1 中国科学院南京天文光学技术研究所，江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所），江苏 南京 210042
3 中国科学院大学，北京 100049
对于分布在曲面物体表面的纹理图案，为方便全面展示和后续使用，常需要将其从曲面表面提取出来并展平。因此，提出基于光场相机的曲面纹理展平方案，利用聚焦型光场相机获得高分辨曲面纹理图像和无需额外配准的深度图，并针对此方案设计曲面纹理展平算法。该算法将曲面纹理图像划分为多个有重叠的局部纹理图像，基于拟合平面法向量对局部纹理失真进行校正，最后将校正后的局部纹理图像拼接为完整的展平纹理图像。经仿真实验和真实实验验证，所提曲面纹理展平算法可以有效展平不同曲面上分布的多种纹理，并且在纹理图像质量差异和深度测量误差方面具备一定的鲁棒性。
纹理展平 光场相机 透视校正 图像拼接 激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2410012
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室（南京天文光学技术研究所），江苏 南京 210042
3 中国科学院大学，北京 100049
四棱锥波前传感器具有能量利用率高和空间采样率高的优点，已成功应用于天文自适应光学、镜面检测及显微成像等领域。提出一种新的无调制四棱锥波前传感器，根据四棱锥波前传感器的光场传播模型，利用相位恢复算法迭代优化出待测波前。入射光经四棱锥锥尖分光后会聚所得的子光瞳像为相位恢复算法提供了丰富的信息，使其收敛速度加快。数值模拟结果表明，基于相位恢复的四棱锥波前传感器具有精度高、收敛速度快、抗噪性好等特点，并且无需调制便能获得较大的动态范围。
传感器 波前传感 四棱锥波前传感器 相位恢复 自适应光学
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室，江苏 南京 210042
3 中国科学院大学天文与空间科学学院，北京 100049
提出并实现了一套基于瞳面干涉和小波变换的零差激光测振系统，提高了多普勒信号的质量和信号处理精度。该系统将瞳面干涉技术引入到激光多普勒测振中，克服了像面干涉测振光路中复杂振动引起的探测光斑相对探测器偏移的现象，抑制了漂移引起的多普勒信号被调制的现象。在振动信息提取环节，采用小波脊提取算法提取信号瞬时频率，进而解算得到振动速度。将标准振动台作为振动源，磁电式速度传感器作为测量参考，通过测速与测振实验对系统性能进行验证。实验表明，所设计的系统对振动物体速度的测量与磁电式速度传感器具有一致性，对不同简谐振动参数的测量相对误差均在1.5%以内。
测量 激光多普勒测振 瞳面干涉 小波变换 振动分析 光学学报
2022, 42(15): 1512005
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
指纹具有的唯一性和终身不变性使其在刑侦检测和身份识别等领域具有广泛应用。传统指纹提取方式会破坏原始指纹,因此,近年来多采用刑侦取证相机对指纹进行拍摄、提取。针对一次拍摄不能得到曲面客体表面指纹清晰图像的问题,将计算光场成像引入曲面客体表面指纹的提取中。首先,根据指纹拍摄场景设计指纹光场相机,利用数字重聚焦算法得到指纹图像堆栈;然后,基于图像清晰度评价的图像融合算法得到曲面上各处都清晰的指纹图像。实验结果表明,本方法设计的指纹光场相机及处理算法可以有效提取位于曲面客体表面的指纹。
成像系统 计算成像 光场相机 指纹提取 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811024
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学天文与空间科学学院, 北京 100049
针对激光频率长期漂移锁定问题,实现了一套以光学频率梳为参考源的数字稳频系统。该系统将被控激光与光学频率梳外差干涉,获取表征激光频率偏移的拍频信号,通过自主研制的数字计数式频率电压转换电路测量拍频电信号的频率,并将频率值转换为误差电压信号,通过主控程序反馈控制被控激光。在对760 nm窄线宽半导体激光器的长期频率稳定实验中,本系统将该激光器频率的长期稳定度提高2个量级,达到4.4×10 -10 (τ=262 s),表明本系统可对波长在光学频率频谱范围内的激光实现长期偏频锁定,为进一步激光精细锁频锁相提供基础。
激光光学 外差干涉 半导体激光器 光学频率梳 激光稳频 频率电压转换 光学学报
2021, 41(16): 1614001
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
结合传统光学成像系统的性能评价方法,在数字全息自适应光学系统中利用点全息图的自相关函数来评价系统的成像性能。受白噪声的自相关函数近似为狄拉克函数的启发,通过增加点全息图的随机性,使其自相关函数接近狄拉克函数,以提高数字全息自适应光学系统的空间分辨率。提出一种使用随机相位板来增加点全息图的随机性,进而提高数字全息自适应光学系统成像分辨率的方法。对该方法进行数值模拟,研究随机相位板像素个数和随机相位均方差对系统成像分辨率的影响,并在实验室内搭建实验光路对该方法进行实验验证。实验结果表明,使用随机相位板能够有效提高数字全息自适应光学系统的成像分辨率。
全息 非相干数字全息 计算光学 分辨率 随机相位板
