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最新刊期
2011 年 第 10 期
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大功率垂直腔面发射激光器列阵的串接结构
摘要：为了在不提高驱动电流的前提下增大垂直腔面发射激光器的输出功率,提出了一种将多个垂直腔面发射激光器芯片串接在一起的结构。首先,将垂直腔面发射激光器芯片焊接在氮化铝陶瓷热沉上,接着用金丝引线的方法以串联方式将芯片连接在一起。分别测试了串接4个、2个和单个芯片器件的微秒脉冲输出功率和纳秒脉冲输出功率,其分别为775,416,217 mW和18.9,9.8,5 W,测试结果显示串接4个和2个芯片器件的输出功率分别约为单个芯片输出功率的4倍和2倍。串接多个芯片器件的发射光谱半高宽(FWHM)比单个器件的略宽,但是可以通过选择均一性良好的芯片来解决这一问题。实验显示,串接结构可以实现在不提高驱动电流的条件下大幅度提高输出功率。关键词：垂直腔面发射激光器;输出功率;串联- 38
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发布时间：2020-08-12 -
兼具高次谐波抑制的三镜偏振器
摘要：为了抑制同步辐射光通过光栅单色器后出射的单色光在长波段的高次谐波以及提高光源在该波段的偏振特性,计算分析了三镜偏振器Au_Si_Au的偏振特性及其对长波段高次谐波的抑制效果。比较了Au_Si_Au,Au_SiC_Au和Au_Be_Au 3种不同材料的偏振镜抑制高次谐波的能力和对偏振度的提高。计算分析表明,Au_Si_Au三镜组合镜对长波段的高次谐波抑制效果较好,光源通过Au_Si_Au三镜反射后,P分量的反射率几乎为0,而S分量在30 eV以后几乎全被抑制。Au_Si_Au三反射镜不仅可以抑制30 eV以上的高次谐波,而且使该波段光源的偏振性得到提高,20 eV时最高偏振度可达99%以上,从而在极大地改善同步辐射光源纯度的同时提高了光源的偏振度。关键词：光源偏振;高次谐波抑制;三镜偏振器- 64
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3~5 μm红外焦平面阵列的辐射定标
摘要：设计了一套红外焦平面阵列探测器的实验室辐射定标系统,以实现在对目标进行跟踪观测的同时得到目标的红外辐射特性。以高精度的面源黑体为标准辐射源,对在3~5 μm成像的中波红外相机进行了响应度标定。首先,建立定标数学模型,确定定标流程;然后,使用线性回归统计模型对响应度进行拟合和评估,并提出剔除局外点方法对拟合曲线进行优化;最后,在外场对温度和特性已知的目标进行测量。通过对实验室得到的响应度曲线和大气透过率参数进行红外辐射特性数据的反演,得到实际测量值,其与理论值的相对误差小于3%。结果表明,该优化方法能有效改善红外焦平面阵列响应度非线性引起的反演不确定度。关键词：红外焦平面阵列;辐射定标;线性回归- 53
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变焦跟踪曲线在对焦中的应用
摘要：在变焦成像系统中,及时准确地获取跟踪曲线是变焦跟踪的关键,因此,本文提出了一种计算变焦跟踪曲线的策略。首先,采用基于RAW格式图像的梯度算子计算实时图像清晰度;然后,拟合记录的变焦电机和对焦电机的位置关系,得到远物距端和近物距端的两条跟踪曲线,构成变焦跟踪曲线的上下边界;最后,结合几何法和自适应法,应用获取的变焦跟踪曲线上下边界,计算得到系统所处物距下的跟踪曲线。在自主开发的变焦成像系统中采用梯度算子获取了变焦曲线的上下边界,并通过上述策略实现了变焦跟踪,得到了变焦过程中的图像。实验结果表明,使用所述算法的变焦成像系统其图像清晰度比只用自动对焦算法提高了30%以上;将变焦跟踪曲线应用在对焦中,能够提高变焦过程的图像对焦质量。关键词：变焦系统;跟踪曲线;变焦跟踪- 41
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利用电场与磁场耦合制备微型化频率选择表面
摘要：利用感性表面(金属栅格)与容性表面(间隔的金属环形贴片)之间的耦合机制制备了微型频率选择表面(MEFSS)。依据传输线理论给出电感、电容近似公式,定性分析了MEFSS结构参数,采用全波分析矢量模匹配法计算了不同几何结构参数与耦合层电参数MEFSS的传输特性。通过镀膜与光刻法在500 μm厚聚酰亚胺膜两侧以矩形排列方式制备了12个0.125λ集总电感单元与集总电容单元,利用自由空间法测试了240 mm×240 mm MEFSS样件的传输特性。结果显示,测试样件中心频点为14.636 GHz,透过率为-0.382 dB,-3 dB,带宽为2.17 GHz时,单元尺寸为0.125λ;当单元尺寸变小时,中心频点向高频漂移,其透过率下降;固定单元尺寸,中心频点随固定电感宽度、电容间隔和环形贴片宽度的增加而向高频漂移;耦合层厚度增加0.4 mm,中心频点向低频漂移1.4 GHz,且透过率降低2.6 dB;相对介电常数由3.5变为2,中心频点向高漂移2.8 GHz。结论显示,利用感性与容性表面耦合机制能制备单元尺寸为0.125λ的FSS,其具有微型化、宽通带和对入射波角度不敏感的特点。关键词：频率选择表面;耦合机制;感性表面;容性表面- 43
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可激发等离子体表面波的离子交换单模条波导
摘要：设计并制备了离子交换单模条波导,用于激发等离子体表面波。研究了波导设计过程中相关参数的确定方法、条波导制备过程涉及的二维扩散问题,折射率分布以及等离子体表面波的激发等。基于Ag+-Na+离子交换技术在德国B270光学玻璃上制备出渐变型平面波导,采用余误差函数拟合其折射率分布,得到了一定工艺参数下的光波导扩散系数Deff与折射率增量值Δn。 在此基础上,利用等效折射率法给出单模波导条件,设计相应的工艺参数,以光刻技术为核心在0.1%AgNO3~99.9%NaNO3混合熔融盐中实验制备了单模条波导,并进行模场分布测试。结果表明,制得的单模条波导具有良好的单模特性;在此波导上镀50 nm的金膜,采用40%~70%的甘油溶液进行测试,可激发等离子体表面波。关键词：单模条波导;离子交换;等离子体表面波- 57
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干涉仪成像畸变引起测量误差的校正方法
摘要：根据光学系统的波像差理论和干涉检测原理,分析了干涉仪系统的成像畸变对测量结果的影响,提出了对干涉仪系统的成像畸变进行标定和校正的方法。重点讨论了被测面的摆放存在倾斜和离焦两种情况下产生的测量误差,并提出了误差校正方法。实验中对同一个被测面进行多次测量,结果显示,干涉图样为3个条纹时的面形测量结果为30.96 nm PV,6.32 nm RMS,10个条纹时的面形测量结果为41.25 nm PV,8.22 nm RMS。校正后两次测量的PV值差降低到1.42 nm,RMS值差为0.4 nm。实验结果表明:提出的畸变校正方法可以有效地降低测量误差,提高测量结果的复现性,为高精度面形测量提供参考。关键词：干涉检测;成像畸变;测量精度;误差校正- 63
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镀膜光纤探针近场捕获的模拟与实验
摘要：为提高近场捕获的能力与灵活性,研究了一种利用镀膜光纤探针对纳米微粒进行近场捕获的方法。采用麦克斯韦应力张量和三维时域有限差分方法建立了近场中纳米微粒的作用力模型,通过光阱力与其他作用力的比较讨论了近场捕获的稳定性,并根据各轴向光阱力的分布情况分析了纳米微粒的捕获尺寸与捕获位置。结果表明,只有当微粒尺寸小于探针孔径时才存在捕获效果,探针尖端不同位置出现不同捕获过程,在光阱力的作用下微粒最终被捕获至孔径边缘并形成圆状分布。结合纳米定位与检测方法,设计了全光纤低损耗的光纤探针近场捕获系统,并对120 nm的聚苯乙烯微粒进行了捕获实验。结果表明,采用极低的激光功率能把粒径为激光波长1/7的纳米微粒捕获至光纤探针尖端,并形成内径与探针孔径一致的圆环状分布。该计算与实验结果为近场纳米操作的实验研究打下了基础。关键词：近场捕获;光阱力;三维时域有限差分法;麦克斯韦应力张量;光纤探针- 65
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用激光外差技术高精度测量目标速度
摘要：搭建了外差探测实验平台,分别选用漫反射目标及类简谐运动模型作匀转速运动及变速运动的测量目标,应用激光外差探测技术实现了对匀转速运动及变速运动物体的速度测量。在匀转速测量过程中,同时采用外差探测法和振幅调制法测量了漫反射目标正负两个方向转动的速度,共得到133组不同的转速结果。通过调整实验系统,亦实现了对类简谐运动目标的变速测量,应用Matlab数学工具对拍摄频谱视频做后续处理,得到了运动目标的实时速度。测试结果显示,在0.05~16 m/s测量匀转速时,正向转动平均相对误差为0.51%,负向转动平均相对误差为0.42%;另外,变速测量的正负最大速度分别为0.555 6 m/s和-0.659 m/s。结果证明了激光外差对速度测量的高精度性,实验中频谱峰值清晰可见,说明激光外差探测具有较高信噪比。关键词：激光外差探测;匀转速测量;变速测量;测量误差- 45
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全息方法制备嵌段式液晶弹性体
摘要：研究了热致收缩形变三嵌段式液晶(LC)弹性体薄膜的制备方法,分析和测试了薄膜的偏光特性和热致收缩率。采用全息曝光的方法一次性制备出具有栅状结构的热致液晶弹性体薄膜材料。在此基础上采用偏光显微镜(POM)、He-Ne激光器对弹性体薄膜的嵌段式栅状结构和偏光特性进行检测,并分析了薄膜弹性体偏光特性和液晶分子取向的关系,对该液晶弹性体薄膜的热致收缩性能进行了测试。实验结果表明,嵌段式栅状薄膜具有偏光特性,液晶分子沿垂直于栅状结构的方向排列。在液晶相变温度处(65~80 ℃),该液晶弹性体薄膜的热致收缩形变率达到12%。关键词：液晶弹性体;全息术;偏光特性;热致收缩- 46
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超快电子脉冲的时域压缩
摘要：实现电子脉冲在时域上的压缩是提高条纹相机以及超快电子衍射仪等超快诊断仪器时间分辨能力的关键,本文提出用时间聚焦的方法来改善超快诊断技术的时间分辨能力。通过在时间聚焦电极上加随时间线性增加的电场来补偿光电子在光电阴极和阳极之间的时间弥散,从而使快电子相对变慢,慢电子相对变快,达到在时域压缩电子脉冲的目的。用Monte Carlo方法和有限差分法对大量光电子的追踪模拟显示,这种利用随时间变化的电场对电子脉冲速度进行调制的方法可以将初始时间宽度为300 fs的电子脉冲压缩到50 fs,为研制时间分辨能力高于100 fs的条纹相机和超快电子衍射仪等超快诊断技术提供了一种思路。关键词：超快诊断;时间聚焦;时间分辨力;Monte Carlo法;有限差分法- 60
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激光外差干涉中声光器件的非均匀声场特性
摘要：针对声光晶体内部的声波反射使晶体内声场分布不均匀,影响衍射效率和衍射光场分布,降低激光外差干涉效率的现象,以不改变声光设备为前提提出了光切趾方法。以TeO2晶体为基底,理论分析声光器件的声场分布、体光栅衬度及其对衍射光效率的影响。提出非均匀光栅衬度模型,并利用光切趾法控制空间声场非均匀分布。通过理论仿真结合实验测量,证明该方法的传输性能。实验结果表明:当射频满足器件工作中心频率在100~105 MHz时,使用切趾法前,衍射光斑呈现双峰,光强未均匀分布,其光斑中心不呈现光强极大值,衍射光束出现串扰并携带大量噪声,外差信号功率为-1.7 dBm;使用切趾法后,声场非均匀现象对光束质量的影响得到改善,光强分布均匀且呈高斯结构,声场衍射效率提高到98%,传输带宽达到总衍射带宽的50%~60%,外差信号功率达到3.8 dBm。结果表明:该方法在优化传输容量、抑制光串扰同时,可提高激光外差干涉效率,使外差中频信号电压增益为11 dB。关键词：声光器件;声场分布;光栅衬度;衍射效率;激光外差干涉- 42
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强力输送带X光无损检测仪的研制
摘要：采用X光线阵探测器研制了一种强力输送带无损检测仪。介绍了X光无损检测原理,使用准直器解决了X光无损检测的散射问题,设计了多路并行数据采集电路实现了数据的高速采集。对线阵探测器像元非均一性的原因进行了探讨,对校正算法进行了研究,基于响应模型运算量小,校正效果良好提出了的三点分段校正法。实验证明,研制的检测仪对宽度为2 m,运行速度为3 m/s的强力输送带在线监测得到的图像空间分辨率为1.0 mm×1.5 mm,图像非均匀度低于2.57%,图像灰度对比度良好,0.5 mm厚度钢板灰度差约为13。解决了传统的X光强力输送带无损检测仪无法实时在线监测的问题,与电磁感应原理设计的检测仪相比,监测结果具有直观、清晰等优点。关键词：X光无损检测;非均一性校正;强力输送带;线阵探测器- 50
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发布时间：2020-08-12
现代应用光学
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低功率水工质脉冲等离子体推进器的工作特性
摘要：为了解决Teflon脉冲等离子体推进器存在的性能低、有污染等问题,设计了以水为工质的脉冲等离子体推进器系统,并研究了它的主要工作指标的能量阈值。分析了水工质脉冲等离子体推进器系统的放电类型形成条件及原因,通过放电电压和电流测试实验,对工作能量阈值进行了实验研究,得到了稳定运行能量对应的储能电容值。实验结果表明:在足够高的电场强度和足够大的触发电流下,才能产生保证稳定工作触发概率的初始等离子体;而水工质脉冲等离子体推进器的正常工作能量范围由储能决定,与储能电容的容值不相关。研究结果为发展无污染、性能高、具有广适性的低功率水工质脉冲等离子体推进器打下了一定的基础。关键词：水工质;脉冲等离子体推进器;放电类型;能量阈值- 39
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基于扩张状态观测器的炮控系统串联滑模控制
摘要：针对坦克炮控系统中存在齿圈间隙、摩擦力矩和参数漂移等多种非线性因素造成系统驱动延时、换向振荡和低速"爬行"等问题,设计了一种基于扩张状态观测器(ESO)的炮控系统串联滑模控制器。首先,利用系统内部可测信息,将炮控系统分解为n个串联的一阶子系统;然后,引入ESO估计各子系统的不确定性。在此基础上,基于backstepping递推思想,分别针对各子系统设计滑模控制器,并逐步向后递推,构成炮控系统串联滑模控制器。试验表明,该方法能够很好地抑制各种非线性因素的影响,有效地改善系统控制性能。由于各子系统均为一阶系统,ESO和滑模控制器的设计大为简化,易于工程实现。此外,该方法还有效地抑制了传统滑模控制的抖振问题。关键词：炮控系统;串联滑模控制;扩张状态观测器;不确定性- 48
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基于偏振光传感器的移动机器人导航实验
摘要：根据沙蚁Cataglyphis的导航机理研制了一种检测天空偏振光的导航传感器。为测试传感器室外导航性能,设计了采用传感器输出的航向角控制移动机器人按特定轨迹运动的实验。首先,介绍传感器的结构原理及功能模型,为提高传感器精度,在室内用光学积分球模拟天空偏振光源,用精密转台对传感器输出角度进行补偿,补偿后传感器误差在±0.2°以内。然后,简要说明采用的移动机器人平台结构和采用传感器导航的方法。最后,描述导航实验过程,得到了利用光电编码盘输出角度信息与利用偏振光传感器输出航向角两种导航方法的对比实验结果。结果显示,偏振光传感器导航相对于光电编码盘较为精确,二者平均位置误差分别是1.17 cm和31.6 cm。实验证实偏振光传感器误差不随时间累积,能够自主完成移动机器人导航,可用于移动载体自主导航系统。关键词：仿生机器人;移动机器人;天空偏振光;传感器;导航- 56
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发布时间：2020-08-12 -
月基极紫外相机光机结构设计
摘要：为了对地球等离子体层产生的30.4 nm辐射进行全方位的长期监视和观测,研制了月基极紫外相机。相机主体采用多层膜单反射镜光学系统以及30.4 nm球面光子探测器的结构形式,跟踪机构采用俯仰-方位模式,由步进电机驱动实现对地球的捕获。针对卫星发射、地月变轨、月表着陆过程中的振动冲击以及月表残酷的温度环境,月基极紫外相机的光机结构设计考虑了环境(力学、温度)适应性,有限元分析结果表明,光机结构在整机质量<15 kg条件下,一阶谐振频率为49.3 Hz;运动机构在-50~+80 ℃运转自如;在50 ℃均匀温降载荷作用下反射镜面形精度RMS值为13.44 nm(<14 nm),满足相机的技术指标要求。关键词：极紫外相机;光机结构;等离子体层- 57
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发布时间：2020-08-12 -
双经纬仪交会测量火炮调炮精度的误差分析与抑制
摘要：为了改进调炮精度测量方法,对双经纬仪交会测量火炮调炮精度的测量误差和误差抑制方法进行了研究。首先,根据双经纬仪交会测量原理,建立了测量调炮精度的空间解算模型。接着,以DT202C电子经纬仪为例,对影响其测量精度的各项因素进行了系统的定量分析,并建立了测量误差模型。最后,在预先确定炮管上两标记点的前提下,研究了经纬仪最佳布站方式以抑制其测量误差,并采用遗传算法进行了寻优解算。理论计算和试验结果表明,通过经纬仪合理布站,可以使调炮精度的测量误差控制在0.20 mil以内。提出的方法满足了试验需求,消除了经纬仪随机布站引起的测量结果的不确定性。关键词：调炮精度;经纬仪;交会测量;布站;遗传算法- 39
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光电望远镜伺服系统速度环的自抗扰控制
摘要：针对大口径光电望远镜惯量大、存在摩擦非线性的特点,设计了自抗扰控制器以改善伺服系统的速度响应特性。介绍了自抗扰控制器的工作原理和基本结构,给出了控制器参数的选择依据,并仿真分析了各个参数的作用效果。最后,在实际望远镜转台上和常规PID控制器进行了对比实验。结果表明,采用自抗扰控制器,既可以实现大速度阶跃响应快速无超调,又可以缩短低速阶跃响应时间、改善低速平稳性。在以0.005 (°)/s速度运行时,系统稳定时间为1 s,速度波动标准差为0.000 082 (°)/s,最大值为0.000 42 (°)/s,性能明显优于传统的PID控制系统。实验结果证明自抗扰控制器对摩擦、饱和等非线性因素具有抑制能力,可以提高望远镜伺服系统的调速性能。关键词：光电望远镜;自抗扰控制;摩擦补偿;输入饱和;低速性能;伺服控制- 48
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基圆盘与导轨间滑移对双盘式渐开线测量仪测量精度的影响
摘要：由于在双盘式渐开线测量仪中,基圆盘与导轨间的滑移是影响测量精度的重要因素,而有效控制轮轨间的摩擦力可解决基圆盘滑移,本文分别采用传动绳与传动带驱动基圆盘滚动,分析了在不同测量力情况下基圆盘与导轨间的摩擦力及其对滑移的影响。 结果显示,当采用传动绳驱动测量力为0.7 N及采用传动带驱动测量力为0.2 N,基圆盘顺时针转动测量渐开线时,轮轨间的摩擦力分别为0.02 N与0.07 N,此时基圆盘滑移对渐开线测量影响可以忽略。另外,增加基圆盘组件的配重也能够有效减小基圆盘滑移,此时基圆盘顺时针与逆时针转动测得的渐开线齿形的差异为0.06 μm。关键词：双盘式渐开线测量仪;基圆盘;滑移- 46
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Love波传感器的性能分析与实验
摘要：为了制作高灵敏度Love波传感器,分析了Love波在ST-石英和二氧化硅薄膜分层结构中的传播特性,并对该分层结构进行了相关的理论推导和计算。首先,从声学动力学方程出发,分析求解了该分层结构的波动方程,得到了在该分层结构的色散关系及位移表达式。基于得到的解析表达式分析了波结构,绘制了特性曲线,得到了Love波在该结构中的传播特性。最后,应用MEMS工艺制作了由ST-石英为基底、二氧化硅为波导层的Love波传感器,并通过电化学微电铸的方法进行了实验验证,且对理论灵敏度与实验灵敏度之间不一致的原因进行了分析。测试数据显示,该传感器的质量灵敏度为100 cm2/g,最低检出限为3.65 ng,结果证明了该Love波传感器基本满足高灵敏度生化检测的要求。关键词：Love波传感器;色散曲线;质量灵敏度;循环伏安法- 45
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基于压电作动器的直线电机及其高效驱动
摘要：由于传统的压电作动器驱动易造成严重发热、波形欠佳以及处理速度要求较高等问题,本文提出了一种新型的基于压电作动器的非共振型直线电机及其驱动方式。为满足作动器大容性负载特性及其驱动器对高频率的需求,通过电路匹配分析,提出了直流升压变换器和谐振变换的驱动方案,设计了偏压电路使输出驱动波形满足作动器驱动电压的要求。采用傅里叶变换对设计的电路波形及电路功率进行了分析与计算,结果显示采用新驱动方式电路消耗的功率仅是线性驱动方式的61.7%。将设计的新驱动电路用于双作动器驱动的新型非共振型直线电机驱动实验表明,电机运转平稳,电路功耗小,实现了变频和变压驱动。关键词：压电作动器;电机;谐振电路;偏置电压- 69
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微纳技术与精密机械
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改进的抗全仿射尺度不变特征变换图像匹配算法
摘要：针对现有匹配算法难以解决图像发生仿射变换特别是发生大视角变换时的有效匹配问题,本文对匹配稳定性较好的尺度不变特征变换(SIFT)算法进行了深入研究和改进。借鉴其模拟和归一化相结合的思想对相机光轴的经度角和纬度角进行模拟并采用SIFT算法进行匹配。结果显示,提出的算法不仅保留了SIFT原有的对仿射变换的抵抗能力,而且对视角变换也有很好的鲁棒性,实现了完全的抗仿射变换。实验结果表明,与传统的SIFT算法相比,本文算法对仿射变换尤其是有大视角改变时有更好的适应性。关键词：图像处理;尺度不变特征变换算法;特征匹配;仿射不变量- 66
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基于聚类分析与支持向量机模型的缸盖座圈图像判别
摘要：为在生产现场及时检测出发动机缸盖气门座圈未被压装到位的情况,采用蚁群聚类算法对状态各异的缸盖气门座圈缝隙图像进行合理归类,并在聚类基础上推演相关支持向量机(SVM)模型实现检测的早期分流,从而提高现场运行速度与检测判别性能。首先,分析缸盖座圈缝隙图像差异,确定体现检测图像宏观特征的观测点,采用聚类数目未知时的蚁群聚类算法确定基本分类估计。然后,对不同来源的缸盖所表现出的差别变异,通过聚类数目已知时的蚁群聚类算法推演例外的新类,借此自动覆盖所有可能出现的多种情况,以便在测试快速判别检测样本的归属。另外,借助聚类结果提示选取区分度高的样本,确定相关的SVM模型,将明确属于合格的多数缸盖从待检测队列中分流出去,从而显著提高整体检测的速度。实际测试表明,采用本方法所构成的检测装置错判率误差小于0.5%,不可容忍错判率为零,可满足工业生产现场检测的需要。该方法对状态各异以及多变图像的处理具有参考价值。关键词：发动机缸盖;图像处理;蚁群算法;聚类分析;支持向量机- 76
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基于对比度敏感度的无参考图像清晰度评价
摘要：提出一种基于对比度敏感度的无参考图像清晰度评价方法,用于评价光测设备无参考电视图像的清晰度。首先通过低通滤波器构造原始图像的参考图像,并对两者进行离散余弦变换(DCT),其次将变换后的中频系数和高频系数各分为高低两档后进行离散余弦反变换处理得到各自子图像,然后计算相应子图像的结构相似度SSIM,最后将各子图像结构相似度加权求和得到图像的清晰度;为体现对比度敏感度函数(CSF)特性,权值设为该频带内所有频率系数绝对值的均值。对145幅高斯模糊图像的评价结果显示,相关系数(CC)为0.915 2,Spearman等级相关系数(SROCC)为0.907 9,离出率(OR)为0.034 5,准确性、单调性、一致性较高,可以在序列离焦电视图像中快速准确地找出离焦量最小图像,且效果优于运用较广泛的调焦评价函数梯度能量函数等4种传统梯度评价函数;对于不同类型的电视模糊图像的评价结果更加符合人眼的视觉特性,可以满足对光测设备无参考电视图像清晰度评价的要求。关键词：图像质量评价;无参考;对比度敏感度;人眼视觉系统;清晰度;结构相似度- 65
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多步变权重复合的通用星点聚心
摘要：为了解决星敏感器星点质心定位中对过曝光星象的聚心问题,提出一种通用的星象聚心算法。采用先对局部星象区域进行初步计算,进而通过整体复合实现对所有星象的质心定位。首先,结合实拍星图介绍了想象的过曝光星象存在及区域分布;在分析其分布特性的基础上检测各行/列的过曝光区域尺度,根据与尺度相关的规则对相应点的灰度值进行空间缩放;然后利用质心平方加权法对缩放后的点值进行计算,得出局域的初步结果;进而结合过曝光区域的尺度对相应初步计算结果分配权值因子;最后,对全部结果进行复合得到最终结果。实验结果表明,采用提出的算法在全随机模拟情况下,当随机噪声强度达到30 pixel时,对星象的聚心精度依然优于0.05 pixel,能够满足实际应用中对聚心算法的精度和适应的要求。关键词：星敏感器;星点聚心;过曝光区域检测;点值缩放;变权重复合- 38
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发布时间：2020-08-12 -
TDI CCD电荷转移对遥感相机成像质量的影响
摘要：由于多相位TDI CCD行间电荷转移引起的像移无法通过光、机、电等方法消除,本文研究了电荷转移对遥感相机成像质量的影响。首先,介绍了推扫式遥感相机的工作原理与前向像移补偿方法。接着根据TDI CCD行间电荷的转移方式,利用脉冲传递函数建立了电荷转移速度模型,并对TDI CCD电荷转移速度与景物像点移动速度进行了比较分析,揭示了TDI CCD电荷转移像移产生的原因。然后,建立了多相位TDI CCD电荷转移像移的调制传递函数,定量给出了二、三、四相位TDI CCD电荷转移像移引起的空间频率对比度损失。最后,搭建测试平台,采用胶片式遥感相机获取了奈奎斯特频率处的靶标图像,其分辨率为60 lp/mm,并比较了三、四相位TDI CCD电荷转移像移对靶标分辨率的影响。实验结果表明,提出的电荷转移像移模型与图像实验仿真结果相吻合。关键词：时间延迟电荷耦合器件;遥感成像系统;电荷转移;调制传递函数- 55
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发布时间：2020-08-12 -
基于血管内超声图像自动识别易损斑块
摘要：为克服手工判别动脉粥样硬化易损斑块耗时耗力、主观性强、重复性差等缺点,研究了基于血管内超声自动识别易损斑块的方法。首先将Contourlet变换与Snake模型相结合进行斑块的图像分割,提取内腔轮廓与外弹力膜。接着实现经典形态特征的计算机自动提取,并提取纹理、弹性两类新特征以量化斑块属性,其中纹理特征包括一阶统计量和灰度共生矩阵特征,弹性特征的提取则基于非刚性图像配准。最后设计Fisher线性判别、支撑向量机、广义相关学习矢量量化3种分类器进行分类判决。对124例斑块(36例易损,88例非易损)的实验结果表明:20个形态特征、24个纹理特征和6个弹性特征在两类斑块间存在显著性差异(P<0.05);采用三类特征由支撑向量机进行分类时效果最好,在测试集上敏感性、特异性、准确率和约登指数分别达到91.7%、97.7%、96.7%和89.4%,表明利用血管内超声图像中斑块的三类特征能自动、准确地识别易损斑块。关键词：血管内超声;动脉粥样硬化易损斑块;特征提取;模式识别;图像分割- 78
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发布时间：2020-08-12 -
基于极线校正的快速相位立体匹配
摘要：基于双目结构的投影栅相位法利用相位值建立左右图像对应点匹配关系,但传统相位立体匹配方法匹配速度较慢,因此本文提出了一种基于极线校正的相位立体匹配方法来提高相位立体匹配速度。首先,通过极线校正算法将双目立体视觉几何结构转换成极线标准几何结构,即左图中任意一点在右图的极线是与该点纵坐标相同的水平直线。然后,在对左右相位图进行极线校正的基础上,给出了改进的相位立体匹配方法步骤。最后,通过对实物进行三维重建,分析比较了传统相位立体匹配方法与改进方法的性能。实验结果表明,与传统方法相比,改进的方法将匹配时间缩短了63%,能够满足工业应用对测量速度的要求。关键词：投影栅相位法;极线校正;相位立体匹配- 63
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发布时间：2020-08-12 -
天文观测CCD相机中Smear效应的消除
摘要：为了有效消除帧转移型相机的Smear效应,针对其成像机理及特性,提出了一种基于背景估计的适用于序列图像中Smear效应的消除方法。该方法通过对含有Smear效应的原始图像灰度分布进行统计分析,自适应判定Smear效应的发生位置;然后,采用截尾均值滤波(ATMF)技术高精度估计Smear效应的强度;最后,通过差分的方式消除Smear效应。实验结果表明,该方法在有效保留弱小目标和背景信息的基础上,可较好地消除图像中的单个或多个Smear效应,提高了图像的视觉质量,基本满足天文观测相机的观测要求。关键词：天文观测CCD相机;帧转移;Smear效应;截尾均值滤波- 56
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基于神经网络边缘提取的工业CT图像与CAD模型的比对检测
摘要：研究了一种对工业计算机断层(CT)图像与计算机辅助设计(CAD)模型进行比对检测,分析工件制造误差的方法。首先,用模板自适应细胞神经网络提取工业CT图像边缘,并进行三方向CT切片边缘数据融合处理以获得完整的三维边缘面。然后,先结合主成分分析和最小包围盒的思想对CT边缘面数据与工件的CAD模型实现粗配准,再用奇异值分解-迭代最近点算法对其进行精配准,其中最近点对的求取用k-d树进行加速,从而实现对工件制造误差的分析。实验结果显示,文中的方法能够实现工件的比对检测,自动化程度高、能直观显示误差分布且精度高,表明通过改进工件CT图像与CAD模型的比对检测方法,可将工业CT技术用于制造工艺分析与改进中。关键词：计算机断层成像;计算机辅助设计;神经网络;迭代最近点;比对检测- 75
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金相图像的晶界恢复与重建
摘要：针对定量金相分析中金相图像的晶界恢复与重建以及数学形态学在图像处理中的特殊作用,从理论上证明了传统膨胀运算对图像灰度连续性的影响及影响程度与结构元素尺寸的关系,并对传统的膨胀运算的定义做了改进,据此提出了多尺度测地膨胀算法并以此恢复和重建金相图像的晶界。首先依据改进的膨胀运算对金相图像进行预处理;然后用多尺度迭代腐蚀和多尺度测地膨胀方法得到晶粒的种子;最后用条件粗化方法对晶粒的种子进行区域生长、产生晶界线。实验结果表明,与传统的重复测地膨胀方法以及基于微分运算的图像分割等方法相比,本方法不仅可快速恢复与重建晶界线,而且获取的晶界线更加清晰准确、连续光滑。关键词：晶相图;晶界恢复;晶界重建;膨胀;灰度连续性;多尺度测地膨胀- 55
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发布时间：2020-08-12
信息科学
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