更新策略,在加快收敛速度的同时减少算法陷入局部极值的概率。实验结果表明:在19路激光相干合成系统中,与传统SPGD算法相比,Staged SPGD算法的收敛速度提升了36.84%,针对不同频率和幅度的相位噪声,算法也具有较优的收敛效果,且稳定性得到显著提升。此外,将Staged SPGD算法直接应用于37、61、91路相干合成系统时,Staged SPGD算法相比传统SPGD算法收敛速度分别提升了37.88%、40.85%和41.10%,提升效果随相干合成单元数增加而更加显著,表明该算法在收敛速度、稳定性和扩展性方面均具有一定优势,具备扩展到大规模相干合成系统的潜力。 展开更多

关键词 激光相干合成 相位控制 随机并行梯度下降算法 spgd算法

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基于深度学习的机载遥感通信自适应光学波前校正方法

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作者 涂芳 周华涛 袁晓桂 《激光杂志》 北大核心 2025年第6期232-237,共6页

为了提升机载遥感通信系统的成像质量,增强遥感通信效能,提出基于深度学习的机载遥感通信自适应光学波前校正方法。首先利用H-S波前传感器实施波前探测,结合Zernike多项式,构建携带Zernike系数的详细遥感波前畸变的信息。然后,利用基于... 为了提升机载遥感通信系统的成像质量,增强遥感通信效能,提出基于深度学习的机载遥感通信自适应光学波前校正方法。首先利用H-S波前传感器实施波前探测,结合Zernike多项式,构建携带Zernike系数的详细遥感波前畸变的信息。然后,利用基于深度学习的卷积神经网络对波前畸变信息实施分析,结合CBAM注意力机制,实现波前畸变的特征识别及分类,并利用网络全连接层的整合逼近能力,实现波前畸变特征的量化。最后,根据波前畸变特征量化构建电压补偿相位,结合SPGD算法自适应生成DM变形镜的控制信号,通过控制信号的迭代生成,达到波前畸变的校正目的。实验表明,所提方法畸变校正效果显著,能够有效改善机载遥感通信系统的成像质量,为可靠遥感数据的生成提供技术支持。 展开更多

关键词 H-S波前传感器 ZERNIKE多项式 Zernike系数 CBAM注意力机制 spgd算法

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基于SPGD算法的自适应光纤耦合器阵列技术研究 被引量：10

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作者 李枫 耿超 +2 位作者 李新阳 罗文 邱琪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第7期2156-2161,共6页

自适应光纤耦合器(AFC)是一种可实现高稳定、高效的空间光至光纤耦合的新型自适应光学器件。研究了AFC阵列作为空间激光通信系统接收光端机的可行性。在不同的大气湍流强度下,利用SPGD算法,仿真研究了不同子孔径数AFC阵列的闭环控制过... 自适应光纤耦合器(AFC)是一种可实现高稳定、高效的空间光至光纤耦合的新型自适应光学器件。研究了AFC阵列作为空间激光通信系统接收光端机的可行性。在不同的大气湍流强度下,利用SPGD算法,仿真研究了不同子孔径数AFC阵列的闭环控制过程。研究结果表明,AFC阵列技术可缓解大气湍流影响,改善光纤耦合效率并提高耦合过程的稳定性;当等效接收口径一定时,随着阵列子孔径数的增加,光纤耦合效率及控制算法收敛速率都相应提升。 展开更多

关键词 自由空间光通信 自适应光纤耦合器 spgd算法 阵列技术

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基于FPGA的自适应光学系统SPGD算法实现 被引量：5

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作者 徐项项 吴阳 +3 位作者 苏杭 刘金龙 杨慧珍 龚成龙 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期810-816,共7页

FPGA(field programmable gate array)具有可重复编程、算法实现灵活等优势,以97单元变形镜为原型,提出基于FPGA的SPGD(stochastic parallel gradient descent algorithm)控制算法通用快速实现方案。采用TimeGen软件对SPGD算法进行时序... FPGA(field programmable gate array)具有可重复编程、算法实现灵活等优势,以97单元变形镜为原型,提出基于FPGA的SPGD(stochastic parallel gradient descent algorithm)控制算法通用快速实现方案。采用TimeGen软件对SPGD算法进行时序分析,并采用Vivado软件分别对SPGD算法随机扰动电压生成、性能指标计算和控制电压的计算与输出进行FPGA配置和编程,将每个模块的计算结果与Matlab结果进行对比、分析。研究结果证明了该文所提方案的合理性和可行性,为下一步基于FPGA的SPGD算法硬件实现和应用提供基础。 展开更多

关键词 自适应光学系统 spgd控制算法 FPGA 变形镜

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涡旋光束的自适应光学波前校正技术 被引量：17

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作者 高春清 张世坤 +1 位作者 付时尧 胡新奇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期1-6,共6页

涡旋光束是一种具有螺旋波前的光束,其特点是其光强分布为环形,携带有与螺旋波前结构相关的轨道角动量。由于涡旋光束的角量子数可取任意整数,同时不同角量子数的光束之间相互正交,因此可提高光通信系统的信道容量。但涡旋光束在自由空... 涡旋光束是一种具有螺旋波前的光束,其特点是其光强分布为环形,携带有与螺旋波前结构相关的轨道角动量。由于涡旋光束的角量子数可取任意整数,同时不同角量子数的光束之间相互正交,因此可提高光通信系统的信道容量。但涡旋光束在自由空间传输时会受到大气湍流的影响,进而产生波前畸变,因此需要采用自适应波前校正技术对畸变后的光束进行校正。文中对现有的涡旋光束波前校正技术进行了概述,重点介绍了笔者课题组提出的应用GS相位恢复算法和高斯光束探针相结合对涡旋光束波前畸变校正的技术及应用SPGD算法和泽尼克多项式对涡旋光束波前畸变校正的研究工作。 展开更多

关键词 自适应光学 涡旋光束 波前校正 GS算法 spgd算法

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随机并行梯度下降算法在激光束整形中的应用 被引量：7

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作者 刘磊 郭劲 +3 位作者 赵帅 姜振华 孙涛 王挺峰 《中国光学》 EI CAS 2014年第2期260-266,共7页

为了满足高光束质量要求,校正激光束在传输过程中产生的波前畸变,改善激光位相分布,进而提高聚焦光斑的能量集中度,基于79单元微机械薄膜变形镜(MMDM)搭建了一套激光束整形实验系统。利用随机并行梯度下降(SPGD)算法,分别选择聚焦光斑... 为了满足高光束质量要求,校正激光束在传输过程中产生的波前畸变,改善激光位相分布,进而提高聚焦光斑的能量集中度,基于79单元微机械薄膜变形镜(MMDM)搭建了一套激光束整形实验系统。利用随机并行梯度下降(SPGD)算法,分别选择聚焦光斑半径、形心为中心的环围能量比和质心为中心的环围能量比作为算法性能指标,开展了激光束整形实验研究。3种情况下,分别经过58次、197次、133次迭代趋于收敛,但光斑半径作为性能指标时振荡严重;环围能量比从整形前的0.200 5、0.127 7、0.200 5分别增加到整形后的0.669 9、0.733 9、0.864 0。实验结果表明:MMDM用于激光束整形具有良好的效果,光斑半径作为性能指标整形速度最快,其次为质心环围能量比,形心环围能量比最慢;质心环围能量比作为性能指标整形效果最好,其次为形心环围能量比,光斑半径最差。综合比较,质心环围能量比作为性能指标时综合效果最好。 展开更多

关键词 随机并行梯度下降算法 激光束整形 微机械薄膜变形镜 性能指标

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激光场相干叠加光束合成技术 被引量：4

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作者 李彬 叶一东 +4 位作者 颜宏 田飞 陈黎 罗佳 马立斌 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期146-150,共5页

光束拼接激光相干合成中,拼接占空比不高导致合成光束能量集中度不够理想,为了解决这个问题,提出了激光场相干叠加光束合成技术路线,设计了基于半反半透合束镜的多级激光场相干叠加光束合成方案。研究了子光束之间的光强差和波面误差对... 光束拼接激光相干合成中,拼接占空比不高导致合成光束能量集中度不够理想,为了解决这个问题,提出了激光场相干叠加光束合成技术路线,设计了基于半反半透合束镜的多级激光场相干叠加光束合成方案。研究了子光束之间的光强差和波面误差对相干合成的影响,结果表明,激光场相干叠加光束合成中,对参与合成子光束的光强差、相位差的容差均不难满足:仅考虑单一因素时,子束光强相差三倍时合成效率仍可达90%,相位误差小于π/5时,合成效率可达到90.5%。搭建了基于半透半反合束镜的两束激光场相干叠加光束合成实验装置,实验验证了激光场相干叠加光束合成技术的可行性,在闭环情况下得到了稳定的合成光束输出,合成效率可达95%以上。 展开更多

关键词 激光场相干叠加 光束合成 相干合成 spgd算法

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湍流大气对光束相干合成效果的影响 被引量：1

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作者 宋纪坤 李远洋 +3 位作者 车东博 郭劲 王挺峰 李志来 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期884-898,共15页

光纤激光相干合成是获得高功率高光束质量输出较为有效的途径,而湍流大气是制约其应用与发展的关键因素之一。本文重点研究了大气格林伍德频率对基于随机并行梯度下降算法(SPGD)相干合成系统校正效果的影响。首先,在静态大气条件下,分... 光纤激光相干合成是获得高功率高光束质量输出较为有效的途径,而湍流大气是制约其应用与发展的关键因素之一。本文重点研究了大气格林伍德频率对基于随机并行梯度下降算法(SPGD)相干合成系统校正效果的影响。首先,在静态大气条件下,分析了不同湍流强度对相干合成系统校正效果的影响;然后,利用数值计算生成一组旋转的符合Kolmogorov统计规律的相位屏模拟湍流大气,对在不同大气格林伍德频率下相干合成系统的校正效果进行研究;最后,搭建两路光纤激光相干合成实验平台,进行实验验证。仿真和实验结果表明,在系统的控制算法迭代频率(350 Hz)一定时,随着大气格林伍德频率的增加,湍流大气对光束的相位和光强的扰动加剧,使得相干合成系统的合成效果变得越来越差。 展开更多

关键词 相干合成 spgd算法 湍流大气 相位屏

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远距离数字离轴全息中基于图像指标优化的相位误差校正方法 被引量：12

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作者 杨旭 陈波 +1 位作者 李小阳 孙天齐 《激光杂志》 北大核心 2017年第4期96-100,共5页

针对远距离数字离轴全息中的相位误差,实验研究了基于SPGD算法的多帧平均校正方法。建立了数字离轴全息实验装置,首先采用扫描法校正离焦相位误差,然后采用SPGD算法校正每帧的高阶相位误差;在此基础上,先采用目标图像相关法确定并粗校... 针对远距离数字离轴全息中的相位误差,实验研究了基于SPGD算法的多帧平均校正方法。建立了数字离轴全息实验装置,首先采用扫描法校正离焦相位误差,然后采用SPGD算法校正每帧的高阶相位误差;在此基础上,先采用目标图像相关法确定并粗校正帧与帧之间的倾斜相位误差,然后采用SPGD算法进一步校正帧间的倾斜和高阶相位误差。实验结果表明,本文提出的方法能够有效校正远距离数字离轴全息相位误差;与目前的校正方法相比,该方法校正速度更快、精度更高,更适合于对运动目标成像。 展开更多

关键词 全息 相位校正 spgd算法 多帧平均

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基于相干合成涡旋光束光场分布角向不变性的评价函数构建及其应用研究

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作者 秦广为 谢文科 +2 位作者 邹行健 于涛 谢巧 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期176-186,共11页

大气湍流引入的波前畸变导致相干合成涡旋光束质量劣化,需进行波前畸变校正。基于相干合成涡旋光束光场分布的角向不变性,通过像清晰度函数提取明暗干涉条纹区域的总光强,构建角向条纹对比度评价函数,将评价函数应用于随机并行梯度下降... 大气湍流引入的波前畸变导致相干合成涡旋光束质量劣化,需进行波前畸变校正。基于相干合成涡旋光束光场分布的角向不变性,通过像清晰度函数提取明暗干涉条纹区域的总光强,构建角向条纹对比度评价函数,将评价函数应用于随机并行梯度下降算法,可以实现单环以及双环阵列结构的相干合成涡旋光束波前畸变自适应校正。仿真实验结果表明,相较于光强相关系数等传统评价函数,以角向条纹对比度作为评价函数的随机并行梯度下降算法具有校正性能好、收敛速度快的优点。此外,单环和双环结构相干合成涡旋光束的波前校正结果均验证了角向条纹对比度作为相干合成涡旋光束评价函数的有效性及优势。 展开更多

关键词 自适应光学 涡旋光束 角向不变性 评价函数 随机并行梯度下降算法

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用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法研究

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作者 钱俊宏 陶冶 张蓉竹 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第10期1624-1632,1640,共10页

目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结... 目前,稀疏孔径成像系统共相误差校正效果不佳,为此,提出了一种用于稀疏孔径成像系统光程控制的自适应控制算法。首先,分析了仅有前馈控制存在的累积误差问题,并由此引出了改进的比例-微分-积分(PID)反馈控制结构和表达式;然后,将两者结合,形成了前馈-改进PID反馈的复合控制系统,并用该系统对单个压电陶瓷进行了控制仿真;最后,采用一种随机并行梯度下降(SPGD)算法,以成像清晰度为优化目标,将稀疏孔径成像系统中的多个压电陶瓷组成了联合控制系统;通过搭建精密光程调控系统实验平台,对单个压电陶瓷采用前馈-PID反馈复合控制系统进行了1μm、5μm、8μm和10μm位移跟踪实验。实验结果表明:不同位移的响应曲线基本与期望位移曲线重合,不同位移的响应时间能有效控制在0.08 s以内,位置误差能有效控制在±3 nm以内;将SPGD联合控制系统用于1个三孔径稀疏孔径成像系统中,进行了分辨率板成像对比实验,对共相误差校正前后图像进行了定量评价(校正前,评价值J 1=0.54;校正后,评价值J 2=0.78)。研究结果表明:该联合控制系统能有效控制光程精度,校正共相误差,实现子光束干涉成像的目标。 展开更多

关键词 共相误差校正 压电陶瓷 随机并行梯度下降算法 复合控制技术 精密光程调控系统 子光束干涉成像

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