Author Affiliations
Abstract
1 Terahertz Technology Innovation Research Institute, Terahertz Spectrum and Imaging Technology Cooperative Innovation Center, Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Tera Aurora Electro-optics Technology Co., Ltd., Shanghai 200093, China
4 Shanghai Institute of Intelligent Science and Technology, Tongji University, Shanghai 200092, China
This work presents a brief review of our recent research on an antiresonant mechanism named core antiresonant reflection (CARR), which leads to a broadband terahertz (THz) spectrum output with periodic dips at resonant frequencies after its transmission along a hollow-core tubular structure (e.g., a paper tube). The CARR theory relies only on parameters of the tube core (e.g., the inner diameter) rather than the cladding, thus being distinct from existing principles such as the traditional antiresonant reflection inside optical waveguides (ARROWs). We demonstrate that diverse tubular structures, including cylindrical, polyhedral, spiral, meshy, and notched hollow tubes with either transparent or opaque cladding materials, as well as a thick-walled hole, could indeed become CARR-type resonators. Based on this CARR effect, we also perform various applications, such as pressure sensing with paper-folded THz cavities, force/magnetism-driven chiral polarization modulations, and single-pulse measurements of the angular dispersion of THz beams. In future studies, the proposed CARR method promises to support breakthroughs in multiple fields by means of being extended to more kinds of tubular entities for enhancing their interactions with light waves in an antiresonance manner.
antiresonance core cladding tubular structure application Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 110005
南京航空航天大学 机电学院, 江苏 南京 210016
针对双压电二维叠堆执行器的输出迟滞性问题, 该文设计了一种双压电复合控制方法。先建立执行器数学模型并完成参数辨识,再结合非对称Bouc-Wen模型与增量微分、积分及比例(PID)模型, 完成复合控制模型的建立, 最后基于数字信号处理(DSP)控制器完成前馈控制、增量PID控制与复合控制的实验对比。结果表明, 该复合控制方法能有效抑制执行器的输出迟滞性, 当驱动电压峰-峰值为96 V, 频率为500 Hz时, 执行器滞环率仅为未控制时滞环率的31.6%, 远低于前馈控制时滞环率(74.2%)及增量PID控制时滞环率(167.8%)。
执行器 压电叠堆 参数辨识 复合控制 嵌入式控制 actuator piezoelectric stack parameter identification composite control embedded control
1 中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
为了使机器人准确使用全局地图、解决被绑架问题，设计了基于视觉内容匹配的自主定位系统，充分利用每个房间、每段走廊中的物体与布局信息进行机器人导航定位。视觉内容匹配包括提取图像重叠区、重叠区域的子块分解重建和相似度匹配。首先将待匹配图像中由机器人视觉和位移造成的畸变调整为一致、然后分析图像内容相似度，并设计了天花板特征点筛选和误匹配子块剔除算法，实现重叠区的准确提取与重建。实验中，机器人视觉可与关键帧序列构建的全局地图准确匹配，实时提取与之最相似的关键帧对机器人定位，匹配准确率不低于95%，定位精度RMSE<0.5 m，被绑架时仍能准确自主定位。
机器人视觉 图像内容匹配 图像畸变 图像重叠区 重建重叠区 robot vision graphic content matching image distortion image overlap region overlap region
1 中国科学院 电子学研究所 传感技术联合国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100190
为了解决机器人室内定位时的绑架问题和相似物体的干扰，设计了一种具有图像内容匹配功能的视觉系统，从而使机器人能有效提取关键帧序列构建室内全局地图并实现自主定位。考虑影响图像内容匹配的主要干扰是机器人视角和位移造成的图像畸变，本文通过对室内物体的图像畸变建模与特征分析，设计了一种图像内容匹配方法。该方法以图像重叠区提取、基于子块分解匹配的重叠区重建两部分为核心，可将待匹配的两帧图像畸变调整为一致后再进行内容匹配并准确解算它们的相似度。其能有效利用各个房间内不同的景物和布局信息来消除相似物体的影响，从机器人学习环境时采集的视频中提取空间间距大且重叠相连的关键帧序列建立整栋建筑内部的全局导航地图。机器人工作时，实时视觉的图像内容与地图关键帧序列匹配，提取出与每个时刻视觉图像最相似的关键帧对机器人实施定位。在由3个房间和2条走廊组成的实验区进行了实验测试，结果表明: 机器人可有效消除相似物体的干扰，绑架发生时仍可通过与全局地图匹配实施准确自主定位，匹配准确率≥93%，定位精度误差(RMSE)<0.5 m。
机器人视觉 机器人自主定位 关键帧全局地图 图像内容匹配 图像畸变 robot vision robot self-localization keyframes global map graphic content matching image distortion
沈阳理工大学 信息科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110159
提出基于双平行平面相机模型的视觉测量方法, 用于测量生产线上运动钢板的尺寸。该方法采用数据驱动的方式计算像点在标定平面上投影点的世界坐标; 采用k近邻(k-NN)方法生成目标在标定平面上的无畸变投影图像, 并建立投影图像与世界坐标系的直接关联。提出了双平行平面模型下相机光心位置标定算法, 利用线结构光进行板材厚度测量; 在无畸变的投影图像上利用钢板边缘间的平行和垂直性进行钢板边缘特征提取, 通过边缘直线的世界坐标方程求取长宽尺寸。最后, 给出了针对大尺寸钢板测量的多相机测量系统框架。提出的方法为单目视觉测量方法, 相比于其他方法具有现场安装简单和标定工作量小的特点。通过图像分辨率为640×480的相机对尺寸为80 mm×50 mm×15 mm的标准铝块进行了测量, 结果显示: 厚度测量误差为0.1 mm, 长度和宽度的误差在0.2 mm以内。实际应用中测量精度远高于加工精度, 能够满足产品计量的要求。
单目视觉 双平面相机模型 钢板 尺寸测量 视觉测量 标定 monocular vision two-plane camera model steel plate size metrology visual metrology calibration
1 中山大学地球科学系, 广东 广州510275
2 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室, 广东 广州510275
在个旧卡房矿区矿体上部的覆盖层中均匀采集土壤样, 用近红外光谱分析技术对样品进行测试分析。 结果表明, 近红外光谱技术能较好的识别出土壤中的矿物, 包括蚀变矿物大致组合。 将这些矿物组合与矿床的特征对比发现, 土壤中的一些成分与深部矿体组份有一定程度的相关性, 尤其是蚀变矿物, 其与该区的蚀变条件是基本一致的。 因此, 推测土壤中的矿物成分可以用于指示深部矿体的一些信息, 能为找寻该类型铜矿床提供一些依据。 此外, 矿床表层土壤近红外光谱信息是可以提供找矿依据的一种快速有效的研究手段, 可以将其用于其他矿床类型的研究, 尤其是为深部隐伏矿床以及地质环境较为脆弱的地区提供初步找矿依据。
个旧锡铜矿 表层土壤 近红外光谱 成矿指示 Gejiu tin-copper deposit Surface soil Near infrared spectrum of soil Ore-forming indicator 光谱学与光谱分析
2013, 33(10): 2666
沈阳理工大学信息科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110159
针对平面目标的单目视觉测量问题，研究了基于双平面模型的相机标定的方法，该方法以多项式形式表达标定板平面坐标和图像坐标的对应关系，多项式系数隐式包含了相机参数和畸变系数，并通过最小二乘法进行估计。研究了利用多项式表达两平面对应关系时可能造成的暗区问题，提出利用图像坐标平移解决该问题的方法。考虑到标定板的厚度，将标定板分别放置在两个与被测平面平行、高度不同的位置，并标定出两个标定板平面与像平面间的关系，在已知被测平面与两个标定平面间距离的条件下，利用透视投影原理计算被测目标的实际尺寸。实验结果验证了该方法的有效性。
测量 计算机视觉 相机标定 双平面相机模型 畸变校正 最小二乘估计 光学学报
2013, 33(11): 1115004
