最新刊期
2025年第33卷第6期
-
三次样条插值优化渐进多焦点镜片非对称设计 AI导读
“在改善渐进多焦点镜片设计领域，研究者提出了基于旋转平移算法和插值算法的偏移研究方法，通过仿真和实际加工验证了其有效性，为解决人眼视物扭曲、失真等问题提供了新方案。”摘要：为了改善和优化传统对称设计的渐进多焦点镜片存在视野死角和扭曲等问题，提出基于旋转平移算法和插值算法的两种偏移研究方法。首先，分析人眼的双眼汇聚现象，介绍了两种非对称设计方法：旋转平移偏移和插值偏移。其次，设定一个偏移量函数，分别采用拉格朗日插值、牛顿插值、三次样条插值构造穿过初始偏移点的插值函数；再次，通过设定两组子午线上偏移定点值和三次样条插值的两个边界条件，分析对比三种插值算法。最后，通过仿真和实际加工给出光焦度和像散分布。实验结果表明：插值算法中三次样条插值更为平滑且无拐点，两种非对称设计方法远近用区的像散梯度都实现了平滑过渡，最大散光从1.125倍加光度减小至0.875倍加光度，偏移角度在20°~23°之间，基本满足人眼自动汇聚的特点，改善人眼视物扭曲、失真等问题。关键词：光学设计;渐进多焦点镜片;非对称设计;三次样条插值2|0|0更新时间：2025-05-26 -
双镜面物体共基准形位测量 AI导读
“在双镜面物体测量领域，专家建立了共基准形位测量系统，验证了共基准标定方法的有效性，为提高测量精度提供解决方案。”摘要：为实现双镜面物体两个工作面的面形以及相对位姿的同时测量，建立了双镜面物体共基准形位测量系统，设计并制作了一种双镜面标定板来完成系统标定与共基准标定。首先，采用双镜面标定板对构成双镜面物体共基准形位测量系统的两个子系统进行深度标定与横向标定，建立绝对相位和深度、像素坐标和空间X，Y坐标之间的关系；然后，利用空间约束关系进行共基准标定，避免了双镜面标定板制造误差导致的标定精度低的问题，从而将位于两个坐标系下的三维点云转换到一个基准坐标系下；最后，利用所搭建的双镜面物体共基准形位测量系统，分别对镜面台阶和高精度白钢量块进行实际测量实验。实验结果表明：量块两表面间距离平均误差为0.076 mm，说明所提共基准标定方法对双镜面整体三维面形测量的有效性；但子系统所测镜面台阶相邻两面之间距离的最大绝对误差为0.032 mm，说明共基准标定的误差降低了系统的测量精度。后续研究将针对共基准标定方法进行优化，以提高双镜面物体共基准形位测量系统的精度。关键词：相位偏折测量术;双镜面物体;共基准;镜面面形2|0|0更新时间：2025-05-26 -
基于光谱共焦原理的钻杆接头内螺纹参数测量 AI导读
“在自动化检测领域，专家基于光谱共焦测量原理，提出钻杆螺纹参数非接触式检测方法，研制二维激光测量系统，测量精度达±2μm，满足精度需求。”摘要：为实现钻杆螺纹参数自动化、非接触式检测，本文基于光谱共焦测量原理，提出短量程传感器大锥度螺纹轮廓扫描测量方法。该方法采用光谱共焦传感器和被测螺纹协同运动的方式，快速获取螺纹轴线的截面轮廓数据，以表征螺纹表面质量。为修正螺纹轴线与回转台的轴线不同轴引起的测量误差，建立锥螺纹点激光测量模型，开发螺纹牙形畸变补偿算法，研制钻杆接头内螺纹参数二维激光测量系统，并将其与自动化生产线集成。该测量系统采用立式结构，主要由基座、精密5轴位移平台、光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。同时开发钻杆接头内螺纹参数二维测量与评价软件，用于实现螺距、牙高、锥度、牙形角、基面中径等关键参数的计算与评定。实验结果表明，牙型畸变补偿算法基面中径的补偿率为45.4%，牙型半角的补偿率为45%，锥度的补偿率为26.7%，牙高补偿率为25%，对螺距几乎无影响；研制的测量系统的测量精度可达±2 μm，测量节拍为102 s。通过与传统测量方法对比，该测量系统具有非接触式测量、自动化程序高和精度高等特点，满足钻杆螺纹测量的精度需求。关键词：钻杆螺纹;螺纹测量;轮廓扫描测量;光谱共焦传感器;螺纹参数2|0|0更新时间：2025-05-26 - “在激光加工领域，本研究深入分析了高功率连续激光对304不锈钢的毁伤过程，揭示了材料厚度、功率密度对击穿阈值的影响，为定量评估激光加工特性提供了新思路。”摘要：本研究通过一系列仿真模拟和实验观测，深入分析了1 μm高功率连续激光对304不锈钢的毁伤过程，重点探讨了不同功率密度、材料厚度以及热-力耦合作用对材料烧穿时间的影响及其变化规律。研究结果表明，随着不锈钢厚度的增加，热应力和温度梯度对材料变形和裂纹形成的影响加剧，导致击穿所需的激光功率密度和时间也相应增加，热应力的贡献进一步加速了材料的破坏过程，尤其是在较高功率密度下，热变形与应力集中显著影响材料的力学性能，导致厚度为0.5~2 mm的304不锈钢在高功率连续激光辐照下的击穿毁伤阈值存在显著差异，最终通过数值分析和数据拟合方式获得了激光辐照时间与材料厚度、击穿阈值之间的函数关系，以实现定量评估高功率连续激光对304不锈钢的击穿和毁伤特性。关键词：连续激光;不锈钢;击穿阈值;毁伤效应2|0|0更新时间：2025-05-26
现代应用光学
- “在康复医疗技术领域，专家提出了一种新型上肢并联康复机构2UU-PSU，并对其运动学和动力学进行了深入分析。通过实验验证和仿真分析，结果表明2UU-PSU机构在运动学和动力学方面具有合理性和可靠性，为相关康复机构的设计与研究提供了有效依据。”摘要：随着康复医疗技术的发展以及对上肢康复效果精准度要求的提高，对高效精准的上肢并联康复机构的研究愈发关键。提出一种新上肢并联康复机构，并针对其展开运动学与动力学层面的剖析。分析2UU-PSU自由度，采用闭环矢量法进行位姿求解并推导运动学方程，验证机构运动合理性；运用拉格朗日法构建动力学方程开展动力学分析；为证实运动学推导的精准性，搭建2UU-PSU实验平台并依靠NOKOV动作捕捉设备开展实验；最后建立自适应模糊PID控制，利用ADAMS和MATLAB Simulink对2UU-PSU机构进行动力学联合仿真。实验结果表明：2UU-PSU上肢机构的动平台位姿测量最大均方根误差分别为6.89%，1.81%和9.73%；三条支链动力学仿真结果与理论数据的最大均方根误差别为2.50%，2.40%和2.97%。从理论与仿真分析以及实验验证结果来看，2UU-PSU机构的运动学和动力学的均方根误差均处于较低水平，表明该机构在运动学和动力学方面具备合理性与可靠性，能够为相关康复机构的设计与研究提供有效依据，并为其他少自由度并联康复机构的动力学相关研究提供了参考。关键词：2UU-PSU;并联机构;位置反解;拉格朗日法;动力学2|0|0更新时间：2025-05-26
-
空间望远镜的设计仿真和低温波前测试 AI导读
“低温空间望远镜研究取得进展，专家设计了90K低温波前误差测试方法，为空间望远镜光机系统设计改进提供解决方案。”摘要：低温空间望远镜在实验室常温常压环境下研制，但是在90 K深低温环境下应用。研制和应用环境的巨大差异，使得光学件几何参数和支撑结构尺寸在实验室环境与低温环境是两套不同的参数，低温下像质良好的望远镜在实验室环境下反而是一个带大像差的系统。为了定量评价低温望远镜工作状态时的成像质量，对望远镜低温性能进行结构热光学性能仿真，并设计了一种90 K低温环境下望远镜波前误差的测试方法。首先，在真空环境模拟系统内通过液氮热沉辐射和制冷机双重制冷实现望远镜90 K的工作温度，采用平行光管扩束的干涉测量实现望远镜的波前测试。其次，分析了测试系统的误差源并进行了标定，以便对测试结果进行校正。最后，对比分析了望远镜低温波前实测值与模型仿真的符合性，以及波前误差的表现形式和对应的结构设计的映射关系。实验结果表明，望远镜的设计仿真准确，90 K低温波前测试方法合理可行，仿真精度优于20 nm，波前测试精度优于9 nm，测试结果可用于空间望远镜光机系统的设计改进。关键词：空间望远镜;设计仿真;低温波前;干涉测量4|0|0更新时间：2025-05-26 - “融石英微半球谐振陀螺技术取得新突破，专家通过飞秒激光加工优化释放工艺，显著提升释放速度和表面质量，为高性能石英微半球谐振子制备提供技术支撑。”摘要：融石英微半球谐振陀螺具有结构简单、抗干扰能力强、精度高等优势，是最具发展潜力的微型振动式陀螺之一。融石英微半球谐振子是微半球陀螺的核心部件，其制备过程需要利用激光释放，而释放界面的表面质量是微半球谐振子性能优良的重要影响因素。开发一种快速、高表面质量的释放方法是高性能石英微半球谐振子制备的必要工艺技术。通过在融石英下方放置硅反射靶材并将激光聚焦在融石英谐振子下表面，增强飞秒激光在切割融石英材料内的光场强度，提高融石英微半球谐振子的释放速度和表面质量。通过建立融石英材料内激光强度的简化数学模型和FDTD仿真，分析了飞秒激光加工过程中激光能量场分布，确定了最优的加工工艺参数。实验结果表明，在单脉冲能量为2.2
微纳技术与精密机械
-
频域特征蒸馏的双尺度融合图像去雾网络 AI导读
“在图像去雾领域，研究者提出了频域特征蒸馏的双尺度融合网络，有效提升去雾效果和结构信息保留。与MSTN算法相比，在室外图像数据集上的峰值信噪比和结构相似度分别提高了9.98%和4.77%。”摘要：针对去雾图像边缘细节不够清晰，以及现有U-Net去雾网络大多对频域信息的挖掘不够充分、忽略了不同通道之间的信息交流从而导致结构模糊的问题，提出了频域特征蒸馏的双尺度融合网络来实现单幅图像的有效去雾。在粗尺度特征提取子网中采用大尺度的卷积核提取图像的纹理信息，利用残差注意力机制增强与雾霾相关的特征。在细尺度高频融合子网中，设计了高频特征蒸馏模块用来细化提取到的结构和边缘信息，并逐步恢复清晰的图像；同时采用交叉融合策略对不同通道的特征进行融合。实验结果表明，与MSTN（Efficient and Accurate Multi-Scale Topological Network）算法相比，在室外图像数据集上的峰值信噪比和结构相似度分别提高了9.98%和4.77%。在不同数据集上的实验结果均表明所提出的方法表现出了更良好的去雾性能。该方法可以有效提高去雾的效果，保留更多的结构信息，具有更好的颜色细节恢复能力。关键词：高频信息;特征蒸馏;图像去雾;交叉融合;残差注意力2|0|0更新时间：2025-05-26 -
多级图特征融合引导相机位姿回归 AI导读
“ResGraphLoc网络在复杂场景下相机位姿估计领域取得新进展，有效应对遮挡、光照变化和低纹理场景。”摘要：为了提高复杂场景下相机位姿估计的精度和稳定性，本文自主设计了ResGraphLoc网络，该网络通过引入残差网络与图注意力机制，进一步提高相机在遮挡、光照变化和低纹理场景下的位姿回归精度问题。该网络采用ResNet101作为特征编码器，通过改进的残差块增强显著特征提取能力。利用图注意力层融合多级特征图，并通过多头自注意力机制实现特征信息扩散和聚合。最后，通过非线性MLP层从特征嵌入中提取位置和角度特征，完成端到端相机位姿回归。在大型室外数据集上，ResGraphLoc模型的位姿误差优于现有算法。在LOOP和FULL场景下，位姿回归结果分别为7.18 m，2.48°与16.96 m，3.16°，相比基准模型提升超过25%。在4Seasons数据集的Neighborhood场景下，室外定位误差最低可以达到1.40 m，0.76°。在纹理缺失及重复的室内数据集下，位置角度回归结果分别可以达到0.08 m，3.25°。实验结果验证了ResGraphLoc在复杂环境下的高精度和稳定性，能有效应对遮挡、光照变化和低纹理场景。关键词：计算机视觉;相机位姿回归;相机定位;图注意力;多级特征融合2|0|0更新时间：2025-05-26 -
基于策略梯度和伪孪生网络的异源图像匹配 AI导读
“在图像匹配领域，研究者提出了一种基于策略梯度和伪孪生网络的异源图像匹配算法PCMM-Net，有效提高了匹配准确度。”摘要：针对可见光红外图像的匹配算法中因不同成像体制导致的关键点不对应的问题，提出一种基于策略梯度和伪孪生网络的异源图像匹配算法PCMM-Net。该算法由关键点检测器和描述子提取器两部分组成。首先，引入策略梯度方法对模型的关键点检测器进行优化，将像素转化为归一化概率来过滤低纹理区域，使网络模型学习可靠且可重复的关键点；然后，为了适应可见光和红外图像的辐射差异，采用伪孪生网络来提取局部图像块的相似特征；最后，使用一个融合层，融合相似特征和来自关键点检测器的特征，生成适应异源图像匹配的描述子。在VEDAI近红外数据集和MTV热红外数据集上对提出的算法进行匹配性能验证，实验结果表明所提算法在VEDAI和MTV数据集上的平均匹配准确度分别为97.77%和95.88%，相比于算法DALF，在VEDAI和MTV数据上平均匹配准确度分别提高了2.26%和14%。具有更好的匹配性能。关键词：可见光与红外图像;异源图像匹配;深度学习;卷积神经网络2|0|0更新时间：2025-05-26 -
基于Soft均值滤波的鲁棒主成分分析算法 AI导读
“在数据降维领域，研究者提出了基于Soft均值滤波的鲁棒主成分分析算法RPCA-SMF，有效处理噪声和离群点，提高算法鲁棒性和泛化性。”摘要：降维对于数据的可视化和预处理具有重要意义，主成分分析作为最常用的无监督降维算法之一，在实际应用中面临着对噪声和离群点敏感的问题。为了解决这个问题，研究者们提出了多种鲁棒主成分分析算法，通过减小整体样本的重构误差来减小离群点的影响。然而，这些算法忽略了数据的固有局部结构，导致数据的本质结构信息丢失，从而影响了对噪声和离群点的准确辨识和移除，进而影响了后续算法的性能。因此，该文提出了基于Soft均值滤波的鲁棒主成分分析（Robust Principal Component Analysis Based on Soft Mean Filtering，RPCA-SMF）算法。RPCA-SMF采用Soft均值滤波的思想，通过两步走的形式，不仅在模型学习前对噪声处理，同时在模型学习后也引入了噪声处理机制。具体而言，RPCA-SMF算法首先引入了均值滤波的相关思想，通过对比样本与其局部近邻这两者和局部均值的偏差对样本进行Soft加权，从而对噪声进行判定。随后，通过第一步获取的关于噪声的“判别知识”处理噪声信息。由于均值滤波能有效保留数据的整体轮廓信息，因此对于被识别为噪声的样本，RPCA-SMF算法强调保留其低频整体轮廓信息，而非高频的噪声信息。这样能够有效地保留数据中的有用信息，提高对数据整体结构特征的保留能力，使得算法具有较强的鲁棒性和较好的泛化性。关键词：降维;无监督特征提取;主成分分析;Soft均值滤波;鲁棒性2|0|0更新时间：2025-05-26 -
地月环境下航天器近距离接近自主决策 AI导读
“在航天器自主决策领域，专家提出了基于改进PPO算法的决策方法，显著提升了航天器执行接近任务的能力。”摘要：针对地月环境下航天器近距离接近的自主决策问题，提出了一种基于改进近端策略优化（Proximal Policy Optimization， PPO）算法的决策方法，实现追踪航天器在指定时间内达成与目标航天器对接所需的状态。首先，在PPO算法策略网络结构中引入LSTM网络处理状态输入，增加算法在学习具有随机参数任务时的鲁棒性。其次，提出一种基于状态的内部奖励探索机制，通过与算法基础奖励线性叠加提高算法探索能力。另外，设计重要性抽样比率限制条件并引入到策略损失函数中，防止高方差客观估计危及目标函数的优化。最后，通过与其他学习算法对比学习奖励和任务执行结果验证所提方法的有效性。仿真结果表明：改进PPO算法的学习奖励值提高15%，执行接近任务燃油消耗降低57%并且存在未建模干扰时任务成功率提高1%。该方法能够显著提升航天器在执行接近任务时的自主决策能力。关键词：航天器近距离接近;自主决策;深度强化学习;近端策略优化2|0|0更新时间：2025-05-26 - “在室内场景下，基于点线面特征的RGBD-SLAM系统提升了位姿估计精度和系统鲁棒性，构建了丰富的点线面结构地图。”摘要：针对纹理稀疏及光照变化的室内场景下，仅基于单一点特征的视觉同时定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping， SLAM）算法位姿估计精度低甚至完全失效的问题，结合稳定性更强的线、面特征，提出了一种基于点线面特征的位姿解耦RGBD-SLAM系统。充分利用不同特征的互补优势和场景的结构化特性，采用位姿解耦估计的思想，通过曼哈顿世界假设实现无漂移的旋转估计，并最小化多特征联合误差函数估计平移，从而减小了传统SLAM系统采用逐帧跟踪的位姿估计方式带来的累积误差影响，提高了系统的位姿估计精度，并据此构建了环境信息丰富的点线面结构地图。实验结果表明，所提SLAM系统在ICL-NUIM数据集的8个子序列中，平均绝对轨迹精度相较于ORB-SLAM2， PL-SLAM和SP-SLAM分别提升了54.5%， 23.5%和28.3%；在TUM RGBD数据集的11个子序列中，分别提升了33.9%， 26.2%和11.7%，表现出更优的全局定位性能和更强的系统鲁棒性；且所构建的点线面结构地图能够更好地描述环境。关键词：同时定位与建图;点线面特征;位姿解耦;弱纹理环境;光照变化场景2|0|0更新时间：2025-05-26
信息科学
- 地址：长春市东南湖大路3888号 邮编：130033
- 联系电话：0431-86176855 Email：gxjmgc@ciomp.ac.cn
- 本系统由Light学术出版中心、北京北大方正电子有限公司共建 吉ICP备11002662号-17
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies
0