南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏 南京 210044
针对车底危险物图像拼接中存在特征点匹配精度低、匹配速度慢、拼接处存在裂缝以及拼接时间久的问题，提出一种车底危险物图像快速拼接算法。首先，利用角点检测（FAST）算法进行图像特征点提取，再用二进制鲁棒不变可扩展关键点（BRISK）算法对保留的特征点进行特征描述；其次，用快速最近邻搜索（FLANN）算法进行粗匹配；接着，使用渐进一致采样（PROSAC）算法进行特征点提纯；最后，利用拉普拉斯金字塔算法进行图像融合与拼接。实验结果表明：在车底危险物图像数据中，与SIFT、SURF、ORB算法相比，所提算法的图像特征匹配精度分别提高13.10百分点、8.59百分点、11.27百分点，匹配时间分别缩短76.26%、85.36%、10.27%，图像拼接时间分别缩短63.73%、64.21%、20.07%，拼接处不存在明显裂痕。因此，基于FAST、BRISK、PROSAC和拉普拉斯金字塔组合的图像拼接算法是一种优质的图像快速拼接算法。
图像处理 FAST算法 BRISK算法 PROSAC算法 拉普拉斯金字塔算法 图像融合 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0837011
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163
电动化、智能化的光学显微成像系统需要能够实时测量系统的焦面漂移并进行校正，从而实现对活细胞的长时间观测和全片的病理切片扫描。设计一种探测非对称光束界面反射后的光斑位置从而进行焦面漂移测量的方法。利用ZEMAX软件光学仿真了反射光斑在不同离焦情况下的光斑形状，搭建了集成化的漂移测量模块并在商用正置显微镜上对其进行了验证。结果表明，针对60×浸油物镜，所提系统的漂移测量精度达250 nm，漂移校正的响应时间小于500 ms，满足了高分辨率长时间成像的要求。
光学系统 自动聚焦 轴向漂移 非对称光束 闭环反馈 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411014
1 成远矿业开发股份有限公司, 辽阳 111000
2 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院, 北京 100083
基于吉朗德露天煤矿现场实际生产研究空气间隔装药爆破技术的应用, 明确两点试验意义：一是“降本增效”, 二是“控制爆破块度”, 采用三组正交试验来对空气间隔爆破技术的应用效果进行评价。运用照片摄影法来识别爆后块度分布, 首先参考相关文献优化设计matlab程序将块度图像处理为块度分布数据, 其次将数据导入Origin软件生成块度分布曲线评价爆破效果。试验结果为间隔17.3%爆破块度分布接近连续装药爆破, 得出结论1：空气间隔高度并非越低越好, 而是存在一个合理间隔高度, 即在合理间隔高度爆破后的效果可以达到连续装药爆破的效果, 符合企业降本增效的目的。运用块度级配评价方法分析不同装药爆破效果的均匀性, 首先将块度分布数据导入Origin软件拟合为爆破块度级配曲线, 其次参考相关文献总结五个块度评价指标。分析结果为爆破块度均匀性优劣：连续装药＞间隔17.3%＞间隔11.5%, 得出结论2：可以通过中部空气间隔装药技术控制减少装药量使得爆破效果接近传统的连续装药, 达到控制爆破块度的目的。
露天爆破 空气间隔装药 块度控制 open air blasting air interval charge block size control
制冷型红外探测器有响应快、灵敏度高和探测距离远的特点，在智能光电装备中应用广泛。然而在实际应用场景中会经历冲击激励，引起冲击响应，为了确保制冷型红外探测器能够胜任复杂多变的苛刻环境，在设计阶段进行冲击响应谱环境适应性研究十分必要。基于应用的动力学环境，通过计算与仿真键合引线弧形受力与位移，综合考虑引线材料特性，优选设计引线材料与键合弧形，并对引线键合工艺进行优化，最终通过了 1000g量级的冲击响应谱试验。
红外探测器 杜瓦封装 冲击响应谱 引线键合 可靠性 infrared detector, dewar package, shock response s
1 中国科学技术大学生命科学与医学部生物医学工程学院，江苏 苏州 215000
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215000
条纹投影三维测量技术因高精度、高鲁棒性、低成本等优点而被众多学者广泛研究和应用。然而，传统的方法大多需要投影多张条纹才能获取物体的三维形貌。因此提出一种快速条纹投影三维测量方法。设计一个对称相位用于相位解包，可以有效减少投影条纹的数量；将投影仪看作逆相机，把系统构建为一个立体视觉系统，利用立体视觉的极线约束对对称相位设计一种窗口匹配方式，增强相位解包的鲁棒性。相比传统的倍频法、多频外差法等，所提方法的条纹数量可以减少50%，同时保证高的精度和鲁棒性。
三维测量 条纹投影 对称条纹 窗口匹配 精度和鲁棒性 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0212002
1 西南林业大学林学院，云南 昆明 650224
2 西南林业大学大数据与智能工程学院，云南 昆明 650224
3 富民县款庄镇农业综合服务中心，云南 昆明 650404
4 中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心，云南 昆明 650111
针对我国森林资源调查监测手段落后的局面，研究开发一种机械式电子森林罗盘仪，以实现样地周界、树高和林木坐标等的测量。通过对比机械式电子森林罗盘仪、布鲁莱斯测高器、森林罗盘仪和手持激光测距仪等常用仪器测量结果的分析，结果显示：机械式电子森林罗盘仪的测量方位角、高度和水平距的准确度分别为0.30°、0.03 m和0.06 m，精密度分别为0.30°、0.94 m和3.53 m，方差分别为313.60、1.12和17.97，标准差分别为17.71、1.06和4.24，S值分别为310.50、1.12和18.05，机械式电子森林罗盘仪的各项测量结果都要更优。机械式电子森林罗盘仪的研制为我国“天地空”森林资源立体化监测体系，特别是地面调查手段更新探索了新途径。
方位角 树高 水平距 内外业一体化 azimuth tree height horizontal distance integration of indoor and outdoor work
温州医科大学眼视光学院(生物医学工程学院)，浙江 温州 325035
针对目前临床上尚缺乏有效可行的烧伤程度精准诊断的难题，本课题组研究了基于空间频域成像的烧伤程度无创定量评估方法。本课题组通过基于单次快照多频解调方法的空间频域成像技术，实时、大面积、高分辨地反演出了与烧伤组织结构、生理特性紧密相关的光学参数(吸收系数与约化散射系数)，并结合系统聚类方法与多参数降维分析，提高了烧伤程度分类的准确性，缩短了分类时间。鼠烧伤模型的实验结果表明：动态监测光学参数的变化趋势可以显著区分出三种不同的烧伤程度，系统聚类分析缩短了分类时间，基于主因子的多参数降维分析表现出了更强的抗干扰性。本文方法为临床烧伤的早期诊断提供了一种极具潜力的实现途径。
医用光学 医学生物成像 空间频域成像 烧伤程度评估 组织光学参数 中国激光
2022, 49(24): 2407205
河南科技大学农业装备工程学院, 河南 洛阳 471003
为了筛选影响春季育苗移栽期番茄穴盘苗健壮程度的关键指标, 并实现其快速无损检测, 测定了5项秧苗指标, 经向量归一化预处理并采用独立性权系数法确定各指标权重, 并根据权重结果挑选出包含信息较全面, 影响较大的两个指标: 叶绿素和干质量。 两项指标所组成的简化秧苗评价值可以近似表示综合评价值, 相关系数r为0.92, 大大减少了品质检测所需的指标量, 并可以很好的表征春季育苗移栽期番茄苗的健壮度。 提取了各穴盘苗的可见-近红外光谱数据, 经去噪和多元散射矫正(MSC)预处理, 消除了由光散射等带来的光谱干扰信息, 相较原始光谱信息更具可利用性。 随后采用光谱-理化值共生距离(SPXY)算法对样本集进行划分, 利用波段值和评价值两种变量同时计算样本间距离, 以最大化表征样本分布, 提高样本差异性和代表性。 采用竞争性自适应重加权算法(CARS)和无信息变量消除连续投影算法(UVE-SPA)优选光谱特征波数, 降低光谱数据维度, 得到了更能体现光谱特征的简化光谱信息, 减少了冗余信息对建立模型精准度和分析速度的影响。 最后应用偏最小二乘支持向量机(LS-SVM)和基于U-Net模型改造的卷积神经网络(CNN), 以预处理后的光谱数据和提取特征波长后的光谱数据分别作为模型的输入, 建立了光谱数据与综合评价值的非线性映射模型, 并进行对比选优。 结果显示: 应用UVE-SPA预处理方法筛选出的波段, 光谱信息更加丰富有效; 两种预处理后的优选波段所建模型回归效果整体优于全波段建立的模型; CNN模型的建模效果整体优于LS-SVM模型, 且UVE-SPA-CNN模型对光谱数据和秧苗评价值的回归分析效果最好, 其建模集和预测集的相关系数r分别为0.988和0.946, 均方根误差RMSE分别为0.085和0.025, 为直接利用光谱数据获取融合了多种因素的番茄秧苗评价值, 从而判别秧苗健壮度提供了理论依据。
可见-近红外 番茄穴盘苗 评价值 卷积神经网络 Visible-near infrared Tomato plug seedlings Evaluation value Convolutional neural network (CNN) 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1741
1 航空工业第一飞机设计研究院,a.航电系统设计所
2 航空工业第一飞机设计研究院,b.民机总体工程部,西安 710000
针对分布式航电系统设计中对资源组织的灵活性需求, 为提升系统资源利用率, 提出了一种基于分布式航电系统的系统管理配置方法, 引入功能组件、服务角色、组件实例、系统管理代理, 定义组件到组件的消息以及系统配置信息表。通过系统管理策略实现组件实例的重启、组件实例的主从备份、组件实例的冷备份, 从而增加系统的任务可靠性。在不更改应用组件功能及接口控制文件(ICD)接口的前提下, 实现分布式航电系统的系统重构。
航空电子系统 分布式系统 系统管理 服务角色 组件实例 系统重构 avionics system distributed system system management service role component instance system reconfiguration
