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冀永曼   杨应坡  

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棱镜广泛应用于各种光学系统中。实际应用中, 仅有部分具有特定角度的棱镜能够达到较高的形位精度, 主要受到这类光学元件加工过程中检测能力的限制。对一个非特殊夹角的楔形棱镜, 提出粗加工和精加工过程的加工工艺和检测方法。该楔形棱镜最终达到的精度为: 有效口径内面形误差PV 值优于0.2λ (1λ=632.8nm), 楔角误差和塔差优于5″。结果表明加工工艺和检测方法, 可以实现楔形棱镜的高精度制造, 对于其他夹角的此类光学元件制造也能提供有效指导。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.568      

    光学材料

耿山楠   曹建军   钱维莹   高淑梅  

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理论上给出了一种计算任意厚度、不同切向石英晶体Maker条纹的方法。通过晶体坐标系和实验室坐标系的对应关系, 计算出X,Y,Z三种切向石英晶体的有效二阶非线性系数, 从而得到它们的Maker条纹。结果表明X切石英晶体为第一类Maker条纹, 而Y切和Z切石英晶体为第二类Maker条纹。实验上使用波长为800 nm的飞秒激光为光源, 分别测量了入射角-60°到60°范围内, 相同厚度三种切向石英晶体的Maker条纹。实验测量和理论计算的Maker条纹结果基本一致。根据实验测量X,Y,Z切石英晶体Maker条纹的最大值计算出的二阶非线性系数分别为0.3875pm/V、0.2969pm/V、0.2946 pm/V和0.3268pm/V。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.597      

    光学测量

刘国栋   谢佩   徐丁杰   马策践   胡文飞   杨青青  

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光栅防伪技术由于成本低、适用范围广、呈现方式多样, 被广泛应用于印刷产品的防伪中。基于单重光栅防伪方法, 探索了多重光栅解码下隐藏信息的三维显示方法, 分析了不同加网线数、网点面积率、隐藏信息在色版中的嵌入距离差和嵌入顺序等参数对图像的隐藏和显示效果的影响。在此基础上, 以隐藏和显示的三维效果的最佳参数为依据, 进行了实际印刷的验证, 实验结果与理论模拟获得一致的效果, 证明了该方法的科学性和实用性, 可用于实际印刷包装品的防伪, 增强产品防伪的效果。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.513      

于瀛洁   林星羽   陈鼎夫  

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针对平面干涉仪参考镜误差的标定方法进行文献综述。根据干涉原理分析了干涉仪系统误差的主要来源, 干涉仪测量原理是携带参考面信息的参考光和携带被测面信息的物光发生干涉, 若参考平面存在误差则会直接影响最后的测量精度, 所以参考平面的精度是干涉仪主要误差来源之一。因此归纳总结了现有的参考平面绝对测量方法, 结合国内外相关文献系统地介绍了液面基准法、三平面互检法以及伪剪切法的发展过程, 并对各类方法进行了对比分析。最后对该技术领域的发展进行了总结。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.523      

尚秋峰   秦文婕   杨根辈  

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对光纤布拉格光栅反射谱进行精确解调是影响FBG传感系统性能的关键技术之一。传统解调算法大多适用于理想反射光谱, 对于重叠谱、畸变谱的精度欠佳。随着人工智能技术的迅速发展, 许多智能算法已成功用于改善解调性能。文中综述了近几年在FBG传感领域常用的几种智能算法, 包括群智能算法、模拟退火算法、遗传算法、禁忌搜索算法、神经网络算法等。阐述了每种智能算法的原理及在FBG传感领域应用存在的优缺点, 分析了FBG传感存在的问题及发展趋势。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.530      

贾常明  

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针对摄像机在车道上方的情况, 录制的是车辆尾部或前部图像, 有时无法利用路面上或车体上的参考长度直接得到检验车辆的行驶距离; 提出拟利用车辆行驶距离与车体横向放大率的关系式, 间接获得车辆行驶距离, 从而鉴定车速。通过公式推导得出车辆行驶距离与车体横向放大率的关系式和路面实验得出车辆行驶距离与车体横向放大率的拟合关系式, 对比实验, 检验方法鉴定车速的有效性。通过理论分析和路面上的实验研究, 得到车辆行驶距离与车体横向放大率成线性关系, 与其他方法测得的车速差异较小, 可满足司法鉴定工作的需要, 并提出简便易行的操作步骤。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.535      

余辉   张扬   付利平   赵其昌   张鹏飞  

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为了验证电离层光度计的设计及研制性能, 以满足仪器在轨高灵敏度高精度探测的使用需求, 利用氘灯、标准探测器、单色仪、准直仪、漫反射板、真空系统构建一套基于传递标准探测器的全链路电离层光度计真空紫外定标系统, 利用真空紫外定标系统完成了电离层光度计在夜间135.6nm和白天135.6nm、LBH带3个探测通道的130~200nm光谱响应及辐亮度定标试验, 测试了仪器的灵敏度指标。最后对整个定标系统的定标精度进行分析和估计, 得到系统的定标精度优于9.1%。试验证明了基于传递标准探测器建立高精度真空紫外辐射定标系统的可行性。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.540      

李奎   陈曼龙   王鹏   汪杰   任江豪  

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中径是决定螺纹联接质量的重要参数, 为了能够利用机器视觉技术实现对螺纹中径的高效测量, 提出了一种基于虚拟三针法的螺纹中径测量方法。建立虚拟三针法测量螺纹中径的理论计算模型;对螺纹图像进行了预处理和边缘提取, 并利用最小一乘法对提取的螺纹轮廓进行拟合, 获取中径值;以螺纹塞规为对象进行了对比实验。实验数据表明, 利用虚拟三针法测得的中径方差较传统三针法降低了51.8%。测量效率上虚拟三针法是传统三针法的2倍以上, 较触针扫描方法提高了52%。说明所提出的虚拟三针法也可以作为一种测量螺纹中径的手段。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.545      

赵世红   王小杰   张湘菊   李龙飞   孟海波  

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在以工业机器人为主体的轨道车体打磨和喷涂系统中, 由于轨道车辆表面纹理特征较少和曲率变化, 使得物体表面关键特征定位困难和稳定性差等问题。为解决上述问题, 首先对常见的视觉传感器的优缺点进行分析, 然后选择使用单目视觉技术来对车体表面特征定位方法进行研究, 提出并实现了融合多传感器的方法来实现大型物体表面关键特征的定位。该方法结合使用单目相机和激光位移传感器, 在算法层面上借鉴了逆映射和最近点迭代的算法。最后对提出的算法进行验证, 结果表明: 该方法可高效快速地计算出车体目标点的三维坐标和相机相对车体的位置关系, 并根据结果对误差来源进行综合分析。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.551      

侯钰龙   姚嘉迪   邱婉琳   高小龙   苏一鸣   杨水旺  

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在液漏检测领域, 许多应用场合对成本敏感, 而且又对空间分辨率有相对高的要求。但目前市场上很难选配到具备厘米级空间定位能力, 而且价格低廉的液漏传感器, 造成在这一特定需求空间内的应用真空。与当前流行的单一光源定位思路不同, 文章介绍了一种多源定位的方法, 可以实现低成本, 短距离(10m)内较高的空间分辨率(5cm)。详细介绍了传感器检测与定位原理、加工方法, 以及相关工艺参数的影响。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.557      

徐亚顺   李轩   王晓杰   莫绪涛   马四海   黄仙山  

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利用单晶炉中特殊结构在硅熔液上的倒影图像目标, 通过图像处理进行高温硅熔体液面变化的非接触式检测。首先比较不同图像分割方法对倒影图像处理的效果, 选取最优图像分割方法处理不同单晶硅液位的倒影图像, 其次采用不同角度、不同尺寸ROI(感兴趣区域)对图像进行分割, 并提取分割后的目标像素面积, 最后利用像素面积变化与对应液位变化之间的比值系数和像素面积变化的标准差相结合的评价函数对图像处理效果进行对比。结果表明, 采用动态局部阈值分割法和大尺寸且垂直于相机视角的ROI对图像进行处理, 使得评价函数值最大, 兼顾了单晶硅液位检测的灵敏度和精密度。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.562      

    光学设计

于文文   王健   王雪琨   钱维莹   曹建军   高淑梅  

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导光板的网点结构会直接影响背光模组的均匀性和亮度, 不同的加工方法也会产生不同的网点结构。激光加工热压成型的导光板散射网点, 因结构极其复杂, 难以用光学设计软件直接进行仿真设计。提出基于仪器采集的网点表面信息, 采用多个软件联合建模的方法, 构建出一个可直接用于导光板仿真设计的网点模型。利用此网点模型优化设计背光模组, 加工成产品测试发光均匀度达到88.8%, 与仿真结果吻合。研究结果解决了企业以往只能依靠多次加工实验对导光板进行优化设计的问题, 极大地减少研发时间, 节省了生产成本。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.582      

    光学通信

杨恺  

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当前室内可见光通信系统大多考虑接收机静止的情况, 无法适用于日益增多的移动设备。为了解决可见光通信系统中移动接收机的解调问题, 提出了基于人工神经网络的可见光通信移动接收机方案。以广泛应用的二进制振幅键控调制技术为基础, 推导出可见光通信移动场景的检测方法和解调阈值; 通过动态时间规整技术提取光强度序列的距离特征, 利用遗传算法对特征集进行优化, 选择高显著性的少量特征子集; 将特征子集送入人工神经网络进行训练, 对二进制振幅键控解调阈值进行预测。实验结果显示, 方案有效降低了移动场景下可见光通信系统的误码率。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.591      

    光学图像处理

张小兵   田海龙   王志刚   聂生东  

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准确可靠的脑胶质瘤分割是脑胶质瘤诊断、治疗方案制定和治疗效果评价的重要前提。为了有效针对脑胶质瘤MRI的特性和基于CNNs的脑胶质瘤分割方法的不足, 提出了一种融合三个密集连接型2D-CNNs分割结果的方法。将三维多模态MRI数据沿轴状面、冠状面和矢状面切片化, 并在预处理后的切片上按比例截取33×33大小的图像块, 得到三个视图的训练集; 将三个训练集分别送入到密集连接型2D-CNNs模型中进行训练, 得到三个分割模型; 然后, 将测试病人的各视图图像块依次输入到训练好的分割模型, 得到脑胶质瘤三个视图的粗分割结果; 将三个视图的粗分割结果进行融合处理和后处理, 得到脑胶质瘤的最终分割结果, 并具体划分为水肿、增强和坏死/非增强三种区域。本研究包含了BraTS2018和BraTS2013的数据集并利用Dice系数、阳性预测值、灵敏度三个指标对分割结果进行评价。实验结果表明, 所提出的分割方法不仅能够精确的分割脑胶质瘤, 而且可以利用多个2D-CNNs实现脑胶质瘤的三维分割。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.603      

帅珍彬   冯寿廷  

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人体图像分割作为人体行为理解和分析的基础, 但要实现精准分割及实时分割是一个巨大的难题, 因此提出一种深浅交错式特征融合的全卷积神经网络的方法, 应用于人体图像分割。使用全卷积神经网络的卷积层提取丰富的图像特征, 对不同深度的特征图由深到浅交错式地拼接并融合。最终将融合特征图送入卷积层输出预测图像, 并经过全局阈值分割得到分割结果。在百度人体图像分割数据库上进行实验, 其平均覆盖率可以达到89.95%, 最佳分割重叠率高达99.31%; 分割一幅500×500彩色图像的平均耗时为56ms, 实现较好的分割性能。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.613      

刘震   刘容志  

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当前较多图像篡改检测算法主要是依靠测量图像间的距离来匹配像素特征, 以此来实现图像的篡改检测, 但其没有考虑图像特征间显著特征的关联性, 导致检测结果存在误检等弊端。为此, 设计了灰度差异耦合显著特征的图像复制-粘贴篡改检测算法。首先, 借助Harris算子, 从待检测图像中提取初始特征, 并利用像素点间的灰度差异信息, 删除伪特征, 以得到准确度较高的图像特征。然后, 将Haar小波作为求取图像特征方向信息的依据, 利用图像锐度信息, 获取特征向量。采用傅里叶变换来计算图像特征的显著信息, 利用其对图像特征实施匹配。最后, 对匹配图像特征进行聚类计算, 以辨别出图像中的篡改内容。实验数据表明, 较当前伪造检测算法而言, 所提算法不仅具有更少的错误检测内容, 而且拥有更强的健壮性, 能抵御多种仿射变换对篡改检测的干扰。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.619      

杨芳   郭宏刚  

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传统表情识别技术采用单一类型的特征表示方法, 由于每个特征类型对不同数据集的表示效果存在差异, 导致传统技术对不同数据集的表情识别效果也存在较大的差异。设计一种多类型混合特征的选择方案,用以提高不同数据集的表情识别准确率。将面部不同区域、不同类型的特征集作为基础特征集, 利用重引力搜索算法从基础特征集中选择优化的特征子集。将优化的特征子集输入深度信念网络进行训练和半监督学习, 采用训练的网络模型对表情进行识别。实验结果表明,在不同数据集条件下, 采用该方法均能够保持较高的识别准确率。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.626      

陈易平   孙道宗   朱岸青  

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为了有效降低计算的复杂度并保证压缩质量, 提出了一种基于可分二维马尔可夫过程全局模型的单模低复杂度图像压缩方法。在假定的全局图像模型上寻求最优的空间预测, 其模型构建主要采用了可分二维马尔可夫过程; 对预测残差块进行变换编码进一步消除空间冗余。方法与视频编码中的帧内编码类似, 但仅使用一种空间预测模式(单模)以便有效降低算法的复杂度。实验结果表明, 与相似的低复杂度单模图像编码器相比, 单模方法在平均编码/解码时间不变的情况下, 平均比特率(BD-BR)有所改善(约12%), 且在低比特率下没有产生明显的方块效应, 证明了方法的有效性。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.634      

    激光设计

王郡婕   王成   杨艳妮   过阳阳  

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为了提高掺钕光纤激光器的倍频效率, 通过改进倍频晶体膜系, 采用典型的法布里-珀罗(FP)腔型结构和透镜耦合方式, 获得10W 1064nm的基频光输出, 线宽小于5nm; 腔内倍频获得532nm的激光输出, 输出功率为2.6W, 线宽小于3nm, 倍频效率为26%, 比原来提高了30%。实验中未观察到倍频晶体表面激光损伤, 说明增透膜的改进对提高激光器的整体性能是有效的。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.574      

华亮   曾超  

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激光熔覆零件疲劳寿命评估一直是制约激光熔覆技术在工程中推广应用的一个重要因素, 现有研究多为试验研究, 缺乏理论分析。为量化评估激光熔覆试件的疲劳寿命, 并确定熔覆过程的最优速度参数, 采用能量法, 综合考虑相变及熔覆过程能量变化规律, 建立了激光熔覆构件疲劳寿命评估模型, 模型计算结果和试验结果基本吻合。评估模型计算结果表明采用同步送粉法, 激光功率、光斑直径及送粉速率一定的情况下, V是180mm/min时为最优参数。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.578      

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       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.1      

    信息光学

李攀   张金润   卢宏  

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全息防伪技术已经实现了工业上的应用, 但仍存在精度差、成本高等问题。通过计算出二值图的傅里叶变换频谱, 采用罗曼三型编码, 计算出二元全息图。通过电子束蒸发镀膜、等离子增强化学气相沉积、电子束曝光、感应耦合等离子干法刻蚀、纳米压印等半导体工艺, 制备出了高精度、低成本、可复制的全息图。并对所制备的全息图分别用红色、绿色激光进行了测试, 得到的衍射图案清晰, 复现方式简单。

       PDF全文        光学技术, 2020年第46卷第5期 pp.587