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光学精密工程

光学精密工程 光学精密工程
  • 主编：张学军，曹良才
  • ISSN:1004-924X
  • eISSN:2097-3209
  • CN:22-1198/TH
  • 主管单位：中国科学院
  • 主办单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
    • 中国仪器仪表学会
  • 出版周期：半月刊
  • 电话：0431-86176855
  • 邮箱：gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 地址：长春市东南湖大路3888号
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Volume 33 期 15，2025 2025年33卷第15期

  • 全场光学测量与无损检测

    “在透明玻璃三维测量领域，研究者提出了视触融合测量方法，有效提高了测量精度，为机器人感知与重建透明玻璃提供解决方案。”

    胡慧然, 宋爱国

    DOI：10.37188/OPE.20253315.2319CSTR：32169.14.OPE.20253315.2319
    摘要：传统视觉测量方法难以有效感知透明玻璃表面，而触觉检测受限于采样效率和测量分辨率，难以实现高精度面型重建。为克服这些局限性，提出了一种基于相位测量偏折术与主动触觉探测的视触融合测量方法。视觉测量提供相对表面相位梯度信息，触觉传感提供绝对位置信息，从而有效消除梯度-高度二义性，并抑制由底面玻璃偏折引起的幽灵条纹干扰。实验搭建了一套基于深度相机Realsense D435和 UR10 机械臂的测量系统，并在平面与近似平面玻璃样品上进行验证。实验结果表明：该方法可实现平面与近似平面玻璃的感知与重建，相比深度相机结合显像剂的方法，提出的方法在凹面玻璃表面重建中RMS降低了80.59%，在凸面玻璃表面重建中RMS降低了96.33%。提出的方法充分利用机器人自身的视觉-触觉传感能力实现了透明玻璃的三维测量与定位，为机器人在透明玻璃的感知与重建的应用中提供了一种解决方案。  
    关键词：相位测量偏折术;视触融合;玻璃检测;波前重建   
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    更新时间：2025-09-02
    “在微位移测量领域，研究者提出了基于深度学习的共轭涡旋光干涉测量方法，实现了亚纳米级位移的高精度检测，为微位移测量精度和稳定性的提升提供了新方案。”

    杨雪娇, 刘吉, 武锦辉, 袁涛, 王仕杰, 姬翔峰, 于丽霞, 张博洋, 陈相

    DOI：10.37188/OPE.20253315.2331
    摘要：针对涡旋光干涉微位移测量技术中传统干涉条纹位移反演算法精度受限的问题，提出一种基于深度学习融合模型共轭涡旋光干涉微位移测量方法。采用集成FasterNet轻量化骨干网络与CARAFE动态上采样模块的YOLOv8s-Seg分割网络对干涉图像中的花瓣区域进行精确分割，以抑制相位信息提取过程中背景噪声和光束畸变的干扰。设计14层卷积神经网络架构对花瓣区域进行多尺度分层特征提取，构建花瓣形态变化与旋转角度的精准映射关系，实现亚纳米级位移的高精度检测。实验结果表明，在0~500 nm 标准位移内，花瓣区域分割的平均精度（mAP）达96.5%，整体位移测量精度优于0.94 nm，平均绝对误差为0.63 nm。通过独特的双网络协同架构，该方法增强了对条纹畸变和噪声的抗干扰性能，在微位移测量的精度和稳定性方面具有明显的优势。  
    关键词：微位移测量;共轭涡旋光干涉;YOLOv8s-Seg分割网络;多尺度分层特征提取   
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    更新时间：2025-09-02
    “在数字全息成像领域，FUResNet模型有效抑制环纹噪声，提升成像精度，为定量相位成像提供解决方案。”

    陈本永, 熊壮, 黄柳, 张艳超, 傅霞萍

    DOI：10.37188/OPE.20253315.2342
    摘要：数字全息成像中，由微观散射体衍射产生的环纹噪声在数值重建中被非线性放大为结构化相位误差，制约了定量相位成像与三维重建精度。针对环纹噪声理论模型及抑制方法，提出一种新型空域与频域协同的卷积神经网络模型FUResNet，建立多颗粒衍射场叠加模型精确模拟环纹噪声，结合傅里叶神经算子、残差学习框架和注意力机制，以实现环纹噪声的高效抑制与全息图关键特征的精准保留。FUResNet在仿真及实测全息图中均优于现有方法，其中，背景噪声标准差降低73.9%，峰值信噪比提升13.46 dB，仿真中结构相似性提高13.9%，在噪声抑制、图像保真和结构保护三个关键维度上取得实质性改进，为高精度定量相位成像提供有效解决方案。  
    关键词：数字全息;环纹噪声;相位成像;傅里叶神经算子;卷积神经网络   
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    更新时间：2025-09-02
    “在柔性屏产业领域，研究人员利用多通道数字图像相关技术，实现了柔性折叠屏在动态弯折过程中的多结构层变形与应变场的同步测量，为柔性屏可靠性研究提供了可靠的无损检测工具。”

    李骏睿, 曾湘文, 周露, 宋浩林, 王永红

    DOI：10.37188/OPE.20253315.2354
    摘要：随着以折叠屏手机为代表的柔性屏产业快速兴起，实现柔性屏在弯折状态下各层结构变形与应力分布的同步测量，已成为结构设计与性能测试中亟需突破的核心技术难题。基于多通道数字图像相关（DIC）技术，结合荧光标记与屏幕显示，利用彩色多通道光学测量系统，实现了柔性折叠屏在动态弯折过程中的多结构层变形与应变场的同步测量。在多层散斑图案制备方面，显示层通过自身发光机制直接呈现红色散斑图案，表面保护层采用喷涂荧光粉末生成蓝色散斑，实现了对量产柔性屏的无损荧光散斑制备；此外，在制造阶段在任意中间结构层掺杂绿色荧光粉末可进一步拓展对任意结构层的变形同步测量。不同颜色的散斑由彩色相机系统同步采集并光谱分离，随后通过DIC算法分别解算各结构层的全场变形与应变分布。所构建的测量系统面内与面外变形测量精度分别达到1 μm和5 μm，可满足柔性屏结构设计与性能测试中对多层材料同步测量的高精度需求。实验结果表明，该方法能够高精度同步获取柔性屏各层的变形与应变分布，为柔性屏可靠性研究提供了可靠的无损检测工具。  
    关键词：数字图像相关;柔性屏;显示散斑;荧光散斑;应变测量   
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    更新时间：2025-09-02
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