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最新刊期
2012 年 第 2 期
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模拟退火-爬山混合算法用于无波前传感器快速像差校正
摘要：为了校正激光光束波前像差,建立了一种基于压电微变形镜的自适应光学系统。提出了用模拟退火-爬山混合算法来控制系统中37单元单压电片变形镜,补偿激光光束波前像差,实现对光斑的快速校正。提出的混合算法先使用模拟退火算法为爬山法提供一个较好的校正起点,再用爬山法对像差进行精确校正,仅需要少量的模拟退火迭代过程即可提供一个好的校正起点。由于精确校正阶段的爬山法速度快,因此获得相同校正效果需要的迭代次数比普通模拟退火算法减少了50%以上;同时由于爬山法校正起点较好,大大降低了进入局部最优值的可能。最后,实验验证了模拟退火-爬山法对激光光束波前具有更佳的校正效率。关键词：自适应光学;模拟退火-爬山混合算法;压电变形镜;波前像差;波前校正- 46
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发布时间：2020-08-12 -
中间视觉条件下的道路交通安全照明
摘要：研制了反应时间测定仪,用于有效评价中间视觉条件下的道路交通安全照明。通过采集发光二极管(LED)、高压钠灯(HPS)、金卤灯(MH)3种不同光源背景下人眼观测目标的反应时间,研究在中间视觉条件下各种光源的视觉功效。首先,测试了在不同背景亮度、视标对比度、视标偏心角下,人眼在不同光源下辨认视标的反应时间。然后,利用相关系数法对数据进行回归分析,得出反应时间与不同背景亮度、视标对比度和视标偏心角的关系。最后,基于视觉功效法分析研究了3种光源在中间视觉条件下的反应时间趋势和道路交通安全照明光源光效。结果显示,当背景亮度≤1.5 cd/m2,高压钠灯与金卤灯、LED灯产生相同视觉功效时,高压钠灯所需的背景亮度最大,金卤灯次之,LED灯最小。在中间视觉条件下,LED作道路照明光源的视觉功效优于其他两种光源。关键词：中间视觉;道路照明;视觉功效;曲线拟合;反应时间测定- 38
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发布时间：2020-08-12 -
剪切散斑干涉术中剪切量的测量
摘要：由于采用剪切散斑干涉术测量离面应变和面内应变都与剪切量有关,所以剪切量的测量精度决定了应变场分布测量的准确性。本文论述了公式法、成像法、莫尔条纹法和相关法等4种剪切量测量法的测量原理,定性分析了它们的测量范围。搭建了一套剪切量测量系统,利用成像法、莫尔条纹法、相关法测量剪切散斑系统的剪切量,并以公式法计算的结果为准,比较其他3种方法的测量结果。结果表明:剪切量>3 mm时,利用相关法测量具有较高的测量精度;剪切量<3 mm时,莫尔条纹法测量效果会更好。因此,实际应用中,应该先根据实际测量条件估算剪切量的大致范围,然后依据估算范围选择合适的测量方法。关键词：剪切散斑干涉术;应变场分布;应变场测量;剪切量测量- 78
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发布时间：2020-08-12 -
改进的宽谱段车尔尼-特纳光谱成像系统设计
摘要：针对传统的车尔尼-特纳光谱仪像散较大的缺点,基于像差理论,提出了一种改进的车尔尼-特纳光谱成像系统。将平面光栅置于发散光中,利用平面光栅产生的像散来补偿物镜产生的像散。推导出了宽谱段像散同时校正条件,实现了宽谱段像散的同时校正。具体分析了像差校正的原理和方法,编制了初始结构快速计算程序。作为实例,设计了一个谱段为540~780 nm的宽谱段像散同时校正车尔尼-特纳光谱成像系统,利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱成像系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结果进行了分析。结果表明,全视场调制传递函数在整个工作波段均达到0.52以上,实现了宽谱段像散的同时校正,并获得了良好的成像质量,满足了设计指标要求,结果也证实了所提出的改进方法是可行的。关键词：光学设计;车尔尼-特纳光谱成像系统;高光谱成像仪;平面光栅;像差校正- 34
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发布时间：2020-08-12 -
双通道激光主动探测系统
摘要：为了有效探测"猫眼"目标的微弱回波信号并获得目标区域的直观图像信息,设计了基于雪崩光电二极管(APD)单元探测器和电荷耦合器件(CCD)面阵探测器的双通道激光主动探测系统。介绍了硬件设计的基本思路,包括各模块功能、组成和主要部件所采用的型号。针对双通道探测模式的关键技术,阐述了APD探测模式下接收放大电路的设计方法,并分析了CCD探测模式下响应波长的匹配问题。最后,在外场条件下,利用望远镜和激光测距机等典型"猫眼"目标对该双通道激光主动探测系统进行了实验验证。实验结果表明,利用APD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应是类镜面目标回波能量响应的2.87倍以上;利用CCD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应和2 500 m距离处激光测距机光学窗口的回波能量响应分别是背景目标回波能量响应的2.72倍和2.31倍以上。该双通道激光主动探测系统可将典型"猫眼"目标从背景及干扰目标中清晰检出,验证了探测系统设计的合理性和有效性。关键词：激光主动探测;“猫眼”效应;雪崩光电二极管(APD);电荷耦合器件(CCD);目标识别- 65
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发布时间：2020-08-12 -
半导体激光鼓膜造孔术的光学系统设计
摘要：设计并研制了一套可在视频监控和红光指示下实施半导体激光鼓膜造孔术的光学系统。首先,利用光束整形和波长合束技术将半导体激光单管出射的650 nm激光和半导体激光列阵出射的810 nm激光耦合到芯径为200 μm,数值孔径为0.22的光纤中;然后,利用消色差透镜准直光纤出射的双波长激光,再利用另一个消色差透镜将光束聚焦到耳鼓膜上,该聚焦镜可通过机械部件沿光轴方向移动,从而调节鼓膜上光斑的大小;成像部分则直接使用商用视频耳镜;热反射镜用于使激光和成像光同轴。手术时,根据显示器上的红色指示光斑确定造孔位置。测量结果显示:该系统出光孔处的激光功率在0~13.3 W间连续可调,造孔直径在1~3 mm内连续可调。使用本系统可缩短手术时间,减少并发症;儿童患者手术时无需全身麻醉。另外,该系统还具有整机体积小、重量轻、电光转换效率高等优点。关键词：光纤耦合半导体激光器;激光鼓膜造孔术;红光指示;热反射镜;消色差透镜- 53
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发布时间：2020-08-12 -
基于主动视觉标定线结构光传感器中的光平面
摘要：提出了一种基于主动视觉的光平面标定方法实现对线结构光传感器的自动标定。与以往求取光平面上标定点后拟合平面的方法不同,该方法通过控制传感器做若干平移运动分两步完成标定。首先,经多次平移运动得到光平面中相互平行直线在摄像机中的投影,经计算消影点完成光平面法向的标定。然后,控制传感器沿设定的与光平面法向垂直的方向做2次平移运动,使其满足三点透视模型(P3P),完成摄像机坐标系原点到光平面距离信息的标定。实验结果表明:该标定方法具有较高的准确性,平均绝对测量偏差为0.015 4 mm,相对误差为0.183 0％。该方法本质上属于自标定方法,标定过程无需使用标靶,降低了标定成本,且操作灵活方便,适合现场标定。关键词：线结构光传感器;光平面标定;消影点;三点透视模型;主动视觉- 80
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发布时间：2020-08-12 -
光纤色散法测量闪烁体脉冲光谱
摘要：提出了一种利用光纤波长色散测量脉冲光谱的方法。由于具有较宽光谱的脉冲光在一定长度的光纤中传播时会发生波形展宽,需要根据测量和标定结果校正展宽的波形才能得到光源的实际光谱曲线。标定时首先利用ps级脉冲光源对测量系统进行时间响应标定,得到系统的时间响应函数;接着测量不同波长光的走时,得到不同波长的群折射率;最后测量光纤中的光谱衰减,得到各种波长的相对衰减或传输效率。利用以上3个标定结果,对波形进行数字逆卷积,并进行走时校正和衰减系数校正,即可对所得到的波形进行恢复。经实验测量和数据处理,得到了一种红光闪烁体的发光光谱曲线,其中心波长与用其他方法测到的中心波长的差小于2 nm,谱线形状基本一致。研究显示,在脉冲光的脉冲宽度远小于其色散展宽时,可以利用光纤的波长色散对脉冲光的光谱进行测量。关键词：光纤色散;脉冲光谱;发光光谱;闪烁体- 38
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潜望镜式卫星光通信终端的CCD粗跟踪
摘要：由于轻小型卫星光通信系统中潜望镜的光学结构随粗瞄机构姿态变化而发生改变,使得相应的跟踪算法变得较为复杂,本文对潜望镜式星间激光通信终端粗跟踪算法进行研究以提高粗瞄机构的跟踪精度。利用矩阵光学方法,建立了潜望镜式光通信终端中光学器件的矩阵模型,在获得CCD测角模型后,推导了基于CCD测角的粗瞄装置自动跟踪算法模型,实现了潜望镜式光通信终端粗瞄装置对目标光束的快速跟踪,并对模型进行了相应的实验验证。实验结果表明,该CCD测角跟踪模型正确地反应了实际终端中的光学传递关系,能够正确地对CCD图像位置信号进行处理并获得稳定跟踪角度,平均跟踪精度优于10 μrad,满足卫星激光通信中稳定可靠、高精度粗跟踪的要求。本文提出的方法对类似的光学系统具有借鉴意义。关键词：卫星光通信;潜望镜;电荷耦合器件(CCD);测角算法;瞄准、捕获、跟踪(PAT)系统- 55
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发布时间：2020-08-12 -
CO激光在非线性晶体ZnGeP2和 GaSe中的混频效应
摘要：为了获得2.15~1 500 μm的相干光源,研究了CO激光在高质量非线性晶体ZnGeP2和GaSe中的混频效应。为了提高转换效率,在激光锁模方式下对CO激光器的二次谐波、和频和差频的产生进行了研究。结果显示,利用GaSe晶体和ZnGeP2晶体,调Q多谱线CO激光辐射的谱线内倍频效率分别大于0.3%和1.1%。采用ZnGeP2晶体进行倍频时,可调谐锁膜CO激光器的转换效率为12.5%。 模拟结果显示,二次谐波与和频产生的输出光谱相同。相邻谱线下,和频和差频的产生过程中,基波和一次谐波可以分别在4.0~5.0 μm和100~≥1 200 μm (太赫兹范围)形成振荡。利用锁模CO激光器在ZnGeP2晶体中的混频效应,可以得到2.15~≥1 500 μm的相干光源,同时转换效率可达到甚至高于12.5%。关键词：非线性晶体;ZnGeP2晶体;GaSe晶体;混频效应;脉冲CO激光;锁模- 47
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发布时间：2020-08-12
现代应用光学
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用于异形孔精密加工的超磁致伸缩构件的线性化迟滞建模
摘要：根据超磁致伸缩构件精密加工异形孔刀具轨迹的特点,采用纯延时环节串联线性化模型,建立其在高频驱动下驱动电流与输出微位移的迟滞非线性动态模型。通过一定频率下驱动电流与输出位移的相关辨识,获得系统纯延时环节的补偿参数,并建立了驱动电流与无相位差输出位移的线性化模型。当实时控制时,通过迟滞非线性模型的直接逆模型补偿,使位移输出与异形孔的理想刀具轨迹一致。实验验证表明,直接逆模型的最大开环控制误差为2.7 μm,最大相对误差为10%。进一步对构件进行微位移反馈闭环控制,实验误差最大值为1.2 μm,最大相对误差为7%,提高了系统的控制精度。关键词：超磁致伸缩构件;异形孔精密加工;线性化迟滞模型;参数辨识;相关分析- 54
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发布时间：2020-08-12 -
基于可重构技术的上面级航天器综合电子系统
摘要：为实现卫星工程的整体优化,本文打破传统卫星与运载器独立各自设计的界限,将小卫星和小运载器上面级有机融合构成一类上面级航天器,并给出了适用于上面级航天器的可重构综合电子系统方案。该电子系统以Microblaze软核处理器为核心处理单元,采用基于CAN总线的分布式网络结构提高系统的可扩展性,并利用可重构技术实现电子系统核心处理单元的分时复用,以满足运载段和在轨段对电子系统的不同需求。实现了姿态轨道控制算法硬件化,减轻处理单元的负担,提升了系统的计算和处理能力。设计并建立了半物理实验系统,对飞行全过程、全模式进行了仿真验证。结果表明:运载段控制周期达到10 ms,姿态轨道算法硬件化后运行时间约为7.5 ms;相机工作期间姿态指向精度达0.035°,稳定度达0.000 68(°)/s。所设计的可重构综合电子系统完成了上面级航天器的全模式飞行任务,满足运载段强实时性、在轨段高可靠性以及高精度控制等要求。关键词：上面级航天器;综合电子系统;可重构技术;现场可编程门阵列(FPGA)- 43
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发布时间：2020-08-12 -
控制力矩陀螺框架系统的谐振抑制与精度控制
摘要：控制力矩陀螺(CMG)框架系统的速率控制精度是影响其输出力矩精度的重要因素,系统中谐波减速器提高了框架系统的动态响应能力,但其产生的机械谐振大幅降低了系统的控制精度。为抑制框架系统的谐振并满足系统的控制精度,本文建立了框架系统的动力学模型,根据系统动态性能要求选取合适的阻尼系数来设计系统主导极点,使控制器产生的零点与机械谐振对应的极点重合形成偶极子,从而抑制系统的机械谐振。仿真和实验结果显示:提出的方法有效地抑制了控制力矩陀螺框架系统的谐振,0.175 rad/s恒速控制精度为0.002,0.175 sin(2πt) rad/s正弦随动控制的幅值相对误差为3.28%,相位差为0.13 rad。结果很好地满足了控制力矩陀螺的高精度输出力矩需求。关键词：控制力矩陀螺;框架系统;谐振抑制;高精度控制;零极点配置- 54
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发布时间：2020-08-12 -
高精度无导轨位移平台误差分析
摘要：研究了基于补偿式柔性平行四杆机构的高精度位移平台的运动精度,对变形板尺寸误差、比例杆球心距误差和内外变形板装配夹角误差等误差源进行了分析计算。采用半梁模型分析了变形板,得到变形板行程与耦合位移量的关系,给出了平台直线度误差和耦合位移量误差关于平台位移和变形板尺寸的表达式。使用自准直仪和高精度微分测量头对平台直线度和耦合位移量进行了测量,结果表明:该补偿式结构的高精度无导轨位移平台在大行程(5 mm)工作时,仍具有较高的运动精度,直线度小于1.5″,耦合位移量小于13.7 μm,与理论分析吻合。关键词：位移平台;直线度;耦合位移;柔性四杆机构;变形板- 45
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发布时间：2020-08-12 -
辅助溶剂对PMMA微流控芯片模内键合的影响
摘要：为了提高聚合物微流控芯片的键合效率,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片为对象,以微型注塑机为平台,研究了聚合物模内键合方法。利用注塑机提供的合模力作为键合力,利用模温机提供键合温度,选择异丙醇作为辅助溶剂,借助溶剂溶解特性来降低模内键合中的键合温度和压力。在30~70 ℃,用测量显微镜和台阶仪测试分析了不同键合温度条件下,辅助溶剂对芯片的表面形貌和微通道结构的影响;利用辅助溶剂进行模内键合实验,用电子万能实验机测试了芯片的键合强度,对模内键合工艺参数进行了优化。结果表明:异丙醇对键合质量的影响与键合温度、键合时间有关,在较高温度下会使芯片产生皲裂、微沟槽变形和堵塞;在键合温度为35 ℃,键合时间为5 min时,芯片的表面质量和微沟槽形貌较完整,键合强度不小于2.64 MPa。关键词：模内键合;聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);微流控芯片;异丙醇;微注塑;溶剂辅助键合- 45
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发布时间：2020-08-12 -
基于摄像法测量弹丸的空间炸点位置
摘要：为了测量了近炸引信对空中目标引炸的炸点位置,提出了采用基于定目标为参照的双面阵相机交汇摄像法来获取高空弹丸炸点三维坐标参数。根据试验测试要求,分析了相机交汇摄像原理与方法,建立了弹丸炸点三维坐标位置计算模型;利用交汇相机的空间几何关系、图像处理技术与模拟目标实际尺寸,研究弹丸炸点相对模拟目标的空间三维坐标算法,并分析了坐标参数修正方法;利用微分法对参数进行误差分析。分析计算显示,坐标误差均小于40 mm;实弹试验和图像处理显示,相机交汇摄像法可以获得弹丸炸点三维坐标。对四光幕法与摄像法的对比表明,两种方法在高低方向所测数值平均差为0.158 m,左右方向数值平均差为0.114 m。关键词：交汇摄像法;面阵相机;弹丸;近炸引信;炸点位置- 52
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单热源作用下滚珠丝杠的温度场建模与热误差预测
摘要：研究了滚珠丝杠在单热源作用下的温度场模型,以便快速、准确地预测滚珠丝杠的热误差。根据丝杠的导热方程,在合理修改边值条件的基础上,建立滚珠丝杠的温度场理论模型,引入随温度变化的参数α'修正该模型,并提出模型参数的辨识方法。结合机械热变形理论,用所建立的温度场模型预测滚珠丝杠的热误差,进行温度场模型参数辨识实验和模型预测效果的验证实验。结果显示:基于温度场模型预测的温升值与实验测得的温升值之间的最大误差为0.8 ℃;热误差预测结果与实测结果的最大误差为3.8 μm。结果表明所建立的温度场模型可以较准确地反映滚珠丝杠在单热源作用下的温度分布,进而可以较准确地预测滚珠丝杠的热误差。关键词：滚珠丝杠;温度场;热误差;单热源- 46
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发布时间：2020-08-12 -
静电拉伸薄膜反射镜的多电极成形控制
摘要：针对现有薄膜反射镜成形控制方法存在求解复杂,工程实用性差等问题,提出了基于反演求解的半解析成形控制方法。首先,基于Karman方程和静电场理论推导了所要拉伸的抛物面面形与施加压强分布的关系及实验所需的离散电极环电压值;其次,利用有限元软件建模和分析,验证所推导的压强分布;最后,在口径为300 mm的三环电极的静电拉伸反射镜实验平台上进行了验证实验。实验显示,拉伸面形最大变形量与理论值基本吻合,面形误差与传统均匀压强下的相比有所减少,最好的实验结果得到的PV值和RMS值较均匀压强下的值分别减少了9.76%和15.38%。仿真及实验结果表明:所描述的方法可以控制面形并提高面形精度,与传统的成形控制方法相比较具有简单实用等优点。关键词：静电拉伸薄膜;薄膜反射镜;成形控制;反演求解- 50
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各向异性湿法刻蚀 z切石英后结构侧壁形貌的预测
摘要：基于石英晶体各晶面的湿法刻蚀速率,研究了石英微结构侧壁形貌的预测方法,讨论了各向异性湿法刻蚀石英的规律。首先,总结了石英各主要晶面的相对刻蚀速率,分别绘制了x、y族刻蚀速率矢量图。然后,在掩模层的边缘处,通过绘制相应的晶面刻蚀速率矢量图,得到各速率矢量的晶面线,晶面线所围成的最小轮廓即是石英微结构的刻蚀形貌。最后,利用该方法预测了x向和y向石英梁的侧壁形貌。在70 ℃的氢氟酸和氟化铵混合溶液内刻蚀5 h,制作了厚度均为500 μm的x向和y向两种石英微梁。结果显示,y向梁的-x向侧壁有一均匀整齐的晶棱,棱高210 μm,而+x向侧壁平滑。x向梁的侧壁均有晶棱,+y向晶棱较大,棱高为450 μm,-y向晶棱棱高为240 μm。所制作梁的侧壁形貌与预测结论基本吻合,验证了预测方法的正确性。基于该方法可在石英微结构的设计阶段,通过引入工艺因素对微结构进行优化。关键词：z切石英;微结构;各向异性湿法刻蚀;形貌预测- 63
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使用目标多特征识别的纳米纤维制造在线监测系统
摘要：针对电纺丝成型纳米级纤维工艺中因供料速度与电压值不匹配而出现的不稳定现象-流涎,提出了基于目标多特征识别的纳米纤维制造在线检测系统来提高纳米纤维成型质量的稳定性并实现纤维直径的可控性。首先,使用工业CCD对喷头出口处的泰勒锥进行连续图像采集,并对其进行锐化、滤波、阈值分割等预处理;然后,用目标多特征识别算法对泰勒锥的周长、面积和锥高等特征进行识别,实现对泰勒锥的形态和大小实时判别;最后,以判别结果作为控制系统的反馈信号,实时在线调节供料模块或电源模块驱动供料速度与电压达到匹配。实验结果表明,当电压为8 kV,系统能在0.43 s后达到稳定,从而维持泰勒锥形状稳定,无流涎现象,得到直径均匀的纳米纤维。提出的方法有效地解决了电纺纳米纤维直径不均匀和不可控制的难题。关键词：电纺丝;工艺控制;图像处理;泰勒锥;多特征识别- 56
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大视场多像机视频测量系统的全局标定
摘要：针对大视场多像机视频测量系统的全局标定,提出并实现了一种基于近景摄影测量技术的高精度像机标定方法。首先,设计一种带有标志点的十字架形标定参考物,十字架正反两个表面粘贴有环形的编码标志点和圆形的非编码标志点。然后,在现场用工业摄影测量系统XJTUDP重建出双面标定十字架的精确结构尺寸数据;将标定十字架在公共视场范围内依次摆出多个姿态,并控制多像机同步拍摄各姿态的图像。最后,为大视场像机选择10参数非线性成像模型,对采集的图像组依次进行标定运算,标定出各像机的内参数和畸变参数,并全局定向出各个像机在统一坐标系下的外方位参数。实验结果表明,该标定方法的重投影误差小于0.05 pixel;利用标定结果测量高精度标准尺长度,相对误差小于1/4 000,可满足大视场多像机视频测量对精度和效率的要求。关键词：视频测量;多像机标定;全局标定;光束平差;双面十字架- 67
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光电轴角编码器细分信号误差及精度分析
摘要：高分辨力光电编码器通常利用码盘精码两路正交的正、余弦信号,通过细分达到高分辨力。为使细分技术更加完善,本文对细分误差进行了专题研究。分别对信号直流分量误差、幅值误差、相位误差、谐波分量误差、噪声误差和量化误差等进行了数理分析,通过对细分误差的特性分析,得出了误差规律及其计算公式,形成了比较完整的光电编码器细分误差及精度分析的数理结果。结果表明,一般情况下细分精度在1.5%左右。文章指出,利用码盘精码通过细分提高分辨力,应在码盘选择、轴系设计、信号提取、电路设计、工艺调试等各个环节充分考虑细分误差的影响。研究结果可用于在产品设计时,合理进行误差分析与分配,预估产品的精度,为减小设计误差提供参考。关键词：光电编码器;轴角编码器;细分误差;精度分析- 168
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微纳技术与精密机械
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影响测绘相机匹配精度的辐射指标量化
摘要：考虑测绘相机的辐射指标对影像匹配精度的影响,对相机辐射指标的量化进行研究,建立了辐射指标与影像匹配精度之间的关系模型,为确定测绘相机辐射指标提供理论支持。推导出了最小二乘影像匹配精度的计算模型,提出影响匹配的主要因素,包括成像场景特性、传递函数(MTF)、信噪比(SNR)与辐射畸变(RD);对上述因素产生的像质退化进行建模与仿真,结合最小二乘匹配以及遗传算法的BP神经网络模型(GABPNN)建立辐射指标与匹配精度之间的数值模型;最后利用仿真与在轨获取的遥感影像数据验证模型。试验结果表明,该模型估算精度<0.01 pixel。利用该模型在匹配误差<0.1 pixel的测绘需求下,分析出相机的辐射指标应满足MTFN>0.08、SNR>45以及RD<4%。关键词：测绘相机;辐射指标;匹配误差模型;遗传算法反向传播神经网络(GABPNN)- 41
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三角剖分以及径向基函数神经网络在星图识别中的应用
摘要：根据经典径向基函数(RBF)神经网络的优势,结合星图模式样本集的特点,设计了一种适合星图模式样本的网络训练算法。从提取星图模式入手,引入三角剖分理论,将可能出现在同一视场内的恒星以三角形的形式连接起来,提取连接的角距作为星图模式,建立了具有完备性、平移旋转不变性的星图模式样本集。然后,利用RBF神经网络做星图识别,研究顺序训练方法和批量训练方法,总结多种经典算法的优缺点,并设计了一种训练方法。通过实验证明了该种方法较其他经典算法更为适合学习星图模式样本。最后,给出RBF神经网络相关的训练数据,并通过模拟星图软件获得若干模拟星图作为观测样本,利用已经训练好的神经网络进行识别。试验结果表明,测试网络能够正确识别这些星图。关键词：星图识别;三角剖分;径向基函数(RBF)神经网络;ROLS算法;GAP算法- 40
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复杂海空背景下弱小目标的快速自动检测
摘要：针对海面运动载体的可见光序列图像,结合复杂海空背景图像的特点,提出了一种不以检测海天线为前提的弱小目标检测方法。首先,修复图像中被高亮度噪声损毁的部分,如曝光区域或反光区域;接着,量化子图像的区域复杂度以及单元区域上下邻域的灰度差异,据此来判断海天线区域是否存在,若存在则预测海天线区域的位置,否则放弃后续处理;然后,采取Mean-shift分割算法中先滤波后聚类的策略,使用周围纹理抑制滤波来平滑海天线区域,并以像素点和点集为单位对平滑图像进行聚类;最后,将最大面积区域与其他区域分离来二值化图像,完成目标提取。试验证明,该方法能够很好地定位目标信息,单帧处理平均耗时为35 ms,具有准确性和实时性。关键词：目标检测;图像修复;区域预测;周围纹理抑制滤波;聚类- 40
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采用改进辅助粒子滤波的红外多目标跟踪
摘要：结合改进的辅助粒子滤波与马尔科夫随机场,提出一种多目标跟踪算法来跟踪红外场景中的多个目标。依据目标区域的灰度直方图描述目标,使用标准辅助粒子滤波对各目标的采样粒子集进行粗略优化,同时在辅助粒子采样过程中引入Mean-shift算法来提高粒子采样效率,解决多目标跟踪时粒子数量呈指数级增长的问题,并进一步提高算法的实时性。针对多目标跟踪常出现的目标遮挡导致跟踪失败的问题,引入图模型理论,利用马尔科夫随机场来表示多目标跟踪模型,将多目标的跟踪问题转换为图模型的推理问题。实验结果表明,该跟踪算法使用较少粒子便能实现跟踪,跟踪正确率达84%,且能有效解决多目标跟踪时的相互遮挡问题。关键词：多目标跟踪;红外目标跟踪;辅助粒子滤波;马尔科夫随机场- 61
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发布时间：2020-08-12 -
改进蜂群算法在平面度误差评定中的应用
摘要：为了准确快速评定平面度误差,提出将改进人工蜂群(MABC)算法用于平面度误差最小区域的评定。介绍了评定平面度误差的最小包容区域法及判别准则,并给出符合最小区域条件的平面度误差评定数学模型。叙述了MABC算法,该算法在基本人工蜂群算法(ABC)模型的基础上引入两个牵引蜂和禁忌搜索策略。阐述了算法的实现步骤,通过分析选用两个经典测试函数验证了MABC算法的有效性。最后,应用MABC算法对平面度误差进行评定,其计算结果符合最小条件。对一组测量数据的评定显示,MABC算法经过0.436 s可找到最优平面,比ABC算法节省0.411 s,其计算结果比最小二乘法和遗传算法的评定结果分别小18.03 μm和6.13 μm。对由三坐标机测得的5组实例同样显示,MABC算法的计算精度比遗传算法和粒子群算法更有优势,最大相差0.9 μm。实验结果表明, MABC算法在优化效率、求解质量和稳定性上优于ABC算法,计算精度优于最小二乘法、遗传算法和粒子群算法,适用于形位误差测量仪器及三坐标测量机。关键词：平面度误差;人工蜂群算法;最小区域评定;误差评定- 73
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发布时间：2020-08-12 -
相位差异法目标函数的并行化改造
摘要：考虑自适应光学波前探测技术利用相位差异法来估算波前相位畸变和恢复图像时运算量较大,难以用软件在PC平台上实现,而使用数字信号处理(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)搭建计算平台虽然可使运算并行化从而缩短运算时间,但其目标函数结构复杂,因此,本文利用泽尼克多项式的性质,提出了一种相位差异目标函数的改造方法。给出了改造后的目标函数计算公式和梯度计算公式,使相位差异法在每次计算目标函数时只进行多项式运算,从而不仅方便了用DSP和FPGA的硬件实现,也充分利用了硬件处理的并行性。设计了仿真实验和室内实际光路实验,分别以分辨率板和光纤光束为例对模拟图像和实际采集图像进行了恢复。实验结果表明,改造后的相位差异法仍具备较好的图像恢复能力,光纤光束成像分辨率显著提高,颗粒间轮廓清晰可见。关键词：波前探测;相位差异;图像恢复;目标函数;并行计算- 60
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发布时间：2020-08-12 -
遮挡环境下采用在线Boosting的目标跟踪
摘要：针对被跟踪目标在发生严重遮挡时采用基于自学习方法的在线Boosting算法易导致错误累积而产生"漂移"甚至目标丢失的问题,提出了一种基于子区域分类器的在线Boosting算法。首先,将特征池划分为多个子区域分类器对应的子区域特征池;然后,在跟踪过程中自适应地选取子区域分类器来组成强分类器以剔除被遮挡子区域对目标定位的影响;最后,采用对子区域特征池进行部分更新的方法有效解决了特征在线更新时的错误累积问题。对不同视频序列测试的结果表明,当目标大面积被遮挡时本算法能准确定位目标,目标大小为36 pixel×40 pixel时的处理帧率为15 frame/s。与传统在线Boosting算法相比,本算法对发生严重遮挡的目标仍能进行准确跟踪。关键词：在线Boosting;目标跟踪;子区域分类器;抗遮挡- 49
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发布时间：2020-08-12 -
基于灰度差分不变量的快速局部特征描述算法
摘要：提出了一种基于灰度差分不变量区域统计直方图的快速局部特征描述算法来解决传统灰度差分不变量特征描述子计算复杂、稳定性较差且包含的信息量较少的问题。采用低阶且具有微分几何意义的灰度差分不变量描述特征点以降低特征描述子的计算复杂度,提高特征描述子的稳定性;利用特征点邻域的灰度信息和区域信息提高特征描述子的信息含量,增强特征描述子的鲁棒性。将该算法应用于图像匹配。实验结果表明,在图像尺度缩放、旋转、模糊、亮度变化、较小视角变化和JPEG压缩等多种变换条件下,该描述子不仅能够取得较好的匹配效果,而且处理速度比尺度不换特征变换(SIFT)提高约2倍。关键词：灰度差分不变量;特征描述子;图像匹配;图像变换- 34
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发布时间：2020-08-12
信息科学
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