首先综述了当前X射线透镜的分辨率和效率的水平,预测并讨论了发展我国波带片透镜、赶超国际先进水平的技术路径图。在原有100 nm分辨率波带片和会聚透镜工艺基础上,综述了电子束光刻结合金电镀进一步发展30~70 nm分辨率的X射线波带片的最新进展。在研发30 nm分辨率的波带片中,电子束光刻中的邻近效应严重限制了波带高宽比,而现有商业软件(基于蒙特卡罗模型和显影动力学)的邻近效应修正在同时处理从微米到30 nm的各种图形时效果甚微。为此,本团队针对70 nm分辨率的硬X射线波带片采用了图形修正法,实现了20∶1的波带高宽比,针对50 nm分辨率的硬X射线波带片采用了分区域修正法,获得了15∶1的波带高宽比;30 nm波带片透镜的金属化摒弃了传统的直流电镀工艺,采用脉冲金电镀,实现了金环均匀电沉积,成功研制了30 nm分辨率的软X射线波带片透镜和30~100 nm的大高宽比分辨率测试卡。所有研制的波带片透镜在上海同步辐射装置得到了X射线光学成像验证。
光学学报
2022, 42(11): 1134005
西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 712021
针对结构光测量系统直接标定法存在的物像映射模型全局适用性差问题，提出了一种基于畸变模型的分区域标定方法。首先，用张正友平面标定法则估计相机的线性成像投影矩阵。然后，将该矩阵作为初值，通过最小二乘法求解相机的畸变参数。最后，根据畸变偏移矢量分布规律划分出图像子区间并进行标定。在相同场景中的实验结果表明，相比全局直接标定方法，本方法在X方向和Y方向的标定精度分别提升了37.40%和56.20%，在结构光测量领域具有广泛的适用性。
激光光学 激光阵列 结构光测量 畸变偏移矢量 分区域标定 有限元 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0214002
通过分析某大面阵红外探测器的响应特性，发现了由于相机自身特性引发的不同区域的响应非线性问题。传统的两点校正法或非线性曲线拟合办法对该大面阵探测器校正后，校正残差和目视效果都比较差。本文根据探测器的非线性响应特性，将整个面阵分成了 8个区域分别进行非线性拟合校正，然后校正各个区域的偏置系数，最后利用改进的 BP神经网络非均匀性校正算法处理区域划分引发的不均匀问题。校正后的各个黑体温度图像的残余非均匀性在千分之一量级，空间噪声也已经十分接近或者小于时间噪声；局部残余非均匀性达到 0.002以下，空间噪声明显小于时间噪声。
大面阵探测器 响应非线性 分区域校正 神经网络算法 large format array detector, response nonlinearity
1 太原理工大学信息工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
压缩感知技术用于大气湍流波前斜率测量能在很大程度上提高波前信号的测量速度，同时降低波前测量系统的硬件压力。与现有波前斜率测量方法不同，压缩感知波前测量方法增加了从波前斜率的稀疏测量值到波前斜率信号的重建过程，因此将压缩感知技术用于波前测量，需要快速、高精度的波前斜率重建算法。Smoothed L0 Norm (SL0)算法是一种近似L0 范数估计的优化迭代重建算法，与其它算法相比，不需要事先知道信号的稀疏度，计算量低且估计精度高。本文以SL0算法为基础，对波前斜率信号分区域测量，再结合并行运算，通过理论分析和仿真实验实现了一种能够快速、高精度重建信号的分区域并行算法—Block-Smoothed L0 Norm (B-SL0)。实验结果表明，B-SL0在计算时间和精度都明显优于现有的其它重建算法，对压缩感知技术用于大气湍流波前测量的可行性进行了初步探索。
压缩感知 波前斜率 SL0算法 分区域 并行运算 compressed sensing wavefront slope SL0 algorithm subregion parallel operation
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
多角度偏振成像仪是一种超广角画幅式的偏振成像传感器,杂散光是影响其辐射偏振测量精度的重要因素之一。为了避免杂散光影响高精度定量参数的反演,需要在实验室对其进行专门的分析、测量和校正。根据多角度偏振成像仪的光学系统特点,将影响仪器的杂光分为局部杂光和全局杂光,重点分析了这两种杂光的成因和表现特性,并以此为基础构建了仪器的杂散光模型,提出了通过分区域照明获取杂光系数矩阵并对待校图像进行分块校正的方法。在未饱和及过饱和两种情况下,通过分矩形区域、分视场二维转动扫描成像的方式,建立了目标区辐射量和其他非目标区杂光量的关系,最终获得11×11区域的杂散光系数矩阵。最后根据实测得到的杂散光系数矩阵对图像进行了校正,结果表明,此校正方法可以消除至少90%的杂散光。
测量 多角度偏振成像仪 杂散光校正 分区域 杂散光系数矩阵 光学学报
2017, 37(11): 1112003
1 上海航天控制技术研究所, 上海 200233
2 中国航天科技集团公司红外探测技术研发中心, 上海 200233
3 上海应用技术大学 计算机科学与信息工程学院, 上海 201418
星敏感器标定是基于更高精度的测量基准对光学系统内方位元素进行建模与最优化解算的过程。针对大视场星敏感器光学系统误差分布非理想轴对称的实际情况, 提出了一种采用视场网状分区域建模的内方位元素最优化解算方法。首先, 在补偿了星敏感器与标定系统初始对准误差后, 基于针孔模型计算主点和焦距; 然后, 在视场分区域建模思想的指导下, 采用多项式拟合结合双线性插值的方法修正畸变; 最后, 提出了基于测角误差的标定精度评价准则。经实验室标定与外场观星验证, x轴与y轴标定残差较全局建模法分别降低了35%和20%, 证明了该方法的有效性。
大视场星敏感器 分区域校正 双线性插值 测角误差 初始对准误差 star tracker with large field of view zone-division calibration bilinear interpolation measurement angle error initial alignment error 红外与激光工程
2017, 46(10): 1017006
1 华侨大学 福建省特种能场制造重点实验室
2 厦门市数字化视觉测量重点实验室，福建 厦门 361021
针对现有结构光视觉测量中普通投影仪亮度不均匀引起系统Gamma 非线性畸变值分布差异，从而导致相位误差问题，提出了一种自适应分区域Gamma 预编码校正方法。首先，介绍了结构光双目视觉测量原理以及标准N 步相移法。接着，分析了投影仪和相机的Gamma 非线性畸变对光栅正弦性的影响以及预编码校正方法。然后，在获取Gamma 值分布规律的基础上，根据Gamma 值的变化与相位误差的关系确定分区域阈值大小。最后，根据确定的阈值对测量视场进行区域划分，获取各区域Gamma 值，并对标准白板和汽车挡泥板进行了实际测量。实验结果表明：本文方法比相同条件下采用单一Gamma 值预编码校正方法在相位误差的补偿精度上提高了约30%，在三维数据的测量精度上提高了约15%。该方法能更好地减小相位误差，提高结构光视觉测量系统的精度。
结构光视觉测量 相移法 分区域Gamma 预编码校正 相位误差补偿 structured light vision measurement phase-shifting method subregional Gamma pre-coding correction phase error compensation
辽宁工程技术大学电气与控制工程学院, 辽宁 葫芦岛 125100
为解决雾霾天气车载辅助安全系统中图像传感器所采集到的图像对比度低，颜色失真等问题，提出了基于改进的暗通道先验理论的图像增强方案。采用等间隔取样、去除亮度突变区域等方法，对图像大气光强值的估计进行改进，并通过分区域的方法优化透射率的计算。实验表明，该算法在实时性、颜色保真度、图像对比度等方面均优于其他算法。
图像处理 图像增强 雾霾 暗通道 等间隔区域 分区域 激光与光电子学进展
2016, 53(4): 041003
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
针对工业视觉测量中的摄像机标定精度及效率低的问题, 提出一种高精度CCD相机分区域标定方法。该方法首先利用三坐标测量机(CMM)带动圆形发光二极管(LED)光靶标按梯形台状做精确空间移动, 结合最小二乘椭圆拟合算法求解光靶标的像面位置, 并与CMM三维坐标形成精确的空间标定点集。同时, 将像平面按圆环形对称结构分割成N个区域, 并结合改进的Tsai算法分别对每个子区域进行相机参数的标定。标定实验结果表明: 经过分区域标定, 相机采集点的总误差比单区域标定法降低了17%(N=8), 单点平均误差降低了20%左右。算法可实现自动精确标定点采集, 操作过程简单, 基本满足中等精度的工业测量要求。所提出的相机标定法可应用于工业视觉测量, 特别是大工件测量领域。
视觉测量 CCD相机 相机标定 分区域思想 改进的Tsai算法 光靶标 vision measurement CCD camera camera calibration sub-regional theory improved Tsai method light target
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都610065
2 华北光电技术研究所, 北京100015
基于随机激光的时域理论, 利用时域有限差分法(FDTD)数值求解麦克斯韦方程组和速率方程组, 利用分区域计算法, 分别计算了整体和局部泵浦二维随机介质时, 不同泵浦强度下, 不同区域的辐射谱, 得出了随机介质中模式的空间局域化分布。 计算结果显示, 同样条件下不同区域的辐射谱是不同的, 且随着激励源泵浦强度的变化, 随机激光辐射始终集中在介质中某几个固定区域, 但各个区域的随机激射效率不同, 在区域之间存在模式的空间范围重叠。 利用该方法, 可以分析介质的随机分布对随机激射的影响, 理论上可以为高激射效率的伪随机介质制备提供一定指导。
二维随机介质 空间局域化 分区域计算 空间模式重叠 Two-dimension random medium Spatial localization Dividing calculation Mode overlap 光谱学与光谱分析
2012, 32(10): 2743
