光学信息处理

摘要： 人物小传金国藩,男,1929年生于沈阳。光学仪器与光学信息处理专家,中国工程院院士,清华大学精密仪器系教授。1950年毕业于北京大学机械系,后留校任教,1952年院系调整后到清华大学工作至今,1994年当选中国工程院首届院士。曾任国家教育部科技委常务副主任,国家自然科学基金委员会副主任、国际光学委员会(ICO)副主席、中国仪器仪表学会副理事长、亚太地区仪器与控制学会主席、中国工程院电子仪器学部副主任、清华大学机械工程学院院长等。

摘要： 空域模拟光学计算器件具备高通量、实时性和低能耗的信息处理能力.光学超构材料结构紧凑、对光波具有强大调控能力,可被用于构建小型化、集成化的空域模拟光学计算器件.目前空域模拟光学计算器件的研究根据设计方法主要分为4F系统法和格林函数法两类.4F系统法需要两个傅里叶变换透镜和一个空间频率滤波器,实际模拟计算过程是在空域完成的,结构较为庞大复杂.格林函数法直接利用特别设计的光学材料的非局域响应在空间频率域实现模拟计算过程,不需要额外的傅里叶变换组件,结构简单.本文按照这两种设计方法介绍了近几年来空域模拟光学计算器件的研究进展,根据计算功能又分为微分器、积分器、方程求解器和空间频率滤波器,阐述了这些器件的设计方法.其后介绍了新近提出的利用自旋轨道耦合作用实现空域模拟一阶微分的计算器件.最后对空域模拟光学计算器件应用场景和研究前景进行了讨论和分析.

摘要： 光学偏振成像系统能够基于水体散射噪声与目标信号之间的退偏振特性差异有效地抑制光散射效应对水下目标检测效果的影响.然而,传统偏振检测方法需要事先在图像无目标区域对水体后向散射光的偏振度进行测量,并且假设目标为完全非偏振特征.当水体后向散射场景没有呈现在光学成像系统视场中或者目标具有偏振明显特性时,上述检测方法失效.针对该问题,通过测量水下场景的平行偏振与正交偏振分量,提出了偏振减方法对水体散射噪声与目标信号的退偏振特性进行正确估计,并且在石英比色皿容器中对所提方法的可靠性进行了实验验证.结果表明,偏振减方法适用于无散射背景参照的情形,并可以检测水下环境中表面光滑的保偏目标.

摘要： 光学信息处理是一门理论性和应用性都很强的课程.本文针对近年来该门课程在电子科学与技术专业的教学活动中发现的一些问题,提出了一些针对性的改革措施,包括缩减部分光学信息处理课程和其他课程重复的内容、增加虚拟仿真实验、提高学生在课程中的参与度,以及加大课程的过程考核.通过这些措施的实施,有效地提高了教学效果,提升了学生自主学习的能力.

摘要： 针对低采样下重构图像的成像质量和成像速度问题,提出一种基于卷积神经网络的计算鬼成像方法.首先,利用关联计算方法重建的一组训练集图像和相应的无损图像训练一个卷积神经网络;然后,将通过关联计算重建的测试集图像作为卷积神经网络的输入层,使其能够学习传感模型并最终能够预测出相应的图像;最后,将经卷积神经网络还原的图像分别与计算鬼成像和结合压缩感知算法重建的图像进行详细的对比实验分析.实验结果表明:本文方法在0.08采样率下能优质量地还原出被测物体的像,且成像质量均高于其他方法;同时,在不牺牲图像质量的条件下,执行程序所需的单张图像重建耗时约0.06s,极大地提高了图像重建的速度.分别通过数值模拟和光学实验,验证了本方法的有效性,对工程应用具有重要意义.

摘要： 由于探测技术的缺乏,人类对海洋的了解还非常有限.海洋光学是研究海洋的光学性质、光在海洋中的传播规律和运用光学技术探测海洋的科学.海洋光学相关技术以光电子学测量方法为基础,借助激光技术、近代光学信息处理、卫星遥感等高技术手段,是深入认识与了解海洋光学性质的重要工具,也是促进海洋科学发展的重要推动力之一,现已成为各国关注和研究的热点.

摘要： 可调谐半导体激光器在调谐过程中的瞬时光谱特性,如瞬时的波长、调谐率、功率、线型和线宽等参数影响着以激光器为光源的光学测量和光相干通信系统的精度.然而,能够同时测量这些瞬变参数的技术至今未见报道.提出了一个基于时频分析的测量半导体激光器在调谐过程中瞬时光谱参数的方法,利用一个短时延外差测量系统,利用激光器瞬时光谱参数与差拍信号瞬时参数的关系,最终获得了半导体激光器在连续电流调谐过程中的瞬时光谱.测量系统采用了10 cm光程差的M ach-Zehnder干涉仪,调谐电流是幅度为20～120 mA、频率是1 kHz的锯齿波,差拍信号可视为直流信号、载波信号与噪声的叠加,按照短时延相干光测量原理,差拍信号中的直流分量幅度的大小反映了激光器输出光信号的功率;载波信号是一种多项式相位信号,由其频率可以推算激光器输出光谱的中心频率或波长;噪声信号则与激光器输出光谱的线型和线宽相关,通过对噪声信号进行时频分析,可以获知激光器在连续电流调谐过程中每一时刻或每个电流下的瞬时线型、线宽.采用了趋势局部均值分解方法对差拍信号进行了准确分离,并对分离信号分别进行处理,同时获知了半导体激光器在调谐过程中的瞬时输出光功率、光波长、调谐率及线型、线宽.在去掉弛豫部分后截取的整周期差拍信号对应的调谐电流60～115 m A变化范围内,半导体激光器(FRL15DDR0A31-18950,Furukawa)瞬时输出光功率变化范围是5.16～10.6 mW,瞬时光波长变化范围为1579.2～1579.6 nm;激光器的瞬时调谐率在0.0048～0.0115 nm·m A-1范围内单调变化;线宽是852.55～954.95 kHz,呈非线性随机分布.基于短时延、局部均值分解和时频分析方法的瞬时光谱参数测量系统可以准确得到各瞬时光谱参数,测量结果与激光器的静特性相符,且测量系统结构简单,使我们更深入地理解激光器的工作原理,具有广阔的应用前景.

摘要： In order to study what are the factors and the rules affecting the effect of the image addition and subtraction ,ASAP (Advanced System Analysis Program) was used to model different experimental paths , trace rays ,display the complex amplitude distribution on the image plane and then analyze .The image plane simulation diagrams were given corresponding to mismatched the light hole center distance ,insufficient lateral displacement of the grating ,position deviation of the grating from the frequency‐plane ,different height and coaxial lens .Besides ,experimental verifications were performed in the laboratory .Results show that good experimental effects will be got only when the elements are of same optical height ,coaxis and be strictly located ,the light hole center distance is matched with system parameters ,the grating transverse displacement is precisely 1/4 grating period .The ASAP simulation results are consistent with pictures taken by cell phone or CCD observations under the laboratory circumstance .%为探究影响光学图像相加减实验效果的因素及影响过程和变化规律，运用ASAP光学软件对不同参数下的实验光路进行三维建模、光线追迹、像面数据显示和仿真分析，给出了透光孔中心距不匹配、光栅横向微位移不足、光栅偏离谱面、透镜不等高同轴等情况下的像面仿真图，并在实验室中搭建光路，对各种仿真情况进行实验验证。结果表明，ASAP仿真结果与通过手机拍摄或CCD观察到的实验现象相符，仅当光路等高同轴、各元件严格定位、透光孔中心距与系统参数精确匹配、光栅横向精密移动1／4周期等条件满足时，才能获得好的图像周期性相加减效果。

摘要： Polarization difference imaging technique can effectively solve the underwater image deterioration problem that is caused by the interaction between light and water. Therefore, it has a significant application value in detecting and recognizing underwater target. In a traditional polarization difference imaging system, the object image is carried out by the common-mode rejection of background scattering light. However, the polarization state of the background scattering light is unknown, so the polarization difference imaging is realized by the irregular mechanical rotation of the optical polarization analyzer with two orthogonal polarization orientations. Therefore, it needs more time to determine the optimum detection angle of the polarization analyzer and cannot perform real-time underwater imaging, which restricts the rapid detecting function in the process of underwater imaging. In this paper, the detection principle of underwater polarization difference imaging is considered to exploit the difference in the polarization angle between background scattering light and target light. According to Marius’s law, the physical model of polarization difference imaging is that the common-mode rejection of background scattering light will be achieved when the angles between the vibration direction of background and the two orthogonal polarization orientations are 45◦. Because the Stokes vector can be used to express the polarization angle of light, we propose the principle and construction of a computational polarization difference imaging system for real-time underwater imaging by incorporating the Stokes vector into the established model. It replaces the mechanical rotation of the polarization analyzer in a traditional polarization difference imaging system with the information processing of the Stokes vector. The experimental results show that the proposed method not only has the same effective performance as the conventional polarization difference imaging compared with the regular imaging, but also can improve the blurred imaging performance caused by an underwater scattering effect as well as increase the underwater detection distance. This method realizes rapid underwater target detection and recognition because it saves a large amount of time compared with the traditional one. Further, if we combine this method with the current polarization imaging instruments that capture the Stokes vector instantaneously, then a real-time automatic underwater polarization imaging can improve the efficiency of the underwater target detection and recognition. These findings are helpful for designing and developing the underwater polarization difference imaging systems.

摘要： 本文首先分析了声波在液体中传播时产生的“声光栅”,介绍了利用衍射的方法测量声波在液体中的传播速度,然后提出了采用光学信息处理的方法获取位相物体的可见像,使位相物体的对比度从O提高到人眼可见的0.1以上,通过直接测量声光栅的光栅常数得到液体中的声速,同时给出了实验结果。

摘要： 本文介绍了一种自行制作的演示实验装置,可用于演示几种有趣的空间滤波实验.本实验装置结构紧凑,操作简便,现象明显。有助于加深学生对阿贝成像原理及光学信息处理方法的理解和认识.

摘要： 光学信息处理是利用以光速进行的由空间域到频率域的傅立叶变换来实现的，处理速度快，结构简单。本文针对如何设计傅立叶变换系统进行了研究，光学傅立叶变换透镜的设计主要利用光学设计软件进行光学自动设计：用P、W法初步计算出光学原始系统，再利用计算机进行自动设计，按优化理论对光学系统的各个参数同时给出不同的改变，进行像差校正，经多次迭代后可得到比较理想的傅立叶变换系统。

摘要： 本文通过光电混合联合变换相关的方法,应用国内外最新的写入读出器件--电寻址液晶和电荷耦合器件、光学信息处理系统、计算机处理系统,利用光学相关探测方法,对目标实现实时探测,可自动识别及高精度的对目标进行定位.由于光学相关是所有采样点并行处理,这样就可以提高处理速度,并能用各种数字处理技术提高系统的信噪比,并输出相关信号,可以精确的探测和实时识别目标在空间的方位.

摘要： 本文提出一种实现光学图象幅相转换（由纯振幅型图象转换为相应的纯相位型图象）的新方法。在光学4-f 系统中，中，用振幅型空间光调制器输入振幅（或强度）图象，经过两次曝光相移全息干涉记录，再由原参考光再现读出，可在输出面上得到与输入图象相应的空间相位分布。该方法可在光学信息处理相关领域（如光学图象加密、编码及相位复用存储等）得到应用。文中给出了该方法的基本思想、理论分析和计算机模拟结果。

摘要： 本文用光学方法成功地实现了雪花分形的分数傅里叶变换，这种方法可以简单快速地从不同的分数级次观察分形体频谱的自相似结构的演变过程。并采用掩膜板遮挡的方法对分形图形的分数傅里叶变换谱及自相似结构进行了研究，清楚地看到分数傅里叶变换谱的特点，即其频谱含有物体像的信息，并将实验结果与常规傅里叶变换频谱作了比较，提供了用光学方法实现分形图形分数傅里叶变换的途径，为研究分形结构提供了一种新方法，对光学信息处理具有实用价值。

摘要： 本文探讨了数字图像处理技术在光学信息处理中的应用,介绍了使用VC++＆Matlab混合编程实现模拟阿贝波特实验的方法,演示了计算机模拟的结果.

摘要： 简单介绍了空间光调制器的基本概念，讨论了偏振光在弱扭曲介质中的扭曲效应，在此基础上讨论了液晶空间光调制器的原理和结构，作为例子，文中还介绍了液晶空间光调制器在非相干光学信息处理中的应用—液晶大屏幕投影电视。

摘要： 为了描述目标图像尺度、旋转变化对相关峰质量的影响,选取并定义了峰噪比、相关峰值能量、Horner效率、半峰宽度和最高峰值强度这五个特征参数;运用Matlab软件详细分析了五个特征参数对尺度、旋转变化的响应;通过分析得出原始图像尺度、旋转变化对相关峰质量影响的一般规律;分析了五个特征参数的适用范围、效果以及局限性,为改善相关峰质量提供了参考。

摘要： 为了描述目标图像尺度、旋转变化对相关峰质量的影响,选取并定义了峰噪比、相关峰值能量、Horner效率、半峰宽度和最高峰值强度这五个特征参数;运用Matlab软件详细分析了五个特征参数对尺度、旋转变化的响应;通过分析得出原始图像尺度、旋转变化对相关峰质量影响的一般规律;分析了五个特征参数的适用范围、效果以及局限性,为改善相关峰质量提供了参考。

摘要： 公开了一种能够在信息处理设备中反映已经通过在信息处理终端之间交换数据而在用户间建立的关系的信息处理系统。第一信息处理终端(3-1)从第二信息处理终端(3-2)接收操作该第二信息处理终端(3-2)的用户的标识数据。第一信息处理终端(3-1)存储操作该第二信息处理终端(3-2)的用户的标识数据。第一信息处理终端(3-1)将操作该第一信息处理终端(3-1)的用户的标识数据与操作该第二信息处理终端(3-2)的用户的标识数据相关联，并且将相关联的数据传送到信息处理设备(2)。信息处理设备(2)基于所接收的标识数据将操作该第一信息处理终端(3-1)的用户与操作该第二信息处理终端(3-2)的用户相关联。

摘要： 在由多个阶段配置的游戏程序中，用户可能希望容易地选择并且仅玩希望的阶段。本发明是一种信息处理系统，并且其特征在于包含：执行装置，其用于执行一个应用；组信息存储装置，其用于存储组信息，所述组信息与多条执行状态信息项目、多条内容信息项目和组标识信息相关联，所述多条执行状态信息项目表示执行装置的多个执行状态，所述多条内容信息项目表示多条执行状态信息的内容，并且所述组标识信息标识所述多条执行状态信息项目和所述多条内容信息项目所属的组；以及菜单信息生成装置，其用于基于所述组信息生成菜单信息，所述菜单信息显示在所述组中的至少一个中包括的内容信息。所述执行装置的特征在于通过使用与在所述菜单信息中包含的内容信息项目中的至少一条相关联的执行状态信息执行所述至少一个应用。

摘要： 公开了一种能够在信息处理设备中反映已经通过在信息处理终端之间交换数据而在用户间建立的关系的信息处理系统。第一信息处理终端(3-1)从第二信息处理终端(3-2)接收操作该第二信息处理终端(3-2)的用户的标识数据。第一信息处理终端(3-1)存储操作该第二信息处理终端(3-2)的用户的标识数据。第一信息处理终端(3-1)将操作该第一信息处理终端(3-1)的用户的标识数据与操作该第二信息处理终端(3-2)的用户的标识数据相关联，并且将相关联的数据传送到信息处理设备(2)。信息处理设备(2)基于所接收的标识数据将操作该第一信息处理终端(3-1)的用户与操作该第二信息处理终端(3-2)的用户相关联。

摘要： 在由多个阶段配置的游戏程序中，用户可能希望容易地选择并且仅玩希望的阶段。本发明是一种信息处理系统，并且其特征在于包含：执行装置，其用于执行一个应用；组信息存储装置，其用于存储组信息，所述组信息与多条执行状态信息项目、多条内容信息项目和组标识信息相关联，所述多条执行状态信息项目表示执行装置的多个执行状态，所述多条内容信息项目表示多条执行状态信息的内容，并且所述组标识信息标识所述多条执行状态信息项目和所述多条内容信息项目所属的组；以及菜单信息生成装置，其用于基于所述组信息生成菜单信息，所述菜单信息显示在所述组中的至少一个中包括的内容信息。所述执行装置的特征在于通过使用与在所述菜单信息中包含的内容信息项目中的至少一条相关联的执行状态信息执行所述至少一个应用。

摘要： 本发明为被测对象设定合适的荧光分离方法。根据实施例的信息处理装置包括分离单元(14)，该分离单元通过使用最小二乘法的计算，该方法使用一种或多种荧光染料的荧光光谱基准和用荧光染料标记的生物样本的自发荧光光谱，从生物样本测得的荧光信号中，计算从一种或多种荧光染料和该生物样本发射的一个或多个荧光和自发荧光的荧光强度。其中，在使用最小二乘法的计算中，为一个或多个荧光和自发荧光设置荧光强度的上限值和下限值。

摘要： 进一步提高用户对虚拟空间的投入感。一种信息处理方法，包括：生成规定虚拟空间(200)的虚拟空间数据的步骤；取得检测单元的检测结果的步骤，其中，该检测单元构成为检测头戴式设备的运动和控制器的运动；根据头戴式设备的运动，更新虚拟摄像机(300)的视野的步骤；基于虚拟摄像机(300)的视野和虚拟空间数据，生成视野图像数据的步骤；基于视野图像数据，在显示部显示视野图像的步骤；根据控制器的运动，使手物件(400)进行动作的步骤；以及根据手物件(400)对平板电脑物件(500)的输入操作，操作在监视器物件(600)显示的菜单的步骤。

摘要： 本发明提供细胞观察信息处理系统，能够尽可能消减应该对细胞等的观察信息赋予的标签的用户输入作业的操作的功夫，且减少标签赋予的错误率。细胞观察信息处理系统具有：标签取得部(11)，其取得用于检索对应于一个时刻的取得指示取得的观察信息的标签集；以及保存部(12)，其对观察信息赋予标签集并保存到记录部(13)中，标签取得部自动取得或生成成为应该对观察信息赋予的标签集的候选的候选标签集，并且受理用户对从候选标签集变更为其他标签集的变更的指示，在未接收变更指示时，不受理用户对其他标签集的输入，而取得候选标签集作为应该赋予的标签集，在接收到变更指示时，受理用户对其他标签集的输入，取得所受理的其他标签集作为应该赋予的标签集。

摘要： 提供能够极力削减为了取得对细胞等的观察信息赋予的标签而需要的用户的操作的功夫和时间的细胞观察信息处理系统。细胞观察信息处理系统具有：标签取得部(11)，其取得规定的标签，作为对应于一个时刻的取得指示由观察信息取得部(20)取得的观察信息的检索用标签；保存部(12)，其对在各个时刻取得的各个观察信息赋予检索用标签，并保存在记录部(13)中；抽取部(15)，其从记录部抽取成为检索用标签的候选的标签的一览；以及输出部(19)，其将标签的一览输出给提示部(18)，抽取部指定用于筛选作为抽取对象的标签的筛选条件，并抽取按照所指定的筛选条件而筛选的标签的一览，标签取得部从由提示部提示的标签的一览中取得由用户选择的标签。

摘要： 本发明的目的是，即使在正在执行程序的终端与服务器或另一台终端之间的通信的状态不好的情况下，也可以在其它终端中，有效地允许观看与程序的执行有关的运动图像。本发明是其特征在于包括如下的信息处理系统：第一信息处理设备，其包括依次获取用户输入的操作信息的第一操作信息获取部件、使用该第一操作信息获取部件依次获取的操作信息来执行应用程序的第一执行部件、和经由网络依次发送操作信息的操作信息发送部件；以及第二信息处理设备，其包括依次获取从该第一操作信息发送部件发送的操作信息的第二操作信息获取部件、和使用该第二操作信息获取部件依次获取的操作信息来执行应用程序的第二执行部件。

摘要： 本发明提供光学信息处理装置和光学信息处理装置的跟踪控制方法。对于用于信息信号的记录再现的多层记录层与用于检测跟踪控制信号（TES）的专用引导层为不同的层的无槽多层光盘，在支持该无槽多层光盘的光学信息装置中，即使在记录层与引导层之间的层间隔随目标记录层的不同而不同的情况下，也需要始终稳定地检测TES。利用全息衍射光栅等在上述引导层上照射彼此离焦的多个TES检测用光斑。从上述各光斑分别检测TES，并将对它们进行加法处理所得信号用于跟踪控制，使TES检测的离焦动态范围得到飞跃性地增大。