1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 航天科工防御技术研究试验中心，北京 100854
针对体积小、走线密集、集成度高的封装芯片缺陷检测，目前的主要检测手段存在精度低、周期长等缺点。为弥补传统检测方法的不足，作者结合太赫兹技术与时域反射技术，探究对芯片上金属导线缺陷检测的可行性。首先在不同宽度的金属微带线上加工了不同比例的凸起、凹槽缺陷，模拟集成芯片中金属导线的不完全开/短路等阻抗不匹配情况，利用太赫兹时域反射计采集其时域反射信号。然后根据时域反射脉冲对应的时间分别对不同缺陷程度、不同缺陷类型进行定性分析，并精确计算出了芯片上金属微带线的缺陷位置。最后利用有限元分析法对硅基底上存在缺陷的金属微带线进行仿真分析，与实验结果具有良好的一致性。该研究表明，太赫兹技术与时域反射技术结合能够实现对芯片上金属导线缺陷的诊断检测，为集成芯片的缺陷检测提供了经验参考。
太赫兹 时域反射 微带线 集成芯片 缺陷检测 terahertz time-domain reflection technology microstrip line integrated chip defect detection
天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室，天津 300072
以高铁、铁轨为代表的延展性表面测量逐步向智能化发展，要求在线测量，同时兼顾效率和精度，对动态性能提出了新的挑战。基于线阵相机条纹投影的三维形貌测量方法兼具高分辨率与高速采集，具有延展表面三维重建领域的高动态性理论优势，但鲁棒性较强的条纹投影测量方法需要多帧测量获得准确相位，编码效率低，因此减小测量周期、减少图像帧数仍是提升动态性能的迫切问题。研究基于三频彩色条纹投影的双线阵延展表面测量方法，使用彩色条纹投影减少投影帧数，并利用纯色图补偿法降低通道串扰。先后对被测物体投影一幅彩色编码正弦条纹图和一幅白图，引入一维背景归一化方法降低被测物表面光学性质的影响，基于彩色编码信息获取展开相位并根据同名相位匹配双线阵相机。所提方法有效发挥线扫描的动态优势，仅通过两帧投影就实现运动中高质量点云的获取，同时实现纹理映射。
测量 三维形貌测量 彩色条纹投影 线阵相机 点云 激光与光电子学进展
2024, 61(10): 1012005
1 华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430223
2 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077
针对无人机航拍图像尺寸过大，且背景环境复杂带来的导地线缺陷检测速度和精度下降的问题，提出了一种基于 LSD 与深度学习的轻量化导地线缺陷检测方法。首先利用LSD 算法提取图像的直线特征，并结合 RANSAC 拟合出一条分割基线；然后根据分割基线对导地线区域进行粗分割，剔除大部分背景干扰，减小送入检测网络的图片尺寸；最后通过对 YOLOv5 的主干网络进行修改，减少网络的计算量，使其更适合在边缘计算设备上部署。实验结果表明，该方法使待检区域大大减小的同时抑制了背景的干扰，使检测精度由原来的67.9% 提高到 71.3%，同时检测速度提升了 12%。本算法具有精度高、速度快、适合在边缘计算设备上部署等优点。
导地线缺陷检测 航拍图像 直线段检测 直线拟合 深度学习 detection of defects in ground wires UAV aerial images line segment detect line fitting artificial intelligence
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043009
1 中国科学院上海技术物理研究所红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
2 中国气象局国家卫星气象中心，北京 100081
基于仪器的光学视场特性进行有限视场和离轴效应的光谱模拟，研究针对面阵傅里叶光谱仪光谱校正的方法。首先，开展仪器线型函数（ILS）影响分析，确定不同影响因素（有限光程差、有限视场、离轴效应等）的分析方法；其次，以面阵型圆形探测器为例，结合仪器自身光学特性，构建仪器线型函数模型；然后，利用气体吸收光谱模拟离轴效应产生的光谱定标误差和光谱敏感性；最后，基于FY-3F/HIRAS-Ⅱ发射前光谱定标数据，进行光谱校正和定标精度验证。实验结果表明：有限视场和离轴效应使得光谱存在展宽，并向低波数方向偏移。经过光谱定标和校正，中心最差像元光谱定标精度由-24.69×10-6减小到0.54×10-6，边缘最差像元由-513.38×10-6减小到-0.15×10-6，且3个波段内所有像元均满足小于7×10-6的指标要求。
光谱学 光谱定标 仪器线型函数 离轴效应 红外高光谱大气探测仪 光学学报
2024, 44(12): 1230001
Author Affiliations
Abstract
National Key Laboratory of Tunable Laser Technology, Institute of Opto-Electronics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
Fast and stable phase control is essential for many applications in optics. Here, we propose an all-fiber all-optical phase modulation scheme based on a Fabry–Perot interferometer (FPI) and an Er/Yb co-doped fiber (EYDF). By using the EYDF as an F-P cavity via rational design, a phase shift with a modulation sensitivity of 0.0312π/mW is introduced to the modulator. The phase shifts in the EYDF consist of a thermal phase shift and a nonlinear phase shift with a ratio of 19:1, and the corresponding temporal responses of the modulation are 204 ms and 2.5 ms, respectively. In addition, the compact FPI is encapsulated to provide excellent stability for the modulator.
in-line Fabry-Perot interferometer nonlinear phase shift all-optical phase modulation Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041901
1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
针对太赫兹扫描成像设备存在的图像清晰度差、边缘模糊等问题，提出了一种基于生成对抗网络的太赫兹图像超分辨率重建算法。首先，在处理太赫兹图像时引入限制对比度自适应直方图均衡方法，有效解决了太赫兹图像对比度低的问题；其次，在生成对抗网络的基础上，提出了一种基于增强注意力机制的残差生成对抗网络，实现了太赫兹扫描图像的超分辨率重建，提升了图像纹理和细节的重建能力；最后利用频谱归一化的U-net网络对生成器生成的重建图像进行判别，增强了训练的稳定性。实验结果表明，提出的太赫兹图像超分辨率重建算法将太赫兹线阵相机所成太赫兹图像的边缘强度提高了7%，峰值信噪比提高了13%，平均梯度提高了12%，结构相似度提高了14%，验证了该算法的优越性和有效性。
太赫兹技术 太赫兹线阵相机 太赫兹图像 超分辨率重建 生成对抗网络 图像质量评价
1 西北工业大学 无人系统技术研究院，陕西西安70072
2 中国人民解放军军事科学院 国防科技创新研究院，北京100850
针对室内弱纹理环境下基于点特征的视觉同步定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping， SLAM）存在的轨迹漂移等问题，提出了一种融合点线特征的双目视觉SLAM系统，并对线特征的提取与匹配问题展开研究。为了提高线特征的质量，通过长度与梯度抑制、短线合并等方法，进一步改进LSD（Line Segment Detector）线特征提取方法。同时，通过将匹配问题转换为优化问题，并利用几何约束构建代价函数，提出了一种基于几何约束的快速线段三角化方法。实验结果表明，本文所提方法在多个数据集上的表现都优于基于描述子的传统方法，尤其在室内弱纹理场景下，其平均匹配精度达到91.67%，平均匹配时间仅需7.4 ms。基于此方法，双目视觉SLAM系统在弱纹理数据集上与已有算法ORBSLAM2，PL-SLAM的定位误差分别为1.24，7.49，3.67 m，定位精度优于现有算法。
双目视觉 线特征提取 视觉同步定位与建图 特征匹配 binocular vision line features vision simultaneous localization and mapping feature matching
1 太原科技大学机械工程学院，山西 太原 030024
2 太原科技大学重载装备作业智能化技术与系统山西省重点实验室，山西 太原 030024
线结构光测量技术被广泛应用于工业检测领域，而激光条纹中心提取质量直接影响线结构光的测量精度。针对现有算法在曲率变化较大或干扰严重工况下条纹中心提取效果较差的问题，提出了一种基于单边跟踪与中点预测的中心提取算法。首先根据激光条纹灰度和走向对其进行单边跟踪，同时结合灰度重心法和最小二乘法预测初始中心点坐标，然后利用初始中心点邻近像素差分构建Hessian矩阵，计算最终中心点坐标。实验结果表明：该算法的处理速度是几何中心法的3.96倍、测量精度是Steger法的2.06倍，在信噪比为8.52 dB且激光条纹与噪声相连的严重干扰情况下，提取精度是Steger法的5.76倍。所提算法在保证速度和精度的同时，具有较好的抗干扰性和适用性，对于条纹质量较差的工业检测具有一定意义。
测量 中心提取 单边跟踪 中点预测 差分 线结构光
