1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学测量理论与精密仪器安徽省重点实验室，安徽 合肥 230009
针对传统位姿测量的不足，提出了一种基于三维数字图像相关（3D-DIC）法的空间刚体位姿估计方法，该方法利用双目相机拍摄待测物运动前后的图像序列，通过3D-DIC方法进行匹配计算，获得待测物运动前后的全场坐标信息，选择计算点坐标后对其进行奇异值分解，求得位姿参数。针对3D-DIC在测量大旋转时误差较大的情况，提出了一种增加中间图像的匹配计算方法。通过平移自由度和旋转自由度的实验验证，本文方法可实现空间刚体多个位姿参数的测量，三个平移自由度的测量误差均小于0.07 mm，测量角度小于10°时，偏航角和滚转角的测量误差均小于0.2°。
测量 数字图像相关法 位姿估计 六自由度
1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学含山产业研究院，安徽 合肥 230009
数字图像相关法的亚像素匹配误差与散斑图像和形函数有关，对于无迭代运算的梯度法和曲线拟合法等，形函数很难适应不同散斑图像的亚像素分布规律，为使形函数能够匹配不同的散斑图像，提出了一种基于参数化形函数的亚像素匹配方法。研究了参数化形函数中的指数变量和背景变量等参数对亚像素匹配误差的调节规律。研究结果表明，对于不同散斑图像，均可以通过对形函数参数的标定得到与散斑图像匹配的最优形函数。以散斑直径为2~20 pixel的高斯散斑图像为例，分别在方向生成位移为0.1~0.9 pixel的10幅图像，对所提匹配方法进行了验证。验证结果表明，标定后的形函数能使不同散斑图像的亚像素匹配误差减小到0.001 pixel以内。最后，对DIC Challenge提供的实际位移散斑图像进行了验证，同样也证明了所提匹配方法的有效性。
测量 散斑 参数化形函数 亚像素匹配 标定
南京林业大学信息科学技术学院，江苏 南京 210037
针对油茶籽采收过程中缺乏判断其成熟度的依据，导致茶油的质量和产量不佳等问题，提出一种基于中红外和远红外光谱数据融合检测油茶籽成熟度的方法。采用傅里叶变换红外光谱仪测试了在不同成熟阶段，不同含油率油茶籽的中红外和远红外光谱数据，利用不同特征提取方法（主成分分析法、连续投影算法、无信息变量消除法）对原始光谱数据进行特征提取，再结合支持向量机算法（SVM）建立了油茶籽成熟度的鉴别模型。结果表明：在中红外波段范围内，采用连续投影算法结合遗传算法优化的SVM模型，获得最优的鉴别精度为93.33%；在远红外波段范围内，利用主成分分析法结合遗传算法优化的SVM模型，实现了96.67%的鉴别精度。将中红外波段数据与远红外波段进行数据融合，结合优化后的SVM算法能将鉴别精度提高到100%。该研究表明，红外光谱技术结合优化后的SVM模型可以实现对油茶籽含油率的精确鉴别，数据融合技术能够有效地增加光谱信息并且去除单一光谱的冗余信息。该结果可为油茶的最佳采摘时间提供参考，并可拓展应用到其他农林产品成熟度的鉴别中。
光谱学 中红外光谱 远红外光谱 油茶籽成熟度检测 数据融合 支持向量机 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1930001
南京林业大学信息科学技术学院, 江苏 南京 210037
近年来,光谱技术发展极为迅速,可利用物质对光的吸收、反射和透射等特性对物质进行定性和定量分析,是一种快速无损检测技术,被广泛应用于农产品的检测研究。核桃,作为我国栽培历史悠久的一种营养价值丰富的重要农产品,众多学者对其进行了长期而深入的研究。从品种鉴别、长势监测、品质鉴定、分选加工4个方面总结了高光谱和红外光谱技术在核桃检测领域的研究进展,并对比分析了各种光谱检测技术的优劣,提出了核桃相关检测中尚存的问题,并对核桃无损检测研究的发展前景进行了展望。
光谱学 光谱技术 无损检测 核桃 高光谱 红外光谱技术 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2200003
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201081
Author Affiliations
Abstract
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
A novel four light ray path test method for measuring residual reflectance has been presented. Residual reflectance spatial distribution at a cladding interface was measured using the technique. Residual reflectance could be on the order of 10?5 by matching the refractive index of Nd:glass, polymer, and cladding glass and eliminating defects in the adhesive layer. Residual reflection spatial distribution appears to be similar to Newton rings due to the edge surface flatness. The relationship between the residual reflectance and the edge surface flatness was discussed, and the results revealed that the edge surface flatness is very important during the cladding process.
residual reflectance edge cladding Nd:glass amplifier Chinese Optics Letters
2020, 18(9): 091402
利用改进的化学气相沉积工艺结合溶液掺杂技术制备了高光束质量的25/400 μm双包层掺镱光纤。石英纤芯的掺杂组分为Yb2O3、Al2O3、P2O5,Al2O3有助于降低Yb3+团簇, 增加Yb3+掺杂浓度, P2O5起到降低光子暗化效应的作用。纤芯-包层折射率差为0.001 2, 纤芯的数值孔径为0.06。976 nm波长处的包层吸收系数为2.1 dB/m。构建双向抽运方式的主控振荡器功率放大器结构对增益光纤性能进行测试。实验中, 1 080 nm种子光功率为235 W, 在抽运光总功率为3 706 W时, 实现了最大功率3 243 W激光输出, 斜效率为81.1%, 光束质量因子β为1.7, 未发生受激拉曼散射现象。光纤激光器连续工作1 h, 输出功率未见明显变化。采用相同测试方法及平台对25/400 μm型号的进口光纤进行测试, 对比实验结果表明: 实验中制备的双包层掺镱光纤主要性能指标已接近进口光纤。
双包层掺镱光纤 溶液掺杂 光纤激光器 高功率 Yb-doped double cladding fiber solution doping fiber laser high power 红外与激光工程
2019, 48(7): 0706009
中国电子科技集团公司 第四十六研究所, 天津 300220
采用化学气相沉积结合气相/液相复合掺杂方式制备30/600 μm掺镱双包层光纤, 石英纤芯中的掺杂组分为Yb2O3, Al2O3, P2O5。基于976 nm发光二极管反向抽运方式, 构建全光纤化的主控振荡器功率放大器结构对增益光纤进行测试。实验中, 种子源功率为189 W, 当泵浦总功率为4747 W时, 激光输出功率为4120 W, 放大级光光效率为85%, 3 dB带宽为1.6 nm。激光器连续工作1 h, 激光功率稳定在4100 W, 未发生明显的功率衰退现象。
气相/液相复合掺杂 双包层掺镱光纤 光纤激光器 vapor phase/solution doping ytterbium doped double-cladding fiber fiber laser 强激光与粒子束
2018, 30(11): 110102
由于多种因素的影响，红外小目标容易淹没在背景中，日趋复杂的背景以及隐身技术的应用，给红外小目标的检测带来极大的困难。分析天空背景下的红外图像特征，针对红外目标、天空背景和噪声各自不同的特点，结合二维信息熵，基于聚类思想构造属性集，依据属性集进行目标检测，然后根据噪声和目标点的特征，对检测结果中的孤立噪声点进行剔除，最终检测出小目标。仿真实验结果表明：该算法较二维最大熵算法，能够有效地提取出目标，与二维灰度级-邻域灰度级绝对差直方图法相比，计算简单方便，缩短运行时间。
信息熵 红外小目标 属性集 信噪比 entropy infrared small target attribute set SNR
1 中国电子科技集团公司第四十六研究所, 天津 300220
2 南开大学 现代光学研究所, 天津 300071
利用高频CO2激光单侧曝光技术及双芯光纤的非对称性, 设计并制作了一种长周期光纤光栅弯曲矢量传感器.成栅机理分析表明, 光纤边缘处嵌入的纤芯极大地增强了包层中的残余应力, 在CO2激光脉冲曝光时, 残余应力释放作用增强, 光栅质量更高; 同时, 双芯光纤的非对称结构以及CO2激光单侧曝光使得光纤器件对偏振非常敏感, 写制的光纤光栅在1 555.4 nm谐振波长处的偏振相关损耗高达20.8 dB.弯曲传感测试表明, 在0~1.235 m－1曲率范围内, 光纤光栅向+y方向弯曲时, 透射谱谐振峰波长向长波方向漂移, 灵敏度为2.37 nm/m－1; 光纤光栅向－y方向弯曲时, 谐振峰波长向短波方向漂移, 灵敏度为1.80 nm/m－1.该弯曲矢量传感器结构简单, 灵敏度高, 可广泛应用于道路、桥梁等建筑的安全检测.
光纤光学 长周期光纤光栅 CO2激光 双芯光纤 偏振特性 弯曲 矢量传感 Fiber optics Long period fiber gratings CO2 laser Twin core fiber Polarization property Bend Vector sensor 光子学报
2017, 46(10): 1006002
