作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室,北京 100094
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国资源卫星应用中心,北京 100094
根据句芒号足印影像特点,提出一种针对复杂背景噪声的激光光斑质心提取方法:基于灰度转换模型去除地物背景,结合距离约束、高斯滤波和大津阈值分割去除影像噪声,并利用灰度重心法计算质心坐标。使用所提方法对多种地物类型仿真光斑和实测光斑进行质心提取,结果表明:所提方法的质心提取均方根误差约为0.074 pixel,最大误差约为0.482 pixel,对句芒号光斑影像的适应性较好。对句芒号足印影像光斑开展了稳定性分析,结果表明,所有激光波束的光斑质心坐标的标准差小于0.34 pixel,激光器与光轴监视相机的相对几何关系较为稳定。所提方法可用于激光光斑质心提取及稳定性监测,对句芒号激光数据处理和应用有一定参考价值。
遥感 足印影像 激光光斑 影像噪声 光斑质心提取 
光学学报
2024, 44(6): 0628005
作者单位
摘要
1 中国飞行试验研究院, 陕西 西安 710089
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130000
针对直升机光电系统激光照射精度评估问题,提出一种利用短波红外相机监测激光照射光斑实现计算照射精度的方法。利用合适像元尺寸、波段和灵敏度的红外探测器,合适焦距、视场角的镜头,3m×3m十字靶标和摄像机搭建测试环境,实现机载光电系统激光照射光斑摄像监测与数据记录。根据该监测设备摄取的激光光斑监测视频图像,应用数据处理方法解算出机载光电系统的激光照射精度,并在飞行试验中进行了应用,切实可行。
机载光电系统 激光照射精度 激光光斑监测设备 airborne optoelectronic system laser irradiation accuracy laser spot monitoring equipment 
光学技术
2023, 49(5): 568
作者单位
摘要
桂林电子科技大学 机电工程学院 广西制造系统与先进制造技术重点实验室,桂林 541004
为了研究水雾对激光加工碳纤维复合材料(CFRP)的影响,采用水雾辅助激光加工CFRP的方法,通过正交实验、多元线性回归分析和光学仪器进行了理论分析和实验验证,得到了水雾对激光加工CFRP的影响规律并优化了工艺参数。结果表明,随着喷嘴高度、喷嘴角度增加和气体压力减小,激光光斑直径逐渐减小; 随着喷嘴角度增加和气体压力减小,激光损失率逐渐减小,喷嘴高度对激光功率影响小; 当喷嘴角度50°、气体压力0.2 MPa和喷嘴高度为30 mm时,可以获得最大5.303的深宽比,此时激光损失率为1.473%; 建立的水雾参数与加工质量之间的经验公式可以预测切缝内部特征; 与气体辅助激光加工CFRP相比,水雾辅助激光加工CFRP可以获得更小的截面热影响区和更大的槽深。该研究可为激光低损伤加工CFRP提供参考。
激光技术 水雾 激光光斑直径 激光功率 碳纤维复合材料 laser technique water-mist laser spot diameter laser power carbon fiber reinforced plastic 
激光技术
2023, 47(6): 786
作者单位
摘要
1 长春理工大学 计算机科学技术学院,吉林长春30022
2 长春理工大学 人工智能学院,吉林长春1300
3 长春理工大学 中山研究院,广东中山52840
为有效解决高精度视觉定位测量系统中激光随机散斑导致的光斑质心定位精度降低问题,对散斑机理及抑制方法进行研究。从激光光斑的成像过程分析了激光随机散斑出现的原因,并推导出空间中任意一点总波扰表达式。建立了成像介质吸光性、粗糙度和表面出射光信噪比与随机散斑强度的关系模型,得出增加成像介质粗糙度和吸光性来提高出射光信噪比,进而降低随机散斑强度的结论。通过改变成像介质的物理特性进行对比实验,获得光斑质心位置稳定性随成像介质物理特性变化的趋势,验证了关系模型的正确性。实验结果表明,当激光功率为50 mW时,选取吸光性强、粗糙度与厚度适中的成像介质作为成像靶面,激光光斑质心的提取精度稳定在0.04个pixel之内,实现了对激光散斑的抑制,提高了光斑质心的定位精度。
激光光斑 动态散斑 光的散射 分子运动论 微表面模型 laser spot dynamic speckle scattering of light molecular motion theory microfacet model 
光学 精密工程
2023, 31(13): 1900
作者单位
摘要
1 广东工业大学 机电工程学院, 广州 510006
2 北京大学 微纳电子学研究院, 北京 100871
3 广东工业大学 计算机学院, 广州 510006
为了提高半导体激光加工中激光光斑中心定位精度, 根据皮秒超短脉冲激光辐照单晶硅后产生的光斑图像灰度分布特点, 提出了一种基于灰度直方图的激光光斑中心定位算法, 通过模拟激光光斑仿真分析和单晶硅刻蚀实验, 对比研究了不同辐照时间与不同激光功率条件下该算法与传统算法的定位精度。结果表明, 在辐照时间不同的条件下, 该算法定位精度达到0.761 μm, 比灰度重心法提高51.3%, 比最大行列灰度值法提高93.9%; 在激光功率不同条件下, 该算法的定位精度达到0.793 μm, 比灰度重心法提高73.4%, 比最大行列灰度值法提高86.8%。此研究可为皮秒超短脉冲激光光斑中心定位控制系统的设计提供指导。
图像处理 中心定位 灰度直方图 激光光斑 阈值分割 image processing center positioning gray histogram laser spot threshold segmentation 
激光技术
2023, 47(2): 273
张景源 1,2陈北北 1,2杨永兴 1,2朱庆生 1,2,3[ ... ]赵金标 3
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学,安徽 合肥 230022
2 中国科学技术大学 南京天文仪器研制中心,江苏 南京 210042
3 中科院南京天文仪器有限公司,江苏 南京 210042
针对振动环境中传统光斑中心定位算法存在的处理时间长、精度低等问题,本文提出一种基于遗传算法优化BP神经网络的光斑定位方法。使用BP神经网络对光斑位置进行预测,并通过遗传算法对神经网络进行优化。构建BP神经网络模型,将使用质心、形心、高斯拟合等方法求出的光斑中心位置以及形心法求出的光斑半径作为输入,对光斑真实中心位置进行预测。并使用遗传算法优化神经网络的权值和阈值,以增强预测效果。实验过程中,通过对光学系统外加干扰模拟振动环境,采集数据用于神经网络训练和算法验证。实验结果表明,优化前后的标定测试迭代次数分别为55和29,平均误差分别为0.81像素和0.45像素。由本文结果可知,在遗传算法的优化下,神经网络算法的迭代速度和预测精度均有所提高。
遗传算法 BP神经网络 图像处理 激光光斑中心 genetic algorithm BP neural network image processing laser spot center 
中国光学
2023, 16(2): 407
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150080

探究了在毛细管内充入气压比为8∶1的Ar-He混合气体条件下,初始气压对46.9 nm激光输出特性的影响。通过测量Ar-He混合气体产生46.9 nm激光的气压范围和每个气压下对应的激光强度与光斑形态信息,总结出激光输出特性与初始气压的关系。然后,从等离子体柱的角度分析了混合气体初始气压对激光光斑的影响,得到了混合气体初始气压导致46.9 nm激光输出特性发生变化的原因。以上对激光特性的研究对于提高激光幅值和改变光斑形状有益。

X射线光学 46.9 nm激光 毛细管放电 Ar-He混合气体 激光光斑 
光学学报
2022, 42(11): 1134022
作者单位
摘要
1 重庆交通大学 西南水运工程科学研究所, 重庆40006
2 重庆交通大学 内河航道整治技术交通行业重点实验室, 重庆400074
3 重庆西科水运工程咨询中心, 重庆400016
为了实现水工物理模型实验中波高这一重要参量的高精度测量,提出了一种基于激光入射光斑识别的非接触式波高测量方法。构建了波高测量装置的图像成像几何关系模型,研究了波高测量装置主要参数的确定方法。根据激光入水二值化图像特征构造了激光入水特征模板,提出了激光光斑动态跟踪算法。最后,根据确定的结构参数与图像传感器参数,搭建了实验装置,对波高传感器进行了标定,并利用标定曲线对电动位移平台模拟的波浪进行了测量。实验结果表明:实测位移与电动位移平台设定的位移基本吻合,最大误差仅为0.65 mm。该方法基本满足水工物理模型实验波高测量的高精度、非接触与高动态性等需求。
激光测量 水工物理模型 激光光斑 二值化图像 图像识别 波高测量 laser measurement hydro-physical model laser spot binary image image recognition wave height measurement 
光学 精密工程
2021, 29(9): 2065
作者单位
摘要
1 浙江大学机械工程学院,浙江 杭州 310027
2 浙江万丰科技开发股份有限公司,浙江 绍兴 312400
模具钢H13具有优良的高温性能,在高温压铸模具领域有着广泛的应用。传统加工方式无法制造复杂结构的随形冷却模具,常规选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成型H13存在效率低、易产生内部裂纹和局部翘曲等缺点。介绍了自主研发的高温SLM系统和创新的复合光斑技术,其中复合光斑包括半导体激光预热光斑和光纤激光熔化光斑。当扫描速度为1800~2500 mm·s-1时,在250 °C高温基板预热条件下,分别使用单光斑和复合光斑对H13的高速成型进行了工艺研究。结果显示,在合适的复合光斑配置下获得的最高致密度优于相同成型效率的单光斑。并从能量输入角度,对复合光斑的作用机理进行了定性分析。
激光光学 激光选区熔化 复合激光光斑 模具钢H13 工艺 相对致密度 
激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2314008
作者单位
摘要
1 湖北师范大学, 湖北 黄石 435002
2 武汉大学电子信息学院, 武汉 430072
在移动空间光通信中, 激光光斑中心的快速捕获至关重要, 传统灰度重心算法很难满足高速移动空间光通信的捕获要求。针对传统灰度重心算法提出了一种优化方案, 在计算光斑中心前加入了滤波去噪、自适应二值化阈值处理, 可有效提高系统抗干扰特性; 经过粗识别光斑中心位置, 选框重心计算, 提高了检测光斑中心的速度和精确度。实验证明: 所提改进算法与传统灰度重心算法在测量精度和运算速度上进行对比, 改进算法的运算速度比传统灰度重心算法提高了一个数量级, 同时抗干扰能力更强。
光通信 激光光斑中心 灰度重心算法 粗识别算法 选框计算 optical communication laser spot center grayscale gravity center algorithm rough identification algorithm box computing 
电光与控制
2021, 28(3): 63

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