福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350007
理论分析了浑浊介质的声光作用机制。采用COMSOL Multiphysics软件对组织中的声光作用过程进行了仿真，讨论了组织吸收系数与声光信号相对强度的关系。仿真结果表明，声光信号与入射光强呈线性递增关系，声光信号相对强度与介质吸收系数呈指数下降关系，实验结果与仿真结果相吻合。利用声光成像实验测量厚度为10 mm的浑浊介质的吸收系数，真实值与测量值最大绝对误差为0.082 cm-1，最大相对误差为9.3%。
生物光学 声光成像 声光作用机制 吸收系数测量
1 浙江大学生物系统工程与食品科学学院, 浙江 杭州 310058
2 农业部光谱检测重点实验室, 浙江 杭州 310058
作物的生物含量与作物的光学特性有直接的关系, 而植物叶片的双向反射分布函数(BRDF)又直接影响植物的光学特性。 植物叶片的BRDF体现了叶片在各个方向不同的能量反射能力, 直接影响植物叶片的光谱检测结果, 也是植被冠层宏观光学特征的影响因素之一。 对植物叶片的BRDF光学特性及表现出的规律性展开研究和讨论, 能够有效提高植物无损检测光谱模型的稳定性和可靠性, 提升利用作物光谱模型反演理化特性的准确性和可靠性。 首先介绍了植物叶片的BRDF快速获取方法及自主研发的方向性光谱检测仪器, 该仪器能够在入射光的方位角和天顶角、 接收探头的方位角和天顶角这四个维度进行调整, 实现多入射角和反射角的反射光谱数据采集。 单子叶植物的叶脉呈纵向分布, 因而体现出较为显著的各向异性, 玉米和小麦是两种较为典型的单子叶农作物。 通过自主研发仪器获取不同波段范围下的玉米和小麦的反射光谱信息, 并分析总结其反射分布规律。 采用文中所介绍的BRDF计算方法对光谱数据以及白板校正数据进行计算, 再结合MATLAB程序对光谱反射数据的图像映射, 对反射结果与叶绿素含量和叶片含水量这两个叶片典型理化参数的相关性进行分析, 最后探讨了采用ANIX系数对叶片的各向异性进行量化分析的方法。 选取小麦在可见光波段以及玉米在近红外波段的数据, 结果表明, 小麦和玉米在各波段下的fr分布均关于入射天顶角两侧微小空间对称, 在相同波段下, 不同入射天顶角下的fr值大小基本一致; 在相同入射天顶角下, 小麦在800 nm波段下的fr值最大, 680 nm波段下的fr值最小, 这是由于680 nm波长附近是叶绿素强吸收的特征波段, 而800 nm附近是叶绿素反射的特征波段, 且在相同波段下, 叶绿素浓度的升高会导致fr值的增大; 在水的强吸收特征波段1 450 nm下, 玉米的fr值随着含水量的升高而增长。 分析表明, 作物的BRDF特性能够有效反映叶片主要生物含量的变化, 同时计算所得到的各向异性指数也体现出一致的变化规律, 为建立稳定且可靠的作物光谱定量分析模型提供了理论和实践基础。
双向反射分布 双向反射分布函数 反射光分布检测 方向性 量化分析 Bid irectional reflection distribution function Bidirectional reflectance distribution function Reflected light distribution detection Directionality Quantitative analysis 光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2100
1 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院, 北京 100083
2 清远职业技术学院机电与汽车工程学院, 广东 清远 511510
分析了影像测量仪移动机台定位误差的成因, 比较了无误差补偿和采用线纹尺进行定位误差补偿两种情况下机台的定位精度。为了克服线纹尺补偿时由人工采点造成的瞄准误差和摆正误差, 提出了采用阵列实心圆标准精密样板对进行平面综合定位误差补偿的方法。该方法首先进行样板摆正, 通过图像采集获取实心圆图像, 通过图像处理的方法获取每个圆心坐标, 并实时记录在采集图像中, 该圆心标记用于为调整样板坐标系与移动坐标系平行而转动标准样板时的摆正比对。摆正后, 通过移动机台到每个阵列圆圆心与图像中心重合的位置, 记录对应的坐标点对, 通过多项式拟合的方法获取拟合系数, 并用于机台的定位误差补偿。采用该方法在VMS300影像测量仪机台上进行测试, 经过补偿后仪器的定位精度可以达到2 μm。
机器视觉 定位误差补偿 多项式拟合 标准样板 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 091203
1 中国电子科技集团公司第五十五研究所, 南京 210016
2 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
研制了一种全新结构的可见光条纹管。该条纹管采用全新的电子光学系统、高气密性金属陶瓷管壳结构、高传输带宽偏转系统, 最终实现了5 ps的时间分辨率、34 lp/mm的静态空间分辨率等关键指标。该条纹管在超快探测领域具有广阔的应用前景, 可用于实现超高时间分辨率、较高空间分辨率的探测。
条纹管 条纹相机 时间分辨率 空间分辨率 streak tube streak camera time resolution spatial resolution
浙江大学生物系统工程与食品科学学院, 浙江 杭州 310058
为准确且无损测定小麦叶片的反射光谱, 研究了不同背景对叶片表面反射光谱的影响, 在400～1 000 nm波段范围测定了小麦叶片8种背景下的反射光谱以及叶绿素含量。 以PLATE模型为基础, 首次提出了BPLT(background plate)模型, 扣除由不同背景导致的叶片反射光谱的变化。 模型以背景下叶片的反射率R0, 不同背景反射率σ为输入, 空气和致密叶片的界面反射比R12, 致密叶片和空气的界面反射比R21, 致密叶片的透射系数τ三参数中间变量, 得到最终无背景时叶片反射率R值的2-3-1模型。 采用方差分析法(analysis of variance, ANOVA)进行了BPLT模型验证, 对比分析了背景扣除前后10种叶绿素指数值的变化。 结果表明, 当反演的确定系数DC(determination coefficients)>0.90且残差平方和SSE<1时, 反演的灵敏度较高, 对小麦叶片不同叶绿素浓度的背景扣除有着较好的效果; 采用BPLT模型背景扣除后, 背景因素所占的百分比低于5%; 优选了NDI&MCARI的函数关系, NDI&MCARI的斜率和叶绿素浓度的R2由背景扣除前的0.847 4提高到背景扣除后的0.977 8。 为真实测定不同背景下小麦叶片的反射光谱提供了依据。
BPLT模型 小麦叶片 背景扣除 叶绿素指数 方差分析法 BPLT model Wheat leaves Background elimination Vegetation indices Analysis of Variance
中国电子科技集团公司 第五十五研究所, 南京 210016
从条纹管工作原理、条纹管激光雷达构成及条纹管的技术要求等几方面进行了技术方面的概述。并介绍了所研制的条纹管, 其各项指标能够满足制备激光雷达的基本要求。
条纹管 蓝绿激光 激光雷达 水下成像 streak tube blue-green laser imaging lidar underwater imaging
