1 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
2 天津大学 微光机电系统技术教育部重点实验室，天津 300072
为构建适用于长时跟踪的重检测模块，受改进二阶段检测网络的GlobalTrack方法的启发，提出了一种高效的对特定模板目标进行端到端重检测的深度网络：首先，为了在大尺度图像上更高效地融合模板特征，通过构造交叉信息增强模块改进深度互相关方法，利用交叉通道注意力信息编码搜索特征和模板特征；此外，采用动态实例交互模块替代传统二阶段网络的RPN（region proposal network）和RCNN(region-based convolutional neural networks)结构，根据模板信息指导检测网络的分类和回归阶段，构建了端到端的稀疏重检测结构。在LaSOT和OxUva长时跟踪数据集上进行对比实验，本文方法相较于原始方法性能提升3%，实时帧率提升173%。实验结果表明，改进后的方法可以在全图范围内更准确、快速地重新检测模板目标。
长时跟踪 二阶段检测 重检测 通道注意力机制 long-term tracking two-stage detection re-detection channel attention mechanism
1 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
2 天津大学 微光机电系统技术教育部重点实验室，天津 300072
针对现有人体测温方案测量精度低，使用条件受限等问题，研究了基于红外热成像的无接触人体测温精度补偿方法。综合考虑测温器件，测温环境对测量精度的影响，为解决常规测量方法存在的红外相机输出值随时间发生漂移，红外相机存在周期性斩波信号，温度测量距离不断变化，温度输出值存在频域噪声等多种问题，提出了综合性的温度测量精度补偿方法，有效降低了温度测量的误差。实验表明，通过本文的精度补偿方法，在不同距离下的人体温度测量误差不超过±0.2℃，可以实现人体温度的精确测量。
红外热成像 人体温度 误差补偿 infrared thermal imaging, human body temperature,
天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
高光谱成像方法可同时获取在体组织的二维图像与光谱信息,具有空间与光谱分辨率高、成像范围大、无损快速等优点,为在体诊断提供了丰富的信息。近年来,研究人员在成像方法、仪器与应用方面进行了大量研究,取得了长足进展。本文综述了高光谱在体组织成像方法及应用研究的主要进展,探讨高光谱成像分光方法、系统组成与特点。从光谱重构方法、组织光学参数测量、基于深度学习的图像处理方法等方面,介绍在体组织成像与成分检测方法的研究进展。同时,对高光谱成像在临床医学,如皮肤创伤与愈合过程检测,糖尿病足与视网膜疾病诊断,手术中检测及微循环功能评估等方面的应用进展进行了总结。
成像系统 高光谱成像 生物医学光子学 组织光学成像 激光与光电子学进展
2020, 57(8): 080002
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300372
黄曲霉毒素是一种毒性极强的生物毒素，广泛存在于各种农产品与食品中，对公众健康危害极大。提出了一种基于光激化学发光均相免疫检测技术的黄曲毒素B1检测方法，利用生物素亲和及抗原与抗体免疫反应，形成受体微球-AFB1-BSA完全抗原-AFB1单抗体-供体微球的聚合体系，在激发光作用下产生化学发光反应，根据化学发光值可定量分析样品中黄曲霉毒素浓度。通过分析并优化反应条件，包括各种反应物浓度、反应体系体积、反应温度与时间等，可实现最低检测限0.048ng/mL、最低定量限0.22ng/mL、批内与批间变异系数均小于10%、植物油样品中AFB1的加标回收率在87~105%之间。方法灵敏度高、特异性强、免清洗、检测速度快，在真菌毒素现场快速检测领域具有广阔的应用前景。
光激化学发光 均相免疫 黄曲霉素B1 竞争法 light induced chemiluminescence homogeneous immunoassay aflatoxin B1 competitive method
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
3 天津市计量监督检测科学研究院, 天津 300072
激光散斑衬比血流成像技术是在动态光散射理论及近似模型的基础上，通过分析散斑强度空间或时间起伏特性，实现活体组织中血流成像的技术。该技术具有成像面积大、速度快、分辨率高等优点，在生物医学成像研究及临床诊断中应用广泛。研究人员针对激光散斑成像技术的理论模型、成像方法与应用进行了大量研究。综述了近年来激光散斑成像方法及应用方面的主要进展，并针对提高激光散斑衬比成像分辨率、对比度、成像深度和定量能力进行了讨论。同时对该方法在眼科、微循环、脑科学、皮肤科及术中监测等各领域的应用进行了总结。
医用光学 光散斑衬比成像 血流成像 医学成像
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏 南京 210042
以热光学分析为基础, 对复杂环境下改正镜作为光学窗口的玻璃厚度进行了优化设计。对改正镜的强度及其所处的热环境进行了分析, 将温度场映射到结构模型中, 利用有限元计算改正镜在热-力耦合情况下的改正镜的变形量和面形数据, 对正镜面形数据进行拟合和处理, 最后将处理后的改正镜面形数据导入光学设计方案中, 分析改正镜厚度对光谱仪性能影响。结果表明改正镜厚度应该不小于10 mm; 当改正镜厚度为15 mm时, 改正镜受热力学影响可以忽略。因此改正镜作为光学窗口既能满足强度和可靠性要求, 又能满足光谱仪性能指标, 为窗口的设计提供了依据。
测量 改正镜 热光学分析 真空相机 热力耦合 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 121204
1 中国科学院 国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京210042
2 中国科学院 天文光学技术重点实验室, 江苏 南京210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
为提高真空相机光学性能, 对现有改正镜作为真空相机封窗进行了可行性研究。通过现有改正镜几何模型, 将力学场映射到有限元模型中, 计算改正镜在受大气压强差状态下的变形。利用最小二乘法求解Zernike多项式前6项系数和拟合求解改正镜面形方程, 分析变形后的改正镜对真空相机像质影响。研究结果表明: 相对于原有像质的弥散半径, 变形后的改正镜使得真空相机点阵图的弥散半径增大且最大增大41.9%, 通过调节CCD焦距从249.554 mm变为249.574 mm, 使得CCD点阵图弥散半径相对于原来增大0.301%~1.09%, 保持了LAMOST低分辨率光谱仪相机原有的像质要求, 说明现有改正镜可直接用于真空相机设计方案。
LAMOST光谱仪 真空相机 改正镜 光学性能 LAMOST spectrometer vacuum camera corrector lens optical performance
1 天津中德应用技术大学 电气与能源学院, 天津 300350
2 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
3 中环天仪股份有限公司, 天津 300384
准连续信号是一种重要的调制信号形式, 在多个领域有广泛应用。准连续调制激光吸收谱是准连续信号典型应用之一, 具有响应迅速、检测精度高、检测限低的特点。在地震、塌方、火灾等灾害环境下, 由于堆积形成复杂封闭环境或燃烧不充分有可能产生极易燃爆的CO有毒有害气体。因此, 灾害现场破拆机器人进行救援时, 需要对现场的气体环境进行监测和分析, 避免造成二次爆炸伤害。本系统对CO气体展开研究, 采用准连续调制激光吸收谱技术, 搭建测量实验系统, 实施了改变浓度、压力和温度条件的CO测量实验, 得出了准连续调制激光吸收谱2f信号幅值与CO浓度、实际测量时的压力、温度的关系模型。这些关系模型可使破拆机器人在灾害现场根据测量系统实际测得的压力和温度值对CO气体的浓度进行相应的压力以及温度补偿。
准连续信号 吸收谱测量 CO气体 2f信号 关系模型 quasi-continuous signal absorption spectroscopy measurement CO gas second harmonic signal relational mode 红外与激光工程
2017, 46(5): 0506006
天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室, 天津 300072
针对结构光立体视觉系统快速标定问题, 本文提出了一种多线结构光单目视觉测量系统的快速标定方法, 该方法可以同时完成多个线结构光的标定, 不必每一个线结构光单独标定, 从而实现相机与线结构光的快速标定。具体为相机内参采用张氏标定法提前标好, 外参标定采用设计的三维阵列立柱靶标配合实现。在已知三维阵列立柱靶标各立柱端面中心点对应物像坐标后, 可得到二者间的旋转和平移矩阵; 在线结构光投射到对应不同高度立柱端面上后, 根据以上物像关系可得到端面光条坐标, 利用该坐标可拟合出激光平面方程, 进而可建立起各激光面与相机之间的变换关系, 完成系统标定。
三维阵列立柱靶标 线结构光 相机标定 平面方程 three-dimensional array column target line structured light calibration of camera plane equation
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
利用单波长激光通过扬尘空间发生散射消光衰减的特性, 设计了开放光程的颗粒物浓度检测方法及系统。该方法利用双峰正态分布模型模拟颗粒物粒径分布, 实时计算一定空间范围内的扬尘颗粒物浓度, 具有响应速度快、测量动态范围宽的优点, 适合浓度高、变化快、空间范围大的扬尘颗粒物浓度测量。通过水溶胶模拟实验与烟尘实验验证了该方法的可行性。实验数据表明, 系统量程可达0~400mg/m3, 分辨率为0.05mg/m3, 响应时间小于1 s。
消光法 Mie散射 开放光程 扬尘浓度 在线测量 light extinction Mie scattering open path fugitive dust concentration online measurement
