期刊基本信息
创刊:
1975年 • 双月刊
名称:
光学技术
英文:
Optical Technique
主管单位:
国防科工委
主办单位:
中国兵工学会
北京理工大学
中国北方光电工业总公司
出版单位:
光学技术杂志社
主编:
揭德尔 名誉主编:周立伟
副主编:
夏阳
ISSN:
1002-1582
刊号:
CN 11-1879/O4
电话:
010)68948720 68913628
邮箱:
地址:
北京市海淀区中关村南大街5号北京理工大学求是楼137室光学技术杂志社
邮编:
100081
定价:
50元/期

当前目录 第49卷 第6期

作者单位
摘要
季华实验室, 广东 佛山 528200
为实现(165mm×96mm)矩形扫描反射镜组件的轻量化并保证反射镜面形精度与组件支撑刚度, 提出了一种锥套柔节一体化的背部支撑方法, 实现了重量小于0.5kg的超轻量化碳化硅反射镜组件设计。镜体材料的选择为碳化硅, 支撑结构材料选择了铟钢。通过有限元仿真对扫描反射镜组件进行了仿真分析, 并采用ZYGO干涉仪对实际的反射镜组件进行了检测。实验表明, 在各方向重力的工况和轴系驱动时的扭矩作用下, 扫描反射镜面形误差的均方根值(RMS)最大值为9.705nm, 实际测试结果为10.125nm, 误差为4%, 满足RMS值优于12.6nm的要求; 组件一阶固有频率302.25Hz, 满足刚度要求。研究结果表明, 锥套柔节一体化背部支撑方法合理、有效, 解决了结构超轻量化与结构刚度、光学面形精度难以同时保证的难题。
扫描反射镜 背部支撑 面形精度 支撑刚度 scanning mirror back support profile accuracy support stiffness 
光学技术
2023, 49(6): 641
作者单位
摘要
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430000
2 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430000
光片荧光显微镜具有光毒性低和3D成像容易等特点, 逐渐成为生物医学领域的关键设备。运用ZEMAX设计了一款光片荧光大数值孔径显微镜物镜, 该物镜具有针对常用荧光波长(460nm/509nm/590nm/620nm)成像优化﹑引入光阑结构来使物镜景深可调等特点, 从而能提高对光片厚度的适应性, 减少杂散光干扰, 增加系统信噪比。系统末端设计了微透镜阵列, 参考CMOS传感器像素尺寸调节, 提高了系统能量利用率。物镜总长小于45mm, 数值孔径为0.7, 放大倍率为40x, 工作距离为0.4mm, 性能指标均满足国家标准。
应用光学 显微镜物镜 光片 光阑结构 微透镜阵列 applied optics microscope objectives light sheet diaphragm structure microlens-arrays 
光学技术
2023, 49(6): 646
作者单位
摘要
兰州大学 信息科学与工程学院, 甘肃 兰州 730000
机场跑道异物探测是飞行安全的重要保障措施之一。从发展趋势看, “雷达+光电”的多源复合探测系统是机场跑道异物探测技术的发展方向, 迫切需要高集成度、高协调性的一体化设备。文章针对跑道异物探测场景, 基于光电探测和雷达原理, 通过异形天线设计, 高效分配毫米波探测和光学探测能力、合理规划毫米波天线口面和光学探测镜头布局, 进行光学成像系统和毫米波系统的协同设计和优化, 实现该复合探测系统前端最重要的一体化探测天线。该复合天线在确保最大限度发挥光电和毫米波雷达探测能力的同时, 获得紧凑、合理的一体化结构, 为高集成度、高性能的多源探测系统奠定技术基础。
多源探测技术 机场跑道异物 毫米波-光电复合 一体化设计 multi-source detection technology foreign object debris (FOD) MMW-optic composite integrated design 
光学技术
2023, 49(6): 653
周向东 1,2,*陈宇 1,2黄贤文 1,2朱金龙 3[ ... ]董正琼 1,2
作者单位
摘要
1 湖北工业大学 机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
3 华中科技大学 机械科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
现有的光谱共焦显微镜色散物镜的量程大多在数毫米量级, 为满足工业测量领域对大量程线性色散物镜的需求, 文章从线性色散物镜设计原理出发, 采用高性价比环境友好型光学玻璃, 设计了一款仅由五片全球面镜片组成的超大量程线性色散物镜。设计结果表明, 该物镜在400~700nm波长范围内的轴向色散达到30.44mm, 且色散-波长线性度高于0.99, 具有优异的线性关系, 理论分辨率可以达到2.034μm。
光学设计 色散物镜 线性色散 光谱共焦 optical design dispersive objective linear dispersion chromatic confocal ZEMAX ZEMAX 
光学技术
2023, 49(6): 659
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 “复杂环境智能感测技术”工信部重点实验室, 北京 100081
熔融石英玻璃因具有耐热性高、热膨胀系数低、绝缘性能好等优点, 广泛应用于航空航天、微光学元件、**等领域, 并对其加工精度和表面质量提出了更高的要求。由于飞秒激光具有“冷加工”的特点, 因此在熔融石英玻璃微纳加工方面展现出独特优势。采用波长为1030nm、重复频率为100kHz、脉宽为290fs的飞秒激光对熔融石英玻璃进行加工, 确定了不同物镜下熔融石英玻璃的损伤阈值, 研究了不同物镜下的激光功率、扫描速度、离焦量、扫描次数对加工线槽的影响, 使用逐层叠加加工的方法在低功率下得到了高深宽比(4∶1)的线槽, 并且提高加工线槽的宽度与深度的可控性, 可以在较薄熔融石英玻璃(200μm)上进行微纳加工。
激光技术 熔融石英玻璃 飞秒激光 微纳加工 损伤阈值 逐层叠加加工 laser techniques fused silica glass femtosecond laser micronano machining damage threshold layer by layer processing 
光学技术
2023, 49(6): 664
作者单位
摘要
1 中原工学院 机电学院, 河南 郑州 450007
2 郑州市激光增材制造技术重点实验室, 机械工业光学传感与测试技术重点实验室, 河南 郑州 450000
为了解决熔覆层表面气孔识别技术中耗时且准确度不足的问题, 文章利用深度学习技术中的语义分割网络提出了基于U-net神经网络识别熔覆层表面气孔的2BNC-Unet神经网络。通过引入Batch Normalization层以及串联注意力机制(CBAM)合理部署在神经网络中, 选取交并比(IoU)与Dice系数作为网络的评价指标。研究结果表明: 在测试集中, 2BNC-Unet网络的交并比与Dice系数分别为86.96%、86.42%, 相比U-net神经网络分别提高了7.65%、4.73%。同时为了验证该网络的性能, 选用SegNet、2BNC-Unet与U-net神经网络进行对比实验, 结果表明2BNC-Unet的分割效果不仅优于SegNet和U-net网络, 而且熔覆层表面的气孔细节能够被完整地分割。在深度学习技术中2BNC-Unet的分割速度和准确度都有了显著地提高, 气孔的分割为熔覆层的性能分析提供了帮助。
激光熔覆 语义分割 熔覆层气孔 深度学习 串行注意力机制 laser cladding semantic segmentation stomata of cladding layer deep learning serial attention mechanism 
光学技术
2023, 49(6): 673
作者单位
摘要
1 北京师范大学 人工智能学院, 北京 100875
2 济南大学 信息科学与技术学院, 山东 济南 250002
为了解决脉冲星识别研究局限在常规分类算法的视野中而缺乏针对性的问题, 文章针对脉冲星数据集的特点, 挖掘其内在特征与其他研究领域的关联性, 发现了脉冲星数据与长尾分布之间存在的联系, 探求脉冲星数据与长尾分布的特征一致性, 首次将脉冲星数据分布看作长尾分布的一种特例。并从长尾视觉识别视角中的优化训练策略角度出发, 提出了一种基于解耦训练策略的脉冲星识别算法。算法采用解耦训练策略, 在操作上简捷高效, 具备更强的可移植性。经过数据集的验证, 算法能有效改善决策边界, 在HTRU_bands和HTRU_ints数据集的召回率相较于对比方法分别提升了11.8%和13%, 是一种性价比较高的有效识别算法。
脉冲星识别算法 长尾分布 解耦训练 pulsar recognition algorithm long-tail distribution decoupling training 
光学技术
2023, 49(6): 680
司冰琦 1,2,*景敏 1,2姜宁超 1,2贺兆南 1,2[ ... ]陈曼龙 1,2
作者单位
摘要
1 陕西理工大学 机械工程学院, 陕西 汉中 723000
2 陕西省工业自动化重点实验室, 陕西 汉中 723000
为了探究干旱胁迫对茶树幼苗叶绿素荧光参数的影响, 选取龙井茶树幼苗进行干旱胁迫实验。利用叶绿素荧光成像技术提出斜率荧光指数SFI评估茶树幼苗干旱胁迫状况, 计算1~8天内同一时刻灰度均值的极差R, 以R的相对误差δ<5%确定极差稳定的时间范围, 建立该区间内曲线上各点斜率变化与胁迫天数的相关模型。分析比较了斜率荧光指数SFI、动态荧光指数DFI、光合功能指数PFI、荧光衰减比率Rfd与胁迫天数之间的相关性。结果表明: Rfd和PFI与胁迫天数之间没有明显的相关性, SFI和DFI与胁迫天数之间有相关性。感兴趣区域ROI为50×50pixel时, SFI与干旱胁迫的天数之间的相关性(决定系数R2=0.94)明显高于DFI与胁迫天数之间的相关性(R2=0.60)。利用SFI评估茶树幼苗受干旱胁迫状况具有更高的准确率, 为现代农业中监测植物生长状况提供了参考。
叶绿素荧光成像 斜率荧光指数 荧光衰减比率 光合功能指数 动态荧光指数 chlorophyll fluorescence imaging technology slope fluorescence index fluorescence attenuation ratio dynamic fluorescence index photosynthetic function index 
光学技术
2023, 49(6): 685
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 “复杂环境智能感测技术”工信部重点实验室, 北京100081
为精确、快速测量镜组内各透镜间的轴向间隙, 提出一种基于五维自动调整的差动共焦间隙测量方法。该方法根据CCD探测器实时获取的光斑信号检测被测镜组光轴的平移偏差与倾斜偏差, 依据偏差信息、通过五维自动调整技术实现镜组高精度调整, 再利用差动共焦高精度层析定焦和镜组内部光线追迹实现轴向间隙高精度测量。分析和实验表明, 本方法可以有效提高姿态调整效率3.4倍, 透镜间隙重复测量精度可达到0.53μm。该方法为实现镜组间隙的快速高精度测量提供了有效途径, 同时还为透镜的中心厚度、焦距、半径等多种参数快速高精度测量提供了有效方法。
五维自动调整 镜组轴向间隙 差动共焦 高精度 five-dimensional auto- adjustment axial spacing of the lens set differential confocal high-precision 
光学技术
2023, 49(6): 692
刘金方 1,2,*周康鹏 1,2赵昊 1,2张兴硕 1,2孙广开 1,2
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室, 北京 100192
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室, 北京 100016
针对多芯光纤三维位型重构问题,提出了一种基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构方法。分析了基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构算法原理,实验采用了螺旋多芯光纤布拉格光栅(Fiber Bragg gating,FBG)阵列传感,通过光谱漂移计算各个纤芯的应变值,并根据节点截面应变关系模型实现了纤芯曲率和扭转角解算,最后,结合Bishop迭代计算得到光纤整体位形,实现了形状重构。进行了4种形状的重构实验,最大三维重构绝对误差为3.11mm。实验结果表明,基于Bishop-HMCF的形状重构方法能够实现三维位形重构,在柔性机构末端定位和导航上具有重要的研究意义与应用价值。
Bishop标架 螺旋多芯光纤(HMCF) 光纤布拉格光栅(FBG) 位形重构 bishop frame helical multi-core fiber (HMCF) fiber bragg grating (FBG) 3D reconstruction 
光学技术
2023, 49(6): 699
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
针对大气湍流环境下光学元件平面面形PV值测量这一问题。首先建立了一种大气湍流下斐索干涉仪的模型,通过该模型得到1000张干涉条纹图像; 然后提出了一种基于卷积神经网络估算PV值的方法,将干涉条纹图像作为卷积神经网络的输入,利用卷积神经网络提取图像的特征信息,得到PV值; 最后将得到的结果与ASTM计算得到的结果、相位解包裹得到的结果以及BP神经网络得到的结果进行对比,发现利用卷积神经网络的方法偏差为2.25×10-4λ,较ASTM、相位解包裹以及BP神经网络得到的结果偏差更小。实验结果表明此方法具有抗干扰性强、精度高、运算快的优点,是一种有效的抗大气湍流影响的光学检测方法。
大气湍流 平面面形测量 卷积神经网络 斐索干涉仪 atmospheric turbulence plane measurement convolutional neural network Fizeau interferomete 
光学技术
2023, 49(6): 704
于佳慧 1,*张博霄 1何润辛 1张雷 1,2,3,4焦小雪 1,2,3
作者单位
摘要
1 河北工程大学 数理科学与工程学院, 河北 邯郸 056038
2 河北省计算光学成像与光电检测技术创新中心, 河北 邯郸 056038
3 河北省计算光学成像与智能感测国际联合研究中心, 河北 邯郸 056038
4 河北省煤矿智能化工程研究中心, 河北 邯郸 056038
在路面裂缝的检测中, 传统人工检测的方法准确性低, 效率低, 且单目视觉技术无法准确获得深度信息, 只能得到二维平面信息。基于此, 文章引入了双目线结构光技术, 提出了一种基于地面平均高度的三维裂缝提取算法, 实现了裂缝的三维信息采集。算法提取图像中每列像素值中最低点为起点, 向左右扩散形成一个边缘提取范围, 计算该列边缘提取范围以外的像素平均值作为地面平均高度值, 然后以最低点为中心开始遍历每个像素值, 当左右两边像素超过地面平均高度值时, 则确定两个像素点为裂缝边缘。整合所有列, 实现整条裂缝边缘的提取。实验结果表明: 文章提出的裂缝识别算法能够较为准确的对裂缝边缘进行提取, 通过与Canny边缘提取算法对比, 数据表明, 文章算法在连续性上表现更好, 本文算法的图像水平相关性数据总体都高于Canny边缘提取算法, 平均提高了30%。
双目视觉 图像处理 裂缝尺寸测量与计算 线结构光 binocular vision Image processing Crack size measurement and calculation Linear structured light 
光学技术
2023, 49(6): 711
作者单位
摘要
1 福建省先进微纳光子技术与器件重点实验室, 福建 泉州 362000
2 泉州师范学院 光子技术研究中心, 福建 泉州 362000
3 福建省超精密光学工程技术与应用协同创新中心, 福建 泉州 362000
国内外近些年来, 对于光学元件表面缺陷的检测技术越来越重视。由于光学元件表面质量的好坏会直接影响到光学系统的性能。文章主要针对曲面光学元件中球面和柱面光学元件表面微缺陷的检测问题, 提出了一种基于光偏振特性的检测方法。利用光学元件表面缺陷与无缺陷区域之间透射光偏振态的差异, 提高整幅图像中缺陷的对比度。首先基于光的偏振理论, 利用偏振片获得偏振照明光, 并采用共焦照明的方式获得同时对焦的曲面光学元件缺陷图像。其后, 利用计算机对缺陷图像进行处理。结果表明采用光的偏振特性对曲面光学元件表面微缺陷的检测, 能够获得高对比度、高分辨率的缺陷特征。此方法很好的提高了曲面光学元件表面微缺陷的检测准确度和检测效率, 结果表明缺陷的检测准确率达到了95%。
缺陷检测 偏振成像 透射式 共焦照明 defect detection polarization imaging transmission type confocal illumination 
光学技术
2023, 49(6): 717
作者单位
摘要
北京理工大学 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
通常光学相位延迟测量方法都采用单一波长的光进行测量, 无法准确反映延迟量随波长的变化。文章提出了一种简便的相位延迟谱的测量方法, 该方法利用平面偏振测量仪, 通过旋转待测元件并测量系统的透射光谱, 进而按照原理算法解算出相位延迟谱。实验结果表明, 该方法具有很好的重复性, 操作简便, 测量结果的重复性可以保持在0.41°以内。
物理光学 偏振光学 相位延迟 测量不确定度分析 physical optics polarized light science phase retardance measurement uncertainty analysis 
光学技术
2023, 49(6): 723
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 安徽科创中光科技股份有限公司, 安徽 合肥 230031
3 中国气象局气象探测中心, 北京 100081
微脉冲激光雷达技术是大气气溶胶观测的重要手段, 当使用紫外激光光源时, 可利用激光诱导荧光信号探测环境中的有机气溶胶。建立了微脉冲荧光激光雷达水平探测有机气溶胶的仿真模型, 并对回波光子数及信噪比进行了数值仿真计算。根据仿真结果设计并搭建了一台微脉冲荧光激光雷达, 通过对系统进行几何重叠因子标定, 减小了近场荧光回波信号的强度误差。以营养肉汤溶液为气溶胶样本对该激光雷达系统开展了测试实验, 实验表明该MPFL系统空间分辨率为7.5m, 实验最大探测距离达到200m。同时与另一台低重频高脉冲能量的荧光激光雷达进行了对比实验, 对比结果显示, 两型激光雷达接收的荧光信号强度变化趋势具有很好的一致性, 相关系数达82%以上。在相同的累加时间下, MPFL荧光信号变化率矩阵标准误差小于0.02%, 具有更好的抗干扰性能, 能够实现对有机气溶胶准确探测, 验证了系统有效性和实用性。
大气光学 微脉冲激光雷达 水平探测 几何重叠因子 atmosphere optics micro-pulse lidar horizontal detection geometric overlap factor 
光学技术
2023, 49(6): 728
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
3 湖南师范大学 工程与设计学院, 长沙 410082
基于互信息的视觉伺服使用图像全局信息来实现伺服控制, 避免了对传统几何特征的提取、匹配和跟踪, 并且对光照变化、部分遮挡具有鲁棒性, 但由于其任务函数的高非线性, 该方法具有收敛域较小的缺点。提出了基于主成分分析(PCA)重建图像的互信息视觉伺服方法, 有效降低了任务函数的非线性。通过实验比较了基于PCA重建图像的互信息视觉伺服和基于原始图像的互信息视觉伺服收敛域大小及收敛速度, 并考虑了PCA中主成分个数的影响, 结果表明基于PCA重建图像的互信息视觉伺服有效地扩大了互信息视觉伺服的收敛域, 且具有更快的收敛速度。
主成分分析 互信息 视觉伺服 收敛域 principal component analysis mutual information visual servo convergence region 
光学技术
2023, 49(6): 736
作者单位
摘要
1 合肥学院 先进制造工程学院, 安徽 合肥 230601
2 中科院合肥物质科学研究院智能机械研究所, 安徽 合肥 230031
针对普通卷积神经网络在遥感图像分割中林地边界区域识别不完整、小片林地分割精度低的问题,提出一种基于transformer与注意力机制的DeeplabV3+网络改进方法。在编码阶段引入transformer机制,将原池化金字塔部分中的空洞卷积操作替换为可获取更多上下文信息的transformer操作,从而提高网络对林地边界信息的提取能力; 将注意力机制引入到网络的解码部分,提升模型对小片林地的检测能力。实验表明,采用改进后的方法平均交并比(MIou)可达到81.83%,对比原DeepLabV3+网络模型提升了1.25%。该方法充分考虑了卫星遥感图像分割中林地边缘信息的提取以及对小目标的关注度,提出的改进方法可提升遥感图像中对林地提取的精度。
遥感图像 注意力机制 语义分割 remote sensing image DeepLabV3+ DeepLabV3+ Transformer transformer attention mechanism semantic segmentation 
光学技术
2023, 49(6): 743
作者单位
摘要
1 江西旅游商贸职业学院 艺术传媒与计算机学院, 南昌 330100
2 江西现代职业技术学院 信息工程学院, 南昌 330095
鉴于现有的红外图像增强方法存在欠增强、过增强和放大噪声等缺陷, 提出了自适应加权直方图均衡化的红外图像增强方法。该方法提出了直方图的自适应加权系数, 其反比于每个灰度级对应直方图频次的平方根, 适当地提升频次较小的直方图, 而适当压制频次较大的直方图。用自适应加权系数对各个灰度级的直方图频次进行加权后, 进行直方图均衡化处理, 最后经灰度级映射得到增强图像。实验结果显示, 相对于现有的方法, 本方法的增强图像对比度更高, 边缘细节信息更丰富, 信息熵、平均梯度和标准差分别比现有方法高出0.23、2.2和3.7以上。因此, 本文方法的红外图像增强效果优于最新提出的现有方法。
红外图像增强 直方图均衡化 自适应加权数 信息熵 infrared image enhancement histogram equalization adaptive weighting coefficient information entropy 
光学技术
2023, 49(6): 750
作者单位
摘要
北京理工大学 集成电路与电子学院, 北京 100081
为了提升行人重识别算法的检索准确率, 提出了基于软掩膜前景分割和多信息融合重排序的行人重识别算法。通过基于U-Net的软掩膜前景分割算法去除图像背景信息, 同时减缓图像分割边界的突变, 以保留图像中行人的关键信息; 通过基于孪生深度网络的多信息融合重排序算法融合行人图像的多种信息, 提升检索结果质量。实验结果表明, 提出的两种方法是对行人重识别算法流程的有效补充, 可作为提升准确率的有效方法应用于多数现有行人重识别算法中。
行人重识别 视频监控 前景分割 重排序 person re-identification video surveillance foreground segmentation re-ranking 
光学技术
2023, 49(6): 756

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