相位恢复算法:原理、发展与应用（特邀）

研究表明,由于相位比振幅包含更多关于场的信息,因此相位测量在现代科学和工程的诸多分支中始终是研究的热点问题。在可见的电磁波范围内,相位信息很难通过现有的光电探测器直接采集获取。相位恢复技术提供了一种从捕获的强度信息中将相位信息“计算”出来的有效手段,并已成功应用于天文观测、生物医学成像和数字信号复原等多个科学领域。算法是相位恢复技术的核心,也是该技术发展和应用的关键。文中结合物理学原理和信号处理方法对相位恢复算法的基本原理进行阐述,综述了各类相位恢复算法的发展历程及其优缺点,并简单概述了相位恢复算法在光学领域的典型应用,最终指明其面临的挑战和未来的发展趋势:更优异的收敛性能和噪声鲁棒性、恢复更复杂物体相位信息的能力、多目标多任务集成的兼容性。     

单像素高效感知方法概述

资源受限平台的高效率视觉感知是信息领域的瓶颈难题。不同于传统阵列探测成像,单像素成像基于压缩感知原理将多维图像编码为一维采集数据,有效提升了数据压缩率,且灵敏度高、工作波段宽,逐渐成为研究热点。然而,单像素成像重建的图像中仍包含大量对高层语义理解无关的信息,导致传输、存储、计算的资源浪费。单像素感知是一种直接从一维采集数据解耦高级语义推断结果的新型感知技术,无需重建多维图像,相较传统先成像-后感知的技术路径大幅提升了感知效率,在遥感探测、智慧交通、生物医学、国防军事等众多领域具有广阔的应用前景。文中重点梳理了单像素感知技术的发展历程,详细介绍了单像素感知技术的方法架构以及在视觉应用中的研究进展,最后对其未来发展趋势进行了展望。     

大气折射率波动引起的SAR成像误差分析

合成孔径雷达(SAR)成像中通常默认大气折射率为1,即电磁(EM)波速率等于自由空间光速且忽略大气吸收特性,但实际存在的吸收会减弱入射功率,电磁波速率的变化会引起相位误差,从而影响图像重建.该文定量分析电磁波速率波动和大气吸收对雷达图像的影响,理论推导得出大气吸收会导致振幅误差,表现为散射点在图像中的重建幅度误差;电磁波速率波动会导致相位误差,表现为散射点在图像中的重建位置误差.仿真实验验证了误差分析的正确性.该分析进一步完备了SAR成像误差分析,有助于SAR图像正确解译.     

跨谱段SAR散射中心多维参数解耦和估计方法

微波光子雷达发射大带宽跨谱段的信号,为目标的精细电磁特性描述和准确识别提供基础的同时,也亟需与之相应的大带宽大转角情况下的电磁模型参数提取方法.相比窄带条件,跨谱段信号数据量大,所含物理量信息维度高且复杂,大转角情况下距离和方位向耦合.该文提出跨谱段SAR散射中心多维参数解耦和估计方法,首先结合极坐标格式算法(PFA)和属性散射中心模型构造2维解耦波数域散射中心模型,再结合坐标下降法(CDA)将复杂的高维耦合参数估计方法简化为循环迭代的1维参数估计方法,有效降低字典维度和估计复杂度,并引入Hooke-Jeeves算法提高估计精度.最后根据各个散射中心的参数估计结果对它们的结构和位置进行识别,对仿真数据的处理实验验证了该文方法的有效性.     

采用JVC算法生成枝切线的干涉相位解缠方法

海面高程3维成像是随着天宫二号发射而实现的技术,相位解缠是3维成像高度计高程反演的关键步骤.为改进Goldstein枝切法,缩短干涉相位图中枝切线的总长度,提升相位解缠的精确性,该文提出一种基于JVC全局最优线性分配算法生成枝切线的相位解缠方法.首先找出干涉相位图中的所有残差点并计算每一对异号残差点之间的距离;通过对比每对残差点之间的距离和各自与最近边界的距离和,确定采用JVC算法放置枝切线还是在残差点与边界之间直接放置枝切线,使得平衡枝切线的总长度最短.通过对3维成像高度计海面高程仿真干涉相位图和Etna火山地区干涉图像进行解缠实验并与其他3种算法进行对比,表明该算法的解缠结果与真实相位值误差相对较小,而且能够有效避免"孤岛现象"的产生.     

基于垂直声强流的水中目标深度分类方法

现有的基于声场干涉结构特征的目标深度分类方法的频率适用范围有限,仅适用于目标线谱频率激发前2阶简正波的情况.针对上述问题,该文提出基于匹配场处理的目标深度分类算法,该算法将垂直复声强无功分量作为匹配量进行目标深度的匹配估计,利用目标深度的粗略估计结果辅助进行目标深度的二元分类.算法适用于线谱频率激发前3阶简正波的情况,有效拓展了算法的频率适用范围.仿真结果验证了算法的可行性和稳健性.该文分析了环境失配情况对算法性能的影响.所提算法具有较高的准确性和稳健性.     

三维立体成像技术在安防监控中的应用

随着科学技术的不断发展,三维立体成像技术在现代科学技术的众多领域得到了非常广泛的应用。而视频监控领域由于二维成像技术的局限性,也急需引入三维立体成像技术。文章对于三维立体成像技术的原理进行了简单的概述,并且基于在安防监控中可以应用的场景,对三维立体成像技术的应用方向进行分析,为将来立体化的视频监控设备的成型提供了思路。     

连续光源原子吸收光谱仪——划时代的技术革命

原子吸收光谱仪经过半个世纪的发展已成为微量和痕量分析的重要常规设备，其在理化分析实验室的普及程度据原子光谱分析仪器的首位。     

端视等离子体原子发射光谱仪的性能评价

端视等离子体原子发射光谱仪与侧视等离子体原子发射光谱仪相比在分析性能方面所表现出来的差异一直是光谱分析工作者所关注的一个重要方面。此文较系统的总结了近年来在此方面所做的研究工作，引用47篇文献。     

中药一枝黄花、黄连、天麻、蛇床子中8种微量元素的测定

采用原子吸收光谱仪对一枝黄花、黄连、天麻、蛇床子中Fe、Ca、Mg、Mn、Cr、Cu、Zn、Pb八种无机元素的含量进行了测定,为进一步研究其药理和用途提供基础。