光学 精密工程
2023, 31(24): 3540
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
相位解包裹在数字全息显微成像技术中占据着重要地位, 是获取相位信息不可缺少的关键一步, 而目前传统的相位解包裹算法进入瓶颈期, 文章对利用深度学习进行相位解包裹研究方法加以改进, 获取更好的实验结果。提出了一种改进U-Net的相位解包裹方法, 在残差块之后加入通道注意力模块, 并使用深度可分离卷积替代部分传统卷积, 利用随机矩阵生成的大量模拟相位图作为数据集训练, 达到对真实全息图相位解包裹目的, 解决了光路不便获取大量数据集的难题。通过本方法不同实验全息图样本进行解包裹, 并且与其它解包裹算法结果对比, 实验结果表明, 所提解包裹方法样品边缘更平滑, 背景平坦, 实验测试集与离散余弦解包裹结果的结构相似性指数从平均0.932提升至0.973, 峰值信噪比由平均21.60提升至29.18。
数字全息 相位解包裹 显微成像 注意力机制 深度学习 digital holography phase unwrapping microscopic imaging attention mechanism deep learning
地面激光扫描技术为树木三维信息的获取提供了一种高效、准确的手段。针对目前树木点云枝叶分离方法复杂、自动化程度较低、效果不理想等问题，提出了一种结合最短路径分析与图分割算法的树木点云枝叶分离方法。该方法首先利用最短路径分析算法构建了枝干骨架，在此基础上选择骨架邻近点提取枝干点云，然后利用图分割算法补全主要枝干中漏分的点，实现高精度的枝叶分离。以开源数据中平均点间距不同的树木点云为例，该方法对三类数据的分类精度分别达到0.9697、0.9469和0.9314，kappa系数均在0.84以上，可以有效解决树木细小枝干提取不完整以及枝干漏分离等问题。研究结果表明，所提方法能够有效分离树木点云中的树叶点和枝干点，且鲁棒性较高，为后续的枝干结构特征提取提供了技术支持。
遥感 地基激光雷达 枝叶分离 最短路径分析 图分割 逐点特征 中国激光
2022, 49(23): 2310001
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
提出了一种基于光强传输方程（TIE）的数字全息相位解调方法，并利用离散余弦变换进行了求解。仿真和实验结果表明，与传统的基于快速傅里叶变换的相位解调方法相比，该方法在没有损失精度的基础上加快了解包裹过程。此外，通过选择一个合适的延拓方案来计算强度的偏导数后，该方法的效率可进一步提高。提出的基于TIE的新型相位解调方法具有较高的处理速度和精度，可以实现相位测量的实时应用。
全息 光强传输方程 离散余弦变换 相位解调 数字全息 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2109001
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
提出了一种基于分束棱镜分光的共路离轴数字全息光路系统，该系统不仅能任意调节物光光强与参考光光强的比值，还可以灵活调节全息图频谱三项分离的距离，解决了传统针孔滤波共路离轴数字全息系统记录的全息图条纹对比度不高和记录器件的空间带宽积利用率不充分的问题。在理论和实验上分析了系统调试条纹对比度和频谱三项距离的可行性，介绍了相应的调节方法，并通过实验分析验证了该系统的成像性能。
全息 数字全息技术 显微术 定量相位测量 频谱滤波 中国激光
2022, 49(13): 1309002
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
提出了一种改进的基于相位梯度最小化的相位快速自动补偿方法。所提方法利用Zernike多项式拟合像差,并将评价函数写作含多项式梯度的表达式,采取拟牛顿法进行优化得到了对应系数,从而实现了相位补偿。在优化过程中,所提方法可实时给出评价函数与各多项式系数之间的导数,有效提高了优化速度。此外,所提方法还可利用采样技术,进一步提高处理速度。分析和实验结果表明,所提方法速度快、精度高,适用于高速动态全息显微成像。
全息 相位畸变补偿 数字全息显微 优化算法 Zernike多项式 中国激光
2021, 48(24): 2409001
1 同济大学测绘与地理信息学院, 上海 200092
2 城市空间信息工程北京市重点实验室, 北京 100038
3 自然资源部现代工程测量重点实验室, 上海 200092
4 广州市城市规划勘测设计研究院, 广东 广州 510060
针对单一点云数据在古遗迹数据存档和模型重建过程中存在数据缺失的问题,以柬埔寨吴哥女王宫遗址为例,提出一套完整和高效的数字化记录与重建方案。通过结合地基激光雷达点云与无人机影像视觉点云,可以解决模型重建过程中激光与视觉点云的配准和融合以及模型构建与修补等关键问题,从而获得目标对象的三维模型。在此基础上,进一步提出的模型应用成果场景漫游动画和平立剖面图,能够更好地为吴哥女王宫保护、修复和研究提供静态和动态数据基础。所提方案能够为古遗迹保护过程中的数据采集、数字化存档、数据分析、场景展示和遗迹修复等多方面提供数据基础与技术参考,进一步推动激光雷达在该领域中的应用。
遥感 激光雷达 激光与视觉点云 点云配准与融合 三维重建 遗址古迹 中国激光
2020, 47(11): 1110001
