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吴羽婷;林志强;王敏

应用光学. 2023, 44(3): 83-91.

摘要 (10)

可视化

变焦光学系统不仅,适用于照相、监控以及显微等日常生活中，还被广泛应用于航空航天及国防建设等领域。随着应用范围的扩大，对其性能指标的要求也越来越多，该文设计了一款15 mm ~300 mm的宽光谱四组元连续变焦光学系统。该系统采用正组补偿结构实现了20^×的光学变焦，工作在450 nm~900 nm光谱范围，工作温度范围为−40 ℃~60 ℃；采用了18片球面玻璃镜片，总长160 mm，最大口径66 mm，长焦F数优于5，系统结构紧凑，满足小型化要求。系统在可见光波段，中心视场的调制传递函数（modulation transfer function, MTF）>0.4@145 lp/mm，全视场MTF>0.2@145 lp/mm；在近红外波段，中心视场MTF>0.45@60 lp/mm，全视场MTF>0.2@60 lp/mm。从设计结果可以看出，该设计满足高性能指标要求，对于宽光谱、大变倍比、小型化的变焦光学系统设计具有一定的参考意义。

高低温试验装置中多光谱光学窗口组件设计

惠刚阳;张博;左晓舟;王中强;刘欣;赵红军

应用光学. 2023, 44(3): 75-82.

摘要 (11)

可视化

箱外光电系统综合检测仪是光电成像系统高低温性能检测装置的重要组成部分，多光谱光学窗口是高低温箱和外置目标模拟器的接口。论文根据应用需求及材料分析结果，选取多光谱ZnS作为光学窗口材料，通过热传导理论对光学窗口组件低温使用状态进行分析，重点分析窗口组件在低温条件下加热对窗口组件面型的影响，并提出了实现微应力装配的结构形式及解决窗口组件在低温条件下结霜结雾的设计方案；通过sigfit对有限元计算结果进行提取、处理以及数据拟合，并通过CODE V分析口径为Φ310 mm窗口组件在使用温度范围内的波像差RMS，分析结果显示优于λ/15，均满足窗口组件的光学性能要求，最后通过实物样机进行了验证。实验结果表明：该多光谱光学窗口组件的结构设计方案既满足多波段使用要求，又满足低温除霜除雾要求，同时保证了高低温条件下的光学性能要求。

基于衍射元件的宽光谱紫外中继光学系统研究

司昌田;杨磊;郭程祥;史天翼;谢洪波

应用光学. 2023, 44(3): 66-74.

摘要 (11)

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紫外像增强器在电晕检测、战略国防、科学研究等领域具有广泛的应用，但由于与其配合使用的紫外光学镜头可用材料匮乏，存在色差校正困难等问题，难以满足宽光谱应用需求。论文分析了单层衍射元件和双层衍射元件在宽波段紫外光学系统中的适用性，并各设计了一套宽光谱、高分辨率的紫外光学系统。单层衍射紫外光学系统的工作波长范围为230 nm~280 nm，在截止频率60 lp·mm⁻¹处调制传递函数（MTF）值优于0.47；双层衍射紫外光学系统的工作波长范围为200 nm~400 nm，在截止频率60 lp·mm⁻¹处MTF值优于0.49。设计结果表明：衍射元件能够有效校正紫外光谱色差，与现有宽光谱紫外系统相比，该文设计的光学系统为中继成像系统，并且具有更宽的紫外光谱范围与更高的成像分辨率。

大视场低照度夜视头戴目镜光学系统设计

张勇;刘卫平;马飒飒;李志伟;周斌

应用光学. 2023, 44(3): 59-65.

摘要 (12)

可视化

基于CMOS器件的低照度夜视装备隐蔽性好，成本较红外热像装备低，是拓展人眼低照度条件下视觉感知的重要手段，在军事和民用领域都有广泛应用。为满足夜间低照度天候条件下装备维修保障需求，设计了一款大视场低照度夜视头戴目镜光学系统。通过选择合适的光学玻璃材料，在可见/近红外波段均有很好的光谱响应。设计完成的大相对孔径目镜视场角为74.46°，焦距为46 mm，F数为1.2，畸变小于−7.14 %，系统总长小于80 mm，且镜头总质量小于100 g。该目镜在486 nm~950 nm光谱范围内能够满足夜间无照明条件下的维修、训练和场景观察，为低照度夜视头戴系统光学模组研制提供了新的技术手段。

全天候全景监控摄像用光学系统设计

王晓檬;陈宇;王春艳;赵义武;孙昊;刘欢;张桐

应用光学. 2023, 44(3): 52-58.

摘要 (17)

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设计了一款能实现全天候清晰成像的全景监控摄像光学系统。采用全景环带结构形式，该结构分为摄像头部单元和中继透镜单元两部分，摄像头部单元完成全视场目标搜索，中继透镜单元将头部单元所成的中间虚像进行二次成像汇聚到探测器上。设计时采用多重结构优化方式，实现可见光及近红外双波段成像。该光学系统视场为360°×（40°~100°），焦距为−2.75 mm，F数为3.28。设计结果表明：系统的MTF（modulation transfer function）值在全视场处接近衍射极限，各个视场的弥散斑半径均小于所选CCD像元尺寸，畸变小于2 %，且日夜离焦量小于0.002 mm，该设计结果可满足全天候全景监控需求。

抑制相干噪声的照明系统仿真与误差分析

齐先豪;韩森;张凌华;吴先钰;程俊;边小月

应用光学. 2023, 44(3): 46-51.

摘要 (14)

可视化

提出通过离轴照明系统抑制相干噪声的方案,设计了一种具有抑制相干噪声能力的照明系统。通过Zemax的非序列模式对照明系统进行仿真，得到了厚度为90 μm的离轴环形光斑，验证了此照明系统对相干噪声的抑制能力。将其作为19.05 mm（3/4英寸）Fizeau干涉仪的光源，设置对比实验，光源波长为632 nm，设置圆形噪点尺寸为120 μm~500 μm和尺寸为100 μm×350 μm的划痕。对设计的照明系统进行误差分析，优化照明系统成像质量，调整干涉系统参数，最终在照明光环宽度为42 μm、干涉腔长为15 mm情况下，干涉条纹的对比度提升至97.60%。

基于DETR的道路环境下双目测量系统研究

康轶譞;刘宇;王亚伟;周立君;郭城;王怡恬

应用光学. 2023, 44(3): 40-45.

摘要 (18)

可视化

DETR（detection transformer）算法是一个基于Transformer的目标检测算法，具有检测速度快、检测效果好的优势。介绍了一种利用DETR算法及双目视觉原理对道路环境下的人、车、自行车、信号灯等目标进行构建的测量系统。分析了双目测距、相机标定、目标检测以及目标匹配的原理，并以此为基础构建了测量系统。利用目标检测算法检测视野中的目标，利用双目视觉原理对检测到的目标进行测距，同时分析了测量系统中测量误差的来源，并计算其对结果的影响。该算法在KITTI数据集及现实环境中进行测试，测量系统基线为45 cm，对15 m～80 m的指定目标检出率高于90.6%，测距误差小于5.8%，在RTX 2080Ti平台上能够实时运行。

高温状态下的材料法向光谱发射率测量

袁良;袁林光;董再天;李燕;范纪红;卢飞;赵俊成;张灯;尤越

应用光学. 2023, 44(3): 33-39.

摘要 (14)

可视化

为满足隐身材料、热防材料和隔热涂层等高温材料涂层的光谱发射率的高精度测量需求，研究了在1 273 K～3 100 K条件下准确测量材料法向光谱发射率的方法。基于发射率定义，建立了材料法向光谱发射率测量模型，并在该基础上研建了光谱范围为0.7 μm～12 μm的材料法向光谱发射率测量装置。为克服测量装置中样品高精度加热时伴随腔体效应的技术难点，研制了具备可移动石墨坩埚的样品加热炉，取得了良好的实验效果。使用发射率测量装置对SiC与低发射率涂层2种样品的法向光谱发射率进行实验测量。结果表明：2种样品的法向光谱发射率均随波长增加而降低，随温度的升高而升高。最后对高温状态下材料法向光谱发射率测量不确定度进行了评定，相对扩展不确定度为3.6%。

快速反射镜理论建模与仿真分析

谢娜;杜言鲁;姜世洲;巩全成;王明超;徐飞飞;王新伟;齐媛

应用光学. 2023, 44(3): 21-32.

摘要 (19)

可视化

为有效指导快速反射镜设计，开展了快速反射镜理论建模与仿真分析研究。相比以往单自由度运动模型，该文基于动力学分析，建立了两轴快速反射镜的多自由度运动微分方程，推导出被控对象传递函数和对基座扰动的隔离传递函数；仿真分析了结构谐振频率对被控对象特性的影响，指出转动固有频率较大时，被控对象为欠阻尼系统，传递函数曲线存在谐振峰；建立了包含结构特性的快速反射镜控制系统仿真模型，分析了负载质心偏离柔性铰链支承中心、结构谐振频率等对其扰动隔离性能的影响，指出非工作轴固有频率越大，对扰动隔离性能越好，一般选择在伺服系统增益交界频率2倍以上，工作轴固有频率需权衡扰动隔离性能和电机力矩约束等进行选择。最后结合实物振动试验，验证了仿真模型的正确性。

基于语义特征的遥感舰船关重部位检测网络

张冬冬;王春平;付强

应用光学. 2023, 44(3): 11-20.

摘要 (14)

可视化

在近岸场景中，受背景影响，舰船关重部位误检概率高、检测精度低。针对以上问题，提出了一种基于语义特征的舰船关重部位检测网络，并命名为CPDNet（critical part detection network）。通过优化网络结构及引入注意力机制，提升网络的特征表达能力以及对关重部位的感知能力；基于语义信息，设计了语义掩膜模块，以降低背景对检测精度的影响；增加角度参数，使网络适用于具有方向性的目标；构建了舰船关重部位数据集，命名为CP-Ship，以验证所提网络的有效性。在CP-Ship数据集上的实验结果表明：所提网络的平均精度比RetinaNet提高了11.35%，与其他网络模型相比，在检测精度和速度均表现优异。

基于光谱指数的高光谱伪装效果评估

欧阳亚雄;彭锐晖;沙建军;张琳;张恺翊

应用光学. 2023, 44(3): 1-10.

摘要 (10)

可视化

伪装效果评估是伪装技术发展的重要内容。为了充分利用光谱细节信息对目标高光谱伪装效果进行评价，提出了基于光谱指数的伪装效果评估方法，该方法兼具可视化和量化分析的优势。可视化方面，通过光谱指数对高光谱图像进行阈值分割，实现目视解译的伪装效果评估；量化分析方面，以现有的遥感光谱指数为基础，构建新的伪装光谱指数来量化目标与背景的光谱特征，并提出光谱一致性系数指标，将各谱段的光谱指数加权综合进而量化评估目标伪装效果。实验结果表明，该方法的评估结果能够有效辨识目标伪装前后的高光谱伪装效果，且在传统指标相似度达到99%以上时，本文方法仍能有效辨识目标并给出客观评价，其在单个谱段的一致性以及宽谱段的整体匹配性方面评估结果更精准全面，更科学合理。

基于少模-无芯-少模光纤结构的高灵敏度折射率传感器

张静;李永倩

应用光学. 2023, 44(2): 462-468.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0208002

摘要 (20)

可视化

光纤折射率传感器广泛应用于各种复杂环境的监测。设计了一种基于少模光纤（few-mode fiber，FMF）–无芯光纤（coreless fiber，CLF）–FMF结构的高灵敏度折射率传感器。该传感器由2小段FMF之间熔接1段减薄的CLF组成马赫-增德尔干涉仪（Mach–Zehnder interference，MZI），测量外界折射率，利用光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating，FBG）进行温度补偿。MZI干涉光谱中的谐振波谷同时受折射率和温度影响，FBG只受温度的影响。利用MZI和FBG的折射率和温度灵敏度系数构建灵敏度矩阵，实现折射率和温度的同步测量。实验结果表明，MZI折射率灵敏度为345.66 nm/RIU，温度灵敏度为0.0134 nm/℃；FBG的温度灵敏度为0.0104 nm/℃。

孤子分子/类噪声脉冲可切换的混合锁模光纤激光器

赵铭;王天枢

应用光学. 2023, 44(2): 456-461.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0208001

摘要 (19)

可视化

不同类型脉冲之间的演化是被动锁模光纤激光器丰富动力学的体现。报道了一种可实现多种脉冲切换的混合锁模光纤激光器，当泵浦功率为400 mW时实现了孤子分子、谐波锁模、孤子簇之间的相互切换。增加泵浦功率至600 mW时获得了类噪声脉冲输出，对应的输出功率和单脉冲能量分别为15.2 mW和0.86 nJ。通过调节偏振控制器实现了类噪声脉冲中心波长从1 895 nm到1 930 nm可调谐。所搭建的激光器具有锁模脉冲可切换，波长可调谐，能自启动等优点。

一种大功率宽波段激光束散角的校准测试方法

段园园;吉晓;阴万宏;于东钰;张金玉;张彪;宋一兵;黎高平

应用光学. 2023, 44(2): 450-455.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0207004

摘要 (10)

可视化

在大功率激光系统的评价与分析中，激光器的光束品质是系统光束品质的决定性因素，也是激光器验收、鉴定的重要指标，其中束散角是判别激光光束质量的重要参数。本系统测试激光波长的范围比较宽，一般在0.532 μm~10.6 μm之间，没有合适的探测器能够覆盖整个波段，所以采用了一种新的方法来解决宽波段束散角的测量问题。选用CCD成像和扫描狭缝相结合的方法来实现宽波段激光光束束散角的测量，可见光和近红外波段（0.532 μm~1.2 μm）激光光束采用CCD法测量激光束散角，中红外波段（1.2 μm~10.6 μm）激光光束采用扫描狭缝法测量激光束散角。两种方法的结合可以较为精确地测量出不同波段的激光束散角。

全反射棱镜式激光陀螺标度因数补偿技术

黄月锐涵;马家君;张子鹏;刘健宁;蒋军彪

应用光学. 2023, 44(2): 444-449.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0207003

摘要 (15)

可视化

针对全反射棱镜式激光陀螺标度因数随温度周期性变化的现象，根据矩阵光学方法研究了稳频状态下温度变化对环形激光面积的影响，获得了全反射棱镜式激光陀螺标度因数与稳频电压的关系，并得出光束偏移是引起标度因数随温度周期性变化的原因。根据标度因数与稳频电压的关系，建立了全反射棱镜式激光陀螺标度因数补偿模型，通过实验对比了补偿前后标度因数的非线性度。结果表明，根据该补偿模型对全反射棱镜式激光陀螺标度因数进行补偿，标度因数非线性度提高了一个数量级以上，对提高全反射棱镜式激光陀螺的性能具有一定的参考价值。

半外腔Nd:YAG和Nd:YVO₄微片固体激光器的腔调谐特性研究

陈伟光;邓勇;张书练

应用光学. 2023, 44(2): 437-443.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0207002

摘要 (8)

可视化

微片固体激光器具有体积小、寿命长等优点，是精密测量仪器的重要光源。构建了平-平、半外腔的Nd:YAG和Nd:YVO₄微片激光器，通过控制压电陶瓷伸缩改变激光器的谐振腔长，同时使用F-P扫描干涉仪和波长计观察纵模和波长。研究了这2种微片固体激光器的腔调谐特性，包括腔长与光功率的关系，激光纵模扫过出光带宽过程的光功率和单、双纵模变化的规律。实验结果表明：腔调谐过程中单、双纵模交替出现，腔长和泵浦电流共同影响激光器的输出模式和光功率。

多色分图层激光扫描自聚焦投影技术

杨帆;牟达;侯茂盛;杨嘉亮;王文博;刘洋

应用光学. 2023, 44(2): 427-436.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0207001

摘要 (7)

可视化

为了突破常规激光投影仪由于单一波长的局限性造成应用场景的限制，同时实现对不同零件、不同材料、不同装配工艺的分图层投影，设计并搭建了多色分图层激光扫描自聚焦投影系统。系统采用2种波长的激光作为光源，根据二向色镜的位置不同，提出了多色共光轴和分光路2种激光扫描自聚焦投影方案，并推导了相应的光学系统数学模型。通过系统的自聚焦功能调节镜组间距，均可以实现在不同距离的投影面上聚焦出不同颜色的最小光斑。利用ZEMAX光学设计软件对2种投影光学系统进行仿真，并从系统可靠性和投影效果上对2种系统进行比较分析。实验结果表明：在3 m处的投影面上，共光轴系统各种波长的光斑直径均在0.8 mm以内，且光斑大小均匀，可以实现多色分图层的扫描自聚焦投影功能。

基于光谱图像的森林病虫害自动检测方法

周晓丽;周立君;伊力塔;刘宇

应用光学. 2023, 44(2): 420-426.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203009

摘要 (12)

可视化

我国天然林区分布范围广，地形复杂，依靠传统的护林员巡检方式进行林木病虫害防治，效率较低，难于及时发现早期的林木病虫害，可能因此错过防治的最佳时机。针对该问题，设计了一种基于多光谱图像检测林木病虫害的深度学习网络，研发了一套检测软件，通过无人机挂飞实验，利用搭建的深度学习网络，完成林区染病区检测，对检测结果进行了分析。

基于透视变换的直升机桨根扭转角测量方法

崔帅华;余磊;朱俊卿;姚天;熊邦书;欧巧凤

应用光学. 2023, 44(2): 412-419.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203008

摘要 (10)

可视化

现有方法常将相机从下至上拍摄标记物图像，当桨叶扭转幅度较大时，相机主光轴与标记物平面法向量存在明显夹角，导致拍摄图像存在透视畸变现象，从而引发较大测量误差。为解决上述问题，提出一种基于透视变换的直升机桨根扭转角测量方法。首先，将靶标垂直固定在桨叶下方，相机正对桨毂拍摄图像。其次，计算桨叶在低速拉平状态下待测方位与正方位靶标图像中的四个顶点坐标，并求解待测方位的透视变换矩阵，然后利用透视变换矩阵对桨叶高速运动状态下待测方位拍摄的畸变图像进行校正。最后，求得基准图像与校正后图像中的圆心坐标，进而计算出待测方位扭转角。实验结果表明，各方位测量误差均小于0.2°。该方法不但测量精度高，而且具有多方位动态测量的优点，在直升机旋翼桨叶运动参数测量领域具有良好的应用前景。

枪口焰烟光学特性测试研究

骆延令;王希骋;王律;高蒙;王曼;程洪亮

应用光学. 2023, 44(2): 406-411.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203007

摘要 (11)

可视化

针对狙击作战中对狙击手的探测、定位及告警的需求，开展了枪口焰烟光学特性测试研究。根据枪口焰烟文献资料与光学测量设备的性能参数，设计了枪口焰烟光学特性外场测试详细方案。对某5.8 mm与7.62 mm口径弹道步枪的枪口焰烟光学特性进行了外场测试。测试结果表明，枪口焰烟辐射主要集中在2 μm～5 μm，持续时间约为6 ms，辐射能量最大值出现在2 ms附近，5.8 mm弹道步枪枪口焰烟在中波和长波的辐射强度均高于7.62 mm。枪口焰烟光学特性的测试结果为枪口焰烟的探测及武器发射药的改进提供了重要依据。

散斑自相关分辨率测量和修正

罗诗淇;刘京宙;陈炫辉;谢向生

应用光学. 2023, 44(2): 398-405.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203006

摘要 (13)

可视化

散斑相关是许多基于散斑的光学测量和成像技术的基础，决定了光学系统的分辨率。当前散斑尺寸（颗粒度或分辨率）的理论描述不够精确，也缺乏实验验证。探究了散斑图样自相关尺寸的影响因素，与相同数值孔径物镜聚焦进行比对，揭示薄散射介质的“散射透镜”性质。通过散斑自相关和透镜聚焦尺寸的多组测量，结果表明，截趾函数会影响其分辨率，需要根据具体光路对阿贝判据做修正。对基于散斑的测量和成像技术具有一定的参考价值。

30 ℃～420 ℃黑体温度控制及自整定研究

胡铁力;王红红;李四维;曹锋;胡心漪;范喆;杨毓鑫;郭健;尤越;杨科;李辉;俞洋

应用光学. 2023, 44(2): 392-397.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203005

摘要 (9)

可视化

作为红外标准光源，要求30 ℃～420 ℃黑体能快速升温到设定温度点，并保持温度稳定。针对其升降温功率差别大、滞后大等特点，用开关控制冲击响应自整定方法，得到黑体温升超调量、最大升降温速率等参数，采用复合智能温控策略，实现了30 ℃～420 ℃黑体温升前期快，接近设置温度时改以渐进方式达到并稳定在设定温度点。实验结果表明，实现了30 ℃～420 ℃黑体无超调地到达设定温度点，且稳定性为±0.03 ℃/min，该指标达到了国际同类产品水平。

视场角和定位误差在光谱辐射亮度测量中的影响

何思捷;代彩红;程秋桐;吴志峰;李玲;王彦飞

应用光学. 2023, 44(2): 386-391.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203004

摘要 (14)

可视化

为了减小不同光谱辐射计间瞄准区域差异带来的光谱辐射亮度不一致性，讨论了视场角及定位对于测量准确性的影响。通过建立太阳光白板和卤钨灯白板系统光路下的光谱辐射亮度测量模型，分析了不同几何光路视场区域平均辐射亮度与中心辐射亮度的差异。数值模拟表明，太阳光白板光路修正因子仅与视场角大小有关；卤钨灯白板光路修正因子随测量距离增大而减小，距离600 mm时8°和14°视场角的修正因子分别变为0.993 5和0.980 2。最后，实验验证了卤钨灯白板系统下角度误差和位移误差对光谱辐射亮度的影响。结果表明，修正因子对水平方向的角度误差和位移误差呈现非对称性，两侧差异高达2%。因此，依据视场角和几何定位可以对测量结果进行数据修正，有助于提升光谱辐射亮度测量不确定度水平。

测量大口径光学元件反射率用精密扫描系统误差分析

张彪;张金玉;吉晓;段园园;吴磊;黎高平;于东钰;阴万宏

应用光学. 2023, 44(2): 380-385.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203003

摘要 (11)

可视化

为测量高能激光传输系统中大口径高反射率光学元件的反射率，设计了一种大口径光学元件二维扫描的精密测量系统。介绍了该系统的结构及其工作原理，分析了影响系统测量精度的因素，从理论上分析了扫描系统的系统误差对测量精度的影响，结果表明在垂直于光束传播方向上，水平偏差在0.29 mm时，测量误差在10⁻⁶量级；腔长的变化量较小时，可通过对衰荡腔腔镜的调节,实现对旋转轴偏差的补偿及对系统的精细调节。通过拟合处理光强与时间的数据得到对应的一次指数函数拟合曲线，并通过计算得到衰荡时间和反射率，经过对比分析可知，该误差分析方法能比较有效地测量腔镜的反射率,并能减小实验数据本身带来的误差。

基于平面互补靶标的线结构光标定系统

翟玉生;杨犇;张志峰;王瑞;奚海祁;李上上;耿利杰;张瑞亮;匡翠方

应用光学. 2023, 44(2): 371-379.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203002

摘要 (11)

可视化

为提升线结构光传感器的标定效率与精度，设计了一种集成自背光可调节位姿的平面棋盘格-同心圆互补线结构光标定系统。该系统基于同心圆圆心的真实投影位置与投影椭圆圆心位置的几何关系，建立非线性优化偏心误差补偿模型，精确得到透射投影下圆心偏心误差补偿位置。该方法与传统标定方法对比降低重投影误差84.7%，有效解决了圆形标志物偏心误差补偿的高精度标定难题。通过将相机坐标系下过光心、光条中心线的平面与靶标平面结合，多次获取空间交线的坐标信息增加特征点，并使用最小二乘法拟合光平面方程，解决了因特征点少从而平面拟合标定精度较低的问题。在复杂环境下重复实验测得大尺寸砂轮外径误差均值为0.005 1 mm，结果表明该标定系统具有一定的准确性和简便实用性。

指向精度对光学姿态测量精度的影响分析

胡小丽;唐明刚;蔡文泽;张玉伦;张思琪;张三喜

应用光学. 2023, 44(2): 365-370.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0203001

摘要 (12)

可视化

为验证光轴指向误差对光学姿态测量精度的影响程度，并为后续实况类设备实现姿态测量提供理论依据，以中轴线法为依据，对算法步骤进行拆分，并对光轴指向误差的影响进行溯源，得出指向误差影响姿态处理结果可从两个方面进行分析。同时对模型内交会算法的直接影响和模型外动态基准的间接影响进行推导分析，将仿真计算和实测数据进行结合验证，获取了在典型中长远光学姿态测量中指向误差200″对姿态角误差不超过0.1°的结论，为现有姿态测量可靠性分析以及后续靶场设备能力拓展奠定了理论基础。

一种基于嵌入式全景视频流影像数据实时拼接方法

王娇颖;李良福;何曦;黄西莹;王洁;周国良;曹玉举;张旭辉

应用光学. 2023, 44(2): 354-364.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0202008

摘要 (9)

可视化

针对机载全景视频流影响，提出了一种基于嵌入式的全景实时拼接方法。提取图像中的SURF(speeded up robust features)特征点，生成特征描述子。通过计算2个特征点之间的欧式距离来确定匹配度，经过仿射变换后，利用泊松变换实现图像间的融合平滑处理。将上述流程在目标设备上进行并发执行，根据每个流程自身的特点进行定制化优化，实现全景实时拼接。试验测试表明，本方法实现了拼接接缝处基本无缝的效果，拼接速度达到30 Hz，能够满足实时显示的要求。

基于自适应阈值的齿轮干涉图像前景区域提取方法

赵逸超;王晛;焦明星

应用光学. 2023, 44(2): 345-353.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0202007

摘要 (13)

可视化

齿面物体像灰度法是激光移相干涉测量中提取齿轮干涉图像前景区域的重要方法之一，针对该方法因人工设定阈值且忽略不同图像边缘特征从而导致的测量效率及精度受限问题，提出了一种基于自适应阈值的齿轮干涉图像前景区域提取方法。首先分析齿轮齿面形貌特征与各边缘顶点差异，对图像进行区域划分；然后根据边缘灰度变化规律通过邻域窗口筛选合格像素点并获取掩模结果，实现前景区域提取；最后根据5类图像评价指标分别对4组算法分割结果与传统方法分割结果进行数据对比。结果表明：算法在实现图像自动处理的基础上与参考结果匹配精确度提升约3.5%～4.5%，PRI(probabilistic rand index)提升约3%～4%，VOI(variation of information)提高约15%～25%，GCE(global consistency error)降低约2.5%～3.5%，最终相位信息准确度提升9 μm～15 μm。结果符合精度要求，该方法可广泛应用于齿轮干涉图像前景提取中。

多局部残差连接注意网络的图像去模糊

陈清江;王巧莹

应用光学. 2023, 44(2): 337-344.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0202006

摘要 (12)

可视化

针对现有的基于卷积神经网络的图像去模糊算法存在图像纹理细节恢复不清晰的问题，提出了一种基于多局部残差连接注意网络的图像去模糊算法。首先，采用一个卷积层进行浅层特征提取；其次，设计了一种新的基于残差连接和并行注意机制的多局部残差连接注意模块，用于消除图像模糊并提取上下文信息；再次，采用一个基于扩张卷积的成对连接模块进行细节恢复；最后，利用一个卷积层重建清晰图像。实验结果表明：在GoPro数据集上的PSNR (peak signal to noise ratio)和SSIM (structure similarity)分别为31.83 dB、0.9275，在定性和定量两方面都表明所提方法能够有效地恢复模糊图像的纹理细节，网络性能优于对比方法。

一种基于三维形状上下文特征的点云配准算法

周子翔;黄丹丹;刘智

应用光学. 2023, 44(2): 330-336.

https://doi.org/10.5768/JAO202344.0202005

摘要 (10)

可视化

针对点云配准过程中点云数据量大、配准时间长、配准精度低的问题，提出了一种基于内部形态描述子（intrinsic shape signatures, ISS）和三维形状上下文描述子（3D shape context, 3DSC）的点云配准算法。该方法首先使用体素网格滤波器对点云进行下采样，接着利用ISS算法提取特征点，并通过3DSC进行描述，然后通过改进的随机采样一致性（randon sample consensus, RANSAC）算法进行粗匹配，最后用改进的迭代最近点算法（iterative closest point, ICP)对点云进行精匹配。试验结果表明，与基于ISS+3DSC的三维正态分布变换(normal distribution transformation, NDT)算法和基于采样一致性初始配准（sample consensus initial aligment, SAC-IA）的ICP算法相比，本文算法的配准精度及效率更高，且对于数据量大的点云也有较好的匹配效果。

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