1 中国科学院 西安光学精密机械研究所， 陕西西安709
2 中国空气动力研究与发展中心超高速所， 四川绵阳61000
为满足在瞬态条件、不同物距下获得稳定高质量序列图像的成像需求，设计了四通道序列前光高速成像系统。系统采用像空间平行分光，以成像原理为出发点，对系统的设计关键进行分析。以理论计算参数为设计依据进行分镜组（物镜组、场镜及准直镜租、汇聚镜组）设计并分别进行像差独立校正，加入场镜减小系统体积和重量，提升光能利用率，通过视场和光瞳的准确衔接提高光束的传输效果，在此基础上对分镜组进行整合优化，加入分光器件形成最终的四通道序列前光成像系统。设计物距可调光路，使用中通过调节物镜组手轮保证系统在0.5 m~∞物距下的成像质量，同时保持一次像面位置不变，增强系统性能稳定性的同时降低了装调难度。系统可根据实际需要对接收端进行更换，且在分光区域加入分光器件后可拓展至八通道系统。利用装调后的序列前光成像系统进行实验室检测和现场试验，其主要光学性能良好，各通道实测分辨率可达到72 lp/mm，成像一致性大于98%。现场试验结果表明，该光学系统可满足瞬态条件下序列图像的拍摄要求。
序列前光成像 多通道 光学设计 镜组衔接 一致性 sequential front light imaging multi-channel optical design lens group connection consistency
1 昆明理工大学理学院物理系，云南 昆明 650500
2 云南省土木工程防灾重点实验室，云南 昆明 650500
通过光波场空间追迹导出相干光成像计算公式，基于所导出的公式对经典的相干光成像理论进行简要讨论。为证明所导出公式的准确性，设计了矩形透光孔为物的成像实验，利用经典的相干光成像理论与所导出的公式同时对实验测量像强度进行了模拟计算。结果表明，所导出的公式能够准确地计算矩形孔像光场强度图像及像边沿的振铃振荡分布。
衍射 相干光成像 振铃振荡
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
广东工业大学 广东省焊接工程技术研究中心, 广州 510006
为了解决焊接缺陷磁光图像轮廓信息难以提取的问题, 提出一种图像去噪及轮廓检测方法。通过激光点焊获取裂纹缺陷样本, 利用有限元模拟仿真并获取缺陷漏磁场, 对比分析磁光图像灰度连续性、集中性及噪声特性; 利用快速非局部均值滤波算法去除噪声, 并与传统滤波器进行对比分析; 根据磁光图像缺陷信息与背景信息梯度值相异的特性, 在1阶梯度图的基础上进行Otsu法阈值分割与边缘检测。结果表明, 经该方法处理后的磁光图像标准差及图像熵分别达到30.0465及6.0395, 图像聚集程度更好, 更贴近仿真磁场曲线, 并能较好地提取缺陷轮廓信息。这一结果对后续缺陷识别及目标检测是有帮助的。
传感器技术 磁光成像 焊接缺陷 快速非局部均值滤波 图像处理 sensor technique magneto-optic imaging welding defects fast non-local mean filtering image processing
1 深圳大学机电与控制工程学院，广东 深圳 510086
2 深圳技师学院，广东 深圳 518116
目前的自动光学检测技术受到以下两方面的挑战：难以获取足够数量的缺陷样本，且种类极不平衡；外观缺陷形态多样，种类复杂。上述问题严重影响偏光片外观缺陷的检测精度和效率。基于此，提出一种无需真实缺陷样本的深度对抗异常检测方法。采用编码器捕获条纹结构光缺陷图像的规律性特征，并通过解码器重建出无缺陷图像，再通过一个编码器模块构成无监督对抗网络，最后根据重建图像与样本图像的差异计算异常得分。在训练阶段加入合成缺陷，同时改进目标潜在损失函数，进一步提高检测精度。在一个考虑光照不均衡、噪声、相机畸变等因素的偏光片外观缺陷数据集上的实验结果表明，所提方法测试结果的area under curve达到97.9%，单张图像平均检测时间为19.2 ms，检测准确率为94.6%，均优于GANomaly等方法，验证了其有效性与鲁棒性。
机器视觉 偏光片 结构光成像 生成对抗网络 异常检测 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1415005
1 山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东 济南 250061
2 山东大学机械工程国家级实验教学示范中心，山东 济南 250061
为了对机器设备损毁字符的标识码信息进行显现复原，提出一种正交励磁的损毁字符磁光成像复原识别方法。在研究钢材基体字符对磁场传导的影响机理的基础上，设计能分时正交励磁的环形电磁铁模型，并且通过仿真分析验证了该模型的正确性。采用局部直方图均衡化法对通过正交励磁获得的字符磁光图像进行增强，以突出字符的笔划特征；设计像素级显著值加权平均的融合算法，实现了正交励磁获得的所有方向上笔划特征的融合。设计实验系统，获得正交方向励磁的磁光图像，并对算法的效果进行实验测试。结果表明：局部直方图均衡化增强的磁光图像字符笔划对比度大，分辨率高，算法的增强效果理想；像素级显著值加权融合算法对字符磁光图像进行融合时，可以全方位、高效率提取字符图像的所有方向特征，且融合后图像清晰度高。所提正交励磁的损毁字符磁光成像复原方法能有效复原损毁严重、笔划复杂的字符。
磁光成像 正交励磁 局部直方图均衡化 像素级显著值 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1011003
中国科学院上海光学精密机械研究所信息管理中心， 上海 201800
以Web of Science数据库中1990—2020年光成像在生物医药领域6 564篇相关学术论文和110篇高被引论文为研究对象，运用统计学和文献计量学软件CiteSpace对其文献分布特征和共被引作者、关键词共现等进行分析。结果表明: 光声成像、纳米颗粒、光活检、光学相干层析成像、深度组织成像、细胞成像、探针、癌症诊治、药物传递、碳纳米管等是该领域的研究热点。近红外-Ⅱ光谱区内荧光成像、半导体聚合物纳米颗粒、光声成像以及光活检、肿瘤诊治成为当前生物医学光成像方面的前沿主题。深部组织光学成像、光治疗和光活检的有机半导体材料、光声成像造影剂以及二维钛纳米片在多模态成像引导的癌症治疗等方面显得尤为突出。
光成像 研究热点 前沿主题 生物医药 optical imaging research hotspots CiteSpace CiteSpace frontier topics biomedicine
1 昆明理工大学理学院物理系，云南 昆明 650500
2 云南省土木工程防灾重点实验室，云南 昆明 650500
像面数字全息检测是相干光成像的一种重要应用。然而，由于相干传递函数的空间滤波作用，故当成像系统出射光瞳尺寸较小时，电荷耦合器件（CCD）不能探测到完整的像光场。同时，利用目前流行的只能计算像光场振幅分布的理论，不能重建便于光学检测的具有振幅和相位分布的像光场。基于相干光成像理论的分析，提出了一种设计特定照明物光的方法，让光学系统能够对物平面检测区完整成像。将物体照明光的全息图与所提方法结合，可以重建便于实际检测的理想像光场。
全息 衍射计算 相干光成像 数字全息 光学学报
2022, 42(13): 1309001
谭奋利 1,2,3曾晨欣 1,2,3冯安伟 1,2,3赵世家 1,2,3季轶群 1,2,3,*
1 苏州大学光电科学与工程学院, 江苏 苏州 215006
2 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
3 苏州大学教育部现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
快照式光谱成像系统可实时获取运动目标的光谱图像,在动态目标跟踪和识别等领域有着迫切的应用需求。快照式光谱成像系统的光谱分辨率与空间分辨率相互制约,针对现有快照式分光成像系统数值孔径小、难以同时实现高光谱分辨率和高空间分辨率的问题,提出了一种基于Dyson同心结构的新型快照式分光成像系统,它具有数值孔径大、成像性能优和结构紧凑等优点;视场离轴和复杂化设计可在保持光学成像性能的同时,增大机械装调空间,具有很好的工程可实施性。优化设计得到的新型快照式分光成像系统的数值孔径达到了0.3,光谱分辨率优于0.54 nm,空间采样点数为112×24。这种高光谱分辨率和高空间分辨率的快照式分光成像系统可为研究对大视场内快速运动目标进行精确探测识别的快照式光谱成像系统提供重要的理论基础。
光学设计 快照式分光成像系统 Dyson同心结构 高光谱分辨率 高空间分辨率
