作者单位
摘要
长安大学工程机械学院,陕西 西安 710064
为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主次顺序,重点分析主要和次主要参数对重建精度的影响规律,并揭示最佳成像参数随多聚焦图像采样间距的变化关系。考虑到成像参数的变化实际通过改变系统景深影响聚焦形貌恢复精度,建立了多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式,为系统成像参数的设定提供了理论依据。实验结果表明:焦距和F数是聚焦形貌恢复的主要和次主要影响参数,在给定多聚焦图像采样间距下存在使重建精度最高的最佳焦距和最佳F数,且随着采样间距减小,最佳焦距增大,最佳F数减小;多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式拟合准确率为97.28%,验证准确率为94.76%,可用于最佳景深的计算;采用最佳景深能够显著提升聚焦形貌恢复精度,为大深度物体聚焦形貌恢复精度的提升提供了新途径。
机器视觉 聚焦形貌恢复 成像参数 大深度物体 重建精度 
光学学报
2024, 44(8): 0815001
作者单位
摘要
1 山东科技大学测绘与空间信息学院,山东 青岛 266590
2 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉 430079
3 自然资源部第一海洋研究所,山东 青岛 266061
4 中国科学院微小卫星创新研究院,上海 201210
5 上海微小卫星工程中心,上海 201210
提出一种顾及姿态误差时空变化的全谱段光谱成像仪(VIMS)定位精度提升方法。通过分析高分五号02星(GF-5B卫星)181 d的星敏感器低频误差规律,以分段傅里叶级数模型为基础,利用时序化、多空间补偿策略,统一了非基准与基准定姿模式之间的低频误差特性,补偿低频误差对影像几何定位的影响。研究结果表明,所提方法将VIMS可见光近红外影像无地面控制几何定位精度从4.274 pixel优化至1.867 pixel,且对不同时相、不同区域的光学影像均有良好的精度提升效果。
遥感 姿态低频误差 几何定位精度 高分五号02星 全谱段光谱成像仪 
光学学报
2024, 44(12): 1228004
潘武琪 1,2,3,*程志恩 1,**张忠萍 1廖新浩 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海天文台,上海 200030
2 上海科技大学物质科学与技术学院,上海 201210
3 中国科学院大学天文与空间科学学院,北京 100049
月球激光测距(LLR)是地月间距测量精度最高的技术。其中,月球激光反射器(LRRR)是实现高精度月球激光测距的关键设备。中国计划在月面放置有人部署的新一代月球激光反射器,为使反射器有效工作,需调节反射器的俯仰角、方位角,使其指向对准平均地球。本文设计了一套算法,用于计算月球激光反射器指向对准所需调节的角度,同时分析了部署时间偏差、位置偏差对指向对准的影响。月球激光反射器指向对准偏差估计值约为2.7°,最大不超过5.0°,可以满足反射器对准精度优于5.5°的需求。设计的算法和开展的分析,可以为未来中国月球激光反射器部署任务提供参考。
测量 月球激光测距 激光反射器 对准精度 平均地球 
激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706018
王振宇 1,2付秀华 1,2,*林兆文 2,3黄健山 3[ ... ]王奔 2,3
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林长春 130022
2 长春理工大学中山研究院, 广东中山 528437
3 中山吉联光电科技有限公司, 广东中山 528437
随着星间通信系统的迅速发展,数据传输的精度要求不断提高。分光镜作为系统的核心元件,其光谱特性和面形精度直接影响整个系统的传输精度。本文基于薄膜干涉理论,选取Ta2O5与SiO2作为高低折射率膜层材料进行膜系设计,采用电子束蒸发的方式在石英基板上制备高精度分光镜。同时根据膜层应力补偿原理建立面形修正模型,修正分光镜面形。光谱分析仪检测结果显示,分光镜在入射角度为21.5°~23.5°内,1563 nm透过率大于98%,1540 nm反射率大于99%。激光干涉仪检测结果显示,分光镜反射面形精度RMS由λ/10修正至λ/90(λ=632.8 nm),透过面形精度RMS为λ/90。
星间通信 分光镜 应力补偿 面形精度 inter-satellite communication beam splitter stress compensation surface accuracy 
中国光学
2024, 17(2): 334
作者单位
摘要
1 深圳综合粒子设施研究院,广东 深圳 518107
2 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230029
3 重庆大学 超瞬态装置实验室,重庆 400044
多台激光跟踪仪组成的测量系统能够得到高精度的坐标观测值,在加速器准直工程领域应用十分广泛。该系统需要自标定仪器中心的距离,目前基于球面拟合的自标定方法虽然测量效率较高,但是其精度有限。为了提高其精度,分析基于拟合的自标定方法精度较低的主要原因,提出了基于三角形结构的自标定方法,定量对比了新方法和基于球心拟合方法的精度。新方法建立非线性误差模型进行参数迭代求解,能够应用于激光跟踪仪的三维自标定。通过模拟仿真和实测实验,证明了该方法比基于球心拟合的自标定方法在精度上有了大幅度提升。文中算法无需增加额外设备,改进了原先基于球心拟合方法并提高其自标定精度,具有一定的工程应用价值。
激光跟踪仪 自标定 球面拟合 非线性模型 精度 laser tracker self-calibration spherical fitting nonlinear model accuracy 
红外与激光工程
2024, 53(2): 20230607
作者单位
摘要
1 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100094
2 中国工程物理研究院 研究生部,北京 100088
当前,科学计算的验证主要针对基于确定性偏微分方程组的网格离散方法。放电等离子体的粒子云网格PIC方法作为一种粒子-网格耦合的仿真手段,其验证方法具有显著不同的特点:第一,PIC仿真除了在时间和空间上进行离散,还需要对粒子数权重进行离散;第二,离散粒子的相空间分布函数是否适合作为验证研究的观测量;第三,粒子-网格耦合过程中的电场插值和电荷分配会影响PIC仿真的全局收敛精度。另外,当PIC方法与蒙特卡罗(MC)方法耦合时,离散误差和随机误差通常叠加在一起,理查德森外推需要结合系综平均进行。提出了一种分层级验证的方法。首先对单粒子轨道、电磁场求解、二体粒子碰撞进行收敛精度阶测试;然后采用空间电荷限制流、气体的傅里叶流动等具有精确解的经典物理模型分别对集成PIC、MC模块进行离散误差评估;最后采用放电物理过程对程序功能进行基准校验。
PIC方法 验证技术 精度阶测试 放电模拟 PIC method verification techniques order of accuracy test discharge simulation 
强激光与粒子束
2024, 36(3): 033002
作者单位
摘要
长安大学工程机械学院,陕西 西安 710000
裂缝是路面最主要的病害之一,及时、有效地检测和评估裂缝对路面养护至关重要。为实现路面裂缝图像快速、准确的语义分割,提出一种基于DeepLabv3+模型的路面裂缝检测方法。为减小模型参数量、提高推理速度,采用MobileNetv3作为模型的主干特征提取网络,且在空洞空间金字塔池化模块中使用Ghost卷积代替普通卷积,使模型更加轻量化。为避免替换主干网络降低模型精度:首先,在空洞空间金字塔池化模块中使用条形池化模块代替全局平均池化,有效捕获裂缝结构的上下文信息,避免无关区域噪声的干扰;其次,引入轻量级通道注意力机制efficient channel attention(ECA)模块,增强特征的表达能力,并设计浅层特征融合结构丰富图像的细节信息,优化模型对裂缝的识别效果;最后,构造混合损失函数解决裂缝数据集类别不平衡而导致检测精度较低的问题,利用迁移学习的训练方式提高模型的泛化能力。实验结果表明:所提路面裂缝检测模型参数仅为14.53 MB,比原模型参数量减少93.04%,平均帧率达到47.18,满足实时检测的要求;在精度方面,该模型裂缝检测结果的交并比和F1值分别为57.21%和72.76%,优于经典的DeepLabv3+、PSPNet、U-Net模型和先进的FPBHN、ACNet等模型。所提方法可大幅减小模型参数量,在保证路面裂缝检测精度的同时满足实时性,为基于语义分割的路面裂缝在线检测奠定基础。
图像处理 路面裂缝检测 语义分割 DeepLabv3+ 轻量化 检测精度 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0812001
作者单位
摘要
长光卫星技术股份有限公司,吉林 长春 130033
为解决传统柔性支撑中小口径空间反射镜组件热稳定性与结构刚度间的矛盾,提出了一种新型刚性支撑结构,并为某高分辨率空间相机研制了通光口径?214 mm的高精度次镜组件。采用“镜体-锥套-支撑筒-刚性基板”组合,通过延长、优化热应力在组件内部的传递路径实现了消热目的。刚性支撑次镜组件重2.6 kg、4 ℃均匀温升工况下面形变化均方根(RMS)仿真值为2.573 nm,装调重力工况下镜体倾角和位移分别为2.028″、0.566 μm,与传统柔性支撑方案相比具有突出的优势。实测次镜的面形精度RMS为0.0181λλ=632.8 nm),在16 ℃及24 ℃时次镜面形变化量不超过0.0025λ;组件基频达到502.1 Hz,在快速高低温循环及大量级振动后次镜面形基本维持不变;装配容差测试中,次镜在0.02 mm不平度的作用下仅发生微弱变形。刚性支撑结构可以显著提升中小口径反射镜工作性能,在遥感器光机结构研制领域内具有广阔的应用前景。
空间光学 反射镜 刚性支撑 消热 面形精度稳定性 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0522005
王强 1,2徐伟伟 2,*司孝龙 2李鑫 2[ ... ]张黎明 2
作者单位
摘要
1 安徽大学物质科学与信息技术研究院,安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法,匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标,并利用有理函数模型进行精度验证。在轨实验结果初步表明,与模板匹配法等常规方法相比,反射点源法提取的像点坐标精度优于0.05 pixel,经有理函数模型验证,像点定位精度优于0.05 pixel。反射点源不仅能够实现高精度的像点提取,还能够实现光学遥感卫星在轨几何辐射综合定标,对提高我国遥感测绘精度和定标自动化水平有重要意义。
几何定标 像点提取 反射点源 精度验证 有理函数模型 
光学学报
2024, 44(6): 0628004
作者单位
摘要
1 重庆理工大学智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心重庆市光纤传感与光电检测重点实验室,重庆 400054
2 眉山三苏祠博物馆,四川 眉山 620010
3 重庆自然博物馆,重庆 400711
为了实现相对湿度高灵敏、快速、准确的检测,本文提出了一种基于壳聚糖/聚乙烯醇/纳米碳粉复合物涂敷的光纤布拉格光栅湿度传感器。建立了传感器检测相对湿度的理论模型。实验研究了湿度敏感(简称湿敏)膜成分与厚度、温度及光辐射对传感器性能的影响。研究表明,当壳聚糖与聚乙烯醇中纳米碳粉掺杂的质量分数为10%、湿敏膜厚度为185 μm时,相对湿度在20%RH~90%RH(相对湿度单位)范围内传感器灵敏度达到57.7 pm/(%RH),响应时间为420 s,恢复时间为540 s。将传感器封装在黑色聚四氟乙烯毛细管内,且通过引入温度补偿光纤布拉格光栅(FBG-T)的方法对温度进行解耦后,在温度为5~65 ℃、光辐射波长为220~1200 nm、光辐射强度为50 mW/cm2时,传感器测量结果可免疫温度和光辐射的影响,测量结果准确性高、重复性好,且最大相对误差小于5.8%。
光纤布拉格光栅 湿度传感器 灵敏度 响应时间 准确度 
光学学报
2024, 44(4): 0428003

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