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2016 年 第 2 期
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利用双光杠杆测量非等截面光纤布拉格光栅传感器的应变系数
摘要：使用单个光杠杆监测传感器应变时,传感器两端的被夹持部位受力后易与电子万能试验机的夹持器产生滑移。为了消除滑移影响以提高测试精度,本文使用两套光杠杆建立了测量弹性受力部位呈非等截面的光纤布拉格光栅(FBG)传感器等效应变系数ηεeff的实验测量系统。测试时,将两套光杠杆的平面反射镜分别安放在传感器弹性受力部位两侧的固定端端面上,测量出两个固定端在受力变形后的相对位移和相应的FBG中心波长变化量。然后,使用曲线拟合法和累加均值法对实验测得的数据进行处理来获得ηεeff。建立了仿真模型,得到了ηεeff预估值并与实测值进行了对比。结果显示:实验测得的ηεeff为0.6817με/pm,精度为0.91%,与仿真获得的预估值0.6720με/pm相差仅为1.42%。该方法满足了准确测量非等截面结构FBG传感器应变系数的要求。关键词：双光杠杆;应变系数测量;光纤布拉格光栅传感器;复杂结构- 34
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发布时间：2020-08-13 -
直接测距型无扫描激光主动成像验证系统
摘要：为提高成像效率,研究了基于雪崩光电二极管(APD)阵列和分束照明的直接测距型无扫描激光主动成像系统。系统采用脉冲激光器作为光源,通过测量激光脉冲飞行时间来获取目标距离信息;基于达曼光栅进行分束照明以提高能量利用率。另外,光学系统采用收发共孔径结构,保证了目标处激光脚点和APD阵列各像元的几何对准。与参考APD所采用固定阈值时刻鉴别法不同,系统采用固定阈值与恒比定时相结合的时刻鉴别法处理回波APD阵列的输出信号以适应外光路参数的变化。各通道采用专用计时芯片TDC-GP22测量启停脉冲之间的时间间隔,实现了45 ps的计时分辨率。最后,将19 m和31 m处放置的两个角反射器作为合作目标进行了成像实验,并给出了所获取的距离图像。结果表明:两个目标的平均距离分别为19.28 m和31.54 m,测距误差分别为0.28 m和0.54 m,显示提出的设计方案切实可行。关键词：激光主动成像;无扫描式成像;直接测距;分束照明- 88
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发布时间：2020-08-13 -
基于有效回波概率估计空间碎片激光测距系统作用距离
摘要：基于回波光子数方程估计空间碎片激光测距系统作用距离时,最小可接受回波光子数很难确定。本文提出了通过改变空间碎片实测数据回波稀疏性获得精度变化曲线的退化模型,以"精度不变"作为衡量条件,确定保精度情况下系统最小可识别有效回波概率,从而估算系统作用距离的方法。首先,根据单光子雪崩探测器"关门"特性,得到了有效回波概率与测量距离关系。然后,建立实测数据的稀疏性退化模型得到测量精度与有效回波概率的跃变曲线,根据精度曲线中"保精度平台"的"跳变点"获得最小可识别有效回波概率。最后,根据最小可识别回波概率获得系统对不同大小典型空间碎片的作用距离。分别处理了有效截面积为3.8840,6.3912和9.8555 m2的3种典型空间碎片的实验数据,结果表明:系统在满足m级测距精度的前提下,可识别的最小有效回波概率为0.02~0.044,对上述不同特性典型空间碎片相应的最大作用距离分别为820,1520和2250 km。提出的模型在精度不变情况下解决了系统最小可识别有效回波概率难以确定的问题,大大减少了实验成本。关键词：空间碎片激光测距系统;作用距离;有效回波概率;测距精度;数据稀疏性;退化模型- 61
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发布时间：2020-08-13 -
共孔径消热差红外双波段光学系统
摘要：设计了适用于制冷型320×256中波红外凝视焦平面阵列探测器和320×256长波红外凝视焦平面阵列探测器的共孔径消热差折反射式红外双波段光学系统。该系统在中波3.7~4.8μm,长波7.7~11.7μm,环境温度10~40℃下工作,其焦距为292 mm,视场角为1.56°×1.875°,F/#为1.93,满足100%冷光阑效率。设计的系统共用主镜、次镜和准直镜组,利用分光镜实现中波红外、长波红外光谱分光,后接各自的校正镜组校正剩余像差。给出了设计原理、设计过程和工程设计时需考虑的一些因素,通过选择合适的光学材料、机械材料和分配光焦度,实现了两路系统在10~40℃环境温度下具有良好的成像性能。该系统成像质量良好、可加工性好、装配难度小、工程可实施性强。关键词：光学设计;红外光学系统;双波段成像系统;共孔径结构- 98
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发布时间：2020-08-13 -
基于指数法评估激光量热仪吸收测量不确定度
摘要：为了掌握熔石英样品在紫外波段的吸收特性,研究了精确评估激光量热仪测量不确定度的方法。介绍了激光量热仪的吸收测量原理,选用指数法对吸收测量数据进行了拟合;通过分析各吸收率测量结果的影响分量,建立了测量不确定度评估模型;对各输入量的估计值以及估计值的标准不确定度逐一进行计算,并对影响吸收率测量结果的拟合计算参数A、γ进行了修正。考虑背景温度漂移对被测样品温度测量的影响,利用Matlab编程分析了线性、非线性温度漂移对吸收计算结果的影响,获得其相对标准不确定度及相对扩展不确定度分别为2.6%和5.2%。最后,更换熔石英基底并进行多次吸收测量,计算了吸收率10次测量结果平均值的相对标准不确定度为2.3%,相对扩展不确定度为4.6%,与评估结果基本相同。关键词：测量技术;激光量热仪;指数法;吸收测量;不确定度;温度漂移;熔石英- 50
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发布时间：2020-08-13 -
空气孔硅光子晶体偏振无关3 dB分光器
摘要：提出并成功设计了基于自准直马赫-曾德尔干涉仪(SMZI)的空气孔硅光子晶体偏振无关3 dB分光器。介绍了采用偏振透射谱匹配的方法,SMZI可以实现偏振无关分束的基础理论。通过连续改变SMZI两臂的光程差,基于匹配两个偏振的透射谱,成功实现了在归一化频率下将TE偏振和TM偏振的入射自准直光束进行1:1分光。最后,利用时域有限差分数值模拟软件计算出来的TE偏振瞬时磁场分布图和TM偏振瞬时电场分布图验证了自准直光束的分光情况。结果显示:如果将工作波长定在1550 nm,该偏振无关3 dB分光器大小仅为16.7μm×16.7μm。由于具有尺寸微小、结构简单并使用单一硅材料等特性,该分光器有望应用于集成光路中。关键词：光子晶体;自准直效应;马赫-曾德尔干涉仪;偏振无关;分光器- 40
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发布时间：2020-08-13 -
显示器的实时色彩管理
摘要：基于动态影像切换速度快的特点,提出一种可内嵌于显示器中,通过硬件实现的色彩管理方法来提高显示器图像颜色信息的一致性。研究了ICC规范的色彩管理理论,基于三维查找表与插值法,建立了显示器驱动信号值间的非均匀查找表;利用查找表数据,通过三维插值算法实现了显示器的色彩管理,并通过对图像特征的判断完成了自适应渲染功能。在现场可编程门阵列上建立了基于该方法的显示器实时色彩管理系统,利用该系统对两台显示器进行了色彩管理实验。结果表明,在实行色彩管理前后,两台显示器的最大色差/平均色差分别为14.56/5.08与5.4/1.83ΔEuv色差单位;使用自适应渲染功能则较好地保留了原图像的细节信息。该系统可对显示器进行较高精度的色彩管理,且满足高清分辨率动态影像实时性的需求。关键词：显示器;色彩管理;色域映射;现场可编程门阵列- 50
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发布时间：2020-08-13 -
双目立体视觉测量系统的标定
摘要：考虑传统的自标定方法虽然无需场景信息即可实现摄像机标定,但是标定精度较低,故本文提出了一种新的大视场双目视觉测量系统自标定方法。该方法无需高精度标定板或者标定物,仅需利用空间中常见的平行线和垂直线建立摄像机参数与特征线间的约束方程,即可实现摄像机的内参数与旋转矩阵标定;同时利用空间中距离已知的3个空间点即可线性标定两摄像机间的平移向量。通过标定实验对本文提出的方法进行了验证。结果表明:该方法标定精度能够达到0.51%,可以较高精度地标定双目测量系统。由于避免了大视场测量系统标定中大型标定物制造困难,以及摄像机自标定过程中算法冗杂,标定精度不高等问题,该方法操作简便,精度较好,适用于大视场双目测量系统的在线标定。关键词：视觉测量;大视场;立体视觉;双目视觉测量系统;摄像机标定- 78
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发布时间：2020-08-13 -
激光跟踪仪精密跟踪系统的设计
摘要：对激光跟踪仪的跟踪伺服控制系统进行了整体研究并给出了总体设计方案。针对跟踪目标的精密探测问题,研究了新型探测手段以及微弱光电信号的精细调理技术与数字滤波方法,使得脱靶量探测稳定性优于±2.0μm。针对跟踪角度精密测量问题,设计了圆光栅数据采集系统,实现了角度脉冲的细分、辨向与准确计数;基于谐波分析方法建立了跟踪过程中的误差补偿模型,将角度测量精度由3.5"提高到1.5"。建立了跟踪伺服电机的数学模型,分析了电流环在跟踪控制中的作用机理,提出了电流、速度、位置三闭环控制结构和复合跟踪控制策略。跟踪实验表明:系统最远跟踪距离不小于41.7 m,跟踪速度不低于2.0 m/s。该项技术还能为空间动态目标跟踪、激光通信等提供有益借鉴。关键词：激光跟踪仪;脱靶量探测;角度测量;跟踪控制- 65
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发布时间：2020-08-13
现代应用光学
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寄生式时栅安装误差对传感器测量精度的影响
摘要：为了提高寄生式时栅行波信号的质量和传感器的测角精度,研究了离散式测头安装误差对传感器测角精度的影响。介绍了寄生式时栅的结构组成和工作原理,建立了三维仿真模型,应用Ansoft Maxwell仿真软件对测头与转子不同间隙、测头的俯仰角和偏摆角大小变化对传感器测角精度的影响进行了仿真实验分析,同时应用84对级的寄生式时栅搭建实验平台进行了实际实验验证。仿真和实验结果显示:安装误差中的间隙、俯仰角、测头的偏摆角等因素变化对传感器测量精度均有影响。间隙变化对测量精度的影响具有规律,可通过建模进行修正。实验所用的84对级的寄生式时栅最佳安装间隙大小为0.2 mm。俯仰角、偏摆角的变化对测量精度的影响规律变化较复杂,故文中建立了相应的误差补偿模型。本文的研究结果可用于指导传感器的结构优化设计、测头的安装和误差精确补偿,进而提高传感器的测角精度。关键词：寄生式时栅;时栅传感器;测角精度;安装误差;Ansoft maxwell;实验验证- 66
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发布时间：2020-08-13 -
三棱柱阻流体无阀压电泵的设计与试验
摘要：以三棱柱阻流体为无移动部件阀,结合3D打印技术的快速一体成型特点,设计并制作了以压电振子为动力源的三棱柱阻流体无阀压电泵。分析了该无阀压电泵的工作原理、理论流量和振子振动特性,推导出了它的的流量表达式。利用有限元法对三棱柱阻流体的流阻特性进行了仿真模拟,由其内部压强分布及进出口流速情况,定性分析了三棱柱阻流体的正反向流阻大小。最后,使用3D打印机制作了该无阀泵的试验样机,并进行了流阻和流量测量试验。试验结果表明:三棱柱阻流体具有正反向绕流流阻不等的特性,当驱动电压为550 V,驱动频率为8 Hz时,该压电泵的输出流量达到最大,为29.8 mL/min。结果证明了该三棱柱阻流体无阀压电泵具有良好的输送流体的能力。关键词：无阀压电泵;三棱柱;阻流体;流阻测量;流量测量- 56
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发布时间：2020-08-13 -
光电跟踪系统的双模控制
摘要：引入了模糊控制法和滞后超前校正法相结合的双模控制技术来提高光电跟踪系统的响应速度、抗干扰性能并降低超调。分别介绍了模糊控制法和滞后超前校正法的工作原理,基于两种方法的优势,设计了双模控制系统。利用MATLAB对双模控制系统进行了仿真实验和相应的实验验证。仿真实验显示:相比滞后超前校正法,双模控制法能够有效降低系统超调,提高系统响应速度,同时具有更强的抗干扰性。利用实际光电跟踪转台对双模控制法进行了实验验证,分别对转台进行了方位系统180°阶跃实验和俯仰系统60°阶跃实验,并与滞后超前校正法进行了对比。结果显示,双模控制法使方位系统和俯仰系统的超调都达到了0%,调节时间和稳态精度也都有所提高。得到的结果表明提出的双模控制法能够有效降低光电跟踪系统的超调,提高响应速度,增强系统的抗干扰性。关键词：光电跟踪系统;双模控制;模糊控制器;滞后超前校正- 61
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发布时间：2020-08-13 -
电化学机械复合抛光薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底
摘要：设计了针对薄膜太阳能电池柔性不锈钢衬底的电化学机械复合抛光法以满足其对表面粗糙度、光反射率和有害物质扩散的要求。首先,设计并制造了一种用于平面加工的复合阴极刀具,理论分析了它的材料去除机理。然后,结合法拉第原理和黏着摩擦理论分析了电化学腐蚀行为和摩擦力作用行为,解决了电化学腐蚀和机械去除钝化膜的匹配一致性问题。最后,以50 mm×50 mm×0.3 mm规格的304不锈钢为阳极工件,对提出的方法进行了实验验证。结果显示:对衬底加工20 min后,其表面粗糙度Ra从124 nm降到10 nm;表面反射率从加工前的56.8%提高到62.4%;表面金属氧化层的形成(氧化铁和氧化铬),有效阻挡了Fe和Cr离子的扩散。实验显示,提出的方法是处理柔性不锈钢表面的有效方法,成本低、效率高。关键词：电化学复合抛光;薄膜太阳能电池;柔性衬底;不锈钢薄片;材料去除;黏着摩擦;光反射率- 48
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发布时间：2020-08-13 -
单晶硅各向异性湿法刻蚀的形貌控制
摘要：针对摆式微加速度计的制作,对利用两种添加剂共同修饰的TMAH刻蚀液的单晶硅湿法刻蚀技术及其相关刻蚀特性进行了研究。分析了两种添加剂之间的作用机理及对单晶硅湿法刻蚀的影响,选择合适的添加剂刻蚀液配比,实现了稳定的刻蚀形貌控制。通过两种添加剂的共同作用,获得了具有光滑刻蚀表面(粗糙度约为1 nm)和良好凸角保护(凸角侧蚀比率小于0.8)的刻蚀形貌。实验结果表明,在三重溶液(TMAH+Triton-X-100+IPA)下的刻蚀形貌具有明显优势。最后,基于添加剂对疏水性单晶硅材料的作用机理及表面张力调节,表面活性剂和酒精类添加剂之间的相互作用分析了刻蚀形貌发生变化的原因。以典型悬臂梁-质量块的制作为例,验证了采用该单晶硅刻蚀形貌控制方法可以获得微加速度计光滑的悬臂梁表面和无需凸角补偿的完整质量块。相比于其它制作工艺,该方法简单、易操作,有利于提高微机电器件的性能。关键词：单晶硅;湿法刻蚀;形貌控制;三重溶液;表面粗糙度;凸角- 63
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发布时间：2020-08-13 -
磁致伸缩位移传感器检测信号分析
摘要：实验研究了磁致伸缩位移传感器的探测电压信号,以便提高磁致伸缩位移传感器的检测精度。分析和验证了波导丝材料、驱动脉冲电流、检测线圈等参数对磁致伸缩位移传感器输出电压的影响规律。对检测线圈进行了优化设计,基于实验数据确定了传感器的各项参数值。实验发现磁致伸缩系数大、魏德曼效应显著的Fe-Ga材料作为波导丝,可明显提高电-磁-机械能的转换效率,获得较大的检测电压信号。研制了新型Fe-Ga波导丝磁致伸缩位移传感器样机,并与Fe-Ni波导丝传感器进行了性能对比。结果表明,与Fe-Ni波导丝相比,Fe-Ga波导丝磁致伸缩位移传感器的检测信号明显增强,信噪比显著提高,其检测电压信号幅值比Fe-Ni波导丝检测电压信号幅值提高了40 mV,相应的传感器精度提高了2倍。关键词：位移传感器;磁致伸缩;Fe-Ga材料;波导丝- 51
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发布时间：2020-08-13 -
柔性测量臂的RPY建模与误差标定
摘要：为了提高1P3R型柔性测量臂的检测精度,提出了一种自适应误差标定方法来完成它的参数标定和误差补偿。首先,基于RPY理论建立柔性测量臂的运动学模型并应用微分法推导了误差模型。然后,基于马尔柯夫链收敛性理论进行实数编码;在遗传算法(GA)中引入自适应控制算子,提高了父代种群的多样性和最优个体变异数量;最后,对比分析了归一化GA、一般GA和最小二乘法等3种算法的误差标定精度及其收敛性,验证了所提出方法的有效性和可行性。结果显示:归一化GA仅用328代寻优计算,其精度达到5.2μm,收敛速度是一般GA的2.3倍且精度提高了3.1μm;最小二乘法经20次迭代计算后停止收敛,精度仅为18.4μm。实验结果表明:归一化GA具有收敛速度快、标定精度高和收敛稳定性好等明显优势,更易于实现该类测量机的高精度检测。关键词：柔性测量臂;RPY理论;归一化遗传算法;误差标定- 55
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发布时间：2020-08-13 -
基于蜂窝加肋板结构参数匹配抑制光学卫星随机响应
摘要：以结构参数的最优匹配为设计目标,提出了一种改善光学卫星振动环境的新思路。针对某光学卫星振动试验中出现的蜂窝顶板随机振动响应过大的问题,研究了加强肋在降低简支蜂窝板随机振动响应中的作用。分析了该光学卫星蜂窝板结构的特点,探讨了它的随机载荷以及在其激励下蜂窝板式结构的动力学响应。结合卫星自身结构上的需要,提出了一种通过添加特定截面H型加强肋的方法来降低蜂窝板的响应。利用有限元法对外形尺寸为1000 mm×1000 mm×30 mm的蜂窝板模型进行随机振动分析验证,结果显示:H型加强肋能显著降低蜂窝板的振动响应,有明显减振效果。最后,根据整星振动试验结果对卫星力学模型进行了修正,并利用该方法对修正后的模型进行动力学分析和优化,分析结果表明顶板响应降幅达到了40%,为系统可接受范围,证明了提出的方法很好地抑制了结构的随机振动响应。关键词：光学卫星;蜂窝板;随机振动;振动试验;H型加强肋- 68
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发布时间：2020-08-13 -
高量程加速度计动态线性校准系统
摘要：设计了双弹头霍普金森杆用于精确标定高g值加速度计的动态线性参数。基于一维应力波传播理论和弹性波叠加原理,分析了双弹头霍普金森杆为不同尺寸时对获取所需激励加速度信号的影响。利用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件对不同设计条件下双弹头霍普金森杆的冲击效果进行了仿真分析。通过对不同影响因素的对比,确定了结构参数,设计了直径为30 mm,长度为1200 mm的双弹头霍普金森杆,即高量程加速度计动态线性校准系统。利用设计的双弹头霍普金森杆对高量程加速度计进行了动态线性校准和试验验证,结果显示加速度计动态线性误差在5%以内,证明了设计的装置可对高量程加速度计进行动态线性校准,校准结果基本满足冲击校准的要求。关键词：加速度计;霍普金森杆;双弹头;动态线性校准;ANSYS/LS-DYNA;应力波- 45
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发布时间：2020-08-13 -
齿轮误差三维评定方法
摘要：研究了齿轮误差三维评定方法,以消除测量仪器定位误差对齿轮误差评定的影响,提高齿轮测量仪器的测量精度。分析了传统齿轮二维评定方法的弊端,提出将齿轮误差评定从二维评定模式转变为三维评定模式。该评定模式不再要求齿轮各项误差测量点位于特征面内,实现了三维空间内的齿轮误差测量与评定。为提高齿轮三维误差评定算法的效率,通过螺旋降维方法将三维数据降至二维数据,再对二维测量数据进行各项误差的评定。以特大型齿轮激光跟踪在位测量系统作为实验对象,对4级标准齿轮的齿廓误差进行了测量,并与传统的齿轮二维误差评定方法以及德国ZEISS公司InvolutePro软件的评定结果进行了对比。结果表明:传统齿轮二维误差评定方法有较大误差,三维齿廓评定方法与德国ZEISS公司InvolutePro软件评定结果一致,精度达到0.1μm,证明了提出的齿廓误差三维评定方法完全正确,可以消除仪器定位误差对测量结果的影响,提高了测量仪器的测量精度。关键词：齿轮测量;定位误差;三维评定;螺旋降维法- 56
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发布时间：2020-08-13 -
KDP晶体三倍频晶面微观力学行为及加工性能
摘要：为了揭示磷酸二氢钾(KDP)晶体三倍频晶面微观弹塑性力学行为及加工性能,开展了纳米压痕研究。建立了KDP晶体三倍频晶面各向异性力学模型,基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法对纳米压痕进行了数值仿真并完成了纳米压痕测试实验。实验结果表明:实验与仿真计算的载荷-压入深度关系曲线的相关系数为0.996328,吻合度较高,验证了力学模型的正确性,得出KDP晶体三倍频晶面的屈服强度为240 MPa。数值仿真结果显示:由于材料的各向异性,工件内部应力呈不规则圆弧状分布;载荷大小与等效应力影响深度呈近似线性递增关系;材料表面等效塑性应变分布形状与压头投影面几何形状相类似,存在复映效果。当载荷小于2 mN时,各压头的残余应力深度差异性较小(小于0.2μm);随着载荷逐渐增大,这种差异不断扩大。得到的结果为实现KDP晶体三倍频晶面的高效低损伤加工提供了理论支撑。关键词：磷酸二氢钾晶体;三倍频晶面;纳米压痕;光滑粒子流体动力学;数值仿真- 42
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发布时间：2020-08-13
微纳技术与精密机械
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采用目标区域互信息的星空图像配准
摘要：提出了采用目标区域互信息的测度方法对星图进行精确配准以解决星图中存在噪声、伪星点、星点稀疏以及星图间的旋转等问题。首先对星图进行图像分割,检测出星点目标并对星点进行二值化处理;然后基于互信息配准模型,在含星点的目标区域上,利用Powell算法将最大互信息作为目标函数来指导图像间最优变换参数的搜索。分析了适宜于互信息测度配准的星点分割算法,并论证了采用目标区域互信息的星图配准的可行性。对提出的算法与标准的互信息配准算法进行了对比。结果表明:提出算法的时间消耗与图像中星的数量有关,在图像大小为1000×1000时,提出算法的加速比为标准算法的3.4倍。该算法在星图中存在噪声、伪星点、星点稀疏和旋转的情况下仍能进行准确配准,50组实拍星图配准误差平均值为0.1382 pixel,满足了星空图像对精确配准的要求。关键词：星空图像;星点目标区域;互信息;图像配准- 49
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锥束CT图像中的印刷电路板导线自动检测方法
摘要：针对印刷电路板(PCB)的CT图像存在灰度不均匀、导线形状多变等特点导致的导线难以有效检测的问题,提出了一种基于超像素分割的PCB导线自动检测方法。该方法使用基于引导滤波的类顶帽变换对图像预处理,提高不同类别区域的类间差异,改善后续的超像素分割结果;然后选择graph-based超像素分割算法对导线定位;最后,采用导线几何形状、灰度分布等特征判断识别导线区域,实现导线检测。对存在灰度不均匀、多条导线、多尺度的PCB CT图像进行了实际实验。结果显示:该算法取得了较好的导线检测结果,在实验测试图像上检测率达到了90%以上,基本满足导线自动检测对精度和抗干扰能力的要求,具有较高的应用价值。关键词：CT图像;印刷电路板(PCB);导线检测;顶帽变换;超像素分割- 63
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空间相机焦平面CCD交错拼接重叠像元数计算
摘要：针对大视场空间相机焦平面采用的多片CCD交错拼接,提出了一种适用于多种姿态模式的重叠像元数解析计算方法,以保证空间相机成像视场中不出现漏缝。分析了CCD交错拼接的成像特性和产生漏缝的原因;基于空间坐标系变换和中心投影共线方程建立了重叠像元数计算模型,对像点、相机摄像中心、地面景物点建立动态数学关系,通过追踪像点在像面上的运动轨迹计算了拼接缝像元重叠情况。结合实际工程样例,计算和分析了空间相机机动角度、星下点纬度、视场位置等因素对重叠像元数的影响,并将各工况下计算的最多漏像元数作为最终拼接量。结果表明:重叠像元数理论误差小于1 pixel;对比侧摆,俯仰成像时所需拼接像元数更多;该计算模型可扩展应用于其他类型空间相机在任何姿态模式下的重叠像元数计算。关键词：空间相机;电荷耦合器件(CCD);交错拼接;重叠像元;共线方程- 71
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基于月球观测的FY-2G中波红外波段在轨调制传递函数评价与图像复原
摘要：针对风云二号(FY-2)中波红外波段地球目标图像空间分辨率低的问题,提出了从月球图像中提取刃边目标进行调制函数(MTF)计算,根据图像质量评价参数进行图像复原提高图像空间分辨率的方法。首先根据FY-2定位模型设计了月球可视位置算法,搜索到月球图像;通过一阶微分、极值匹配等处理,基于傅里叶变换得到FY-2G中波红外波段在轨MTF评价曲线。然后,根据MTF计算结果,采用维纳滤波器对中波红外波段图像进行复原;以像素平均梯度、功率谱分量和以及图像信息熵作为评价参数,通过3种评价参数的变化确定合理的滤波参数。最后,得到经过MTF复原的高分辨率图像。实验结果显示,应用提出的方法,不仅MTF计算正确,图像复原有效,空间分辨率得到提高,还保证了图像复原前后能量的一致性。关键词：风云二号卫星;中波红外;月球观测;调制传递函数评价;图像复原- 51
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三旋光结构一步无进位加法器的设计
摘要：针对现阶段光学计算机研究中涉及的光学加法器硬件制备困难,输入有限定性等问题,基于MSD(Modified Signed-Digit)加法原理及对称MSD编码技术,设计并实现了一种全新的光学加法器-三旋光结构一步式无进位加法器。阐述了该加法器的主光路结构设计过程和方案,给出了三旋光器抽象结构,分析和设计了控制光路的光路结构,并给出了易于硬件制备的电路实现具体方案。该加法器制备简单,对输入没有限制,并且可以一步并行完成数以千位的加法。针对上述光路和电路实现方案进行了实验验证,完成了13位以内的二进制数的无进位加法运算。实验结果表明:本文所设计的一步式无进位加法器原理正确、方案合理,并具有众多数据位数并行运算的潜力。关键词：三旋光结构;一步无进位加法器;光路;电路;MSD加法- 67
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发布时间：2020-08-13 -
采用核相关滤波器的自适应尺度目标跟踪
摘要：由于现存的大多数基于检测的跟踪器都没有解决尺度变化问题,本文在传统的基于检测的目标跟踪框架下设计了一种尺度估计策略,并给出了基于核相关滤波器的自适应尺度目标跟踪算法。该算法利用核函数对正则化最小二乘分类器求解获得核相关滤波器,通过对核相关滤波器的在线学习完成目标位置和尺度的检测,并在线更新核相关滤波器。为了验证本文算法的有效性,选取了10组场景复杂的视频序列进行测试,并与其它5种优秀跟踪方法进行了对比。结果表明,本文提出的方法比上述5种优秀跟踪方法中的最优者的平均距离精度提高了6.9%,且在目标发生尺度变化、光照变化、部分遮挡、姿态变化、旋转、快速运动等复杂场景下有较强的鲁棒性。关键词：核相关滤波器;目标跟踪;自适应尺度;正则化最小二乘分类器- 41
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发布时间：2020-08-13 -
权重系数自适应光流法运动目标检测
摘要：为了实现Horn-Schunck光流法权重系数的自适应设定与更新,研究了权重系数对Horn-Schunck光流法的影响规律,提出一种融合模糊C均值(FCM)聚类的权重系数自适应Horn-Schunck光流法。首先,统计不同权重系数下运动目标检测的光流总值变化曲线。然后,以光流总值的最优化为依据,结合两层模糊C均值(FCM)聚类寻找最优权重和基于固定迭代次数Horn-Schunck光流法的收敛点,从而自适应地获取最优权重系数,并将收敛阈值的人工设定转化为光流值的自动寻优。最后,通过标准视频序列进行测试以验证算法的有效性。实验结果表明:相比于其他权重系数值,最优权重估计的光流图像不但运动目标明显而且噪声较少。对运动目标检测的运行时间为0.1060 s,有用比为0.5969,幅度误差为0.8011,满足光流法运动目标检测的最优或次优性能。关键词：运动目标检测;Horn-Schunck光流法;模糊C均值聚类;自适应权重系数- 63
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发布时间：2020-08-13
信息科学
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