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最新刊期

2021 年第 1 期

现代应用光学

大视场线扫描共聚焦全息显微成像
纵浩天,张运海,王发民,缪新
2021, 29(1): 1-9. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0001

摘要：传统显微成像一般记录样本的强度信息，对于半透明或相位组织成像对比度较差。为实现相位组织非荧光标记成像，采用线扫描共聚焦全息成像方法，在线扫描共聚焦成像的基础上增加一路参考光，在共聚焦狭缝处形成离轴像面数字全息，通过控制样本的移动实现对样本的扫描，将获得的干涉线合成为二维全息图，通过频域滤波的方式获得振幅与相位分布，采用相邻剖面相似的特性校正环境振动引起的相位横纹，并且通过多区域扫描拼接实现大视场全息成像。对USAF1951分辨率板进行线扫描共聚焦全息成像，采用抖动校正算法，使本实验重建相位图中的抖动横纹降低了84.7%，获取3个子区域图，通过图像拼接达到1 160 μm×1 043 μm的成像视场，扫描更多的子区域可以获取更大的视场，并且对洋葱表皮细胞实现共聚焦相位成像。实验结果表明了该线扫描共聚焦全息成像方法可以实现对半透明样本的大视场相位成像，为相关仪器研制提供了指导与依据。
关键词：数字全息;光学显微成像;线扫描共聚焦;扫描拼接;大视场

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发布时间：2021-02-04
空间低温绝对辐射初级基准实验特性及测量精度评估
衣小龙,方伟,林延东,王玉鹏,徐楠,隋龙,陈六彪,夏志伟,王凯,叶新
2021, 29(1): 10-20. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0010

摘要：高精度星上辐射基准的建立是提升在轨辐射定标精度的主要技术手段，本文开展了溯源至国际基本单位制（SI）的空间低温绝对辐射基准研究。自主研制高灵敏度低温绝对辐射探测器，设计高热阻的探测器与冷指连接结构以提升灵敏度，通过多级精密温控建立优于0.4 mK的高稳定热环境。采用大冷量两级脉冲管制冷机，通过压缩工质气体的斯特林循环获得20 K的深低温工作环境。建立低温绝对辐射测量链路，评估测量不确定度，并与国家计量科学研究院的基准低温辐射计进行对比。实验结果表明：空间低温绝对辐射计实验样机的灵敏度达到3 565 K/W，对0.4 mW量级激光功率的测量重复性达到0.017%，相对标准不确定度为0.029%；与基准低温辐射计的归一化偏差为0.4，验证了不确定度评估结果的有效性。该工作为研制空间低温绝对辐射计奠定关键技术基础，对基于绝对探测器的在轨辐射定标方法研究具有重要意义。
关键词：辐射定标;低温绝对辐射计;电替代;不确定度;间接比对

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发布时间：2021-02-04
高Sc含量ScAlN薄膜的制备与表征
杨数强,王军强,张超,陈宇昕,尚正国
2021, 29(1): 21-27. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0021

摘要：本文利用优化的种子层结构和工艺参数，以AlSc合金靶为靶源，以脉冲直流反应磁控溅射AlSc合金靶的方式在室温下制备了ScAlN薄膜，同时设计并制作了压电测试专用结构，解决了ScAlN腐蚀工艺不成熟的问题，结合X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、准静态d₃₃分析仪、纳米压痕法等方法表征了薄膜的结晶质量、组成成分和机电耦合系数等性能。由表征结果可知，所制备的Sc_0.35Al_0.65N薄膜具有高度c轴择优取向，摇摆曲线的半高宽低至2.167°，同时结晶致密，有少量贝壳状凸起。薄膜的压电常数d₃₃为-23.4 pC/N，机电耦合系数 $k_{33}^{2}$ 和 $k_{t}^{2}$ 分别为34.6%和25.7%，具有制备FBAR等高性能压电MEMS器件的潜力。
关键词：薄膜;磁控溅射;氮化铝钪;半高全宽;d₃₃压电常数

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发布时间：2021-02-04
增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展
姜玉婷,张毅,胡跃强,郭晓明,宋强,段辉高
2021, 29(1): 28-44. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0028

摘要：增强现实技术是一种将虚拟环境信息叠加在真实世界中并加以有效利用的一种新型显示技术，在教育、医疗、旅游、汽车、建筑等领域有广阔的应用前景。增强现实近眼显示设备是增强现实技术的重要组成部分，而光波导是实现增强现实近眼显示设备高性能与微型化等特性的核心光学元件。光波导主要分为几何光波导和衍射光波导，几何光波导原理简单，其制备技术较为完善并且可以实现量产，但视场角与出瞳范围较小、制备工艺复杂；衍射光波导则具有极高的设计自由度及优良的性能，但成像时存在的彩虹效应与色散等问题仍待解决。本文综述了不同类型光波导的设计和制备技术，分析了几何光波导和衍射光波导在原理、结构参数、性能评价和制备流程等方面的表现，最后总结了目前增强现实近眼显示技术所面临的挑战，并对未来的发展前景进行展望。
关键词：增强现实;几何光波导;衍射光波导;制备技术;微纳加工;纳米压印

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发布时间：2021-02-04
超宽谱段高分辨率中阶梯光栅光谱仪的光学设计
孙慈,杨晋,朱继伟,马婷婷,冯树龙,宋楠,郭雪强,郭汉洲
2021, 29(1): 45-53. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0045

摘要：为了实现超宽谱段与高分辨率特点兼具的中阶梯光栅光谱仪系统，提出了一种光路结构设计，并针对其深紫外波段的有效探测方法进行了研究及验证。该光路结构结合准Littrow结构与C-T结构的优势，保证了色散光路具备高衍射效率，同时很好地抑制了杂散光。在有限可选光学材料下，采用多重评价优化方式获得中阶梯光栅光谱仪的光学结构参数。通过加入由球透镜及柱透镜组成的校正结构，有效地校正了像差，提高了光谱分辨率。最后，针对深紫外波段探测的解决方案进行模态分析，验证了所设计方案的可行性。最终在160~1 000 nm的超宽波段范围内，成像光斑的RMS值优于12.1 µm，在257.61 nm处的光谱分辨率优于0.009 nm，能够满足超宽谱段、高分辨率检测系统的色散分光需求。
关键词：光学设计;中阶梯光栅光谱仪;超宽谱段;高分辨率

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发布时间：2021-02-04
使用非特制靶标实现线结构光平面标定
潘海鸿,王耀玮,徐大斌,李睿亮,陈琳
2021, 29(1): 54-60. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0054

摘要：为解决在线结构光测量系统中因缺少特制靶标而无法高精度标定线结构光平面的问题，基于立体视觉原理及线结构光测量系统提出了一种使用非特制靶标的线结构光平面标定方法。该方法采用非特制靶标，将靶标放置于线结构光平面上，利用视差法获取线结构光投影在靶标上形成的点云集，通过更换靶标姿态重复获取多个点云集。采用最小二乘法对所采集的多个点云集进行平面拟合，确定结构光平面参数进而完成对平面的标定。分别采用人体手臂和304钢板充当靶标利用所提出方法完成线结构光平面标定，用该标定的结构光平面进行5种正方形工件的尺寸测量，实验证明提出的标定方法测量精度平均约为 $\pm$ 0.056 mm。该方法能够在不需要特制靶标的情况下完成标定，满足测量系统的精度要求。
关键词：精密测量;线结构光;光平面标定;非特制靶标

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发布时间：2021-02-04
基于等径外切圆的工业CT系统空间分辨率测试
齐子诚,倪培君,姜伟,郭智敏,高红俐
2021, 29(1): 61-71. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0061

摘要：由于基于周期性结构的工业CT空间分辨率测试方法存在模体加工难度大、测量精度有限的问题，本文提出了一种基于等径外切圆的工业CT空间分辨率测试方法。先对周期性结构（线对卡）的空间分辨率测试机理进行分析，设计等径外切圆模体形成连续变间距结构，推导变间距结构与条形结构（线对卡）的等价关系，然后建立基于等径外切圆的工业CT空间分辨率测试方法，利用图像处理算法实现了基于CT图像的空间分辨率自动测量。实验结果表明：本方法的测量结果与线对卡法的结果相当，相对误差控制在10%以内。该方法采用的模体加工要求低，测量过程简便，具有较高的实用价值。
关键词：工业CT;空间分辨率;等径外切圆;调制传递函数

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发布时间：2021-02-04
基于光程变化量的反射式光学系统敏感度理论分析与降敏设计方法
孟庆宇,汪洪源,王维,秦子长,王晓东
2021, 29(1): 72-83. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0072

摘要：光学系统的最终性能不仅取决于其理论设计结果，更重要的是取决于光学系统建造过程中对于面形加工、装调位置和系统稳定性等误差因素的控制。为了探究反射式光学系统误差敏感度的影响因素及规律，以同轴两反式光学系统作为研究对象，提出了采用失调误差引起的光程变化量作为光学系统误差敏感程度的评价标准，理论推导了由反射镜位置失调因素引起的光程变化量的数学解析表达式，通过一套标准Ritchey-Chretien系统，并应用光线追迹的方法，计算了在各项失调扰动情况下所产生的实际光程变化量，与理论推导值对比，相对误差均在1%左右，证明了光程变化量理论表达式的正确性。在光程变化量理论研究的基础上，提出并建立了基于光程变化量作为评价准则的同轴反射式光学系统降敏设计方法。以一个焦距为5 600 mm的同轴两反系统为例，通过15轮迭代优化，设计了同时满足光程变化量与波像差指标的光学系统，并通过光程变化量与波像差改变量的关系，验证了光程变化量作为敏感度评价标准的正确性和降敏设计方法的有效性。
关键词：光学设计;反射式光学系统;敏感度;降敏设计方法;光程变化量

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发布时间：2021-02-04

微纳技术与精密机械

用于肠道机器人的螺旋式平板发射线圈对设计封面论文
庄浩宇,颜国正,赵凯,费倩
2021, 29(1): 84-90. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0084

摘要：传统的肠道机器人无线能量传输系统发射线圈普遍采用中空圆柱体轴向绕线的方式，空间占用体积较大，限制了被检查者的活动空间，绕制复杂。本文提出了一种用于肠道机器人松耦合无线能量传输系统的发射线圈结构，由方形螺旋式绕制的平板线圈对组合而成，极大缩减了线圈的轴向长度，有效减少了发射线圈的体积，线圈结构更为简单轻薄。介绍了无线能量传输系统的工作原理，通过Comsol仿真分析了所设计线圈的磁场分布规律。最后，实验验证了该能量发射装置设计的可行性，并确定了最佳谐振频率。实验结果表明，在工作频率为213 kHz时，线圈对中心处无线能量传输系统的功率为787 mW，传输效率为5.7%，能够满足肠道机器人的功率需求。
关键词：肠道机器人;发射线圈对;无线能量传输;谐振频率

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发布时间：2021-02-04
低压驱动V形直线超声电机的设计
黄卫清,杨成龙,沈兆琛,薛昊东,安大伟
2021, 29(1): 91-99. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0091

摘要：针对传统V形直线超声电机驱动电压较大、驱动电路复杂，在配合变压器驱动时不利于结构微型化的问题，提出了一种利用叠层压电陶瓷驱动的低压V形直线超声电机。在对V形直线超声电机的运行机理进行理论分析的基础上，设计了基于叠层压电陶瓷的V形振子并进行了夹持装置的结构设计，进一步制作样机并开展了阻抗实验，测试了样机的外输出特性。实验结果表明：电机的驱动频率位于36~38 kHz，在37 kHz，50 Vpp的驱动电压激励下，其最大输出力为25.8 N，最高空载速度为1.221 m/s，可在低压驱动下输出大推力，直线超声电机的驱动性能得到了提高。
关键词：超声电机;直线电机;V形结构;低压驱动;振子设计

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发布时间：2021-03-09
未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量
汤洁,刘小兵,李睿
2021, 29(1): 100-109. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0100

摘要：小模数齿轮齿槽间隙小，接触式测量难度高，且易损坏测头，本文主要研究基于视觉的未知参数小模数齿轮的齿距偏差和齿廓偏差测量。基于亚像素数字图像处理技术定位齿轮测量基准，即齿轮几何中心，并测量得到齿数、模数、齿顶圆直径和齿根圆直径；依据齿轮精度标准ISO1328-1：2013中偏差项目定义，给出了基于视觉测量的齿轮齿距偏差和齿廓偏差评定方法，开发了小模数齿轮视觉测量数据处理软件。对模数为0.5 mm的渐开线圆柱直齿轮进行了齿距和齿廓偏差视觉测量试验，并与齿轮测量中心的测量结果对比，左右齿面测量结果的绝对误差最大为4 μm，最小为1 μm，评定齿轮精度等级均为8级。本文给出的未知参数小模数齿轮视觉测量系统和偏差评定方法可在一定范围内用于小模数齿轮测量。
关键词：视觉测量;系统标定;齿距偏差;齿廓偏差;齿轮参数测量

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发布时间：2021-02-04
硬脆材料孔加工出口破损形成机理
吕东喜,陈刚,赵德刚,高聪,徐海兵,郭启涛,祝颖丹
2021, 29(1): 110-116. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0110

摘要：为研究BK7玻璃孔加工过程中出口破损的形成机理，本文在对破损形貌进行显微观测的基础上，基于断裂力学理论，分析了工件加工面所受载荷随裂纹扩展过程的演变规律及其对出口破损形成过程的影响；采用光滑质点流体动力学法对出口破损的形成过程进行了数值模拟，研究了出口破损的形成机理。结果表明：出口破损可分为初始裂纹区及扩展裂纹区，挤压载荷和弯矩的耦合作用驱使初始裂纹沿圆周方向扩展，显著增加了裂纹的倾斜角度和破损宽度，导致破损表面产生大量散射状条纹；借助光滑质点流体动力学法实现了对出口破损形成及脱落过程的数值模拟，发现初始裂纹贯穿整个未穿透厚度，刀具的瞬时切削力减小了78%；并且随着裂纹间歇性地沿圆周方向扩展，刀具切削力呈现出剧烈的周期性波动特征。
关键词：超精密加工;BK7玻璃;孔钻削;出口破损;光滑质点流体动力学法

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发布时间：2021-02-04
高速铣削光学级SiCp/Al复合材料的铣削力预测
郭琳,黄树涛,杨海成,许立福,张玉璞
2021, 29(1): 117-129. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0117

摘要：在顺铣和逆铣两种条件下，为了对比研究金刚石粒度为32 μm的PCD单齿立铣刀高速铣削光学级SiCp/Al复合材料时铣削力变化特性，针对铣削方式和铣削用量对铣削力特性的影响进行了研究，并基于多元线性回归分析方法建立了铣削力的经验公式。采用L9（3⁴）正交实验方案进行高速铣削实验，使用旋转测力仪采集各铣削力信号，研究了顺铣和逆铣两种条件下铣削用量对铣削力特性的影响，并采用多元线性回归分析方法建立了切向力F_t、径向力F_r、轴向力F_z和总铣削力F_total的经验公式。实验结果表明：所建立的铣削力的经验公式回归显著性较高，且模型平均误差在10%之内。两种铣削条件下对各铣削力影响水平最高的是轴向切削深度，其次是每齿进给量和切削速度。顺铣时F_t，F_r和总铣削力F_total均高于逆铣，而F_z相差不大。
关键词：碳化硅颗粒增强铝基复合材料;高速铣削;铣削力模型;回归分析;显著性分析

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发布时间：2021-02-04
高速铣削光学级SiCp/Al复合材料的铣削力预测
郭琳,黄树涛,杨海成,许立福,张玉璞
2021, 29(1): 117-129. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0117

摘要：在顺铣和逆铣两种条件下，为了对比研究金刚石粒度为32 μm的PCD单齿立铣刀高速铣削光学级SiCp/Al复合材料时铣削力变化特性，针对铣削方式和铣削用量对铣削力特性的影响进行了研究，并基于多元线性回归分析方法建立了铣削力的经验公式。采用L9（3⁴）正交实验方案进行高速铣削实验，使用旋转测力仪采集各铣削力信号，研究了顺铣和逆铣两种条件下铣削用量对铣削力特性的影响，并采用多元线性回归分析方法建立了切向力F_t、径向力F_r、轴向力F_z和总铣削力F_total的经验公式。实验结果表明：所建立的铣削力的经验公式回归显著性较高，且模型平均误差在10%之内。两种铣削条件下对各铣削力影响水平最高的是轴向切削深度，其次是每齿进给量和切削速度。顺铣时F_t，F_r和总铣削力F_total均高于逆铣，而F_z相差不大。
关键词：碳化硅颗粒增强铝基复合材料;高速铣削;铣削力模型;回归分析;显著性分析

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发布时间：2021-02-04

信息科学

基于先验显著性的卫星视频微小运动车辆检测
雷俊锋,董宇轩,眭海刚
2021, 29(1): 130-141. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0130

摘要：卫星视频中微小运动车辆由于特征信息少，使得当前基于特征的方法很难获得良好结果，为了应对卫星图像中复杂的图像环境以及目标微小的像素占比，提出了一种基于多种图像先验信息约束显著性的运动车辆检测方法。首先利用简单线性迭代聚类算法对视频帧生成数量适宜结构紧凑的超像素，并基于人眼显著性模型计算各超像素的边界相关性；同时采用背景建模生成图像的运动热图并完成基于超像素的运动区域估计；结合这两种先验约束来最优化检测结果，从而获得较好的目标检测效果。最后，以吉林一号卫星视频中全球不同城市道路场景为实验数据，对比了当前多种运动目标检测算法，实验证明，提出的算法能在检测准确率和召回率达到85%的情况下保持低于10%以内的虚警率，并且在卫星角度偏移的图像环境也有一定的抗干扰能力。
关键词：卫星视频;运动车辆检测;先验信息;显著性

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发布时间：2021-02-04
基于先验显著性的卫星视频微小运动车辆检测
雷俊锋,董宇轩,眭海刚
2021, 29(1): 130-141. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0130

摘要：卫星视频中微小运动车辆由于特征信息少，使得当前基于特征的方法很难获得良好结果，为了应对卫星图像中复杂的图像环境以及目标微小的像素占比，提出了一种基于多种图像先验信息约束显著性的运动车辆检测方法。首先利用简单线性迭代聚类算法对视频帧生成数量适宜结构紧凑的超像素，并基于人眼显著性模型计算各超像素的边界相关性；同时采用背景建模生成图像的运动热图并完成基于超像素的运动区域估计；结合这两种先验约束来最优化检测结果，从而获得较好的目标检测效果。最后，以吉林一号卫星视频中全球不同城市道路场景为实验数据，对比了当前多种运动目标检测算法，实验证明，提出的算法能在检测准确率和召回率达到85%的情况下保持低于10%以内的虚警率，并且在卫星角度偏移的图像环境也有一定的抗干扰能力。
关键词：卫星视频;运动车辆检测;先验信息;显著性

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发布时间：2021-02-04
通道注意力与残差级联的图像超分辨率重建
蔡体健,彭潇雨,石亚鹏,黄稷
2021, 29(1): 142-151. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0142

摘要：为了改善图像超分辨率重建的效果，针对很多超分辨率重建方法中忽略了特征通道间相关信息以及网络数据传递中信息丢失问题，提出了一种通道注意力与残差级联超分辨率重构网络。首先，对输入的低分辨率图像进行浅层的特征提取；随后，通过残差级联组提取深层特征，利用注意力模块自适应地对特征通道的权重进行校正，融合节点将残差级联组的输出特征和浅层特征进行级联融合，保证低分辨率图像的有效信息在网络传递中不被丢失；最后对提取到的特征信息进行亚像素重构。在不同基准数据集上的实验结果表明，不论从主观视觉上还是客观指标比较，所提方法都要优于其他方法，在Urban100数据集上4倍超分辨率的PSNR指标提高了0.1 dB，这都表明该网络在图像超分辨率重建方面有不错的性能。
关键词：卷积神经网络;图像超分辨率;注意力机制;级联

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发布时间：2021-02-04
利用空间分布熵的改进VLAD图像检索
孙明思,赵宏伟,赵浩宇,王也然
2021, 29(1): 152-159. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0152

摘要：对图像特征中的局部聚集描述子向量（Vector of Aggragate Locally Descriptor，VLAD）特征进行研究后发现，该特征缺乏尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform，SIFT）描述子的空间分布信息，为了提高图像检索的准确率，提出利用空间分布熵改进VLAD的方法。首先，求取图像中的VLAD特征。其次，将SIFT描述子的空间分布信息根据描述子与聚类的对应情况，分为若干个集合。再次，在每一个集合中生成空间分布熵，将所有集合的熵值表示为空间分布熵向量。最后，利用该向量表示描述子的空间分布混乱程度，并将该向量与VLAD结合使用。实验结果表明，在码本大小为64时，在Holidays数据集上可以将平均准确率由0.519提升至0.601，在Oxford5k数据集上可以从0.395提升至0.408。该方法利用VLAD特征大幅度提高图像检索的平均准确率。
关键词：图像处理;图像检索;局部聚集描述子向量;尺度不变特征变换;熵

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发布时间：2021-02-04
基于内容特征提取的短波红外-可见光人脸识别
胡麟苗,张湧,楼晨风
2021, 29(1): 160-171. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0160

摘要：为了实现短波红外-可见光人脸图像的跨模态识别，提出了基于内容特征提取的短波红外-可见光人脸识别框架。首先建立了短波红外-可见光人脸图像数据集，对图像翻译框架DRIT进行改进，更为准确地获取图像的内容特征并得到更好的翻译结果；接着，采用改进的图像翻译框架中的内容特征提取器进行内容特征提取，以克服模态差异对识别的干扰，然后设计识别网络，基于内容特征完成跨模态的短波红外-可见光人脸识别任务。在自建短波红外-可见光人脸图像数据集上对改进的图像翻译框架和跨模态人脸识别框架进行测试，实验结果表明，改进的DRIT图像翻译框架中的内容特征提取器可以更准确地进行内容特征提取，应用于识别任务时识别准确率提升了12.89%，整体识别框架对短波红外人脸识别准确率达到88.86%。本文提出的基于内容特征提取的识别方案有效克服了模态差异，获得了较好的短波红外-可见光人脸识别结果。
关键词：图像翻译;短波红外图像;人脸识别;内容特征

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发布时间：2021-02-04
引入系统不确定度的模糊IAE-UKF组合导航
邢东峰,张琳婧,杨菊花,陈光武,刘昊
2021, 29(1): 172-182. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0172

摘要：针对车载卫星与惯性器件的组合导航系统不确定性对导航精度影响较大的问题，依据滤波新息估计量的统计特性与模糊度隶属度函数的控制特性，设计滤波方法实现对组合导航误差的抑制。考虑系统先验知识难以准确获取，首先采用新息自适应估计（Innovation Adaptive Estimation，IAE）方法对当前量测噪声方差进行在线调整；其次根据新息确定量化参数，引入平滑加权残差平方思想（Smoothed Weighted Residual Squared，SWRS）给出表示系统不确定度的权值函数，结合定义的系统不确定度构建模糊隶属度函数；最后将两种改进方法嵌入到无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter，UKF）框架中，对系统噪声方差予以自适应调整，形成适用于处理低成本组合导航系统的模糊IAE-UKF滤波器。设计车载组合导航测试，取不同算法下的组合位置、组合速度进行精度比较。结果表明本文组合导航算法的位置精度及速度精度均得到明显改善，实现了对组合导航误差的抑制，是一种可有效克服系统模型难以准确建立问题的滤波器。
关键词：系统不确定度;新息;模糊IAE-UKF滤波器;组合导航;系统模型

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发布时间：2021-02-04
基于最小二乘正则相关性分析的颅骨身份识别
周明全,杨稳,林芃樾,耿国华,刘晓宁,李康
2021, 29(1): 201-210. DOI: 10.37188/OPE.20212901.0201

摘要：为了可靠地测量颅骨与面皮之间的相关性，提高颅骨识别能力，本文提出了一种基于最小二乘正则相关性分析的颅骨识别方法。构建颅骨和面皮的统计形状模型，将高维颅骨和面皮映射到低维形状参数空间；基于最小二乘正则相关性分析提取颅骨和面皮的主相关信息，构建整体相关性分析模型，用于度量颅骨与面皮的整体相关性；然后，考虑到颅骨不同区域的相关度不同，将颅骨分为前额、眼睛、鼻子、嘴巴和轮廓5个区域，基于最小二乘正则相关性分析提取颅骨和面皮的主相关信息，分区域构建区域相关性分析模型，用于度量颅骨与面皮之间的局部细节相关性；最后，分别采用整体相关性分析模型和区域相关性分析模型度量颅骨与面皮的匹配关系，计算颅骨与面皮库中每个面皮之间的匹配分数，具有最高匹配分数的面皮即为正确的识别结果，从而实现颅骨身份识别。实验结果表明，整体相关性分析模型的识别准确率为85.2%，单一区域相关性分析模型中轮廓区域的识别准确率最高，鼻子区域的识别准确率最低；通过融合5个区域建立的相关性分析模型，识别准确率高达95.2%，基于区域融合的方法优于整体相关性分析方法。
关键词：图像重建;颅骨身份识别;统计形状模型;主相关信息;最小二乘正则相关性分析

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发布时间：2021-02-04

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