1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
2 南京景曜智能科技有限公司, 江苏 南京 211100
为提高标定精度,提出一种基于直线空间变换的光平面标定方法。首先利用互相关模板与5点滑动平均法提取激光条纹中心,然后采用正交回归法拟合图像中的光条直线方程。通过平面单应性变换获得靶标面光条直线方程,进一步再将靶标坐标系中的直线方程转换成Plücker矩阵形式。根据位姿转换关系得到相机坐标系下的直线方程,并建立超静定线面共面约束方程组,使用奇异值分解(SVD)求解光平面方程参数。所提方法测量的标准台阶块长度方均根(RMS)为0.065mm,平均误差小于0.030mm,圆柱直径的测量平均误差与RMS小于0.050mm。结果表明,利用光条自身整体信息拟合光平面,所提方法可实现较高的标定精度且标定过程简单,同时避免对每个特征点进行单独求解。
测量 机器视觉 光平面标定 Plücker矩阵; 单应性矩阵 线结构光 图像处理 激光与光电子学进展
2021, 58(2): 0212001
1 苏州大学 苏州大学附属第一医院，江苏 苏州 215006
2 温州医科大学附属第一医院，浙江 温州 325000
3 华东师范大学多维度信息处理上海市重点实验室，上海 200241
4 温州医科大学，浙江温州 325035
5 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室，上海 200083
生物材料的显微高光谱成像分析技术是生物光谱学研究的前沿.烧伤、深度创伤病人治疗过程中，需要确定移植于患者创面的真皮替代物有没有进入正常的血管化进程，这是评价填充修复材料优劣的关键，也是患者创面恢复的重要指标.提出并实现了一种基于G-SA-SVM的快速血管化鉴别方法.该方法以显微高光谱成像技术为基础，首先对采集的高光谱数据进行光谱维和空间维的空白校正处理，然后对数据进行特征自适应性Gamma校正，最后利用模拟退火优化参数的支持向量机算法(SA-SVM)进行识别处理，有效定位红细胞，进而快速定位血管.实验结果表明，本文提出的G-SA-SVM算法误判率更低，识别精度更高，可以用于微血管新生的评价和鉴定.
血管化 显微高光谱成像 校正 vascularization process microscopic hyperspectral imaging correction G-SA-SVM G-SA-SVM
1 同济大学 精密光学工程技术研究所 物理系,上海 200092
2 同济大学 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室, 上海 200092
3 同济大学 航空航天与力学学院, 上海 200092
研制了工作波长为13.5 nm的Schwarzschild成像显微镜。从共轴两镜系统的基本理论出发, 通过消除三级球差、彗差和像散设计了Schwarzschild物镜的光学初始结构, 计算了物镜的光学传递函数。结果表明, 物镜在±0.3 mm视场内像方空间分辨率可达550 lp/mm。根据工作波长和镜面的入射角度设计了Mo/Si周期多层膜反射镜, 制作了Schwarzschild显微镜光学元件, 多层膜元件对13.5 nm波长的反射率为61%。为了消除可见光和紫外光对系统成像的影响, 设计并制备了材料为Zr, Si和Si3N4的滤波片, 该滤波片在13.5 nm处的透过率为21.1%。利用激光等离子体光源对60 lp/mm网格进行了成像实验, 结果表明,系统在0.5 mm视场内的分辨率优于3 μm, 结论认为CCD探测器分辨率极限是影响成像实验分辨率的主要因素。
成像系统 Schwarzschild 成像显微镜 Mo/Si多层膜 滤波片 空间分辨率 imaging system Schwarzschild imaging microscope Mo/Si multilayer filter spatial resolution
1 同济大学 精密光学工程技术研究所 物理系, 上海 200092
2 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室, 上海 200092
3 同济大学 航空航天与力学学院, 上海 200092
针对目前碘激光用化学能作为泵浦源, 体积大, 易产生有毒物质, 且运行时间短, 影响其应用范围等问题, 本文提出利用碘等离子体产生激光辐射的设想。建立了碘1315 nm受激辐射的等离子体产生模型; 通过对泵浦光功率密度与离化电子数密度、自由电子温度等的理论计算, 确定了本实验条件下的最优实验参数范围; 然后在理论计算的参数范围内, 用Nd∶YAG激光器的二倍频532 nm激光泵浦固体碘产生等离子体, 并采集其荧光发射谱; 最后, 通过拟合碘等离子体光谱扫描结果得到发射谱的中心波长位于1 313 nm, 谱宽为1.182 nm。研究结果显示, 通过激发等离子体的途径实现碘原子受激辐射的构想是可行的。
碘等离子体 荧光发射谱 受激辐射 三体复合 iodine plasma fluorescence emission spectrum stimulated emission three body recombination
1 同济大学 物理系, 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
2 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室, 上海 200092
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
提出了利用多层膜聚光镜提高Schwarzschild显微镜成像均匀性的方法。设计了聚光镜的光学结构, 使80%的等离子体辐射能量会聚在约08 mm直径的范围内。根据成像系统的工作波长和光线在聚光镜表面的入射角度, 设计了Mo/Si周期多层膜, 制备了聚光镜光学元件, 膜层周期厚度为9.64 nm, 周期数为30, 对18.2 nm波长的峰值反射率为51.7%。利用所设计的聚光镜作为照明系统, 对Schwarzschild物镜进行了网格成像实验。结果表明:在1.2 mm视场内可以实现2.5 μm的空间分辨力, 并且完全消除了物镜中心遮拦所造成的像面光强分布不均匀性。
Schwarzschild显微镜 激光等离子体 聚光镜 Mo/Si多层膜 空间分辨力 Schwarzschild microscope laser produced plasma condenser Mo/Si multilayer films spatial resolution
1 同济大学 物理系, 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
2 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室， 上海 200092
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
研制了用于超快激光等离子体诊断的Schwarzschild型正入射显微镜，该显微镜工作波长为182 nm，数值孔径为0.1，放大倍数为10。根据诊断要求设计了Schwarzschild物镜的光学结构，计算了物镜的光学传递函数，结果显示,设计的物镜在±1 mm视场范围内像方空间分辨力可达125 lp/mm。根据系统工作波长和光线在镜面的入射角度设计了Mo/Si周期多层膜反射镜，制作了Schwarzschild显微镜光学元件，镀制的膜系周期厚度为9.509 nm，周期数为30，对18.2 nm波长的反射率约31.1%。利用激光等离子体光源对24 lp/mm网格进行了成像实验，实验结果表明:系统在中心视场的分辨力为3 μm，600 μm内视场的分辨力为5 μm。
Schwarzschild显微镜 激光等离子体 Mo/Si多层膜 空间分辨力 Schwarzschild microscope laser produced plasma Mo/Si multilayers spatial resolution
1 同济大学 物理系, 精密光学工程技术研究所, 上海 200092
2 上海市特殊人工微结构材料与技术重点实验室, 上海 200092
基于三级像差理论设计了用于激光等离子体诊断的极紫外Schwarzschild显微镜光学系统。显微镜的工作波长为18.2 nm, 数值孔径为0.1, 放大倍数为10。光学设计得到中心视场空间分辨力达0.3 μm, ±1 mm视场内分辨力约0.4 μm的结果。分析了Schwarzschild成像系统的物镜装配、系统装调及光学元件加工误差对像质的影响, 结果显示光学元件局部面形误差是影响系统成像分辨力的主要因素。通过提高系统装调的精度, 可以有效补偿像距误差、两镜间距误差及曲率半径误差对像质的影响。综合考虑实际加工和装调能力, 制定了系统整体公差方案, 考虑公差后光学系统能够在±1 mm视场内获得3 μm的空间分辨力, 达到了等离子体诊断的要求。
Schwarzschild显微镜 空间分辨力 视场 公差 Schwarzschild microscope spatial resolution field of view tolerance
