作者单位
摘要
西安理工大学 自动化与信息工程学院,西安 710048
液晶空间光调制器(LC-SLM)通过对液晶折射率的调制来实现对光程的控制,在自适应光学中起着重要的作用。文章梳理了国内外LC-SLM的发展现状,对LC-SLM的工作原理和相位标定原理进行了详细介绍,针对LC-SLM在自适应光学中的应用,对国内外LC-SLM关键技术研究状况进行了讨论,分析总结了西安理工大学在该领域的实验研究。最后展望了LC-SLM的应用前景。
自适应光学 液晶空间光调制器 波前畸变校正 adaptive optics LC-SLM wavefront distortion correction 
光通信研究
2024, 50(2): 22007301
作者单位
摘要
北京航天计量测试技术研究所,北京 100076
为了扩展准直测量的应用领域,提高测量范围是最为有效的手段之一,因此用于准直测量的鱼眼相机应运而生。针对准直测量用鱼眼相机标定精度不高的问题,提出了一种基于插值形式的径向粗标定及基于栅格形式的补偿精标定的两步式准直测量用鱼眼相机标定方法。该方法使用插值而并非构建成像模型,能够有效避免模型不准确及参数设置不合理而引入的系统误差,并且可以在一定程度上抑制镜片加工的非对称性及光学系统装调所带来的偏差。区别于图像评价的峰值信噪比(PSNR)以及结构相似性(SSIM)等性能指标,该方法选择的平均重投影误差(MRE)这一指标能够更有效地衡量准直测量使用条件下相机标定结果的优劣。仿真对比实验结果表明该方法在4种虚拟鱼眼相机模型上的标定效果皆优于传统标定方法,与传统的方法相比,标定的不确定度最大能够改善82.63%。样机标定实验结果表明,该方法能够有效标定真实的准直测量用鱼眼相机,在搭建的真实样机上应用该标定方法后,样机的入射矢量解算的不确定度能够提升至角秒级。
准直测量 鱼眼相机 标定 畸变矫正 collimation measurement fisheye camera calibration distortion correction 
红外与激光工程
2024, 53(2): 20230549
颜蒙 1,2黄启泰 1,2,*任建锋 1,2
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院&苏州纳米科技协同创新中心,江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室&教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
在非球面零位干涉检测中,待测面检测误差分布与实际误差分布间存在干涉投影畸变。针对目前投影畸变校正方法计算复杂、通用性差等问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的投影畸变校正方法。该方法首先在待测面上加入井字形柔性遮挡物,并根据投影畸变系数范围合成干涉图像作为CNN的数据集;然后选择合适的网络结构基于该数据集来训练网络;最后将实际干涉图像输入该网络以预测畸变系数,从而实现投影畸变的标定与校正。实验结果表明,该方法的理论校正误差小于1 pixel,实际误差校正精度优于传统标记点法,证明了该方法高效可行。
干涉检测 畸变校正 深度学习 卷积神经网络 系统标定 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0805001
作者单位
摘要
1 上海海洋大学 信息学院,上海 201306
2 国家海洋局 东海标准计量中心,上海 201306
图像几何畸变校正是许多计算机视觉应用的关键预处理步骤。当前基于深度学习的几何畸变校正方法主要解决图像的单一畸变校正问题,为此,本文提出一种改进U-Net网络的图像混合畸变校正方法。首先,提出了一种构建混合畸变的图像数据集的方法,解决了训练数据集稀缺以及畸变类型单一的问题。其次,采用U-Net网络结合空间注意力机制进行图像特征提取及畸变坐标图的重建,将图像校正问题转为畸变图像的逐像素点坐标位移变化的预测问题,并设计了结合坐标差损失和图像重采样损失的损失函数,有效提高校正的准确性。最后,通过消融实验验证了本文方法各模块的性能。与最新基于深度学习的畸变校正方法对比。实验结果表明,本文方法在定量指标和主观评价方面都有较好的表现,对畸变图像的空间坐标校正的平均绝对误差为0.251 9。本文还对GoPro相机获取的光学影像开展了校正实验,进一步验证了本文方法对畸变图像校正的有效性。
混合畸变校正 U-Net 空间注意力 坐标差损失 重采样损失 hybrid distortion correction U-Net spatial attention coordinate difference loss resampling loss 
液晶与显示
2023, 38(11): 1580
胡晨 1,3魏朝阳 1,3,*万嵩林 1江国昌 1[ ... ]邵建达 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光材料重点实验室,上海 201800
3 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心,北京 100049
随着激光脉冲宽度极限的不断突破以及峰值功率的不断提高,脉宽压缩光栅的尺寸需要进一步增大。但反射式曝光系统所需大口径长焦距离轴镜的高精度加工检测成为制约大口径光栅制作的难题。采用计算全息补偿检测不需要复杂的设计和装调,但同样会引入非回转对称和复杂的二维投影畸变。传统的畸变校正方法由于精度受限或计算复杂不利于工程应用。提出基于数值计算的畸变校正方法,该方法具有简单通用易于编程的优点。利用800 mm口径折反镜在直径为18 m光学平台上搭建了面形检测光路,通过系统误差标定去除以及畸变校正的方法实现了高精度面形测量,经磁流变迭代加工后,面形精度RMS可收敛至0.013λλ=632.8 nm),这为后续大口径反射式曝光系统的建立奠定了基础。
离轴抛物面镜 计算全息图 误差标定 投影畸变校正 
中国激光
2023, 50(23): 2304002
作者单位
摘要
湖南大学机械与运载工程学院,湖南 长沙 410082
针对当前线扫相机标定过程复杂且需外部辅助装置的问题,提出建立在2D空间中的线扫相机静态标定方法。首先,从应用角度出发,将3D空间的线扫模型推导至2D空间,建立2D空间线扫相机成像模型,设计一种新型的线扫相机标定板。接着,利用交比不变性原理对2D空间的线扫相机模型进行求解。最后,提出一种利用畸变变化量的畸变拟合策略,解决小畸变情况下畸变矫正误差过大的问题,取得了良好的畸变矫正效果。实验结果表明,所提2D空间中的线扫相机静态标定方法标定过程简便,不受现场环境限制,标定精度较高,取得0.06 mm的平均绝对误差(约1.5像素),误差标准方差稳定在0.068以下。所提方法基本满足在中低标定精度下的应用要求,具有较高的实际应用价值。
线扫相机标定 2D空间线扫相机模型 线扫标定板 畸变矫正 交比不变性 
激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2211001
张潇鹤 1,2董明利 1,2,*孙鹏 1,2刘其林 2,3
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京 100192
2 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室,北京 100192
3 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
采用摄影测量方法对航天器天线面形进行在轨高精度测量,需对大视场角相机内外参数进行实时在轨标定。恒星可作为不变基准辅助在轨相机标定,但需对所拍星图中的星点进行识别得到其星点矢量信息。提出了一种针对大视场角相机所拍星图的快速识别方法:首先,结合标定结果的星图识别策略,提高匹配准确性;然后,基于四颗星星间角距的标签搜索匹配方法,将复杂度减小至线性,实现快速准确匹配;最后,基于反投误差分析的匹配检验方法,避免误识别。实测实验表明:对采集到的2000张星图进行识别,相比于传统三角形星图识别算法,所提方法兼顾了识别速度和识别率,识别率达到99.5%,识别时间减少75%,证明此方法合理有效,可节省存储空间,提高星图识别速度,提高星图识别率,具有很好的实用价值。
大视场角相机 相机内外参数 畸变校正 快速星图识别 在轨标定 
激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2210004
作者单位
摘要
苏州科技大学 电子与信息工程学院,江苏 苏州 215009
视觉诱导晕动症(VIMS)是虚拟现实(VR)体验过程中可能产生的一种常见症状,该症状严重降低了用户的体验的舒适度,阻碍了VR技术的推广和发展。虚拟空间畸变是影响VR体验舒适度的潜在因素之一,近眼显示设备不完全的畸变校正会产生虚拟空间畸变,进而可能引发VIMS。针对虚拟空间畸变对VIMS的影响程度,本文模拟VR技术的体验过程,对以VR技术为代表的近眼显示技术畸变机理进行分析,设计了3个不同畸变参数下VIMS等级评价的视觉感知实验,并对实验的主客观数据进行统计分析。结果表明,虚拟空间畸变对VIMS症状具有显著性影响,受测者观看立体影像的畸变程度越大,所引起的VIMS症状越明显。该研究可为VR技术体验的舒适度提升方向提供理论依据。
虚拟现实 视觉感知 畸变校正 视觉诱导晕动症 virtual reality visual perception distortion correction visually induced motion sickness 
液晶与显示
2023, 38(9): 1215
作者单位
摘要
1 兰州理工大学电气工程与信息工程学院,甘肃 兰州 730050
2 甘肃省工业过程先进控制重点实验室,甘肃 兰州 730050
3 南京航空航天大学自动化学院,江苏 南京 210016
4 苏州注视科技有限公司,江苏 苏州 215000
5 珠海复旦创新研究院,广东 珠海 519031
利用三维空间直线投影到图像平面依旧为直线的特性,提出了一种基于双直线的镜头畸变参数估计方法。首先使用两条直线所对应的畸变边缘推导出了畸变参数所满足的等式,并使用实际图像的大小确定了畸变参数的分布范围。随后构建了包含畸变参数的优化目标函数,采用枚举搜索的方法得到了最佳的畸变参数。仿真和实际实验表明,提出的方法虽然仅采用了两条直线,但可以准确且有效地估计镜头畸变,相比于主流方法具有明显的优势。
机器视觉 图像处理 直线特征 畸变矫正 径向畸变 
光学学报
2023, 43(13): 1315001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
光学相控阵技术具有响应速度快、系统紧凑、功能多样和控制灵活等优点,在众多科学技术领域得到了广泛的应用。在近50年来的光学相控阵研究与应用中,涌现出了众多卓越的成果。为了对光学相控阵领域的发展进行梳理,简要回顾了光学相控阵技术的历史,并论述了光学相控阵技术的基本原理。从光束发射与接收等不同应用场景的角度,结合笔者的思考,深入介绍了光学相控阵在高品质的光源技术、激光相干合成技术、光束扫描技术、大气链路畸变控制技术以及合成孔径探测与成像技术多个领域的发展现状,并最后对光学相控阵技术的瓶颈与未来的发展研究趋势进行了评述。
光学相控阵 激光相干合成 激光扫描 大气畸变校正 合成孔径探测 optical phased array laser coherent combining laser steering atmospheric distortion correction synthetic aperture imaging 
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041001

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