作者单位
摘要
1 长春理工大学 计算机科学技术学院,吉林长春30022
2 长春理工大学 人工智能学院,吉林长春1300
3 长春理工大学 中山研究院,广东中山52840
为有效解决高精度视觉定位测量系统中激光随机散斑导致的光斑质心定位精度降低问题,对散斑机理及抑制方法进行研究。从激光光斑的成像过程分析了激光随机散斑出现的原因,并推导出空间中任意一点总波扰表达式。建立了成像介质吸光性、粗糙度和表面出射光信噪比与随机散斑强度的关系模型,得出增加成像介质粗糙度和吸光性来提高出射光信噪比,进而降低随机散斑强度的结论。通过改变成像介质的物理特性进行对比实验,获得光斑质心位置稳定性随成像介质物理特性变化的趋势,验证了关系模型的正确性。实验结果表明,当激光功率为50 mW时,选取吸光性强、粗糙度与厚度适中的成像介质作为成像靶面,激光光斑质心的提取精度稳定在0.04个pixel之内,实现了对激光散斑的抑制,提高了光斑质心的定位精度。
激光光斑 动态散斑 光的散射 分子运动论 微表面模型 laser spot dynamic speckle scattering of light molecular motion theory microfacet model 
光学 精密工程
2023, 31(13): 1900
作者单位
摘要
西安交通大学城市学院物理教学部, 陕西 西安 710018
研究频域内流动血液散射的动态激光散斑, 基于单散射近似导出散斑场的功率谱, 并提出从散斑强度获得功率谱的算法。结果表明, 频谱通常由3个参数决定: 静态和动态散斑场之比、特征频率以及固定多普勒频移。提出从模拟功率谱中获得这些参数的算法, 并显示出良好的精度, 提出基于参数测量流速和随机运动的程序。
动态散斑 散斑强度 功率谱 流速 dynamic speckle speckle intensity power spectrum flow velocity 
应用激光
2022, 42(6): 144
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
激光散斑被广泛应用于生物医学,成像探测以及无损检测等应用中,为了提升目标在环系统中基于散斑统计特性反馈远场激光聚焦光斑质量的评价效率和精度。提出了多通道协同探测的方法获得回波散斑信号的时间空间融合评价因子,并对散斑场统计理论、多点协同探测系统模型和散斑时间与空间频谱融合统计特性展开深入研究。首先,利用单点探测器探测动态散斑的强度波动信号,对其进行滤波、自相关和傅立叶变换后获得散斑场的功率谱,再乘以权重获得散斑评价因子,探究该评价因子监视远场光斑的可行性。然后,提出对探测面不同空间位点获得的时间信号进行拼接的方法,并列举实现该方法的先决条件。最后,通过仿真与实验验证利用散斑场融合频谱获得评价因子的有效性。结果表明,动态散斑评价因子随目标光斑尺寸的增加而减小,当探测面上4通道协同获取的信号不相关时,评价因子取平均可使精度提高2倍,而时间空间融合频谱获得的评价因子可保证精度的同时使系统带宽提高4倍。综上所述,多点协同获取的散斑评价因子可以更快速的监视远距离运动目标的光斑变化。
目标在环系统 动态散斑 多通道探测 评价因子 监视目标光斑 Target-In-Loop (TIL) system dynamic speckle multi-channel detection speckle metric monitoring the target hit-spot 
中国光学
2022, 15(2): 286
作者单位
摘要
1 华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
2 佛山科技学院电子与信息工程学院, 广东 佛山 528000
3 华南师范大学国家级物理学科基础课实验教学示范中心, 广东 广州 510006
在光学相干层析成像(OCT)技术中引入激光散斑的处理方法。首先在同一位置多次采集得到光谱信号,再对每个时刻所得光谱信号沿波矢方向进行傅里叶变换,解析得到同一位置每个时刻的OCT结构信息。然后对OCT结构信号沿时序方向进行傅里叶变换,得到散斑的频谱分布,最后在频谱区域中将动态散斑与静态散斑的比值定义为成像参数,以该比值构建的图像可以将样品图像中的流动区域凸显出来。仿体实验充分验证了该方法的可行性,将该方法用于鼠耳的血管区域提取并得到了鼠耳的三维血管图。
成像系统 光学相干层析成像 动态散斑 三维血管构建 散斑频谱 
光学学报
2018, 38(1): 0111001
马生 1杨晖 1李然 1盛旭波 1[ ... ]姚鑫 1
作者单位
摘要
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
2 上海理工大学 医疗器械与食品学院,上海 200093
颗粒流模式转变的研究具有重要的理论和现实意义,以滚筒内的颗粒流作为研究对象,采用动态散斑测量法研究了颗粒流的间歇崩塌和连续流动2种模式之间的转变机理。目的是利用动态散斑方法对滚筒颗粒运动进行研究,并尝试从两种状态持续时间的概率分布上对其转变机理做出阐述。通过CCD相机得到散斑图像,对散斑图像做对比度分析得到滚筒内颗粒运动速度跟时间的图像,进而提取出崩塌时间、连续时间、崩塌持续时间、崩塌间隔时间,并对其进行分布统计、曲线拟合、结果显示,两种状态转变不是突变性,而是存在一个2种状态共存的过渡状态,并且是随着各自的存在概率变大或者变小而逐渐地稳定下来。
颗粒流 崩塌模式 连续流 过渡状态 动态散斑 granular flow avalanches pattern continuous flow transition regime dynamic speckle 
光学仪器
2016, 38(2): 159
作者单位
摘要
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 阿德雷德大学 化工学院, 阿德雷德 5005
3 纽卡斯尔大学 化学工程与先进材料学院, 纽卡斯尔NE1 7RU
使用图像法测量崩塌角存在测量标准差大的问题(0.5°左右)。为了解决这个问题,采用一种新的基于动态散斑对比度的崩塌角在线测量方法和系统进行了理论分析和实验验证。当激光照射到滚筒内运动的颗粒上,在远场形成动态散斑,利用线阵CCD相机得到散斑随时间变化图像,通过分析散斑图像的对比度计算出颗粒流的速度波动,再找出两次崩塌的间隔时间,最后利用转速乘以间隔时间就可以得到崩塌角。实验中采用粒径为1mm~1.25mm的玻璃珠,分别采用动态散斑法和图像法测量了不同转速下的休止角的数据。结果表明,动态散斑对比度崩塌角在线法时空分辨率高,测得数据的标准差较小、重复性好、数据拟合的确定系数高。这一结果对滚筒内颗粒流的在线测量和科学研究是有帮助的。
测量与计量 颗粒流 崩塌角 动态散斑对比度 measurement and metrology granular flow slumping angle contrast of dynamic speckle 
激光技术
2016, 40(3): 344
作者单位
摘要
1 上海理工大学 上海医疗器械高等专科学校,上海 200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
3 阿德雷德大学 化工学院, 澳大利亚 阿德雷德 5005
提出了基于线阵CCD相机的动态散斑对比度颗粒测量方法和系统,用于解决动态光散射研究涉及的动态光散射软件相关算法运算量大、实时性较差,以及不能测量高黏度溶液中颗粒的问题。首先,从传统动态光散射理论出发,基于光学统计理论,建立了动态散斑对比度的模型。然后,根据Siegert公式,推导了动态散斑对比度与动态散射光场自相关函数的关系。最后,得到了低浓度和高浓度下动态散斑对比度与颗粒粒径的关系。分别对粒径分布为(490±20) nm的标准乳胶球颗粒水溶液和纳米二氧化钛粉体(粒径分布:450~500 nm)甘油溶液进行了测量。结果表明:动态散斑对比度测量法的运算量小,且能测量高黏度溶液中的纳米颗粒,重复测量误差小于2%,满足了动态光散射的国标要求。
颗粒测量 动态光散射 动态散斑对比度 高黏度溶液 particle size measurement Dynamic Light Scattering (DLS) contrast of dynamic laser speckle high viscosity solution 
光学 精密工程
2014, 22(10): 2633
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学理学院, 陕西 西安 710071
2 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710032
因散射体运动而随时间变化的散斑现象称为动态散斑。研究了激光入射光束与圆锥体旋转中心线垂直情况下的动态散斑空间时间相关函数,并简化出归一化时间相关函数,表明动态散斑的统计特性与旋转速度、曲率半径、表面微观结构和光学几何结构有关。测量了圆锥体在不同旋转速度下的动态散斑统计特性图像。数值计算聚四氟乙烯和硬铝两种材料的圆锥体在不同速度下的归一化时间相关函数,表明速度越快,其归一化时间相关函数下降得越快,在相同速度下硬铝材料的归一化时间相关函数比聚四氟乙烯材料下降得要快。实验结果与理论推导比较相符。
散射 动态散斑 时间相关函数 圆锥体 旋转速度 
光学学报
2013, 33(10): 1029001
作者单位
摘要
西安电子科技大学 理学院, 陕西 西安 710071
建立了圆柱旋转激光散斑功率谱的理论模型以实现粗糙目标光学无损测量的方法。首先, 根据粗糙面激光散射特征, 研究了平行光束照射匀速旋转的圆柱表面时其反射空间形成的动态散斑特性, 给出了接收场散斑强度起伏互相关函数及其功率谱密度函数的理论模型, 以及动态散斑场的相干长度和接收信号带宽。接着, 分析了旋转引起的散斑平移和散斑沸腾对接收信号带宽的影响。最后, 测量了旋转圆柱准镜向及漫射部分的散斑图像。结果显示:当0.633 μm入射光波照射半径为1 mm的圆柱时, 频率为10 Hz的旋转圆柱自相关函数的相关时间约为4 ms, 而20 Hz的旋转圆柱自相关函数对应的相关时间为2 ms左右。结果表明, 在动态散斑场中, 多普勒效应和散斑平移效应引起的带宽约为同一个量级, 而散斑沸腾效应可以忽略。
激光散射 动态散斑 旋转圆柱 粗糙目标 功率谱 带宽 laser scattering dynamic speckle rotating cylinder roughness target power spectrum bandwidth 
光学 精密工程
2012, 20(12): 2654
作者单位
摘要
西安电子科技大学 理学院, 西安 710071
高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面,反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑。研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数。结果表明:随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大,动态散斑强度起伏相关性快速减小;当圆柱旋转速度恒定,动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小,但峰值的位置随之而增大;在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变,而相关时间性明显增大。
动态散斑 高斯光束 相关函数 旋转圆柱 dynamic speckle Gaussian light beam correlation function rotating cylinder 
强激光与粒子束
2012, 24(2): 331

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