1 宁波大学 信息科学与工程学院，浙江宁波352
2 宁波大学 科学技术学院 信息工程学院，浙江宁波3151
沉浸式的虚拟现实体验中视觉诱发晕动症（Visually Induced Motion Sickness， VIMS）是影响虚拟现实系统发展与应用的一个重要问题。现有的基于视觉内容的评价方案大多考虑的要素不够全面，对运动信息的提取较为简单，且少有考虑时域上的突变对晕动症的影响。针对上述问题，提出了虚拟现实中视觉诱发晕动症时空多特征评价模型；基于立体全景视频中空域、时域信息来设计视觉诱发晕动症评价模型，采用更符合人眼感知的加权运动特征，并考虑了立体全景视频时域的突变信息设计了特征提取方式。所提出模型分为预处理模块、特征提取模块及时域聚合与回归模块。预处理模块用于视口提取和光流图、视差图、显著图的估计。特征提取模块包含前背景加权运动特征提取、基于变换域的视差特征提取、空间特征提取及时域突变特征提取。时域聚合后通过支持向量回归得到VIMS评价分数。实验结果表明，该模型在立体全景视频数据库SPVCD上的预测结果与平均主观意见分的皮尔逊线性相关系数为0.821、斯皮尔曼相关系数为0.790、均方根误差为0.489。该模型取得了优良的预测性能，验证了所提出特征提取模块的有效性。
虚拟现实 立体全景视频 晕动症 运动感知 突变特征 virtual reality stereoscopic panoramic video motion sickness motion perception abrupt change feature
1 上海市质量监督检验技术研究院，上海 200031
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
针对无人机载光电平台的安装特点，文中对平台及阻尼减振器特性进行了分析、建模与测试。首先，对光电平台阻尼减振器特性进行了介绍；其次，分析了安装阻尼减振器后的光电平台特性，并对阻尼减振器的运动特性进行建模，分析阻尼减振器安装布局与平台性能之间的关系；最后，结合具体某型光电平台及其配套阻尼减振器，给出了仿真结果及相同外部扰动条件下减振器安装位置对平台性能的测试结果。结果表明：相关研究对优化无人机载光电平台阻尼减振器布局及提升载荷整体性能具有积极的意义。
无人机 光电平台 阻尼减振器 运动建模 性能测试 UAV EO payload damper motion model performance test 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230432
1 郑州大学电气与信息工程学院，河南 郑州 450001
2 河南省先进移动通信与应用工程研究中心，河南 郑州 450001
3 郑州大学电子材料与系统国际联合研究中心，河南 郑州 450001
4 郑州大学化学学院，河南 郑州 450001
针对室外大范围建图场景中激光里程计输出的运动轨迹漂移问题，在仅使用激光雷达构建里程计条件下，基于正态分布变换提出一种连续运动预测算法来提高点云匹配初始值估计精度，然后在点云匹配时使用帧与局部地图匹配代替帧间匹配，有效抑制了运动轨迹的漂移。仿真中采用Kitti数据集的2个不同场景进行验证，结果表明：所提的激光里程计改进算法，分别使运动轨迹的全局平均误差降低了27.93%、36.66%，其中三维运动轨迹竖直方向（Z轴）上的偏移最大值分别降低了70.29%、82.52%。所提的改进激光里程计有效抑制了运动轨迹漂移。
激光里程计 正态分布变换 点云匹配 运动预测 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0528002
1 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室，甘肃 兰州 730070
2 轨道交通信息与控制国家级虚拟仿真实验教学中心，甘肃 兰州 730070
3 兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃 兰州 730070
针对增量运动恢复结构（SFM）算法在重建大规模无人机影像数据集时效率低、易产生场景漂移的问题，提出一种可并行化处理的增量SFM重建算法。首先，利用词汇树图像检索结果约束图像特征匹配的空间搜索范围，提高图像特征匹配的效率。其次，综合考虑特征匹配数量和无人机平台获取的全球定位系统（GPS）信息构建无向加权场景图，并选用归一化割算法将场景图划分为多个相互重叠的子集。然后，将每个子集分布在多核CPU上并行执行增量SFM重建算法。最后，基于子集间公共重建点和强相关子集优先被合并的策略实现子集合并。此外，结合GPS信息为光束法平差（BA）代价函数添加位置约束项，有效消除每次执行BA优化引入的误差。为了验证所提算法的有效性，在3个无人机数据集上进行实验，实验结果表明，所提算法相比原始增量SFM重建算法不仅显著提高了位姿估计和场景重建的效率，而且合理优化了重建结果的精度。
增量运动恢复结构 光束法平差 词汇树图像检索 归一化割 场景合并 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811002
运动模糊图像点扩散函数（PSF）的精确估算是模糊图像复原的关键。为了提高PSF参数估计的准确性，消除频谱图中央亮线对模糊角度估计的干扰，提出一种运用窗函数来提高PSF参数估计精度的方法。对运动模糊图像进行二维离散傅里叶变换和对数运算，计算图像的功率频谱图，对频谱图像添加窗函数Hanning，对处理后的图像进行中值滤波平滑处理和二值变换处理，再结合形态学算法和Canny算子边缘检测对频谱图进行优化，最后通过Radon变换，得到模糊方向。根据模糊方向结果，在模糊角度方向上对运动模糊图像的频谱图进行Radon变换，分析负峰值之间的距离，得到暗条纹间距，根据暗条纹间距与模糊长度之间的关系，求出模糊长度，从而完成两个点扩散函数参数的估算。结果显示，与现有算法相比，所提算法提高了参数估计的精度，复原时产生的振铃和伪影现象减少，充分利用图像信息的同时操作简便。
窗函数 运动模糊图像 图像复原 点扩散函数 参数估计 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0437007
1 宁波大学 机械工程与力学学院 浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室， 浙江宁波352
2 浙江大学 机械工程学院 浙江省先进制造技术重点实验室，浙江杭州31007
针对微操作与微装配任务对多维大范围精密定位运动的需求，采用粘滑驱动原理并结合压电柔顺机构设计二自由度、大行程、无耦合并联定位平台。利用桥式机构对内置压电驱动器进行位移放大，并与复合解耦结构配合构成二维柔顺驱动机构。交叉滚柱导轨则连接移动台与驱动机构，并通过预紧螺钉调整接触摩擦力，进而获得良好的粘滑运动特性。采用有限元法建立定位平台的静力学模型，并对位移放大倍数、应力和固有频率进行仿真分析。最后，搭建实验测试系统验证定位平台的输出性能。实验结果表明：在扫描驱动模式下，驱动电压为150 V时，平台x和y向的输出位移分别为63.84 μm和62.61 μm，耦合比为0.52%和0.59%，分辨率为6.5 nm和7.2 nm；在步进驱动模式下，驱动电压为120 V时，平台在x和y向的单步位移分别为47.31 μm和47.20 μm，耦合比为0.69%和0.73%，x正向、x反向、y正向和y反向的运动分辨率分别为0.49，0.47，0.47和0.42 μm，最大垂直负载为50 N，设计的压电粘滑定位平台满足所需性能要求。
压电驱动 桥式机构 粘滑运动 定位平台 piezoelectric actuation bridge mechanism stick-slip motion positioning platform
天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室，天津 300072
为满足大尺寸测量仪器性能与制造水平提升的需求，基于非正交轴系架构理念对激光经纬仪进行设计。针对非正交轴系经纬仪在无参考末端情况下计算反向运动旋转角度的难题，提出反向运动线性模型，以实现旋转角度的快速、高精度计算。首先，基于李群李代数基本理论构建非正交轴系经纬仪正向运动学模型。其次，构建空间目标点与视准轴位姿参数间的约束关系，并结合旋转角度误差传递模型，确立用于求解旋转角度误差修正值的线性方程组。最终通过旋转角度初始估计值与误差修正值线性相加，获取高精度的反向旋转角度值。仿真结果表明，该方法所计算的旋转角度误差趋近于0，真实实验的旋转角度误差均小于0.02 mrad，验证了所提反向运动学线性模型的可行性与实用性。
光学仪器 非正交轴系 反向运动 线性模型 误差传递
