Su Wu 1†Chan Huang 2Jing Lin 3Tao Wang 1,4[ ... ]Lei Yu 1,*
Author Affiliations
Abstract
1 Chinese Academy of Sciences, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Hefei, China
2 Hefei University of Technology, School of Physics, Department of Optical Engineering, Hefei, China
3 Hefei Normal University, Department of Chemical and Chemical Engineering, Hefei, China
4 University of Science and Technology of China, Science Island Branch of Graduate School, Hefei, China
Non-line-of-sight (NLOS) imaging has emerged as a prominent technique for reconstructing obscured objects from images that undergo multiple diffuse reflections. This imaging method has garnered significant attention in diverse domains, including remote sensing, rescue operations, and intelligent driving, due to its wide-ranging potential applications. Nevertheless, accurately modeling the incident light direction, which carries energy and is captured by the detector amidst random diffuse reflection directions, poses a considerable challenge. This challenge hinders the acquisition of precise forward and inverse physical models for NLOS imaging, which are crucial for achieving high-quality reconstructions. In this study, we propose a point spread function (PSF) model for the NLOS imaging system utilizing ray tracing with random angles. Furthermore, we introduce a reconstruction method, termed the physics-constrained inverse network (PCIN), which establishes an accurate PSF model and inverse physical model by leveraging the interplay between PSF constraints and the optimization of a convolutional neural network. The PCIN approach initializes the parameters randomly, guided by the constraints of the forward PSF model, thereby obviating the need for extensive training data sets, as required by traditional deep-learning methods. Through alternating iteration and gradient descent algorithms, we iteratively optimize the diffuse reflection angles in the PSF model and the neural network parameters. The results demonstrate that PCIN achieves efficient data utilization by not necessitating a large number of actual ground data groups. Moreover, the experimental findings confirm that the proposed method effectively restores the hidden object features with high accuracy.
non-line-of-sight imaging point spread function model deep learning 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(2): 026010
于起峰 1,2,3,4张强 1,2陈文均 1,2尹义贺 1,2[ ... ]丁晓华 5
作者单位
摘要
1 深圳市智能光测与感知重点实验室,广东 深圳 518060
2 深圳大学物理与光电工程学院,广东 深圳 518060
3 国防科技大学空天科学学院,湖南 长沙 410073
4 图像测量与视觉导航湖南省重点实验室,湖南 长沙 410073
5 深圳市鹰眼在线电子科技有限公司,广东 深圳 518114
变形测量是大型工程建设与运维的基础性、常规性任务,是实验力学、结构健康监测学科最重要的内容之一,现有测量方法难以精准高效经济地实现大型工程结构大尺度高精度测量需求,迫切需要建立新的测量方法和技术。近年来,以摄像机/照相机为传感器的摄像测量理论手段具有非接触性、精度高、成本低等优势,被逐步应用于各种工程结构测量中。本文结合本团队的相机网络测量方法与系统,综述了单相机、多相机摄像测量系统,介绍了多相机系统的图像采集、相机标定、特征提取与跟踪、变形计算等关键算法,论述了摄像测量技术在长期监测和快速检测领域的相关应用,以及系统稳定性的主要影响因素,最后对大型工程结构静动态变形摄像测量方法与技术的成果和问题进行了总结,并展望了其未来发展趋势。
大型结构 变形 静动态 摄像测量 多相机系统 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0112001
于磊 1,*汪涛 1,2林静 3
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院,安徽 合肥 230026
3 合肥师范学院化学与制药工程学院,安徽 合肥 230601
植被日光诱导叶绿素荧光是一种可以表征植被光合生产力的重要衡量指标。为了实现对植被日光诱导叶绿素荧光的广域精准探测,设计并研制了一种叶绿素荧光高光谱成像探测仪。该成像探测仪使用了基于棱镜-体相位全息透射光栅的全透射式光学系统,在高数值孔径(0.25)的基础上实现了高光学性能:可在20°视场和670~780 nm(可扩展至650~800 nm)工作波段实现1 mrad的空间角分辨率、0.3 nm的光谱分辨率和优于100的信噪比。由系统设计结果、样机测试结果和应用数据分析结果可知,样机完全满足设计要求。本仪器可为农林监测和碳循环观测提供重要的科学数据,并可作为陆地植被光合作用中有效的新型观测手段。
植被观测 日光诱导叶绿素荧光 高光谱成像 体相位全息透射光栅 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211016
作者单位
摘要
1 中煤航测遥感集团有限公司, 陕西 西安 710199西安煤航遥感信息有限公司, 陕西 西安 710199
2 中煤航测遥感集团有限公司, 陕西 西安 710199
目前星载高光谱传感器较少, 基于高光谱影像的土壤盐分含量估算研究仍处于探索之中。 高分五号(GF-5)是目前国内光谱分辨率最高的卫星。 目的是研究高分五号高光谱影像大面积估算干旱区盐渍化土壤盐分含量的可行性。 选择新疆焉耆为研究区域, 采集了198个土壤样本。 首先, 检测土壤样本中的全盐量、 Na+、 Ca2+、 SO2-4、 Cl-的含量, 利用ASD FieldSpec3地物光谱仪在实验室测定土壤样本的光谱反射率。 然后, 对实验室土壤光谱进行SG(Savitzky-Golay)平滑预处理, 采用竞争自适应重加权采样法选择土壤盐分的特征波段, 再利用偏最小二乘、 岭回归和支持向量机建立土壤盐分含量的回归模型, 发现实验室光谱反演土壤盐分的模型精度较高, 五种土壤盐分反演模型的校正集决定系数均大于0.97, 预测集决定系数均大于0.90。 接着, 获取土壤采样同期的高分五号高光谱影像数据并进行预处理, 根据采样点位置在影像上提取了198个土壤样本的光谱曲线, 使用与实验室光谱相同的反演方法, 建立了高分五号影像光谱与土壤盐分的反演模型, 五种土壤盐分(全盐量、 Na+、 Ca2+、 SO2-4、 Cl-)反演效果最好的模型预测集决定系数分别是0.76、 0.66、 0.76、 0.63、 0.77。 最后, 根据高分五号影像光谱对土壤盐分的反演结果, 选择精度最高的特征波段组合和建模方法, 用于整个研究区域的土壤盐分含量估算。 估算结果按盐渍化等级划分, 研究区盐土占比76%, 土地已无法耕作, 非盐渍土占比16%, 可种植农作物, 弱盐渍土、 中盐渍土和强盐渍土分布面积较小, 共占8%。 五种土壤盐分的估算图与全盐量插值图的空间分布趋势一致。 结果表明, 高分五号高光谱影像估算本研究区域的土壤盐分含量结果可信度较高。
高分五号 高光谱遥感 土壤盐分含量 大面积估算 GF-5 Hyperspectral remote sensing Soil salt content Large area estimation 
光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2278
作者单位
摘要
1 东莞东阳光科研发有限公司, 东莞 523000
2 湘潭大学化学学院, 湘潭 411105
3 湖南科技大学材料科学与工程学院,湘潭 411201
锂金属凭借其质量比容量高、电极电位低, 有望成为新一代高能电池体系最有潜力的负极材料之一。然而, 在循环过程中不可控的锂枝晶生长、死锂的形成, 以及体积膨胀等问题, 不仅会降低电池循环过程中的稳定性, 甚至引发安全隐患, 严重限制了锂金属负极的实际应用。3D集流体在缓解/抑制锂金属负极在循环过程中的体积变化、延缓锂枝晶生长、降低局部电流密度,以及提高库仑效率等方面起着重要作用。然而, 在实际过程中, 单纯的3D集流体使用性能并不理想, 需要对其进一步改性。本文从表面改性(表面包覆、表面掺杂、表面化学处理)和梯度化设计出发, 综述了3D集流体在锂金属电池中的应用研究进展, 并详细分析了其对锂金属电池的性能影响, 最后进行了总结和展望。
锂金属电池 3D集流体 表面改性 梯度化设计 掺杂 lithium metal battery 3D collector surface modification gradient design doping 
人工晶体学报
2023, 52(6): 1086
Zhao Wang 1,2Rui Cheng 1,2,3,a)Guodong Wang 1,2Xuejian Jin 1,2[ ... ]Jie Yang 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory, Huizhou 516003, China
4 College of Physics and Electronic Engineering, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
A novel experimental method is proposed for observing plasma dynamics subjected to magnetic fields based on a newly developed cylindrical theta-pinch device. By measuring simultaneously the temporal profiles of multiple parameters including the drive current, luminosity, plasma density, and plasma temperature, it provides a basis for observing the plasma dynamics of the theta pinch, such as shock transport and magnetohydrodynamic instability. We show that the plasma evolution can be distinguished as three phases. First, in the radial implosion phase, the trajectories of the current sheath and shock wave are ascertained by combining experimental data with a snowplow model (Lee model) in a self-consistent way. Second, in the axial flow phase, we demonstrate that m = 0 (sausage) instability associated with the plasma axial flow suppresses the plasma end-loss. Third, in the newly observed anomalous heating phase, the lower-hybrid-drift instability may develop near the current sheath, which induces anomalous resistivity and enhanced plasma heating. The present experimental data and novel method offer better understanding of plasma dynamics in the presence of magnetic fields, thereby providing important support for relevant research in magneto-inertial fusion.
Matter and Radiation at Extremes
2023, 8(4): 045901
作者单位
摘要
南昌航空大学 信息工程学院,江西 南昌 330063
现有方法常将相机从下至上拍摄标记物图像,当桨叶扭转幅度较大时,相机主光轴与标记物平面法向量存在明显夹角,导致拍摄图像存在透视畸变现象,从而引发较大测量误差。为解决上述问题,提出一种基于透视变换的直升机桨根扭转角测量方法。首先,将靶标垂直固定在桨叶下方,相机正对桨毂拍摄图像。其次,计算桨叶在低速拉平状态下待测方位与正方位靶标图像中的四个顶点坐标,并求解待测方位的透视变换矩阵,然后利用透视变换矩阵对桨叶高速运动状态下待测方位拍摄的畸变图像进行校正。最后,求得基准图像与校正后图像中的圆心坐标,进而计算出待测方位扭转角。实验结果表明,各方位测量误差均小于0.2°。该方法不但测量精度高,而且具有多方位动态测量的优点,在直升机旋翼桨叶运动参数测量领域具有良好的应用前景。
扭转角 透视畸变 透视变换 多方位 torsion angle perspective distortion perspective transformation multiple azimuth 
应用光学
2023, 44(2): 412
万泽洪 1邓鸿洋 1雷宇 2陶国裔 1[ ... ]周圣军 1,2,**
作者单位
摘要
1 武汉大学 工业科学研究院,武汉 430072
2 武汉大学 动力与机械学院,武汉 430072
3 广东科学技术职业学院 汽车工程学院,珠海 519090
采用飞秒激光加工4H-SiC压力敏感膜片,研究了飞秒激光深度方向步进间距、扫描路径方向、单脉冲能量、扫描线间距等参数对4H-SiC烧蚀形貌和烧蚀速率的影响。实验结果表明,飞秒激光加工4H-SiC样品表面孔洞的形成主要与激光诱导微沟槽的重叠有关,激光能量分布更均匀能够有效减少4H-SiC被烧蚀表面的激光诱导微沟槽的数量,增大激光扫描路径与激光偏振方向的夹角能够有效降低激光诱导微沟槽的重叠概率,从而抑制孔洞的形成。采用优化后的飞秒激光加工工艺参数,制备出直径为1 600 μm、厚度为100 μm的4H-SiC压力敏感膜片。所制备的4H-SiC压力敏感膜片表面无明显孔洞,边缘过烧蚀深度小于10 μm,实现了4H-SiC压力敏感膜片的低损伤飞秒激光加工。
微纳加工 压力敏感膜片 飞秒激光烧蚀 碳化硅 表面形貌 Micro-nano machining Pressure sensitive diaphragm Femtosecond laser ablation Silicon carbide Surface morphology 
光子学报
2023, 52(1): 0114004
作者单位
摘要
1 中国地质大学(武汉) 工程学院,武汉 430074
2 绿城中国控股有限公司,杭州 310012
3 江汉大学 爆破工程湖北省重点实验室,武汉 430024
为探究CO2相变致裂应力波传播及影响规律,基于自主研发的三向应变测试装置,设计了CO2相变致裂应力波测试方案。利用动态应变测试系统采集CO2相变致裂过程中的应变信号,分析了CO2相变激发的应力波在岩体中的传播与影响规律。研究结果表明:射流方向和垂直射流方向的峰值应力随传播距离的增大均呈指数型衰减,射流方向峰值应力大于垂直射流方向的峰值应力;CO2充装量与定压剪切片厚度是影响CO2相变致裂应力波的重要因素,剪切片厚度一定时,峰值应力随CO2充装量增加而增大,但增大速率逐渐降低;CO2充装量一定时,峰值应力随剪切片厚度增加而增大,且呈持续增长趋势。
CO2相变致裂 动态应变测试 应力波 CO2 phase transition fracturing dynamic strain test stress wave 
爆破
2022, 39(3): 0133
作者单位
摘要
1 钢铁研究总院, 北京 100081
2 钢研纳克检测技术股份有限公司, 北京 100081
3 北京科技大学, 北京 100083
火花发射光谱分析钢中单一夹杂物的研究已有文献报导, 但用火花光谱分析钢中复合夹杂物一直是个难题。 钢中复合夹杂物是一种单一夹杂物包裹另外一种单一夹杂物组成的复合体, 或由两个及以上单一夹杂物紧密相邻结合体。 如何区分材料中同时存在但不相邻的两种单一夹杂物和二者复合夹杂物, 用火花发射光谱技术难于实现。 该工作采用火花光谱原位统计分布分析(OPA)进行高铁车轮截面的夹杂物分析, OPA通过对经连续扫描的火花放电激发所产生的元素光谱信号进行采集和分析, 可实现大尺度金属材料的成分及夹杂物统计分布表征, 在同一激发位置下, 当既有Al2O3夹杂物光谱信号, 也有MnS夹杂物光谱信号, 通过对Al2O3夹杂物和MnS夹杂物的火花光谱强度时序耦合处理, 获得此时序对应位置处的复合夹杂物信息。 根据超过阈值以上的火花光谱强度和夹杂物平均面积之间的良好线性关系, 在同一位置下, 分别获得Al2O3/MnS复合夹杂物中Al2O3夹杂物和MnS夹杂物的面积, 将Al2O3夹杂物面积和MnS夹杂物面积加和, 得到Al2O3/MnS复合夹杂物的面积。 同时结合扫描电镜(SEM)分析小区域内的复合夹杂物, 将每一个扫描电镜复合夹杂物面积对应一个OPA分析夹杂物的归一化面积, 建立SEM 和OPA两种分析方法获得的复合夹杂物面积的关系曲线, 二者具有良好线性关系, 线性相关系数大于0.99。 取高铁车轮截面中另外两部分进行验证实验, 得到的结果也与扫描电镜结果基本一致, 即在分析小面积区域内Al2O3/MnS复合夹杂物, OPA分析的归一化结果也能够满足表征需要。 除此之外, 由于 OPA可以进行部件全域分析, 可检测到更多的较大Al2O3/MnS复合夹杂物颗粒, 可有效避免扫描电镜(SEM)因分析区域有限造成大尺寸夹杂物漏检问题, 为大尺寸金属构件的夹杂物分析特别是Al2O3/MnS复合夹杂物的分析提供了一种有效手段。
火花光谱原位分析 复合夹杂物 粒度分布 高铁车轮 扫描电镜分析 Spark source original position analysis Complex inclusions Size distribution High-speed railway wheel SEM analysis 
光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1122

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!