1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100039
针对光路对接准直目标识别算法对双目标粘连状态无法判别的问题，提出了基于二进制大对象（Binary Large Object，BLOB）区域和边缘特征分析的准直图像双光学目标识别方法。首先，对二值化图像进行数字形态学处理，计算全图各BLOB区域的面积、中心、轴长、区域、有效BLOB区域个数等信息。其次，对有效BLOB区域个数大于1的完全分离双目标准直图像，统计各BLOB区域中心分别为位于两个面积最大的BLOB区域内的BLOB数量，数量小的候选BLOB区域为主激光目标，数量大的候选BLOB区域为模拟光目标。然后，对于有效BLOB区域个数等于1的待识别图像，从左、右、上、下4个方向分别提取模板边缘图像的有效坐标序列和待识别边缘图像坐标序列，搜索有效坐标序列和待识别边缘图像坐标序列的最大相关系数对应的有效坐标序列。当4个方向的相关系数全部大于0.95时，待识别图像为模拟光目标；当4个方向的相关系数都小于0.95时，待识别图像为主激光目标；否则待识别图像为粘连图像。实验结果表明：提出的双光学目标识别算法，不仅能够识别完全分离的模拟光目标和主激光目标，误差小于3个像素，处理时间小于1 s，而且能够判别处于粘连状态的光学目标和单个独立的光学目标，满足光路对接准直图像识别算法对于自适应性、精度和效率的要求。
光路对接准直 BLOB区域 边缘特征分析 双光学目标识别 粘连图像识别 Optical path docking collimation BLOB region Edge feature analysis Dual optical target recognition Adhesion image recognition
中国医学科学院生物医学工程研究所激光医学实验室，天津 300192
细菌是人类最常见的致病源之一，不仅严重危害人类健康和公共卫生安全，还带来了巨额的医疗支出。快速而准确的细菌检测对细菌感染的治疗具有重要的意义。光谱检测方法不但可以快速实时地获得细菌的分类、含量以及功能状态等信息，而且具有操作简单、非侵入性的优势，在细菌检测领域具有巨大的潜力。本文介绍了拉曼光谱、太赫兹光谱、可见光和近红外光光谱、荧光光谱在细菌检测方面的研究与应用，并对可见光和近红外光光谱的分子机制——光靶点，包括含有视网膜发色团的细菌视紫红质（ CBCRs）、带有四吡咯发色团的拟菌植物色素、带有对香豆酸发色团的光活性黄蛋白（ PYP）、带有黄素单核苷酸（ FMN）的光氧压力（ LOV）结构域、带有黄素腺嘌呤二核苷酸（ FAD）发色团的隐色剂和含有 FAD的蓝光感应域等进行了阐述。最后，针对现有细菌光谱检测技术的优缺点提出了细菌检测技术的优化策略，希望对细菌的光谱检测研究提供帮助。
细菌感染 光谱检测 拉曼光谱 可见光和近红外光谱 光靶点 bacterial infection spectral detection Raman spectroscopy visible light and near-infrared spectroscopy optical target
光子学报
2022, 51(11): 1114006
为了进一步提高激光主动探测系统对光学目标的探测识别能力, 提出了一种利用扫描干涉场将目标的空间分布特征加载到反射光时间序列信号中, 通过反射光时间分布的特征差异在复杂漫反射背景中探测光学目标的新方法。基于马赫-曾德尔干涉光发生体制, 得到了远场干涉图样条纹间距与传输距离、M-Z干涉光发生装置参数和激光波长的关系式。分析了条纹间距对不同目标原路返回点处光强时间分布特性的影响。搭建了演示验证平台, 结果显示, 随着干涉场的条纹间距减小, 光学目标的反射光时间分布峰峰数增多, 峰峰比降低, 而漫反射目标没有明显变化。漫反射目标和光学目标的反射光时间分布的方差、偏度和峰度等统计特征差异明显, 其中峰度值分别为(4.37,62.8)、(4.03,34.97)和(3.91,35.4), 整体相差一个数量级。利用反射光时间分布的包络形态和统计特征的较大差异可快速区分光学目标与漫反射背景。
激光主动探测 相干探测 马赫-曾德尔干涉 光学目标 漫反射 laser active detection coherent detection Mach-Zehnder interferometer optical target diffuse reflection
为获取光学目标更多的特征信息、达到目标识别的目的, 文中利用不同目标回波特征受到湍流大气调制作用的差异性, 将目标回波的闪烁效应作为目标识别的手段之一。采用功率谱反演法生成随机相位屏模拟双程湍流大气扰动, 利用硬边光阑展开为有限级数和的形式以及Collins衍射积分公式推导角反射器、镜头目标和朗伯漫反射体的反射光的复振幅分布, 通过原路返回处的光强分布得到反射光的闪烁指数。分析了湍流强度和目标尺寸对上述三种目标回波的闪烁指数的影响, 并进行了实验验证。研究结果表明: 光学目标与漫反射目标回波的闪烁指数差别明显, 整体相差一个数量级, 随着口径的增大, 光学目标回波闪烁指数整体上呈现减小的趋势; 角反射器和镜头目标回波的闪烁指数在数值上差别不明显, 但可以通过多组测试结果绘制回波闪烁指数随时间的变化曲线的方法将二者进行大致的区分。该方法可以快速地从漫反射背景中识别出光学目标, 同时也为光学目标的分类识别提供了参考价值。
闪烁指数 光学目标 漫反射 湍流大气 猫眼效应 scintillation effect optical target diffuse reflection turbulent atmosphere cat eye effect 红外与激光工程
2018, 47(3): 0326002
利用物理光学相关知识及Collins衍射积分公式和硬边光阑的复高斯函数分解法, 推导得到目标处干涉图样条纹间距与光学目标反射光时间分布关系的解析表达式.从原理分析、仿真计算和实验研究等方面研究了干涉场的条纹间距、光学目标口径参数和反射光时间分布包络的峰峰数、峰峰间距和峰峰比之间定量关系.结果表明, 当条纹间距的大小约为目标的口径尺寸时, 反射光时间分布包络的峰峰数由单峰向多峰过渡, 峰峰间距和峰峰比曲线会出现极大值, 根据这一变化规律可以估测出光学目标的口径参数, 其估测精度受条纹间距可调节范围的影响.
激光主动干涉探测 光学目标口径 条纹间距 峰峰间距 峰峰比 Active coherent detection Optical target aperture Interference fringe spacing Peak to peak spacing Peak to peak ratio 光子学报
2017, 46(12): 1214002
1 西安工业大学 光电工程学院, 西安 710072
2 黑龙江北方工具有限公司, 黑龙江 牡丹江 157013
针对现有四光幕精度靶理想化结构模型及测量精度分析无法满足其工程化设计及发展需求的问题,构建了通用的四光幕精度靶工程化结构模型,推导了相应的坐标测量及误差传播公式,仿真分析了着靶位置、靶距、幕面夹角、靶面大小、弹丸斜入射角度等多参量对系统坐标测量精度的影响,得到了系列坐标测量误差分析数据.最后给出了一实际四光幕精度靶的结构及理论坐标测量误差估计.实弹射击表明,该系统在1 m×1 m有效靶面内的X、Y坐标测量误差均小于2 mm,与理论仿真分析结果接近,验证了所提工程化测量模型的正确性,测量精度分析有效.研究结果可为实用型四光幕精度靶的设计及测量精度评估提供可靠参考.
测量 四光幕精度靶 建模 着靶坐标 精度分析 弹丸 光幕 Measurement Four-light-screen optical target Modeling Impact location Accuracy analysis Projectile Light screen
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
提出了一种光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法。该方法采用可调对比度无穷远目标源作为检验装置，为被检光电跟踪仪提供对比度可准确度量的光学基准目标，用于检验光电跟踪仪的针对低对比度目标的捕获能力。介绍了检验装置的原理、组成和目标对比度标定方法，对检验结果进行了分析。该检验方法综合了光学系统性能、光电接收器性能、图像处理电路和软件及信噪比等各项指标对目标对比度的影响，全面真实地反映了电视跟踪仪的跟踪性能。
测量 光电跟踪仪 目标对比度 捕获能力 光学目标基准 背景辐亮度 光学学报
2012, 32(11): 1115001
1 国防科学技术大学理学院， 湖南 长沙 410073
2 北京控制工程研究所， 北京 100190
星载InSAR干涉基线矢量方位角的测量精度对整个系统的测绘精度有着十分重要的影响。针对星载InSAR测量系统对其干涉基线矢量方位角的测量要求，给出了一种基于图像处理的CCD摄像测量方法。利用CCD摄像测量法对主副天线在平面内的相对位移进行了精确测量。分析了系统的理论误差，构建了完整的实验系统，并对光学靶标的固定步长位移进行验证性实验测量，实验结果与理论分析值具有较好的一致性，测量系统的测量精度优于1σ,证明了该测量方法具有很好的可行性。
测量相机 光学合作靶标 干涉基线矢量 靶标质心坐标 metrology camera optical target assembly interferometric baseline vector target centroid coordinates
