光学 精密工程
2023, 31(10): 1522
1 宿迁学院机电工程学院，江苏 宿迁 223800
2 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016
针对组合式光学扫描系统中转位姿存在的尺度差异问题，提出了一种融合尺度因子的中转位姿标定方法。建立了组合式光学扫描系统数学模型，基于数值模拟探究了全局测量精度相对尺度差异的线性规律。建立了融合尺度因子的中转位姿标定模型，基于张量积展开给出了中转位姿的理论解，并对系统参数和尺度因子进行优化。利用仿真和实验验证了标定方法的有效性和标定精度。结果表明：组合定位精度优于0.1 mm；融合尺度因子的中转位姿提升了组合式光学扫描系统的整体扫描精度。
光学测量 中转位姿 标定 尺度因子 Kronecker积 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2312005
1 空军工程大学信息与导航学院，陕西 西安 710077
2 西安卫星测控中心，陕西 西安 710043
基于惠更斯-菲涅耳衍射积分，对指数衰减、空间截断、频域截断和恒等振幅截断等方法产生的有限能量艾里光束的传输演化特性进行了比较分析，讨论了横向尺度因子和截断孔径宽度对其无衍射传输距离和横向加速特性的影响。研究结果表明：当截断孔径宽度相同时，增大横向尺度因子，几种有限能量艾里光束的无衍射传输距离和横向加速偏移量均增大；当横向尺度因子相同时，几种有限能量艾里光束的无衍射传输距离均随截断孔径宽度的增大而增加；当截断孔径宽度和横向尺度因子相同时，频域截断有限能量艾里光束的无衍射传输距离最短，指数衰减和空间截断有限能量艾里光束的较长，而恒等振幅有限能量艾里光束的最长。该结果对于拓展有限能量艾里光束在长距离传输方面的应用具有一定的意义。
物理光学 艾里光束 有限能量 截断孔径宽度 横向尺度因子 传输演化特性 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1326001
山东科技大学测绘科学与工程学院，山东 青岛 266590
针对复杂曲面建筑物三维模型重建出现的拉花变形、点云缺失造成的空洞等问题，提出了一种三维激光扫描技术和倾斜摄影测量技术相结合的研究方案。以某一复杂表面建筑物为例，先是采用改进的顾及尺度因子的迭代最近点算法（SICP）完成两种点云数据的配准融合，然后通过融合后点云数据实现复杂表面建筑物的三维模型重构。试验结果表明：改进配准融合算法相较于SICP算法可以有效提高不同尺度点云数据融合精度，且配准融合后点云数据也可以有效地构建高精度和高分辨率的三维模型。
模型重建 点云 倾斜摄影 尺度因子 配准融合 model reconstruction laser point cloud tilt images scale factor registration fusion
浙江工业大学信息工程学院，浙江 杭州 310023
传统的多视图几何方法获取场景结构存在两个问题：一是因图片模糊和低纹理带来的特征点误匹配，从而导致重建精度降低；二是单目相机缺少尺度信息，重建结果只能确定未知的比例因子，无法获取准确的场景结构。针对这些问题本文提出一种基于深度学习的真实尺度运动恢复结构方法。首先使用卷积神经网络获取图片的深度信息；接着为了恢复单目相机的尺度信息，引入惯性传感单元(IMU)，将IMU获取的加速度和角速度与ORB-SLAM2获取的相机位姿进行时域和频域上的协同，在频域中获取单目相机的尺度信息；最后将图片的深度图和具有尺度因子的相机位姿进行融合，重建出场景的三维结构。实验表明，使用Depth CNN网络获取的单目图像深度图解决了多层卷积池化操作输出图像分辨率低和缺少重要特征信息的问题，绝对值误差达到了0.192，准确率高达0.959；采用多传感器融合的方法，在频域上获取单目相机的尺度能够达到0.24 m的尺度误差，相比于VIORB方法获取的相机尺度精度更高；重建的三维模型与真实大小具有0.2 m左右的误差，验证了本文方法的有效性。
三维重建 深度学习 单目相机 尺度因子 3D reconstruction deep learning monocular camera scale factor IMU IMU
1 河南大学物理与电子学院, 河南 开封 475004
2 防空兵学院红外与成像制导技术实验室, 河南 郑州 450052
通过总结红外图像增强算法应该具有的基本特征, 在分析了基于 Retinex理论的图像增强算法中的尺度因子的作用后, 提出了基于自适应尺度因子的 Retinex红外图像增强算法, 不仅改善了红外图像的整体效果, 还使动态范围压缩与细节增强的效果达到最优。在仿真验证实验中, 不论从主观评测还是统计数据上, 该方法都被证明了有效性。
红外图像增强 多尺度因子 自适应 Retinex理论 infrared image enhancement muti-scale factor adapted Retinex theory
1 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200072
2 上海仪电物理光学仪器有限公司, 上海 201199
为加快利用小波变换处理干涉条纹图的速度及提高干涉测量系统的实时动态特性，提出傅里叶变换和小波变换相结合的相位求解方法。利用傅里叶变换得到单幅干涉条纹图的频谱分布，确定干涉条纹图的频率范围和干涉条纹的方向，由此得到精确的小波变换的尺度因子范围和小波旋转角度范围，从而快速完成小波变换过程，实现干涉条纹图相位求解。在计算机模拟分析中，时间能加快约10 s，在实验分析中，时间能加快约21 s。 结果表明所提方法仅需要一幅干涉条纹图，实现傅里叶变换与小波变换的有效结合，加快了干涉条纹图的处理速度，提高了干涉测量系统的实时特性。
图像处理 干涉条纹图 傅里叶变换 小波变换 尺度因子 旋转角度 光学学报
2013, 33(s2): s212006
哈尔滨工程大学理学院， 黑龙江 哈尔滨 150001
基于法拉第效应的Sagnac干涉仪型光学电流互感器可精确测量电流，因此受到广泛关注。延迟线在典型的串联型电流互感器结构中起到不可或缺的作用,其长度变化会影响系统输出，从而有可能使解调出的法拉第相移引入误差。通过对琼斯矩阵得出的理想系统输出进行理论分析与数值仿真实验，研究了延迟线长度变化对尺度因子的影响。研究结果表明，在一定条件下，延迟线长度失匹配会使尺度因子误差超过0.2%，而温度变化导致的延迟线光程变化产生的尺度因子误差不够明显。因此，建议在采用典型的串联型Sagnac结构及该解调方案时，延迟线长度最好与调制圆频率相匹配，如有特殊需求，实际长度与匹配长度的偏差不要超过50 m,或者将所有器件整合在一起,采用专用线传输。
法拉第效应 光学电流互感器 延迟线 尺度因子 误差 Faraday effect optical current transformer delay line scale factor error
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 研究生院，北京 100039
图像特征点是图像的重要局部特征，它是图像理解和模式识别中的重要信息，图像特征点提取技术也是图像处理的有力工具之一。提出了一种在尺度相互作用模型下利用墨西哥帽小波来提取图像特征点方法，该方法对于经过旋转、亮度、模糊以及噪声处理后的失真图像仍能提取出相对位置和数量都较为一致的特征点。而针对尺度相互作用的墨西哥帽小波提取不同尺度的图像时的特征点相对位置不一致的问题，提出了在墨西哥帽小波中加入尺度因子的方法，通过仿真实验验证了算法的正确性。
特征点提取 尺度相互作用模型 墨西哥帽小波 尺度因子 feature point extraction scale-interaction model Mexican-hat wavelets scale factors
1 中国科学院 上海技术物理研究所, 上海 200083
2 江南大学 物联网工程学院,江苏 无锡 214122
3 中国科学院研究生院, 北京 100039
从尺度不变特征变换算法的实时性与鲁棒性分析入手, 针对其在特征点匹配精度和匹配效率两方面不足, 提出一种基于运动目标的多尺度特征提取算法.该算法通过设计出一种基于尺度因子变化的高斯核模板尺寸自适应调整以及时间轴帧图像双向配准的办法, 成功地修正了运动目标图像配准的实时性与鲁棒性的不足.实验证明, 多尺度特征提取算法能够有效而快速地完成时间轴帧图像的特征点匹配.
尺度不变特征变换 多尺度 尺度因子 帧图像 scale-invariant feature transform (SIFT) multi-scale scale factor sequential frame images
