1 中国科学院电工研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院, 江苏 南京 211102
为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题，搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先，理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后，针对外调制或伴生调幅较小的情况，提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数，消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况，提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGC-EF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数，进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后，通过仿真验证了改进型算法的正确性，并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统，对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能，证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明：一定C值范围内，两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法，解调信纳比提升了11.602 dB，总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中，PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好，且解调线性度良好，准确度高。
相位生成载波解调 非线性失真 椭圆拟合 光纤法珀传感器 phase generated carrier demodulation nonlinear distortion elliptic fitting fiber optic fabry-perot sensor
在临床使用条件下, 为提高内窥镜相对畸变率检测的准确性和效率, 提出一种基于定位图像质心的相对畸变率自动检测方法。该方法对内窥镜拍摄的标准板图像进行灰度和二值化处理, 结合Canny算子和三次样条插值法检测标准板上图形的亚像素边缘坐标, 定位图像质心, 确定过质心的最长和最短径向尺寸, 从而计算相对畸变率。使用经溯源的标准板对此方法进行了验证, 对3套临床在用内窥镜分别使用质心法、椭圆拟合法和人工测量法进行检测, 结果显示, 质心法和椭圆拟合法这2种图像处理方法的测量结果一致性较高, 并且检测结果的准确度高于人工测量方法。
医用内窥镜 相对畸变率 图像预处理 质心 椭圆拟合 人工法 medical endoscope relative distortion rate image pre-processing centroid elliptic fitting manual measurement method
1 东北林业大学 信息与计算机工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040
2 扎兰屯职业学院, 内蒙古 扎兰屯 162650
针对木材活节、死节、虫眼等缺陷图像的检测问题, 本文提出了一种基于深度学习的木材缺陷图像检测方法。首先, 通过对Faster-RCNN网络进行训练, 得到了可以对木材缺陷定位和识别的检测模型; 然后, 应用NL-Means方法对图像进行去噪, 通过线性滤波、调整对比度和亮度实现图像增强; 再对图像进行二值化处理, 根据像素值差异提取缺陷边缘特征点集, 实现了对木材缺陷的精细分割; 最后, 对椭圆拟合方法进行了改进, 实现了对木材缺陷边缘点集的椭圆拟合, 提供了新的木材缺陷加工方案。实验结果表明, 该算法具有较好的木材缺陷定位和分类能力, 得到了较好的分割及拟合效果, 可在缺陷修补这一环节减少约10%的木材填充量。
图像检测 深度学习 木材缺陷 边缘检测 椭圆拟合 image detection deep learning wood defects edge detection elliptic fitting
1 湖北工业大学 机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
针对相移干涉法测量表面三维形貌时深度测量范围受波长限制这一问题, 提出一种四波长表面形貌干涉测量系统。通过滤波片的轮换, 将白光LED光源的光切换出4个不同波长的光源, 并依次进行单波长干涉。为解决多波长干涉图像数据处理, 采用基于椭圆拟合的算法, 在逐帧逐点的相位计算条件下, 运用大小尺度相结合的算法实现高精度宽范围的表面形貌测量。实验结果表明: 在深度测量范围扩大到约41倍的条件下, 测量经中国计量科学研究院采用粗糙度国家基准校准的方波多刻线样板, 得到的表面粗糙度数据与校准数据相比, 相对误差为4.09%。说明在一定的深度范围内, 该系统能够实现表面形貌的高精度测量。
相移干涉 表面形貌测量 四波长 相差 椭圆拟合 phase-shifting interferometry surface topography measurement four-wavelength phase difference elliptic fitting
