基于深度学习的小目标检测技术研究进展(特邀) 被引量：4

1

作者 刘耿焕 曾祥津 +4 位作者 豆嘉真 任振波 钟丽云 邸江磊 秦玉文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期184-216,共33页

小目标检测在自动驾驶、安防等领域具有重要的应用价值。然而,由于小目标自身视觉特征不明显、复杂背景干扰以及信噪比低等因素,使得小目标检测一直以来都是一个极具挑战性的难题。笔者系统回顾了当前基于深度学习方法的小目标检测技术... 小目标检测在自动驾驶、安防等领域具有重要的应用价值。然而,由于小目标自身视觉特征不明显、复杂背景干扰以及信噪比低等因素,使得小目标检测一直以来都是一个极具挑战性的难题。笔者系统回顾了当前基于深度学习方法的小目标检测技术,对现有算法进行了系统地归类、分析和比较:界定了小目标检测的概念,总结了小目标检测所面临的主要挑战;着重讨论了几种主要的网络优化策略,如利用数据增强技术提高模型的泛化能力,通过超分辨率技术改善小目标可视性,采用多尺度信息融合技术提升检测精度,以及基于上下文信息学习和大核卷积策略改进特征表达能力、无锚框检测机制、DETR技术和针对特定应用场景的多模态小目标检测等方法并详细分析了其优缺点;全面介绍了现有小目标数据集,并在常用公共数据集上对目前经典的小目标检测算法进行了测试和性能评估;对小目标检测领域未来的研究方向进行了展望,旨在推动小目标检测技术的进一步发展和应用拓展。 展开更多

关键词 深度学习 小目标 目标检测 双模态 大核卷积

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基于传统OM2光纤的大容量模分复用传输系统研究 被引量：1

2

作者 于新阔 李建平 +5 位作者 秦玉文 杨海林 彭迪 向梦 许鸥 付松年 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2461-2467,共7页

基于传统多模光纤的模式资源,来构建多维复用超大容量光纤传输系统可以有效提升通信系统传输容量,满足急剧增长的数据业务需求.在本文中,我们联合波分复用、偏振复用和模分复用技术,基于传统OM2光纤实现了40个波长信道(1 535.04~1 566.3... 基于传统多模光纤的模式资源,来构建多维复用超大容量光纤传输系统可以有效提升通信系统传输容量,满足急剧增长的数据业务需求.在本文中,我们联合波分复用、偏振复用和模分复用技术,基于传统OM2光纤实现了40个波长信道(1 535.04~1 566.31 nm)×2个模式信道(LP01和LP11b)的60 G波特偏分复用16阶正交幅度调制(Polarization Division Multiplexing 16-ary Quadrature Amplitude Modulation,PDM-16QAM)信号的短距模分复用相干光传输.整个模分复用链路由一对基于多平面光转换(Multi Plane Light Conversion,MPLC)的模式复用/解复用器和20 m OM2光纤构成.由于高模式隔离度的模式信道特性(<-20 dB),本系统无需相应数字信号处理算法进行模式解复用,而仅需2×2的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)算法完成偏振解复用.在实验中,除了对系统关键参数,包括脉冲成型滤波器的滚降因子、削峰比及接收光功率进行了优化外,还引入了Volterra判决反馈均衡方案.该均衡方案不仅能够补偿调制器引入的非线性信号损伤,而且能够缓解前馈均衡方案导致的高频噪声增强问题.最终,实验结果显示所有80个信道的误码率皆低于20%软判决前向误码纠错(Soft Decision Forward Error Correction,SDFEC)阈值2.7×10-2,系统总容量达38.4 Tbit/s,表明基于多模光纤的模式复用相干光传输方案在未来超大容量短距光互联系统中具有应用潜力. 展开更多

关键词 光纤通信 模分复用 波分复用 相干检测 非线性均衡

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基于10 km弱耦合七芯光纤的信能共传技术 被引量：1

3

作者 杨海林 王珊 +5 位作者 彭迪 张振荣 向梦 付松年 李建平 秦玉文 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2557-2562,共6页

随着5G微基站建设密度急剧增加,因采用传统电缆供电方式,5G网络的建设成本和部署难度将大幅提升.光纤信能共传技术作为一种新型供电方式,利用光纤作为传输介质,实现1064 nm能量光和1550 nm信号光的共同传输,同时满足高速信号的5G前传和5... 随着5G微基站建设密度急剧增加,因采用传统电缆供电方式,5G网络的建设成本和部署难度将大幅提升.光纤信能共传技术作为一种新型供电方式,利用光纤作为传输介质,实现1064 nm能量光和1550 nm信号光的共同传输,同时满足高速信号的5G前传和5G微基站的集中化能量管理.本文提出一种基于空分复用技术的光纤信能共传方案,基于10 km弱耦合七芯光纤实验实现了10 W能量光和1.5 Gbit/s速率5G新空口(New Radio,NR)信号光的共同传输,远端通过光电转换效率为35%的光伏电池获得了0.42 W的电功率,可驱动一个远端天线单元(Remote Antenna Unit,RAU),7 h连续监测接收能量光功率的波动范围小于0.4%.与此同时,接收到的5G NR信号误差向量幅度值(Error Vector Magnitude,EVM)仅为0.38%,创纪录地实现了6.3 W·(Gbit/s)·km电功率-容量-距离积. 展开更多

关键词 空分复用 5G前传 高功率激光 光纤信能共传

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基于传输矩阵的公里级多模光纤计算成像技术(特邀)

4

作者 马梓豪 刘淏天 +2 位作者 叶建伟 徐毅 秦玉文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期235-242,共8页

多模光纤因其高通量的优点,成为短距光纤通信的重要传输介质之一。然而,不同模式在多模光纤的传输过程中会发生模式色散,导致输出端形成杂乱无序的散斑,无法直接通过简单的强度探测解调出输入信息。为解决这一问题,该研究探讨了基于传... 多模光纤因其高通量的优点,成为短距光纤通信的重要传输介质之一。然而,不同模式在多模光纤的传输过程中会发生模式色散,导致输出端形成杂乱无序的散斑,无法直接通过简单的强度探测解调出输入信息。为解决这一问题,该研究探讨了基于传输矩阵方法在公里级多模光纤上实现信息并行传输,结合精准传输矩阵测量及求逆,不仅成功实现了256阶灰度图像信息的高保真计算成像,而且实现了基于传输矩阵的公里级多模光纤视频传输,验证了该方法的准确性和有效性。实验结果表明:借助空间光波前调制手段,结合传输矩阵求逆方法,随机二维码和高清全彩视频传输的准确性均达到了100%,解调准确率优于传统的散斑相关散射矩阵方法。该研究的成果可为短距光纤通信、空间光通信和光学安全保密通信等领域的发展提供新的思路。 展开更多

关键词 多模光纤 传输矩阵 波前整形 计算成像

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基于超辐射发光二极管的并行抗干扰激光雷达

5

作者 陈聪 高俊腱 +4 位作者 陶春燕 高震森 王安帮 李毓洲 郝明明 《光学精密工程》 北大核心 2025年第9期1388-1395,共8页

多个激光雷达在同一环境中同时工作时会互相干扰而引发事故,为了有效解决多雷达系统中的干扰问题,提出了一种利用超辐射发光二极管产生的宽带非相干自发辐射噪声源,并行探测的激光雷达方案;该方案不需要经过复杂的调制,并且通过滤波方... 多个激光雷达在同一环境中同时工作时会互相干扰而引发事故,为了有效解决多雷达系统中的干扰问题,提出了一种利用超辐射发光二极管产生的宽带非相干自发辐射噪声源,并行探测的激光雷达方案;该方案不需要经过复杂的调制,并且通过滤波方案实现多个模式并行输出,每个模式之间没有相关性从而具有强抗干扰能力。多通道的发射及探测也可以提升成像速度。在此基础上,搭建了四通道并行抗干扰激光雷达系统,利用光纤阵列及振镜组成的发射接收系统实现了0.3 m的三维成像,获得了5 cm×7 cm的目标场景图像,测距精度达到1.6 mm;并评估该系统的抗干扰能力,可抵御11.2 dB其他类似激光雷达信号的干扰。 展开更多

关键词 激光雷达 抗干扰 超辐射二极管 放大自发辐射噪声

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基于铋铒共掺光纤的高增益L波段扩展光纤放大器

6

作者 巫智凯 董新永 +5 位作者 邹泳芳 文建湘 王廷云 汪松 王云才 秦玉文 《光子学报》 北大核心 2025年第4期94-100,共7页

研究了铋铒共掺光纤的L波段扩展增益性能,研制了主放大器为双程放大的二级结构高增益L波段扩展铋铒共掺光纤放大器,在63 nm(1555~1618 nm)范围内获得高于20 dB的增益,最高增益达52.84 dB,最小噪声系数为4.23 dB,3 dB平坦增益带宽达到35 ... 研究了铋铒共掺光纤的L波段扩展增益性能,研制了主放大器为双程放大的二级结构高增益L波段扩展铋铒共掺光纤放大器,在63 nm(1555~1618 nm)范围内获得高于20 dB的增益,最高增益达52.84 dB,最小噪声系数为4.23 dB,3 dB平坦增益带宽达到35 nm(1565~1600 nm)。研究工作有效提高了L波段扩展放大器的增益水平和增益平坦度,对L波段扩展放大器的发展及在大容量光纤通信传输系统中的应用具有促进作用。 展开更多

关键词 光纤放大器 掺铒光纤放大器 铋铒共掺光纤 L波段扩展 双程放大技术

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基于深度学习的图像配准方法研究进展 被引量：11

7

作者 陈建明 曾祥津 +2 位作者 钟丽云 邸江磊 秦玉文 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期899-926,共28页

近年来,图像采集设备的高速发展极大地丰富了图像种类和数量。图像配准技术作为图像分析和处理的关键,在图像融合、模式识别和计算机视觉等领域作用日益重要,如何实现高精度、实时配准已成为该领域的研究重点。与此同时,深度学习技术发... 近年来,图像采集设备的高速发展极大地丰富了图像种类和数量。图像配准技术作为图像分析和处理的关键,在图像融合、模式识别和计算机视觉等领域作用日益重要,如何实现高精度、实时配准已成为该领域的研究重点。与此同时,深度学习技术发展迅速,卷积神经网络在图像表示、特征提取等方面显示出独特优势。本文系统综述了基于深度学习技术实现图像配准的相关研究进展,深入讨论了基于深度迭代配准、全监督图像配准、弱/双重监督图像配准、无监督图像配准等典型的深度学习的图像配准方法,总结了相关领域研究人员所面临的共同挑战,并指出了未来可能的研究方向。 展开更多

关键词 图像处理 图像配准 深度学习 卷积神经网络

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深度学习在水下成像技术中的应用(特邀) 被引量：7

8

作者 谢俊 邸江磊 秦玉文 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1-48,共48页

近年来,我国海洋发展战略逐步兴起,水下成像技术在海洋工程、海洋资源开发及海洋环境保护等领域发挥日益重要的作用。同时,深度学习技术在图像处理领域获得广泛应用。本文在介绍深度学习基本概念的基础上,对其在水下成像技术中的最新应... 近年来,我国海洋发展战略逐步兴起,水下成像技术在海洋工程、海洋资源开发及海洋环境保护等领域发挥日益重要的作用。同时,深度学习技术在图像处理领域获得广泛应用。本文在介绍深度学习基本概念的基础上,对其在水下成像技术中的最新应用研究进展进行了系统综述,针对深度学习在水下图像增强技术、水下图像复原技术、水下偏振成像技术、水下关联成像技术、水下光谱成像技术、水下压缩感知成像技术、水下激光成像技术及水下全息成像技术等典型水下成像场景中的应用特点及不足进行了分析对比,并对该技术的未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 深度学习 水下成像 图像增强 图像重建

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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

9

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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太赫兹混频器噪声系数测量

10

作者 陶星宇 刘文杰 +6 位作者 孙粤辉 秦菲菲 宋青娥 赵泽宇 刘丽娟 陈天香 王云才 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期943-949,共7页

噪声系数是评价高频电子器件传输信号性能的重要参数,随着工作频率的增加,高频电子器件的噪声系数通常会增大,现有噪声源的超噪比无法满足测量需求。为了实现高频电子器件噪声系数的测量,本文基于非相干光混频技术,将三束非相干光耦合... 噪声系数是评价高频电子器件传输信号性能的重要参数,随着工作频率的增加,高频电子器件的噪声系数通常会增大,现有噪声源的超噪比无法满足测量需求。为了实现高频电子器件噪声系数的测量,本文基于非相干光混频技术,将三束非相干光耦合进入单行载流子光电二极管,研制了220~325 GHz高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,超噪比可调谐至45 dB。通过Y因子法将其应用于大噪声系数、负变频增益太赫兹混频器噪声系数的测量。测量得到太赫兹混频器噪声系数的范围为16~32 dB,变频增益约为-13 dB,测量不确定度为0.43 dB。研制的高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,能够满足大噪声系数太赫兹电子器件的测量需求,对太赫兹电子器件噪声系数的测量以及指导器件的进一步优化有着重要的作用。 展开更多

关键词 噪声系数 噪声源 太赫兹混频器 光混频 Y因子法

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基于光纤光栅法珀干涉结构的热线式风速计

11

作者 林颖 唐玉涵 +2 位作者 杜浪哲 徐鹏柏 董新永 《光子学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期146-154,共9页

为提高热线式光纤光栅风速计的性能,提出一种基于光纤光栅法珀干涉结构的热线式风速计。该风速计通过在两个光纤布拉格光栅的中间熔接一段长度为500μm的掺钴光纤以形成法珀干涉结构(FPI),该掺钴光纤吸收1480 nm激光后产生热量从而形成... 为提高热线式光纤光栅风速计的性能,提出一种基于光纤光栅法珀干涉结构的热线式风速计。该风速计通过在两个光纤布拉格光栅的中间熔接一段长度为500μm的掺钴光纤以形成法珀干涉结构(FPI),该掺钴光纤吸收1480 nm激光后产生热量从而形成热线,根据热膨胀效应和热光效应,温度变化会引起掺钴光纤中光程的变化,使得FPI的干涉谱红移。当气流流过FPI风速计时,掺钴光纤的热量散失速率加快,温度降低进而导致FPI干涉谱蓝移,蓝移量与风速成固定的关系。因此,通过测量FPI干涉谱的波长改变量,可以计算出风速值。实验中,在0~9 m/s的范围进行了风速测量,获得热线式风速计的典型响应,灵敏度随风速增大逐渐降低。在风速为0.1 m/s时,风速计的灵敏度达到-1053.86 pm·m^(-1)·s,而风速为0.5 m/s和5.0 m/s时,灵敏度分别为-746.47 pm·m^(-1)·s和-15.15 pm·m^(-1)·s。与已报道的热线式光纤光栅风速计相比,所提出的光纤光栅FPI风速计具有灵敏度高、结构简单紧凑、易于制造、成本低等优点。 展开更多

关键词 光纤传感器 热线式风速计 光纤布拉格光栅 法布里珀罗干涉仪 掺钴光纤 风速测量

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140~220 GHz光子太赫兹噪声源

12

作者 宋宇辉 孙粤辉 +5 位作者 李璞 赵泽宇 刘丽娟 沈伊人 刘文杰 王云才 《电子测量与仪器学报》 2025年第6期134-141,共8页

太赫兹噪声源是高频器件噪声系数测试和性能评估的重要工具。传统基于电子学的固态噪声源由于受到电子器件带宽的限制,难以实现高超噪比且功率谱平坦的太赫兹噪声输出,从而限制其在更高频段的应用。为解决这一问题,基于光子学方法研制... 太赫兹噪声源是高频器件噪声系数测试和性能评估的重要工具。传统基于电子学的固态噪声源由于受到电子器件带宽的限制,难以实现高超噪比且功率谱平坦的太赫兹噪声输出,从而限制其在更高频段的应用。为解决这一问题,基于光子学方法研制太赫兹噪声源样机,利用两束非相干光在高速光电探测器上进行光子混频,可以产生频率范围覆盖140~220 GHz,最高超噪比达47 dB,平坦度小于±2.0 dB的太赫兹噪声,可通过改变光功率实现超噪比调谐。此外,对样机的运行稳定性及输出重复性进行了测试,结果表明该样机在12 h运行中的超噪比输出稳定度为0.35 dB,10次开关机的输出重复度为0.39 dB。为了进一步验证噪声源样机的性能,测量了混频器模块的噪声系数,测量结果的不确定度小于0.48 dB。光子太赫兹噪声源的研制提升了我国噪声源的最高工作频率,为太赫兹器件的设计和优化提供了必备的测试仪器。 展开更多

关键词 噪声源 超噪比 光子混频 光电探测器 太赫兹

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