光電信息處理技術精選(九篇)

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第1篇：光電信息處理技術范文

關鍵詞：光電信息科學與工程；人才培養；教學改革

一、研究背景

光電信息產業是21世紀最具發展潛力的產業，隨著合蕪蚌自主創新產業示范區的建設和發展，安徽光電產業迅速發展，從而使光電專業技術人才需求快速增加。特別是生產加工類企業，對具有光電專業背景、熟悉光電原理和行業發展的技術管理人才需求旺盛。隨著地方高校向應用型轉型發展，對比企業對光電人才需求的狀況，以前的培養方案存在與就業市場脫節，重視理論及系統性，實踐教學環節薄弱，對學生的實踐能力、應用能力和創新思維培養不足。為了解決以上問題，近年來，在廣泛調研的基礎上，借鑒兄弟高校的成功經驗、認真吸取企業的建議、接受光電教指分委指導，逐步明確專業培養目標及建設思路，初步形成有特色、能滿足地方光電企業人才需求的人才培養方案。根據市場需求，確定了“光電子技術”、“光通信與信息處理”兩個專業方向，構建分層次、模塊化的“平臺”+“模塊”式課程體系。建設了基礎實驗、專業實驗、綜合課程設計及企業實習等實踐教學體系。

二、應用型人才培養模式改革的實踐

（一）合理定位，優化課程體系

地方高校光電信息科學與工程專業主要培養適應光電信息類企業需要的應用型技術人才，以適應光電信息產業的快速發展。以培養企業需要的應用技術人才為培養目標，校企合作修訂了2015級人才培養方案和教學大綱。課程體系分為公共基礎課、專業基礎課、專業課、專業方向課和專業選修課5個層次。在新的培養方案中，保證數理基礎的前提下，適當合并調整壓縮了物理理論課程，增加了應用型課程的比例，加強了實踐教學環節。主要開設了，光電信息物理基礎、物理光學、應用光學、信息光學、模擬電子技術、數字電子技術、激光原理與技術、光電子技術，光學系統設計、光纖通信原理、傳感器原理與應用、數字信號處理，單片機原理等。

（二）加大實驗室建設投入，強化實踐教學

學生的實踐能力、應用能力需要有良好的實驗教學條件的保障，用好現有中央財政支持地方高校建設項目、安徽省高等學校振興計劃項目支持實驗室建設。2013年光電信息科學與工程實驗平臺建設獲批中央財政、支持地方高校建設項目，同年獲批該專業獲批安徽省振興計劃新專業建設項目。在大學物理實驗中心的基礎上，獨立設立了光電信息科學與工程實驗中心。從2012年至今，依托項目資金等共計投入760多萬元用于購置各類光電儀器設備，組建了基礎光學、激光原理與技術、光電子技術與檢測、光通信與信息處理技術4個實驗分室，建設了光學系統設計與制作、光電創新設計2個實訓室。經過4年的實驗課程建設，逐步形成了較為系統的、先進的、開放的實驗教學環境。1.有機整合、獨立開課，構建模塊化實驗教學體系。打破基礎實驗、專業基礎實驗、專業實驗獨立分塊，實驗從屬于理論的傳統實驗教學體系，將光電信息科學與工程專業教學計劃中的實驗組成一個有機整體、獨立開課，構建模塊化實踐教學體系。[2]如獨立開設了基礎光學實驗、光電子技術實驗、光通信與信息處理技術實驗、激光原理與技術實驗及課程設計等。2.改革教學內容，優化基礎實驗，增加綜合性、設計性實驗。光電信息科學與工程專業的實驗教學在整合基礎實驗、獨立開設模塊化實驗課程的同時，開設足夠的高質量的綜合性、設計性的課程設計項目，課程設計的內容與工程、社會應用緊密聯系，開設有光學系統設計、光通信原理課程設計、光電檢測課程設計等，通過課程設計培養學生的實踐能力和綜合應用能力。通過暑期小學期實踐教學，積極引進企業工程技術人員，結合企業生產項目，實施暑假實踐教學，使實踐教學真正貼近企業，貼近市場。

（三）設立大學生創新實踐計劃，鼓勵學生參與各種競賽活動

學校積極實施因材施教的探索，在人才培養方案中設立了大學生科技文化與創新創業學分，設立大學生創新創業計劃項目，學生自愿報名組隊，在指導教師的指導下，完成創新創業項目。學校積極支持學生參加課外科技實踐及競賽活動，學生在全國挑戰杯大學生創新創業大賽、全國大學生數模競賽、電子設計大賽、飛思卡爾智能車大賽、全省大學生物理實驗競賽、及學校組織的光電設計競賽中都取得較好的成績。學生通過競賽，提高學生專業學習興趣，明確學習目標和方向，促進了學習積極性和主動性，提高學生分析問題和解決問題的能力、實踐能力和綜合素質，[3]從而也提高了人才培養質量，提高畢業生就業競爭力。

三、思考與建議

光電信息科學與工程專業建設和人才培養是一個長期的過程。我們在4年的建設實踐中，有教訓也取得了一些經驗，培養光電企業真正需要的應用型人才，創新應用型人才培養模式是我們必須思考和研究的重要課題。首先，科學合理地設計和更新教學內容，淘汰過時的內容，將企業生產的實際問題與理論結合，特別是體現在專業課程的教學內容、實驗教學項目、課程設計及各類設計、光電設計競賽的項目上。其次，建設具有特色的專業實驗室，建設好校內實習實訓基地；建立穩定企業實習基地，推進實驗及實訓的項目化教學，通過企業技能學習，有助于提高學生的實際操作水平，培養學生實際應用能力，有利于學生針對就業崗位針對性學習，提高就業競爭力。第三，存在的問題和不足。專業設計軟件的熟練使用也是企業技術人員的重要方面，而我校利用課程教學、暑假實踐等對學生進行了單片機類教學，Matlab仿真等軟件課程教學，但還缺少光學系統仿真設計等訓練。因此，我們進一步建設光電仿真設計實驗室，將加強學生專業設計軟件使用能力的培養。同時，我們在2013級人才培養方案中增加了科技創新學分部分，以強化實踐與科技創新能力的培養。光電信息科學與工程專業建設和人才培養模式的探索是一項長期工作。校企合作，創建以能力為中心的人才培養模式，注重提高學生的綜合素質，培養學生綜合應用能力，必然會培養更多適應社會、企業需求的光電技術應用人才。

參考文獻：

[1]張海明,尚可可,等.地方高校工程應用型光電信息科學與工程專業人才培養的探索與實踐[J].物理與工程,2015,(2).

[2]謝嘉寧,陳國杰,等.地方高校光信息科學與技術專業的建設與思考[J].中國校外教育,2010,(08).

第2篇：光電信息處理技術范文

【關鍵詞】 頻譜監測 光電自適應 通信技術

頻譜監測系統能夠對背景噪聲實施動態測試，隨時檢測電磁環境，保證了通信的可靠性。以光纖作為主要介質，電纜作為備用介質，設計出體積小、重量小，能夠實現鏈路自動切換的系統就顯得十分必要。

一、光電自適應通信技術的特性

光電自適應通信系統中同時連接電纜和光纖，通過物理層來調整首選通信介質。通常情況下以光纖作為主選通信介質，電纜為備用。如果光纖鏈路出現問題，物理層的接口設備能夠根據檢測到的信號情況識別出故障，進而自動將通信鏈路轉接到電纜上。同樣，可以將電纜作為主選通信介質，其自動切換的原理相同。這樣，光電自適應擁有兩套鏈路，而且實現自動切換，保證了通信的可靠性。

二、光電自適應通信系統硬件設計

1、光以太網物理接口設計。光以太網接口的功能是由光收發器實現的，完成光信號與電信號的相互轉換，這種傳輸是透明性質的。光收發器在發送信號時，首先將電信號進行轉換，變成光信號之后發送出去。光信號傳回到光接收端口后，同樣會被轉變為電信號，此時光收發器會顯示信號有效，表明接受到的光信號是有效的。光收發器在接受以及發送信號時采用的是獨立的光纖，標準的1X9封裝，激光波長根據系統的需要采用了1310nm，數據串行速率設計為1.25Gb/s，采用FC螺紋接口對機械進行連接，能夠保證連接的可靠度。光收發器使用的是LVPECL電平的對外接口，與使用CML電平的電接口控制器芯片88E1112相連，要針對兩種不同的電平進行信號匹配設計。芯片與光收發器之間的電路如圖1所示。在該電路當中，采用的是交流耦合電容，輸入信號的電平由上下拉電阻根據LVPECL電平的標準進行調整的。當信號從收發器傳遞到芯片時，LVPECL的信號負載則由發送端的下拉電阻提供，信號線上的電容采用的是交流耦合形式。

2、電以太網物接口設計和控制器選擇。在電以太網接口設計中使用的是10/100/1000M以太網模型，借助通電連接器，實現4對以太網收發信號與網絡隔離變壓器之間的連接，信號通過網絡隔離變壓器傳輸給電接口控制器，進而實現協議以及物理層信號之間的轉換。在選擇電接口物理層接口控制器時，考慮到頻譜檢測系統的工作要求，并且實現硬件和軟件設計簡化的目的，采用了88E1112，它具有比較特殊的光電介質自適應檢測功能，其內部電路能夠對電接口以及光接口的兩種信號能量進行監控。在工作中，如果檢測到電接口有信號能量，則會通過電網絡進行數據傳輸，當檢測到有光信號能量時，又能夠通過光纖進行信號的發送和接收。

三、光電自適應軟件設計分析

1、電接口物理層接口控制器初始化分析。該控制器的初始化軟件操作過程中，內部有兩組獨立的寄存器分別對光接口以及電接口實施控制，通過設置進而得出應該使用的寄存器。通過在高溫以及低溫下的測試和實際的運用情況，調整對PHY傳輸到MAC的差分電平范圍。

2、頻譜檢測系統工作過程。頻譜檢測設備對命令信息的控制主要通過以太網接受上位機，進而得到設備的信號頻率信息、帶寬信息等有關參數，對中頻率模擬信號數字化處理，經過變化的中頻信號傳入到信息處理設備中斷后，系統會依據信號帶寬進而選擇是否進行下變頻。當下變頻后，頻譜分析該數字信號，并且處理數字信號，借助光電自適應以太網得將出的結果傳遞給上位機，進而實現上位機對信號的分析和處理。借助頻譜檢測設備，根據得到的信號結果，上位機會對電子環境的實時使用狀況進行判斷，進而通過引導，幫助無線電定位系統有效識別和定位特點頻率信號。

四、結語

在機載環境下，頻譜檢測系統對通信安全、通信設備的體積以及重要有一定要求，將光電自適應通信技術運用到頻譜檢測系統當中，不僅大大簡化了系統電路設計，而且有效地提高了信息傳輸的可靠性，設備的重量和體積也減小。

參 考 文 獻

第3篇：光電信息處理技術范文

【關鍵詞】視頻圖像 火災報警 感煙探測器

中圖分類號：U260.4+23文獻標識碼： A 文章編號：

一、紡織生產廠房的生產工序及環境特點

紡織廠的工序分為：清花梳棉并條粗紗細沙絡筒包裝等工序；

車間消防特點：

人員相對密集：紡織行業是典型的人員密集型產業。

原料易燃：棉紡企業生產中大部分原料的燃點都很低，極易引起火警。如棉花的燃點為210℃，處于松散狀態的棉纖維為150℃。

塵絮大量集聚：紡織企業在清花、梳棉過程中，會產生大量的花絮、棉塵等，隨著車間氣流四處飄散，積聚在橫梁上、夾層內，甚至是墻面上。而積聚的纖維、花絮、棉塵導熱性較差，熱量難以散發，一旦遇到火星、火苗，就會迅速燃燒。

火災時會產生大量煙霧：大量棉、紗及包裝用的塑料包裝物等物品燃燒時，會產生大量煙霧和有毒有害氣體，主要為NO、NO2、CO、SO2等，滅火難度大。

附圖1：某紡織廠房布置平面圖

二、火災報警系統的選型

1、點型光電感煙探測器

點型光電感煙探測器一般適用于飯店、旅館、教學樓、電子計算機房、通訊機房、辦公樓的廳堂、臥室、辦公室書庫、檔案庫等相對比較潔凈的場所，如果有大量水汽滯留、可能產生腐蝕性氣體、氣流速度大于5m/s、相對濕度經常大于95%、在正常情況下有煙滯留的場所不宜選用感煙探測器。

紡織生產廠房不適宜用光電感煙探測器，原因如下：1）紡織廠內有大量的粉塵和飛絮，點型光電感煙探測器容易被棉塵堵塞, 造成探測器失靈或誤報, 大部分同類廠都有此現象發生, 所以需定期取清洗、 維護。2）大部分棉紡企業采用“中央空調”對車間的溫度和濕度進行控制，廠房內基本上都用石膏板吊頂，吊頂上是技術夾層，因廠房內的溫度底下高頂上低，導致在吊頂上產生冷凝水，特別是在冬天最容易出現，這就使感煙探測器內進水，使設備損壞以及信號線絕緣阻值得不到技術要求，導致系統癱瘓。

2、線型光束感煙探測器

線型光束感煙探測器，利用紅外線組成探測源，利用煙霧的擴散性可以探測紅外線周圍固定范圍之內的火災，線型光束感煙探測器通常是由分開安裝的、經調準的紅外發光器和收光器配對組成的；其工作原理是利用煙減少紅外發光器發射到紅外收光器的光束光量來判定火災，這種火災探測方法通常被稱做煙減光法，紅外光束感煙探測器又分為對射型和反射型兩種。

該探測器的主要優點有兩點：一是成本低，調試時間少；二是布線費比前二種型式減少一半，主要是因為其探測單元和反光板之間沒有電氣連接線。所以，特別適合保護古建筑，不僅育利于古建筑的美觀，而且還安裝簡單，其需對收發光器探測單元進行謂準，這一點對于極高而又不易進入的安裝現場來說，是個極大的優點。它還具有誤報少的優點，因為反光板有個極寬的光束接收角(士10%)。它還具有自動補償功能，即使在到達信號探測單元的信號量發生變化時，探測器仍能正確工作。

線型光束感煙探測器適用場所：1）無遮擋的大空間或有特殊要求的房間，宜選擇紅外光束感煙探測器。2）符合下列之一的場所，不宜選擇紅外光束感煙探測器： 有大量粉塵、水霧滯留； 可能產生蒸氣和油霧； 在正常情況下有煙滯留；3） 探測器固定的建筑結構由于振動等會產生較大位移的場所。

線型光束感煙探測器在紡織廠房使用的局限性：

1） 由于紡織生產廠房內有大量棉塵，容易造成誤報。2）廠房內機器運轉震動很大，容易造成發射器因長期震動使方向發生偏移，導致故障，維護比較困難。

3、空氣采樣系統

空氣采樣系統包括探測器和采樣網管。探測器由吸氣泵、過濾器、激光探測腔、控制電路、顯示電路等組成。吸氣泵通過PVC管或鋼管所組成的采樣管網，從被保護區內連續采集空氣樣品放入探測器。空氣樣品經過過濾器組件濾去灰塵顆粒后進入探測腔，探測腔有一個穩定的激光光源。煙霧粒子使激光發生散射，散射光使高靈敏的光接收器產生信號。經過系統分析，完成光電轉換。煙霧濃度值及其報警等級由顯示器顯示出來。主機通過繼電器或通訊接口將電信號傳送給火災報警控制中心和集中顯示裝置。

紡織生產廠房不宜采用空氣采樣系統：最主要的原因是廠房內有大量的纖維飛絮，由于空氣采樣系統是通過主動吸氣完成對煙霧的分析，采樣孔孔徑很小，在2mm~5mm之間，所以空間中的飛絮極易堵塞采樣孔，使系統失靈。

4、圖像型火災安全監控系統

圖像型火災安全監控系統是九十年代中期興起的通過視頻圖像探測火焰和煙霧的一種新型的智能火災探測系統，本人經十多年現場經驗，認為該系統有效解決了紡織生產廠房的火災探測。

三、圖像型火災安全監控系統的原理及特點

探測部分

線型光束圖像感煙火災探測器（又稱光截面探測器）采用光截面圖像感煙火災探測技術，在探測方式上屬于線型光束感煙火災探測器。它可對被保護空間實施任意曲面式覆蓋，不需要準直光路，具有一個接收器對應多個發射器的特點，能分辨發射光源和干擾光源，具有保護面積大、響應時間短的特點；同時具有防塵、防潮、防腐蝕功能。線型光束圖像感煙火災探測器可以廣泛應用于在發生火災時產生煙霧的場所，如煙草企業的煙葉倉庫、成品倉庫，紡織企業的棉麻倉庫、原料倉庫等，也可使用于環境惡劣的場所。

因紡織生產廠房火災時產生的是大量煙霧，所以圖像型感火焰探測器就不做介紹。

控制中心部分

控制中心部分一般設置在消防控制室內，包括信息分析處理設備，視頻處理設備（圖像切換、顯示、記錄設備），以及火災報警設備。該部分主要實現監控現場的信息分析、火災信息提取、火災報警等功能，在使用雙波段圖像火災探測器的系統中，還可以同時實現圖像監控功能。

火災探測報警：

前端探測器所采集的現場信息通過視頻同軸線纜（或其它圖像傳輸設備）傳回控制中心，經視頻分配器，將每路信息分配成兩路：一路送給視頻切換器，一路送給防火并行處理器。

視頻切換器把各路現場信息以循環切換的方式傳送給信息處理主機，由主機進行巡檢；防火并行處理器對每一路現場信息作并行實時處理，一旦檢測到火災信號便向信息處理主機發出預警信號；信息處理主機優先對預警信號進行確認。巡檢與并行處理相結合為及時發現、準確報警提供了可靠保證。

可以根據實際被防護場所的火險等級不同，現場設置防火靈敏度。

對確認為真實火情的信息，由信息處理主機發出報警信號，自動聲光報警；自動顯示對應報警區域的現場圖像，并自動啟動錄像機進行記錄；值班員通過現場圖像和對講電話指揮撲救和疏散，并通過聯動控制臺啟動消防聯動設備；在無人狀態下，主機按設定程序自動啟動消防聯動設備。

圖像監控方面：

該部分功能與閉路電視監控系統基本相同。

在使用了雙波段圖像火災探測器的系統中，由雙波段圖像火災探測器采集的彩色（或紅外）視頻信號經視頻同軸線纜（或其它圖像傳輸設備）送回控制中心，經視頻處理設備（畫面分割器、矩陣切換器等）送至圖像顯示設備（監視器等）、圖像記錄設備（錄像機或硬盤記錄儀）及信息處理主機顯示器上，實現圖像監控功能。畫面的選擇、控制由信息處理主機實現，也可以由矩陣切換器實現。

第4篇：光電信息處理技術范文

本書將從物理、技術和設備操作方面對使用硅及相關合金制備的光子器件進行概述，包括以下內容：1硅光子學概述，從介紹VLSI的發展過程以及存在的問題出發引出本書將要講述的內容；2硅的基本性能，介紹了硅能帶結構、狀態密度函數和雜質，并講述了硅基異質結和異質結構的性質；3量子結構，對量子阱、量子線和點、超晶格、Si基量子結構進行了講述；4光學過程，主要講述了半導體中相關光學過程基本理論，包括光學常數、基本概念以及光吸收、發射等理論；5量子結構中的光學過程，主要講述量子井、量子線和量子點這些納米結構中的光學過程的基本原理；6硅光發射器，主要講述了半導體發光基本原理，以及具體半導體光發射器，并對激發光發射進行展望；7硅光調制器，主要講述了光調制相關的一些基本物理效應以及硅的電折射效應和熱光效應，介紹了光調制器一些特性以及相關的光、電結構，最后講述了高帶寬光調制器；8硅光電檢測器，介紹了光電檢測器原理以及重要性質，講述了一些具體的光電檢測器；9拉曼激光，主要講述了拉曼激光的概念、簡化理論、硅的拉曼效應，并對拉曼系數進行了介紹，最后具體講述了一種連續波拉曼激光；10導光波導言，介紹了光導的射線光理論以及反射系數，講述了集中具體的波導：平面波導模型、光導波理論、3D光波導，最后講述了波導損耗、波導與光器件的耦合；11平面波導器件原理，講述了平面波導耦合模型、直接耦合器、分布式布拉格反射鏡，并具體講述了一些平面波導器件；12用于密集波分復用系統的波導，主要講述了陣列波導光柵的結構、工作原理和特性，介紹了提高陣列波導光柵性能的方法，列舉了具體應用；13制備工藝及材料系統，主要講述了光電子器件制備的主要工藝及材料處理方法。

本書描繪了硅光子學器件的基本工作原理和結構，并深入講述了硅光子學現在發展以及展望了硅光子學未來，可以作為高等院校高年級本科生和研究生的教材和參考書，也可作為半導體光子學、光電集成、光電子器件、信息網絡系統、計算機光互連及相關技術領域的科研人員、工程技術人員的參考書。

作者M. Jamal Deen是加拿大McMaster大學的教授， IEEE Transactions on Electron Devices的編輯，Fluctuations and Noise Letters的執行編輯，加拿大皇家學會會士，加拿大工程院院士， IEEE院士， 美國物理學會會士。他目前的研究領域是：微米納米電子學、光電子學及其在生命和環境科學中的應用。

第5篇：光電信息處理技術范文

關鍵詞 高分辨率圖像 CCD 處理流程 PACS

科學研究和統計表明，人們通過視覺系統所獲得的信息量大約占所有信息量總和的75%，這足以讓人們重視到圖像對于信息的處理是多么的重要。隨著計算機技術的發展，為了能對圖像進行加工和處理，數字圖像技術出現了許多有關的新理論、新方法、與新設備。其中，高分辨率圖像處理技術就是較為引人注目的領域之一。

電荷耦合器件CCD是一種金屬--氧化物--半導體結構的新型光電轉換器件。它能儲存由光產生的信號電荷，當對它施加特定的時序信號時，其儲存的信號電荷便可在CCD內作定向傳輸而實現自掃描。由于它具有幾何精度高、穩定性好、噪音小、非接觸性檢測和光譜響應范圍寬等優點，因而在圖像傳感和信息處理等方面應用廣泛，發展非常迅速。本文主要討論以CCD相機作為圖像輸入的高分辨率圖像的處理流程。

一、圖像的采集原理

對于一幅彩色圖像，無論其光譜分布如何，都可以分解成紅、綠、藍三幅單色圖像，然后利用光電變換和電子束掃描把每一幅單色圖像分解成像素并順序傳送，從而得到與三幅單色圖像各象素亮度成比例的紅、綠、藍三基色電信號，在接收端利用這三基顏色電信號分別控制三個電子槍的束電流，轟擊三色熒光粉，得到彩色的重現。這就是彩色圖像的采集原理。

二、圖像的傳輸與壓縮

遠程醫療系統的通信介質選擇要兼顧到費用與寬帶的成本效益關系，帶寬越寬，傳輸速度越快，網絡容量越大。決定網絡通信的條件因素是，需要傳送的信息量，文件的平均大小，必須返回的時間，以及高峰時間的信息流量。通信寬帶與信息量之間的矛盾，可采用圖像壓縮技術予以解決。

在獲取數字圖像后，通過局域網或廣域網將圖像直接傳到工作站進行閱讀診斷，或傳送到圖像服務器進行存貯管理。

一幅數字圖像保存在計算機中要占用一定的內存空間，這個空間的大小就是數字圖像文件的數據量大小。圖像中的像素數量越多、圖像深度越大，則數字圖像的數據量就越大。為了獲得與有效遠程醫學服務相適應的傳輸速率和降低文件貯存空間，遠程醫療在傳輸上需采用圖像壓縮技術。目前公認的圖像壓縮標準是JPEG和MPEG，分別適用于靜止圖像和動態圖像的壓縮編碼。JPEG不僅可以壓縮數字X線圖像，而且適用于CT、MRI、DSA及超聲等一切灰度圖像或真彩圖像的壓縮，并能獲得滿意的放射學壓縮圖像。最新的靜止圖像壓縮標準是基于小波變換的JPEG2000標準，已在高分辨率圖像壓縮方面的到了成功的應用。

三、圖像的顯示

由于圖像信息是由人眼來獲取和感應的，因此研究線性視覺感知，需要在圖像顯示處理中充分考慮人眼的視覺特性。人眼對亮度的敏感度是非線性的，人眼在對明處的對比敏感度比在暗處高，即人眼在亮處能分辯出相對更小的亮度變化。顯示器是遠程醫學的一個重要組件，決定了對圖像的顯示能力，關系到遠程醫學的應用效果。從物理角度，選擇顯示器和顯示卡要充分考慮空間分辨率亮度范圍、刷新頻率等物理特性。對顯示的圖像要注意保真度、信息性和吸引性。圖像保真度，可以用空間分辨率、灰階度、亮度/對比度、信噪比等參數表述。圖像信息性，可以用診斷上的重要特征或特性的可視性，或一些特定異象的可探測性來表示。圖像吸引性與顯示圖像的美學屬性有關，如彩色圖像的色彩逼真度等。

四、圖像的質量控制

由于遠程醫療包含了圖像采集、處理、顯示等多個步驟，其中每個環節都可能引入誤差，導致畫面質量退化，影響診斷的準確性。因此，必須有一套嚴格周密的質量控制制度定期對整個環節及單個組成設備進行質量控制，以確保系統始終保持在一定水平。鑒于遠程醫療涉及諸多復雜的人機互動，操作者的細小誤差都可能影像診斷結果，故有必要加強對操作人員的技術培訓和考核，培養在顯示工作站上讀片的習慣與技巧，避免因主觀因素造成誤差，以保證遠程醫療的運行質量。

五、圖像的存貯與管理

遠程醫療中圖像的存貯與管理，主要依賴于PACS以現實無膠片化運作。PACS是一個對圖像數字信號進行采集、存貯、傳輸、管理等綜合信息處理的應用系統，通過DICOM的開放性與互聯性作用，能使圖像在PACS之間，PACS與數字成像設備之間，以及不同的數字成像設備之間進行交換。PACS是遠程醫療不可缺少的一部分。PACS系統是應用在醫院影像科室的系統，主要的任務就是把日常產生的各種醫學影像（包括核磁，CT，超聲，各種X光機，各種紅外儀、顯微儀等設備產生的圖像）通過各種接口（模擬，DICOM，網絡）以數字化的方式海量保存起來，當需要的時候在一定的授權下能夠很快的調回使用，同時增加一些輔助診斷管理功能。它在各種影像設備間傳輸數據和組織存儲數據具有重要作用。

六、總結

目前，遠程醫療技術已經發展到利用高速網絡進行數字、圖像、語音的綜合傳輸，并且實現了實時的語音和高清晰圖像的交流。如何有效的處理高分辨率圖像，為現代醫學技術應用提供更好的保障，是醫療信息處理工作的重點。而高分辨率圖像嚴謹的處理流程則是重中之重。

第6篇：光電信息處理技術范文

5G信道編碼技術

靜止和移動場景、短包和長包場景的外場測試增益穩定性能優異，與高頻毫米波頻段上的組合測試實現了高達27Gbps的業務速率。5G要實現的10Gbps甚至20Gbps的峰值速率、千億的連接、1毫秒的時延能力，必須以革命性的基礎技術創新來提升網絡性能。

高效信道編碼技術以盡可能小的業務開銷增加信息傳輸的可靠性，信道編碼效率的提升將直接反映到頻譜效率的改善。構造可達到信道容量或者可逼近信道容量（Shannon限）的信道編碼方法，以及可實用的線牲復雜度的譯碼算法一直是信道編碼技術研究的目標。

芯片光傳輸

頻寬密度增加10至50倍研究

半導體技術的精進讓芯片可執行更多運算，但卻無法增加芯片間通訊的頻寬。目前芯片傳輸所消耗的功率已超過芯片功耗預算的20%，這項新技術在低功耗的情況下改善一個數量級的芯片通信頻寬，替目前面臨瓶頸的電晶體技術立下新的里程碑。使用光學元件進行芯片到記憶體的傳輸將可降低功耗并增加時脈，未來還可能協助達到百萬兆等級（Exascale）的運算。

光子神經形態芯片

利用光子解決了神經網絡電路速度受限這一難題。神經網絡電路已在計算領域掀起風暴，科學家希望制造出更強大的神經網絡電路，其關鍵在于制造出能像神經元那樣工作的電路或稱神經形態芯片，但此類電路的主要問題是要提高速度。

光子計算是計算科學領域的“明日之星”，與電子相比，光子擁有更多帶寬，能快速處理更多數據。但光子數據處理系統制造成本較高，因此一直未被廣泛采用。

所以這將開啟一個全新的光子計算產業，硅光子神經網絡可能會成為更加龐大的、可以擴展信息處理的硅光子系統家族的“排頭兵”。

利用城市現有光纖

實現遠距離量子傳輸技術

這是首次在現有的城市光纜中實驗量子傳輸。此前研究人員僅僅能夠在實驗室環境下實現這一距離的量子傳送，通過量子傳送的方式可以實現加密信息的絕對安全傳輸，其允許信息發送者將“無形信息”發送給接受者，而在量子網絡上是無法實現信息攔截的。

在實驗室外進行量子傳輸，涉及到一系列問題，是一個全新的挑戰，該實驗克服了這些問題，是未來量子互聯網發展的一個重要里程碑。

光纖傳輸技術

可供全球48億人通話

隨著AR/VR、4K高清等技術不斷涌現，在互聯網+、物聯網、大數據、云計算、智慧城市等多個產業領域都依賴海量數據的高速傳輸，這就需要底層的信息高速公路越寬越好。多芯單模技術，就好比在一根光纖中開辟了多條并行道路，讓總運力大為提升。

芯片到芯片通信技術

該項目引入硅光電技術和WDM作為提升容量、降低功耗的路由機制，將分別在光引擎級和板級實現1.6Tb/s和25.6Tb/s的吞吐量。在服務器機架設計中采用芯片到芯片通信是目前高端服務器產業發展的熱點，可以有效增加數據吞吐能力，并減少物理空間、網絡復雜度、開關及線纜的用量和能耗。

最高密度光纖傳輸技術

這一研發打破了光纖芯線的傳輸容量界限，在全球范圍內開展起來。但若考慮實際可利用的光纖直徑的上限和芯線彎曲度分布控制性等問題，不僅芯線數量增加，如果模塊數量增加的話，1根光纖超越50個隧道相對比較困難。

NTT等公司將通過這項研究，隨著今后數據通信量的增加，多貝脫比特處，其1000倍的檢測點方面也可滿足信賴性較高的光纖，實現道路的開通。此次研l的光纖，將于2020年推向實用化，在持續增加的數據通信需求方面，有望持續滿足光纖傳輸基礎。

光子集成多光子糾纏量子態以及片上光頻梳研究

此次研究在Si3N4微環內成功實現了可見光光頻梳，得到跨越S-C-L三個通信波段的頻率間隔為200GHz的糾纏光子對。這在大規模集成的片上糾纏光子源已成為量子應用技術發展的迫切需求。

該研究開創了片上產生和控制復雜量子態的時代，并提供了一個可規模化集成的光量子信息處理平臺。該工作是繼片上并行預報（Heraled）單光子源和片上交叉偏振糾纏光子對之后在光子集成片上量子光學研究上的又一重要進展。

光纖傳輸速率突破1Tb/s

2016年10月，諾基亞貝爾實驗室、德意志電信T-Lab實驗室以 及慕尼黑工業大學（TechnicalUniversityofMunich，TUM）在一次光纖通信現場試驗中，通過一項新的調制技術，研究人員達到了前所未有的傳輸容量和光譜效率。當可調傳輸速率隨著信道情況和通信量需求而進行動態適應的時候，光網絡的靈活性和性能可以得到最大化。

作為安全保障的歐洲路由技術（SafeandSecureEuropeanRouting，SASER）項目的一部分，這個在德意志電信已經部署的光纖網絡上進行的實驗達到了1Tb/s的傳輸速率。PCS新調制方式的試驗，在給定的信道上達到更高的傳輸容量，顯著地改善了光通信的光譜效率。PCS聰明地以相比于小幅度的星座點更低的頻率來使用那些具有大幅度的星座點來傳輸信號，這樣平均來講對于噪聲和其他損傷具有更好的適應性，這使得能夠對傳輸速率進行調整以完美地適應傳輸信道，從而得到30%的容量提升。德意志電信提供了一個獨特的網絡基礎設施來評估和演示類似此類的高度創新的傳輸技術。將來它還將支持更高層級的測試場景和技術，并在已經鋪設的光纖基礎設施上增加容量、覆蓋距離以及靈活性。

基于LED實現610Mbps單路實時傳輸

2016年1月，中國科學院半導體研究所集成光電子學國家重點實驗室主持的北京市科技計劃課題“室內高速可見光通信系統收發器件與越區切換技術研發”宣布已按計劃完成。

第7篇：光電信息處理技術范文

關鍵詞：光信息處理；偏振復用；全光再生；波長變換；高非線性光纖

為了滿足P比特級光交換網絡的需求(包括高傳輸容量、可變傳輸比特率、不同調制方法、不同復用和解復用形式等)，同時保障數據的安全可靠、高速多維(包括多波長一信道、多偏振態)，光信息處理無疑是關鍵技術之一。目前的光信息處理方式分為電信息處理和光信息處理兩種。電信息處理主要應用于基于數字信號處理(DsP)技術的均衡和補償等方面。由于電子“瓶頸”和光電光(OEO)轉換效率的限制，基于電子的信息處理方式在未來較長時間內還無法滿足P比特級光網絡的(超)高速需求；另一方面，由于光子技術具有超寬帶和超高速響應(飛秒量級)的特點，全光信息處理在P比特級的交換光網絡中占據重要的地位。一般來講，_由于光子技術中不需要對每個比特進行特殊控制或者操作，因此光子元件或功能單元對信息的處理可以與速率和調制格式無關，這種在時域和頻域的全透明特性隨著人們對信號傳輸速度的要求越來越高而成為一個重要的研究方向。

目前許多光子材料都可以作為全光信號處理的非線性介質，包括高非線性光纖(HNLF)、周期極化反轉鈮酸鋰(PPLN)波導、硅波導等。其中，基于光纖的解決方案可以方便地與現有光纖網絡直接互聯與融合，而且成本相對較低。盡管很多新型光纖如光子晶體光纖(PCF)、摻氧化鉍高非線性光纖(Bi-HNLF)等在光信息處理中都顯示出較大的潛力，但實際中最常用的還是基于硅結構的HNLF。在集成光子器件方面，集成波導器件在實驗室中已經實現了1.28Tbit／s的信號處理速度。

在過去的10年中，人們利用這些非線性介質中的各種非線性效應，在越來越快的傳輸速度下，成功實現了波長轉換、信號再生、多點傳送、復用以及波長交換等網絡功能。這些效應包括：PPLN中的級聯二次諧波。級聯倍頻與差頻(cSHG／DFG]，級聯和頻與差頻(CSFG／DFG)；光纖、波導中的自相位調制(SPM)，交叉相位調制(XPM)，交叉增益調制(XGM)以及四波混頻(FWM)等。

為了讓大家更清楚了解光信息處理的重要性及挑戰，本文首先介紹產生超高速信號的幾種常用復用技術；然后總結近年來超高速光信息處理技術在實現各種網絡功能中的應用，包括信號再生、波長轉換、碼型變換、邏輯門以及組播等；最后針對目前廣泛采用但極具挑戰性(對光信息處理而言)的偏振復用系統，本文介紹相關工作進展(以全光再生和波長轉換為例)。

1、T比特級大容量信道傳輸技術

光纖最重要的一個特點是容量大，可以傳輸超高速率的數字信號。P比特級光網絡作為下一代網絡發展的趨勢，要求網絡中單信道傳輸速率達到T比特以上。但是隨著單信道傳輸速率的提升，光纖本身的損耗、非線性、色散等因素，使光信號在傳輸過程中發生畸變，制約了系統性能，因此通過調制直接到達T比特非常困難。經過研究人員的不懈努力，直接調制的單信道傳輸速率從20世紀90年代的2.5 Gbit／s調到40 Gbit／s甚至更高。更為重要的是，通過不同的復用技術實現了單信道T比特級的傳輸容量。

所謂復用技術，是指在發送端將多路信號按照某一方式合成，然后送入信道中傳輸，接收端采用某些處理方法將接收到的混合信號還原成多路源信號，從而避免了網絡的重復建設。復用方式包括頻分復用(FDM)、波分復用(WDM)、時分復用(TDM)、碼分復用(CDM)以及偏振復用(PDM)等。在光正交頻分復用(0FDM)技術和傳統的光時分復用(OTDM)技術的推動下，目前光纖中單信道的信息傳輸速率已經超過1 Tbit／s。

1.1　正交頻分復用

正交頻分復用(OFDM)是一種特殊的多載波傳輸方案，也可以看成是一種信號調制技術，特點是各個子載波正交，頻譜可以相互重疊，這樣不但減小了載波間干擾，還大大提高了頻譜利用率，能夠很好地對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾，且可以有效地消除信號由于多徑傳輸所帶來的碼間干擾(ISI)，是許多典型接人系統的物理層核心技術。

鑒于OFDM的技術優勢，將其引入到光纖通信系統中是近年來的一個研究熱點。實驗表明在不采取任何補償的情況下采用OFDM技術的單模光纖通信系統可以將10 Gbids信號傳輸1000 km以上。采用光OFDM直接調制的300m多模光纖的鏈路在高速通信中也表現出了良好工作性能。在光纖通信系統中引入OFDM技術可以很明顯地改善系統性能，所以研究基于OFDM的多模(多芯)光纖通信系統對短距離高速大容量信息通信有著重要的現實意義。具體的內容可以見。

1.2　光時分復用

光時分復用(0TDM)技術克服了放大器級聯產生的增益不平坦和光纖非線性的限制，被認為是一種影響較為長遠的網絡技術。未來網絡如果采用全光交換和全光路由，則OTDM的一些特點使它作為全光網絡關鍵技術之一更具吸引力，例如上下話路方便，可適用于本地網和主干網。目前基于OTDM的傳輸速率已經可以高達數太比特每秒。另一方面，由于OTDM必須采用歸零碼超短脈沖，占用帶寬寬，而且色散和色散斜率影響較為顯著。

OTDM傳輸系統的關鍵技術包括超短光脈沖發生技術、全光時分復用，解復用技術和超高速定時提取技術等。例如，對于超短光脈沖發生技術，從時域看，要求超短光脈沖的－20 dB脈寬小于單位比特時長；而從頻域看，由于信號脈沖的譜寬是傳輸距離的限制因素，頻譜越寬信號的色散損傷就越嚴重，因而希望信號譜寬要盡可能小。對于時分復用與解復用技術，使用電子電路的最高速率目前只能達到幾十吉比特每秒，因而人們正在研制全光控制的各種超高速邏輯單元，包括速度在皮秒(ps)量級的超高速全光開關，尤其是基于非線性效應的全光開關，如光學克爾開關、四波混頻(FWM)開關、交叉相位調制(XPM)開關及非線性光學環路鏡(NOLM)等結構。

1.3　偏振復用

從近些年來國際光纖通信系統傳輸容量不斷突破的技術途徑來看，偏振復用(PDM)技術無疑是最為常用

的提高信道速率的復用技術。它利用光在單模光纖中傳輸的偏振特性，將傳輸波長的兩個獨立且相互正交的偏振態作為獨立信道分別傳輸兩路信號，成倍提高了系統容量和頻譜利用率。該技術可在已鋪設光纖網絡的基礎上極大地提升系統容量，實現快速、低成本的系統升級。

偏振復用技術所面臨的關鍵挑戰之一是在于如何進行信號的解復用，這是一直困擾和阻礙偏振復用技術進入實際應用的難題。由于兩束光信號偏振復用合并后，經過長距離的光纖傳輸，受到光纖應力、偏振模色散(PMD)、偏振相關損耗(PDL)等因素的影響，偏振狀態會發生變化并有可能形成相互之間的串擾，使得光信號在到達接收端的時候信號的偏振態(SOP)隨時間可能快速變化。這就要求解復用端能夠自動調整，使兩個正交偏振通道實現分離。目前常用的解復用技術包括：基于電域數字信號處理(DsP)技術實現(尤其是與相干接收系統結合)解復用、基于光域信號特征監控(如功率均衡情況、偏振串擾大小等)與反饋進行自動偏振控制實現解復用。

2、網絡功能實現

基于各種光信息處理技術可以實現不同的網絡功能，下面介紹相關進展。

2.1　碼型變換

P比特級網絡傳輸系統中，由于鏈路狀況的不同，并不是所有的光脈沖波型都適合在太比特每秒的大容量信道中傳輸，同時也存在不同的業務需求，因此我們需要進行全光碼型變換來實現更高效的網絡傳輸。目前主要的傳輸碼型有歸零碼(RZ)、非歸零碼(NRZ)等。基于不同的調制方式如開關鍵控(OOK)、二進制相移鍵控(BPSK)、差分相移鍵控(DPSK)等來實現RZ與NRZ的碼型之間以及不同調制信號的相互轉換技術是非常重要的，其中對基于OOK調制方式的幅值碼型變換的研究已經相當普遍。隨著P比特級交換網絡的發展，BPSK、DPSK、QAM、OFDM、POISK等新型調制方式的出現，為了進一步提高頻譜利用率和傳輸性能，碼型變換也由之前的單一的幅值碼型變換發展為幅值、相位聯合的碼型變換，甚至是幅值、相位、偏振態混合的碼型變換。相位敏感型碼型變換技術、偏振不敏感型碼型變換技術相繼出現。同時由于密集波分復用(DWDM)和PDM等復用系統的發展，已提出了對多信道或多偏振態的全光碼型變換的研究。

圖1為幾種常見的全光碼型變換原理，圖l(a]通過時鐘信號和原NRZ信號發生XGM效應，根據“1”和“O”比特時對應的增益不同實現NRZ-RZ的碼型變換，但產生變換后的信號與原信號的極性相反；圖1(b)表示了XPM效應作用下NRZ-RZ的碼型變換；圖1(c)是XPM效應作用下RZ-NRZ的碼型變換；圖l(d)則是FWM作用下DQPSK-DPSK的碼型變換。圖l(d)是相位調制信號的碼型轉換(主要基于四波混頻的原理)，若使用波形圖(時域)表示則無法清楚表示四波混頻的過程，為了便于理解我們采用頻域表示方法。

2.2　光邏輯

光邏輯門是采用光控制的方式來實現布爾運算，如與、或、異或等。P比特級交換網絡中采用OTDM、DWDM等系統，光邏輯不僅可應用在再生、波長轉換、全光解，復用等功能實現中，而且可用在光數據包交換中，如包頭識別、全光路由、標記交換、數據編碼／解碼、檢錯／糾錯等。在光插分復用(0ADM)和光分插復用(OXC)中也需要光邏輯運算，如設計“與”邏輯門工作在1比特時可以用來實現包頭的識別和數據的檢錯，糾錯中。如圖2中用“與”門實現時間到波長轉換的網絡功能(TDM到WDM)，將時分復用信號轉換到4個其他波長上。

光邏輯門的實現主要利用各種非線性器件中的四波混頻(FWM)效應以及半導體放大器(sOA)的組合干涉結構等，目前已經通過簡并四波混頻效應實現OOK信號多種邏輯門，通過非簡并四波混頻效應實現兩路DPSK信號的邏輯門。隨著P比特級交換光網絡的發展，節能、高度集成的特性越來越突出，迫切需求多種邏輯門功能綜合和適合多種調制方式的光子集成邏輯器件。

2.3　組播

組播是指一個信號輸入后在輸出端輸出多路相同的信號。它在增大網絡流量方面有著重要的作用，特別是高速視頻信號流，因此也是光網絡中必不可少的一種功能。在光網絡中，根據泵浦光數量的不同，產生波長多點復制的原理也有所不同，如圖3所示。

(1)最直接的方法如圖3(a]所示。在簡并四波混頻中，輸入信號作為泵浦光，信號光與探測光混合從而產生了一路閑頻光，這樣Ⅳ個探測光輸入便有Ⅳ個信號光輸出。

(2)利用低色散、高非線性材料作為非線性介質，信號光仍然作為泵浦，當泵浦功率足夠大時，可以產生參量放大效應。這種放大效應使探測光受到調制，同時攜帶上要求的信息，這樣只需要N／2個探測光即可得到N個通道的信號輸出，如圖3(b)。

(3)利用非簡并四波混頻效應，連續波作為泵浦，來產生多路閑頻光。這種方法可以實現PSK信號的多點復制。如圖3(c)所示，N／2個泵浦光可以實現N-1個信號光的復制。

(4)利用非線性介質中超連續譜的產生以及周期性濾波器來實現多點復制。這種方法在較低輸入功率情況下，同樣能夠適用于PSK信號。

到目前為止，Bill P.P.Kuo等人在實驗室中，利用雙泵浦已經成功實現了1到60個波長信道的多點傳輸；我們則利用單泵浦實現了1到11的多點復制。圖4描述了實驗裝置圖以及主要的信道誤碼率(BER)。經過FWM后，得到了16個信道中的11個信道BER在10-9以下(圖4b)，可以認為是無誤碼信道。圖4(b)中l 540，79、1542.50等數字表示不同波長。

3、偏振復用系統中的高速光信息處理

如前所述，鑒于偏振復用系統的廣泛采用，研究在偏振復用系統中的光信息處理技術就變得非常熱門。可以通過偏振解復用后對每個信道單獨進行處理，然后再復用后傳輸。然而，這樣的方式既復雜，又不可靠，因此，在偏振復用系統中，基于單一信息處理單元技術實現兩個偏振態信號的同時處理就變得非常重要，也極具挑戰性。

3.1　全光波長再生

隨著P比特級光通信網絡的發展，在偏振復用系統中由于光纖及光器件的群速度色散(GVD)、偏振模色散(PMD)、放大器的自發輻射噪聲、光纖非線性效應以及信道內和信道間串擾等各種因素影響，將導致光信號經傳輸后產生惡化，例如PMD效應對偏振復用系統的影響是單偏振態系統的5倍以上。目前已經提出多種提高信號質量的方法：

(1)簡單的電信號處理(均衡)。

(2)DSP輔助相干探測。

(3)新的調制編碼方式，如正交頻分復用。

(4)全光再生技術。自相位調制

加偏移濾波實現全光再生的原理如圖5(a)所示。

前4種是在電域中處理，不適合超高速光網絡中的應用，后一種則是利用非線性效應的全光信號處理方式實現，成功克服了電域中速率“瓶頸”的限制。

全光信號再生實驗裝置如圖5(1)所示。惡化的PDM信號首先經過摻鉺光放大器(EDFA)，再由低通濾波器濾除放大產生的自發輻射噪聲。通過偏振控制器、環形器到達偏振分束器(PBS)，從而分為兩個不同偏振態的光：垂直偏振態和水平偏振態。不同偏振態的光以相對的方向一段高非線性光纖(HNLF)和一個偏振旋轉器(ILF)。由于光纖中的SPM效應分別使得不同偏振態的光頻譜展寬，并在PBS處重新合成偏振復用信號，最后經過一個偏移濾波器后可以得到再生后的PDM信號。相互垂直的偏振態的光在HNLF中傳輸的相互作用時間短，相互影響較小，且可以忽略XPM效應、FWM效應和后向散射的SBS噪聲等。

圖6(a)、圖6(b)給出了再生系統的工作性能。PDM信號經過SPM后頻譜展寬基本一致，這樣我們只需要一個偏移濾波器就可以實現兩個信號的再生。

3.2　全光波長轉換

波長變換也是光網絡中的關鍵技術之一，可以實現信號質量的優化(類似于再生)，也可以實現信號的交換。在PDM系統中，基于類似再生技術的原理，我們也實現了波長轉換功能。

圖7(a)為PDM信號的波長轉換原理圖，波長為λ1的PDM信號經過EDFA放大后與波長為λ2的連續泵浦光共同注入到雙偏振環中，由于泵浦光的注入使得不同偏振態的光在HNLF中各自發生XPM效應，波長為λ1的PDM信號對波長為λ2的泵浦光進行相位調制，使得其頻譜展寬。展寬后的兩個不同偏振態的光在PBS處復用、濾波，然后再經過一個中心波長為λ1＋λ的低通濾波器可得到波長轉換后的光信號。

圖7(b)為不同轉換波長信號的信噪比提高情況以及兩個不同偏振態的信號眼圖。實驗中轉換器實現了從1535 nm到1565 nm的PDM信號波長轉換。

第8篇：光電信息處理技術范文

林醫生的助理何女士稱，林順潮愿意免費為小斌斌實施植入“義眼”手術，并在之后使用人工視力系統（盲人導航儀）恢復他的部分視力。她告訴記者說，目前考慮為小斌斌安裝的電子儀器并不是讓小斌斌可以看到畫面，而是能夠感覺到外界。“如果眼前有物品，小斌斌就可以感覺到大概是什么物品。比如說如果小斌斌眼前是—輛自行車，他不會知道是—輛自行車，但能感覺到有東西存在。”

而林醫生的建議也受到有些專家的反對，如山西眼科醫院院長賈亞丁表示，由于“電子眼”等儀器仍處研究階段，尚未進入臨床，他不愿孩子“做實驗品”。那么什么是“電子眼”？它能夠在多大程度上恢復盲人的視覺？這些問題引起了人們的好奇。為此筆者查閱了相關資料，對這個問題作一些簡單的介紹。

電子眼就是一套攝像系統

要了解電子眼的工作原理，我們首先要對人的視覺機理有一個清晰的了解。人的視覺過程可以分成三個環節：接收信息，外界的光線通過眼球的晶狀體會聚在眼球后面的視網膜上成像；傳遞信息，視網膜把接收到的，通過與它連接的視神經把信息傳遞到大腦的側膝體，再傳遞到大腦的視皮層；解讀信息，大腦的視皮層將對接受到的各類信息加工整理、去偽存真，還要與原來儲存的信息進行比較，最后得出結論。神經科學家告訴我們，人的視網膜上有1.3億個光感受細胞，而視網膜的信息輸出要靠大約120萬根神經纖維；在信息輸出的過程中還需要進行信息處理和變換。這是一個極其復雜而精致的過程。

“電子眼”的專業名字叫仿生眼（bionic eye）。據國外資料報道，仿生眼的研究始于20世紀70年代，其原理是把攝像器獲取的圖像信息變成電信號，傳送到埋在盲人顱骨下的視皮層上的電極，使盲人獲得光感、閃光感和字母認知能力。20多年來，仿生眼的研究已經取得了可喜的進步，英美科學家為幾十名盲人安裝了視網膜芯片仿生眼。通常由于黃斑退行性病變或者色素視網膜炎，而導致這些患者眼球內的光感受器受到損害。

仿生眼的具體構造是在一副太陽鏡上置配微型攝像器和信號發射器。攝像器會將它檢測到的有關的圖像信息傳送到微處理器（微處理器佩戴在盲人的腰帶上），微處理器再把視頻信號轉換成電信號傳送到眼鏡架上的信號發射器上。發射器則把無線信號發送到已植入眼球的接收裝置，并刺激神經細胞，通過視神經傳入大腦。

仿生眼的兩個關鍵裝置

在仿生眼的整套電子系統里，有兩個最關鍵的裝置：一是攝像器。現在的電子攝像器通常用電荷耦合裝置（CCD）或CMOS器件來獲取圖像，前者在技術上比較成熟，在市場上有優勢，但是CCD器件的動態范圍不佳；后者是光二極管，它可以用對數方式壓縮光電流（變成電壓）。二是植入視網膜里的芯片。在20世紀末國外已經制成了神經形態視覺芯片，芯片的一面是光感受器，接收光信號，再把這塊芯片集成在一片小硅片上。硅片上安裝了集成電路，可以進行大規模并行模擬計算，運算速度非常快，可以在一定程度上替代已經損壞的視網膜。

由于仿生眼只用數目很少的電極，科學家開始時只期望盲人裝了它以后可以分辨明暗，但令人意外的是他們可以區分盤子、盆子，甚至可以看到運動的物體，能夠避開障礙物。據英國一家媒體報道，一位患有遺傳性色素視網膜炎的老太太已經失明了十多年，她在安裝了仿生眼后，可以看到周圍模模糊糊的黑白塊狀圖像。她高興地說：“我可以和我的孫子一起投籃，看到我的孫女在跳舞，這真是太棒了！”

為小斌斌安裝仿生眼很困難

第9篇：光電信息處理技術范文

關鍵詞：四網合一；物聯網；PLC；電力復合光纜；FTTH

1 物聯網相關技術

物聯網技術涵蓋多個領域，這些技術往往具有不同的行業標準與應用方向。對物聯網相關的關鍵技術進行歸納和整理，可以將物聯網技術概括為信息感知技術、信息傳輸技術、云運算與服務、管理和安全四大體系。

1.1 信息感知技術

感知識別技術位于物聯網構架的最底層，是物聯網產業化的基礎，它實現對現實世界信息的感知、采集外界信息并轉化為可以傳輸的數據流。主要包括RFID、傳感器網絡、二維碼等。

傳感器網絡是由許多空間上的自動裝置組成，利用傳感器和多跳自組織網絡協議協作實現對區域范圍內信息的監控。但目前傳感器在檢測精度、穩定性、成本、功耗等方面達不到要求，是發展物聯網產業的重要技術難題之一。

1.2 信息傳輸技術

物聯網的產業化需要運用各種有線和無線通信技術，短距離無線通信技術是物聯網應用的重點。物聯網終端一般采用2.4GHz ISM頻段（ITU-R定義，主要開放給工業、科學、醫療三個主要機構使用）進行通信，工作在該頻段上的有無線局域網、藍牙、ZigBee等無線網絡。頻譜空間的擁擠是制約物聯網的大規模實際應用的重要原因之一，切實提升頻譜保障能力是保證物聯網規模化應用的前提。互聯網是物聯網信息傳輸和服務支持的基礎設施，以IPv6為核心通信協議的下一代網絡，為物聯網的發展提供了良好的基礎條件保障。

1.3 云運算與服務

海量數據的處理與運算是物聯網大規模應用后所面臨的重大挑戰之一。云計算（cloud computing）是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，它由一系列可以動態升級和被虛擬化的資源組成。虛擬化、信息存儲與計算能力分布式共享是云計算的核心，是海量信息高效利用的重要保證。

物聯網的發展最終是以應用為目的，物聯網環境下的服務內涵有了革命性發展，如果采用以往的技術和思路必然約束物聯網的發展。應該從引領未來的角度出發，結合各個行業的標準，針對不同的應用需求研究出相應的規范化、通用化服務體系結構。

1.4 管理與安全

物聯網的產業化必然會導致承載業務的多元化、規模化，管理技術是實現物聯網可控、可管理、可運行的先決保證。

物聯網將人們生產生活、社會經濟活動、基礎性設施資源全面架構在全球互聯互通的網絡上，實現理論上的虛擬化，物聯網的開放性、包容性、匿名性的特征必然會有嚴重的安全隱患。因此實現信息網絡安全是物聯網產業化的必要條件，也是物聯網技術成熟的標志。

2 四網合一

2.1 四網合一基本概念

四網合一又稱為三加一技術方案，三表示電話、電視和互聯網三網，一表示電力網。三網合一在世界部分區域已經進入初步運行階段，電力網絡又是世界上最普及、最大、最穩定的有線網絡，因此如果利用現有的電力線網絡搭接電話、電視和物聯網等網絡，無疑會節約構建和運營成本。

2.2 四網合一技術方案

（1）電力線通信（Power Line Communication，簡稱PLC）簡介。電力線通信作為一種寬帶接入技術利用電力線傳輸信號和數據的一種通信方式。在中高壓電網（35kV+）上使用電力載波機利用低頻率（9-490kHz）以低速率傳輸數據，在低壓領域PLC應用于自動抄表、智能家居和負荷控制，其傳輸速率為1200bps甚至更低，故稱為低速PLC。如今低壓電力線通信技術的傳輸速率在1Mbps以上，由于該技術目前主要用于因特網訪問，又稱為電力線上網。

（2）電力線通信的設備和原理。在PLC系統中，通常在配電變壓器低壓輸出端配裝PLC主站，將寬帶信號與電力載波高頻信號進行相互轉換。PLC主站的一邊通過電感耦合聯接電力線路，導入和導出高頻PLC信號；另一邊通過以往的通信方式，如ADSL、Cable Modem和光纖等連接至互聯網。在用戶端，用戶的上網設備通過USB或以太網接口與PLC調制解調器連接，電話機通過RJ-11接口連接調制解調器，調制解調器可以安裝在插座內，也可以在適當的地點安裝中繼器用來放大信號避免信號衰減或干擾過大帶來的失真。

電力線上網采用的調制技術有多載波調制（DMT）、正交頻分復用（OFDM）、擴頻及常規的QPSK，FSK等。OFDM的信道利用率極高，窄帶帶寬也能傳輸大量數據，對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾能力出色，所以OFDM技術成為電力線上網技術取得突破性進展的重要原因之一。

（3）電力線通信的優點和缺陷。終端配電網上存在著頻譜范圍很寬的噪聲源，例如開關、電器，計算機，對電力線通信信號影響很大，可以安裝濾波裝置進行濾除。電力網復雜的網絡拓撲結構會引起多徑反射，導致信號的碼間串擾和選擇性衰弱，OFDM技術可以有效解決這一問題。電路的容性負載和阻抗會導致信號的衰減使接收端信號強度不能滿足要求，可以在電路網絡相應位置安裝中繼器放大信號。電力網線阻抗波動劇烈，往往開關一盞燈都將到期整個線路阻抗的變化，這就需要安裝AGC（自動增益控制）電路加以改善。某些無線電設備和高速PLC共用同一頻段，如果發送功率大，電力線就會等同于發射天線而產生電磁污染影響其他設備正常工作，因此需要制定出相應的技術要求進行避免。

（4）光纖到戶簡介。電力復合光纜是將電力線和光纖兩者復合成一種既可以傳輸電能，又可以傳輸電視、電話和互聯網信號的新型導線（Optical Fiber Overhead Wire，OFOW），電力復合光纜接入網也是FTTH的一種解決方案。光電復合公共傳輸系統的實施方案是通過對電力網絡的光纖復合化，把光纖網依托在電力網上，在一定程度減少公共資源的浪費。

（5）光纖到戶的設備與原理。光電復合系統由光路終端（OLT）、無源光纖分路器（POS）、光電網絡節點（ONU）、電力復合光纜線路、光電復合轉換器件、光電復合網絡交換器、光電匯接盒合控制器組成。

光纖復合型架空地線（OPWG）工程是指把光纖架置在高壓輸電線中，用以建成輸電線路的光纖通信網。把10Kv以上電網線路中的B相線路和380V低壓線路的零線都改裝為電力復合型光纖傳輸導線（OFOW），并分別作為公共傳輸網的上行端和中繼線，對220V電力線改造，作為用戶接入網的客戶端。10kVOFOW上位端與110kV以上電壓等級的OPGW或者ADSS、OPPC等系統連接，下位端通過OFOW方式與10kV配電變壓器相連，傳送至變壓器的光纖信號通過光纖路由、交換器分離出來，然后與配電變壓器輸出端的380V光纖復合電力線路由接通，最后通過覆蓋居民小區、事業單位、企業工廠的光電復合網絡傳送至用戶端。在使用VLSI技術和DSP技術實現信息解調后，用戶通過一種特殊的光電復合插頭、光電復合插座獲得電力、電視、、電信和互聯網四種服務。

（6）光纖到戶的缺陷與優點。OFOW導線光電傳輸在同一線纜內完成；光纖通信要能承受電力傳送帶來的負荷溫升（光電傳輸互不干擾）；電纜的耐環境性能、彎曲性、敷設性、阻燃性均要達到相應的規范，以上技術要求決定了光電纜標準高、成本高、維護難等特點。如何降低改造成本成為FTTH推廣首要解決的問題。

光纖到戶方案也有著無可比擬的優點，光電纜具有很好的抗雷電、抗電磁干擾、抗環境腐蝕的特性，系統運行也十分穩定。OFOW的高寬帶利用率，數據傳輸安全性高，傳輸過程中不會產生電磁輻射污染等等，這些優點是PLC無可比擬的。

3 四網合一加速物聯網發展

物聯網中數據傳輸依靠網絡，物聯網中的大多數的應用需要網絡平臺的支持，物聯網中含有數目巨大的節點，因此物聯網的應用依賴于網絡的發展。四網合一成為未來發展的必然趨勢，并且四網合一的最終目的是提高信息產業的總體水平，而物聯網是以虛擬化信息服務為目標，因此四網合一為物聯網的發展提供了切入點。四網合一為物聯網提供一個標準化的平臺，隨著四網合一的不斷推進，物聯網的具體應用將會越來越多，它會逐漸的融入到人們的生產生活之中。物聯網技術將會在信息傳輸、改善民生、降低成本、提高生產率等方面發揮重大作用，我們相信隨著物聯網的推廣、應用和完善我們的生活會越來越美好，物聯網的春天向著我們走來。

4 小結

在未來的十年甚至數十年，物聯網技術必將引領科技浪潮和世界發展。當帶有“智慧”的千百億傳感裝置都能夠接入互聯網時，我們將能可以聽到地球的脈搏。

[參考文獻]

[1]郭創新，高振興，張金江.基于物聯網技術的輸變電設備狀態監測與資產管理[期刊論文].電力科學與技術學報，2010（4）.