基于码移键控-光码分多址技术的光隐匿通信系统实验

为进一步提高光隐匿通信系统的安全性,提出了基于码移键控-光码分多址(CSK-OCDMA)技术的光隐匿通信方案,搭建了2.5Gb/s的实验系统。实验装置中采用低成本的分布反馈半导体激光器作为隐匿光源,宿主光源采用贴近波分复用(WDM)光网络实际的光波长转换板(OTU)。实验结果表明,隐匿信道可实现背靠背无误码传输,且隐匿信道的引入对宿主信道接收机灵敏度的影响仅为0.1dBm。在保证隐匿信道无误码传输的情况下,宿主与隐匿信号功率差最大可以达24.6dBm。加入前向纠错设备(FEC)后,实现了光隐匿通信系统100km无误码传输。     

湍流吸收海水中多相移键控调制理想涡旋光子的传输特性

通过建立理想光学涡旋光子所携带轨道角动量模的平均误码概率和信息容量的光传输系统模型,研究了弱湍流光谱吸收海水中多相移键控调制下理想光学涡旋光子的传输特性。基于光传输系统中轨道角动量模的平均误码概率和信息容量模型的数值计算,分析了调制阶和信道参数对理想光学涡旋光子传输的影响。数值研究表明：随着水体虚折射率的增加,光传输系统的平均误码概率和链路信息容量减小。采用更大的环半径和更高的发射功率,可以实现以理想光学涡旋光子为信号载体的水下光传输系统的高信息容量和低平均误码概率的信息传输。最后,通过对该模型的数值分析,得出了平均误码概率和信息容量同时受信号波长和海水吸收系数影响的结论。     

基于混合光模式阵列的自由空间编码通信

光学涡旋的产生、传输与应用是当前光学领域的研究热点之一.光学涡旋具有轨道角动量,作为一种全新的自由度,丰富了目前光通信的方式.利用面向目标的共轭对称延拓傅里叶计算全息技术,基于空间光调制器,用单束激光直接产生混合光模式阵列进行编码通信.采用由单光涡和复合光涡构成的4种易于识别的模式组成2×2混合光模式阵列,进行灰度图像的编码传输.在接收端提取混合光模式阵列图的信息并进行解码,实现零误码的灰度图像再现.以传输一幅Lena图像为例,使用2×2混合光模式阵列进行编码通信,相对于传统单光涡编码通信,其信息容量可增加4倍.该方法光路简单易行,可扩展性强,进一步拓展使用4×4混合光模式阵列进行编码通信,信息容量提升16倍.提出的混合光模式阵列编码通信方法对于提高信息传输容量具有重要价值.     

基于FPGA的多路数据单信道传输方法研究

近年来,随着半导体工艺的不断提高,CCD相机以及红外探测器件由低分辨率逐渐向高分辨率迈进。高清晰度的画面能够记录更多细节,不仅可以带来良好的感官体验,更为侦查、监控等提供了更好的帮助。然而,分辨率的提高和图像实时性传输的需求对图像传输提出了更高的要求。为有效地解决图像高速传输问题,提出采用时分复用方法对多路数据进行单信道传输,仿真结果表明该方法能有效提高数据传输效率。     

一种基于DFT时域插值的OFDM水声信道估计改进方法

信道估计作为OFDM通信系统中的重要部分,其性能关系到整个系统的误比特率。本文提出了一种基于DFT时域插值的信道估计改进方法,用于OFDM水声通信系统。该方法利用噪声门限抑制多径之间的信道估计噪声,计算简单,达到较好的信道估计效果。对该方法进行了理论分析,仿真实验以及海试。在海试中得到传输距离2km,有效数据率2.8kbit/s,证明该方法可以用于中短程浅海水声通信。     

大气激光通信中多光束传输性能分析和信道建模

多光束传输技术是克服大气激光通信中大气湍流效应的有效途径之一。首先从理论上分析了大气湍流对多光束大气激光通信系统性能的影响和多光束大气传输的光强起伏特性,然后利用统计分析的方法,建立了一个以传输距离z、光束数目n、发射孔径之间的距离St、接收孔径Dr等为参量的多光束大气传输信道模型。最后,结合相关文献提供的实验结果对该信道模型进行了实验验证和误码性能分析。结果表明,当S1≥√λz或Dr远大于大气湍流相干长度ρo时,随着n的增大,接收光强将趋于对数正态分布．降低了大气激光通信系统的误码率,从而验证了多光束传输对于克服大气湍流影响的有效性。     

基于解码技术的全息显微术研究

提出了一种利用解码技术对全息显微畸变图像进行校正的方法。把全息记录中的显微镜预放大过程作为物光波产生畸变的编码过程;在波前再现过程中,用全息记录中的预放大显微镜对再现的赝实像再次放大进行解码,从而获得清晰的全息显微图像。实验验证了该方法的有效性。     

基于数字全息与小波变换的图像数字水印技术

提出一种以数字全息和小波变换为基础的数字水印技术,实现在原始图像中嵌入数字全息水印。首先通过傅里叶变换方法将待隐藏的图像制成数字全息水印图,接着将数字全息水印图和原始图像都分为四个子块,并对原始图像子块进行小波分解,最后将数字全息图像子块嵌入到原始图像相应子块较大的小波系数中。实验仿真结果证明了该水印技术对图像剪切和图像有损压缩有较好的稳定性。     

基于感兴趣区域的低复杂度多描述编码方法

针对在不可靠网络中传输包含感兴趣区域图像的问题,提出了一种低复杂度、高效、鲁棒的编码方法.该编码方法建立在多路径网络传输结构的基础上,采用多描述编码思想,把图像信息分成几个描述;为了保护感兴趣区域,在每个描述中对这部分区域增加冗余度,并分别通过不同的路径传输.该编码方法实现了信号传输鲁棒性和编码效率的调节控制,并与各种高性能的图像或视频压缩技术相兼容.实验表明,该方法在提高图像在网络上传输鲁棒性的同时,也能有效地保护感兴趣区域,重建图像的感兴趣区域及背景区域的信噪比指标都有了明显的提高.     

非线性介质对粒子场同轴全息成像的影响

 通过理论分析和实验验证,研究了非线性折射率介质对粒子场同轴全息成像的影响。利用粒子场同轴夫琅和费全息记录和光束在非线性介质中传输的波动方程,得出了光波的复振幅和强度分布。数值模拟了介质在线性和非线性时全息记录的情况,并进行了实验验证。结果表明：光波经非线性介质传输后,全息干板记录到粒子场的再现图像,这为高功率激光应用于全息照相提供参考,原因是高功率脉冲激光聚焦易击穿介质产生非线性传输。     

多狭缝空间滤波假彩色编码

利用空间滤波合成狭缝彩虹全息技术对二维透射物进行假彩色编码,当参考光以不同的方向传播时,记录二维透射物的不同空间频谱所对应的物像,全息图在白光再现时将透镜平移就呈现不同颜色全息效果图。     

基于无人机智能视觉的输电线路全息全景重建

针对当前重建方法不能精确展现输电线路实际情况的问题,提出基于无人机智能视觉的输电线路全息全景重建方法。通过分析输电线路全息全景重建原理,采用无人机智能视觉技术对输电线路进行拍照,对输电线路全息全景图像进行采集和特征提取等预处理,跟踪图像特征,引入立体匹配算法,实现输电线路全息全景的重构。实验结果表明,所提方法输电线路重建精度高,视觉效果与实际相符,更具实用性及可行性。     

Real-time spatiotemporal division multiplexing electroholography for 1,200,000 object points using multiple-graphics processing unit cluster

Computationally, the calculation of computer-generated holograms is extremely expensive, and the image quality deteriorates when reconstructing three-dimensional(3 D) holographic video from a point-cloud model comprising a huge number of object points. To solve these problems, we implement herein a spatiotemporal division multiplexing method on a cluster system with 13 GPUs connected by a gigabit Ethernet network.A performance evaluation indicates that the proposed method can realize a real-time holographic video of a3 D object comprising ~1,200,000 object points. These results demonstrate a clear 3 D holographic video at32.7 frames per second reconstructed from a 3 D object comprising 1,064,462 object points.     

Video coding and transmission standards for 3D television — a survey

The emerging 3D television systems require effective techniques for transmission and storage of data representing a 3-D scene. The 3-D scene representations based on multiple video sequences or multiple views plus depth maps are especially important since they can be processed with existing video technologies. The review of the video coding and transmission techniques is presented in this paper.     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H1.然后将H1作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

利用反射全息实现计算全息三维显示

计算全息和光学全息都可应用于三维显示,但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合,可以突破光学全息对记录物体的限制,进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作,同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据,用"点云算法"模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据,采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质,得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H₁.然后将H₁作为光学全息的记录物体进行反射全息记录,将平面全息转化为体全息,实现了计算全息白光再现.     

Image formation in holographic tomography

Tomography has been applied to holographic imaging systems recently to improve the 3D imaging performance. However, there are two distinct ways to achieve this: either by rotation of the object or by rotation of the illumination beam. We provide a transfer function analysis to distinguish between these two techniques and to predict the 3D imaging performance in holographic tomography when diffraction effects are considered. The results show that the configuration of rotating the illumination beam in one direction while fixing the sample leads to different 3D imaging performance as compared to the configuration of rotating the sample. The spatial frequency cutoff is nonisotropic in the case of rotating the illumination, and a curved line of singularity is observed. Rotating of the sample, on the contrary, has more symmetry in spatial frequency coverage but has a single point of singularity. The 3D transfer function derived can be used for 3D image reconstruction.     

Transmission Reflection Integrated Programmable Metasurface for Real-Time Beam Control and High Efficiency Transmission Polarization Conversion

The functional versatility and flexibility of multifunctional metasurfaces are of great significance for the application of electromagnetic (EM) metasurfaces in military stealth, holographic imaging, base station antennas, and other fields. Nevertheless, the functions of active programmable coding multifunctional metasurfaces are mostly reflective or transmissive, and the research on active multifunctional metasurfaces with transmission and reflection integration is still in its infancy. Here, a transmission reflection integrated active programmable coding metasurface is proposed to manipulate the transmission and reflection of different polarized electromagnetic waves independently in real time. As a proof of concept, a metasurface that can implement diverse programmable functionalities is designed. Numerical and experimental results indicate that the strategy has excellent performance in beam control and polarization conversion, which provides tremendous potential for extending highly integrated multifunctional devices.     

A distortion compensation method for a conical holographic stereogram

An image processing technique to display a distortion-free reconstructed image from a rainbow type conical holographic stereogram is proposed. The method consists of forming a new set of 2D images from the original set by applying an image process. The image processing method is made through ray tracing equations. The results show that the performance of the proposed method is good as it removes distortion of the image.