光学 精密工程
2022, 30(18): 2195
1 南京航空航天大学 自动化学院, 南京 211100
2 高速载运设施的无损检测监控技术工业和信息化部重点实验室, 南京 211100
针对高反光表面的三维重建一直是结构光技术中的重点及难点。文章基于多重曝光法及调整投影条纹强度法, 提出了一种曝光时间序列以及条纹亮度序列的选择方法, 利用被测物体在不同投影条件下的表面临过曝像素点数统计直方图, 结合图像中像素点数的不过曝比例, 计算所求的曝光时间及条纹亮度序列, 完善了针对高反光表面的高动态范围技术。实验结果表明, 文章提出方法能够有效地提升高反光表面三维重建的精度, 点云中有效像素点数可以达到96%以上。
投影光栅相位法 高反光表面 高动态范围技术 相位立体匹配 三维重建 fringe projection profilometry highly reflective surface high dynamic range technology phase-based stereo matching 3D reconstruction
1 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
针对双峰法解调低精细度光纤法布里-珀罗（FP）传感器时，峰值定位误差过大导致的解算不准确问题，提出了一种双峰-干涉级次定位联合解调算法。首先，在FP传感器的反射光谱中定位两个波峰，通过常规双峰法估算出腔长；其次，定位一个波谷并引入波谷干涉级次，得到对应不同干涉级次的腔长取值序列；最后，从该腔长序列中寻找与双峰法估算结果最接近的腔长，实现腔长解调。为验证算法的可行性与优越性，对单模光纤制作的低精细度FP传感器进行解调仿真和实验验证。所提方法的解调精度优于2.3 nm，远高于常规双峰法。该算法可用于精确解调腔长在55~135 μm范围内的低精细度FP传感器。
测量 光纤传感器 法布里-珀罗腔 双峰法 相位法 腔长解调 干涉级次 光学学报
2022, 42(16): 1628001
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 航天材料及工艺研究所, 北京 100071
为实现对复合材料内部缺陷进行无损检测并对缺陷位置进行准确标记, 本文提出了红外热波检测投影标注方法。利用红外热像仪获得闪光灯脉冲激励下样品的红外图像序列, 并通过时间采样优化的脉冲相位算法进行处理, 增强缺陷的检测效果, 再通过自动阈值对缺陷位置进行提取并由投影仪将提取结果投射到样品表面。针对投影仪与热像仪视角差异等因素引起的图像畸变问题, 本文提出了一种可见-红外相机辅助标定方法, 通过辅助相机对投影仪进行标定, 建立投影仪与热像仪的空间坐标关系, 对缺陷提取结果进行畸变矫正, 提高缺陷标记的精确度。实验结果表明, 该缺陷检测及标记方法对不同大小缺陷的面积标记误差在10%以内,中心标记误差在3 mm以内, 可以对材料内部缺陷进行较为精确的标记。
无损检测 脉冲相位法 阈值分割 投影变换 投影仪标定 non-destructive testing pulse phase method threshold segmentation projection transformation projector calibration
结构光三维测量技术以其非接触、精度高等优点而具有广泛的应用，但对于强反射物体表面，所采集的结构光图像会形成局部亮度饱和，导致信息失真或丢失，无法进行精确的三维重建。为实现强反射表面的测量，采用了一种改进的基于投影栅相位法的三维测量方法，对投影的相移编码图像二值化，并采用多幅不同曝光时间下所采集的图像进行融合，重建条纹图像序列，该方法增强了编码图像的鲁棒性，较好地解决了相机动态范围与物体表面反射亮度范围不一致的问题。实验结果表明，所提方法能够克服已有方法中图像局部饱和所导致的测量信息丢失的缺陷，实现对强反射曲面的结构光三维形貌的高精度完整测量。
强反射表面 投影栅相位法 多次曝光 图像融合 highly-reflective surface phase detection of projected grating multi-exposure image fusion
1 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
2 清华大学深圳国际研究生院先进制造学部, 广东 深圳 518055
距离测量作为几何量测量关键共性基础技术之一,在科学研究、高端装备制造及空间探测等领域有重要应用。新兴的双光梳绝对测距技术充分发挥了光学频率梳的时域超短脉冲和频域高分辨特性,能实现大范围、高精度、高测速的绝对距离测量。首先,在简要阐述双光梳基本原理的基础上,着重介绍了双光梳飞行时间法测距和相位法测距的研究进展;然后,介绍了双光梳测距技术的功能拓展、仪器化进程及应用实例;最后,对双光梳测距的发展进行了展望。
测量 绝对距离测量 双光梳 飞行时间法测距 相位法测距 仪器化及应用 中国激光
2021, 48(15): 1504002
强激光与粒子束
2021, 33(2): 024002
1 南京航空航天大学 自动化学院, 南京 211100
2 高速载运设施的无损检测监控技术工业和信息化部重点实验室, 南京 211100
3 中国科学院微电子研究所， 北京 100029
4 中国科学院大学， 北京 100049
5 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院， 北京 100192
基于相位的立体匹配是双目投影光栅相位法中的重要步骤，但传统的相位匹配方法在处理高分辨率图像时因存储空间大大增加，难以达到匹配速度与精度的平衡。文章提出了一种基于多尺度分析的快速相位立体匹配算法，采用分层匹配的策略，对预处理后的左右绝对相位图进行降采样以生成图像金字塔，利用低分辨率的视差匹配结果以预测下一层视差，以此降低下层高分辨率图像的视差搜索范围，达到匹配速度与精度的平衡。实验结果表明，所提算法在保证精度的情况下能有效提升相位立体匹配速度，实现高分辨率相位图快速准确的立体匹配。
投影光栅相位法 相位立体匹配 高分辨率 多尺度分析 三维重建 fringe projection profilometry phasebased stereo matching high resolution multiscale analysis 3D
中国工程物理研究院机械制造工艺研究所, 四川 绵阳 621900
提出了一种结合独立分量分析(ICA)算法的投影栅相位法,用于实现强反射表面三维形貌的测量。分析了强反射表面的反射光(主要由镜面反射光以及漫反射光组成)的模型及其特点。针对镜面反射光的偏振特性,通过在CCD摄像机镜头前加装偏振片,可以对镜面反射光进行初步的滤除。同时旋转偏振片,以获得不同角度下的偏振图像。利用反射光模型并结合独立分量分析算法,将镜面反射光分量以及漫反射光分量进行分离。最后使用漫反射光分量图像对物体进行三维重建。实测了一块表面光滑的铝合金工件,验证了该方法的可行性。
测量 投影栅相位法 独立分量分析 强反射表面 激光与光电子学进展
2020, 57(5): 051201
成都航天通信设备有限责任公司，四川成都 610051
为提高激光跟踪精确度，采用相位法改进激光跟踪系统，发射机采用正弦信号调制激光功率，接收电路采用四象限雪崩光电二极管(APD)检测激光回波，通过快速傅里叶变换(FFT)计算失调角，稳定平台保持视轴稳定，并根据失调角跟踪目标。失调角误差是跟踪误差的主要因素之一，与信噪比和数据长度成反比，系统通过滤波、高速采样提高测量精确度。仿真时载体扰动幅度为 5°，信噪比为 0 dB，干扰信号为目标信号的 100倍，系统能准确识别目标，跟踪误差为0.033°，表明基于相位法的跟踪系统具有多目标、高精确度跟踪能力。
激光跟踪 相位法激光测量 四象限探测器 视轴稳定 快速傅里叶变换 laser tracking phase -shift lasermeasurement four quadrant detector optical axisstabilization Fast Fourier Transform 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(1): 71
