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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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2026年第34卷第19期

  • 现代应用光学

    螺旋相差显微镜辅助人工智能细胞识别

    朱昌浩, 付佳鑫, 雷潇, 孙旭辉, 张超, 洪煦昊, 秦亦强

    DOI：10.3724/OPE.20263419.2959
    摘要：基于人工智能（Artificial Intelligence， AI）算法的生物图像细胞识别技术在医疗诊断领域正发挥着越来越重要的作用。为了提高生物细胞图像的AI识别率，得到有助于AI识别的生物细胞图像，通过构建螺旋相差显微镜系统，在成像前进行径向希尔伯特变换处理，同时利用样品的透射振幅及相位信息进行成像，直接得到边缘增强的显微图像。并使用通用型人工智能细胞识别算法Cellpose-SAM对所得图像进行细胞轮廓分割及形态结构预测。实验中，以口腔上皮细胞样品为例，验证了螺旋相差滤波能够提升细胞图像的AI识别率及AI预测细胞形态的准确度。螺旋相差滤波图像的AI识别率可达96%，相较于明场图像54%的识别率实现了大幅提升。此外，通过红细胞、Hepa1-6肝癌细胞和HUVEC人脐静脉内皮细胞样品验证了该方法的泛化性。该方法是一种提升生物细胞图像AI识别率及AI识别算法泛化性的普适性方法。  
    关键词：螺旋相差显微镜;图像边缘增强;图像预处理;人工智能;细胞识别  
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    更新时间：2026-10-20

    红外探测器背景辐射的数据驱动实时估算

    梅坚, 杨林, 张荣国, 刘宇阳, 周晓萱, 延檬羽, 陈巧妹, 郭梦霏

    DOI：10.3724/OPE.20263419.2969
    摘要：高灵敏度红外探测器在轨运行时，其自身背景辐射受复杂时变温度场调制，辐射定标精度被严重制约，而传统基于热平衡假设、地面定标或经验系数的校正方法难以适应动态、非稳态的在轨热环境。为此，本文提出一种探测器背景辐射的高精度实时估算方法。首先，基于在轨温度遥测数据和深空定标观测数据，选取探测器多元耦合温度场作为模型输入，并通过时间匹配、异常值剔除和数据集划分构建模型数据库。然后，利用随机森林算法建立温度场与背景辐射之间的非线性映射模型，突破传统方法依赖静态假设和线性经验关系的局限。最后，面向不同卫星类型和不同红外谱段条件开展模型训练、验证和应用分析，实现复杂在轨热工况下探测器背景辐亮度的实时估算。实验结果表明，实时估算的验证最高精度R²可达0.985 4，RBias低至0.069%，RMSE低至0.009 6 W/（sr·m²），其在典型地物观测场景中的总平均相对误差仅为3.88%。该方法能够表征复杂温度场与背景辐射之间的非线性耦合关系，为提升红外探测器在轨背景辐射获取能力和辐射定标精度提供了方法途径。  
    关键词：红外辐射定标;仪器背景辐射;时变温度场;数据驱动;随机森林;实时估算  
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    更新时间：2026-10-20

    单相机三维数字图像相关的热扰动补偿

    宋浩林, 陈萌萌, 杨乐义, 王永红, 李骏睿

    DOI：10.3724/OPE.20263419.2984
    摘要：针对高温环境下空气折射率波动在DIC测量中引入伪位移、现有单相机补偿方法局限于二维DIC、而传统双相机三维DIC在受限观测窗口下易受相机布置与外参稳定性影响的问题，提出一种单相机三维位移重建与热扰动补偿方法。该方法基于单相机双棱镜伪立体 DIC 系统构建左右虚拟视角，实现三维位移重建；同时引入双通道共轴投影散斑热扰动补偿思想，以蓝色投影散斑通道表征热扰动位移场，以绿色喷涂散斑通道获取真实结构位移与热扰动叠加后的复合位移场，并通过两通道位移差分实现补偿。实验结果表明，纯扰动条件下两通道热扰动位移场具有良好一致性，Pearson相关系数为0.989 870。含热扰动刚体位移实验中，三维变形矢量模均值的全加载过程均方根误差经补偿由0.074 356 mm降至0.028 773 mm；高温炉加载实验中，x方向位移的全加载过程均方根误差由0.085 303 mm降至0.017 240 mm。实验结果验证了所提方法对高温热扰动误差的有效补偿能力，为受限高温环境下非接触全场三维变形测量提供了可行技术途径。  
    关键词：数字图像相关;单相机三维测量;热扰动补偿;投影散斑;双通道共轴  
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    更新时间：2026-10-20

    航空可见光摄像机自动调焦系统设计

    田浩南, 卜和阳, 虞林瑶, 张宇鹏, 徐芳

    DOI：10.37188/OPE.20263419.2998
    摘要：可见光摄像机是航空光电平台中最广泛使用的光学载荷，其工作环境复杂多变，自动调焦功能是保证其成像质量的关键因素之一。为实现可见光摄像机的自动调焦，构建了一套自动调焦系统，并对该系统所涉及的关键算法进行了研究。从工程设计角度系统性地介绍了自动调焦系统的工作原理和组成，提出了一种改进的图像清晰度评价算法，以通过分析图像多尺度频带能量来衡量图像清晰度的变化。最后，使用搭载该调焦系统的光电平台进行实验和分析。实验结果表明，该自动调焦系统能够稳定实现自动调焦功能，且改进算法具有更好的单调性和动态范围，局部峰值点数量为0，自动调焦时间小于2 s，准确率大于98%，能够满足光电平台实时跟踪及事后处理对图像清晰度的要求。  
    关键词：光电平台;可见光摄像机;自动调焦;图像清晰度;多尺度频带能量  
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    更新时间：2026-10-20
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