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双频调制转移光谱激光自动稳频方法
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作者 谢建东 郭向阳 +2 位作者 严利平 楼盈天 陈本永 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期181-190,共10页
为克服传统单频调制转移光谱方法中误差信号灵敏度不足及激光锁定状态判断困难的问题,提出了一种双频调制转移光谱的双频调制转移光谱(DF-MTS)激光频率自动稳频方法。该方法在泵浦光上施加双频正弦相位调制,解调获得两个误差信号并叠加... 为克服传统单频调制转移光谱方法中误差信号灵敏度不足及激光锁定状态判断困难的问题,提出了一种双频调制转移光谱的双频调制转移光谱(DF-MTS)激光频率自动稳频方法。该方法在泵浦光上施加双频正弦相位调制,解调获得两个误差信号并叠加,构建出一个高灵敏度的双频调制转移误差信号。同时,引入了基于二倍频信号辅助的激光锁定判别策略,利用吸收信号中的二倍频信号以及误差信号的幅值信息,判断激光频率是否与吸收峰对准,实现吸收峰的自动识别与锁定状态的快速判别。进一步在可编程逻辑门阵列(FPGA)全硬件实时信号处理技术的基础上设计了全自动稳频控制模块,具备双频误差信号解调、二倍频信号解调、识别-控制-监测控制模块(ICM)识别与控制监测、扫描控制、比例-积分-微分(PID)闭环控制、快速重锁等功能,当检测到失锁时会快速重新锁定,可实现全自动的稳频控制。开展了理论推导与仿真分析,搭建了激光稳频实验系统,实验结果表明,DF-MTS方法所得的误差信号灵敏度较传统方法提升了20.24%。进一步利用飞秒光频梳进行拍频测量,验证了激光成功锁定于&(85) Rb D2线(F=2→F′=3)吸收峰,锁定后稳频激光与吸收峰理论值间频差的标准差为17 kHz,相对阿伦偏差可达1.09×10^(-11)。自动重锁实验结果表明,系统可实时监测激光的锁定状态,检测到失锁后可在40.192 ms内完成重新锁定,展现出良好的动态响应能力与鲁棒性。 展开更多
关键词 激光稳频 调制转移光谱技术 双频调制 二倍频 自动重锁
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多源光测驱动的航空壁板柔性装配偏差在线评估技术研究(内封面文章·特邀)
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作者 张洋 董欣 +2 位作者 陈启航 逯永康 刘巍 《红外与激光工程》 北大核心 2026年第2期230-241,共12页
柔性装配已成为弱刚度航空壁板柔顺装配技术的发展趋势,在线获取构件装配过程中的实际状态,并评估装配偏差是实现柔性装配执行反馈控制的必要前提。然而,弱刚度壁板在装配过程中易受定位约束、重力、夹紧载荷等因素影响,产生时变随机变... 柔性装配已成为弱刚度航空壁板柔顺装配技术的发展趋势,在线获取构件装配过程中的实际状态,并评估装配偏差是实现柔性装配执行反馈控制的必要前提。然而,弱刚度壁板在装配过程中易受定位约束、重力、夹紧载荷等因素影响,产生时变随机变形,现有手段难以在线获取其全局面形状态,导致装配偏差的在线评估困难。因此,提出了一种多源光测驱动的航空壁板装配偏差在线评估方法,首先,构建了激光-视觉-光纤协同的多源光测系统,在线获取统一基准下的壁板及其装配基准零件局部位移/应变状态,进而,结合物理模型实现了壁板与基准零件全局形位信息的高可靠实时获取;然后,在光测感知结果中提取壁板与基准零件装配接触表面点形位信息,建立了装配偏差表征与传递模型,实现了装配连接处向装配工艺目标的偏差映射,并结合装配工艺要求,实现了装配间隙偏差、壁板轮廓度误差等航空壁板柔性装配偏差的在线评估;最后,为验证所提方法的精度与有效性,搭建了飞机平尾壁板装配缩比实验平台并开展验证实验,结果表明,所提多源光测感知方法的装配基准零件变形感知精度优于2.86%,壁板面形感知精度优于0.627 mm,耗时0.009 s;提出的装配偏差预测方法装配间隙偏差评估平均绝对误差为0.393 mm,耗时0.295 s,壁板轮廓度误差评估绝对误差为0.132 mm,耗时0.051 s,可为航空壁板柔性装配执行控制提供必要的数据支撑。 展开更多
关键词 柔性装配 在线评估 光测驱动 装配偏差
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测量大型高温锻件直径的双目视觉系统外参数标定方法
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作者 王邦国 朱宇轩 +4 位作者 谢景卫 郑新毅 李建 孙丽 徐鑫 《锻压技术》 北大核心 2026年第3期254-260,共7页
双目视觉系统可通过拍摄大型高温锻件的图像实现高温锻件尺寸的非接触测量。测量锻件尺寸前需要标定双目视觉系统的外参数,标定过程如下:首先,根据标定的双目视觉系统中两个相机的内参数初步确定视觉系统的外参数,所求外参数与实际外参... 双目视觉系统可通过拍摄大型高温锻件的图像实现高温锻件尺寸的非接触测量。测量锻件尺寸前需要标定双目视觉系统的外参数,标定过程如下:首先,根据标定的双目视觉系统中两个相机的内参数初步确定视觉系统的外参数,所求外参数与实际外参数相差一个比例因子;然后,使用双目视觉系统拍摄两个标识点的图像并进行三维重建;最后,利用双经纬仪测量系统测量两个标识点的实际距离。两个标识点间的实际距离与三维重建距离的比值即为比例因子,进一步可通过比例因子求得双目视觉系统中两个相机的外参数。大型高温锻件尺寸测量实验表明,所标定的双目视觉系统外参数可用于直径小于Φ1200 mm的大型高温锻件的直径测量,室温下的圆柱形工件直径的测量误差为±0.72%,验证了该系统在高温锻件尺寸测量中的可行性与精度。 展开更多
关键词 高温锻件 双目视觉系统 外参数标定 直径测量 三维重建 比例因子
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基于GS算法的水下涡旋光波前校正技术研究
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作者 吴鹏飞 陈伟 +2 位作者 雷思琛 丁德强 王惠琴 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期247-259,共13页
海洋湍流信道中折射率的随机起伏会引起涡旋光束波前畸变与模间串扰,进而降低轨道角动量模式的传输概率,影响水下光通信系统的稳定性。针对传统GS算法依赖远场夫琅和费衍射假设、难以表征水下短距离传播的菲涅尔衍射特性,且易陷入局部... 海洋湍流信道中折射率的随机起伏会引起涡旋光束波前畸变与模间串扰,进而降低轨道角动量模式的传输概率,影响水下光通信系统的稳定性。针对传统GS算法依赖远场夫琅和费衍射假设、难以表征水下短距离传播的菲涅尔衍射特性,且易陷入局部最优等问题,故提出了一种面向水下涡旋光束波前校正的改进GS算法。该算法以菲涅尔正/逆衍射替代夫琅和费衍射,引入理想拉盖尔-高斯涡旋光束振幅作为幅度约束,并结合限制区域与负反馈机制实现了算法的快速及稳定收敛,并进行理论及实验验证。仿真结果表明:在中等强度湍流条件下,拓扑荷数L=1的涡旋光束传输概率由0.40提升至0.98;在不同拓扑荷数、传输距离、动能耗散率、均方温度耗散率及温盐比等参数变化下,改进GS算法均表现出优于传统GS的鲁棒性与校正精度。基于空间光调制器模拟海洋湍流结果表明:改进GS算法平均约120次迭代收敛,光强相关系数由0.64提升至0.82;相较传统GS算法,传输概率提升约20%,收敛速度提升约25%,光强相关系数提高约3.8%。水箱实验中,校正前平均光强相关系数为0.77、方差8.2×10^(-5),传统GS校正后为平均光强相关系数0.79、方差3.23×10^(-5);改进算法进一步将平均光强相关系数提升至0.80、方差1.4×10^(-5)。研究表明,该方法在多种湍流参数下具备更好的鲁棒性,可为水下涡旋光束光通信系统的波前校正提供参考。 展开更多
关键词 波前校正 涡旋光束 海洋湍流 GS算法
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不同加载模式下剪切散斑干涉对柔性PPS滤布的检测研究
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作者 彭璐 李伟仙 吴思进 《红外与激光工程》 北大核心 2026年第1期317-327,共11页
柔性聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)滤布具备优异的耐热性、化学稳定性与力学柔韧性,被广泛应用于燃料电池电解质循环过滤、航空航天及电子封装等领域。但该类材料在服役过程中易受损伤,从而影响其可靠性,因此,针对柔性PPS滤布... 柔性聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide, PPS)滤布具备优异的耐热性、化学稳定性与力学柔韧性,被广泛应用于燃料电池电解质循环过滤、航空航天及电子封装等领域。但该类材料在服役过程中易受损伤,从而影响其可靠性,因此,针对柔性PPS滤布的高灵敏无损检测具有重要意义。探索了PPS滤布应用剪切散斑干涉技术进行缺陷无损检测,并研究了开口、滴胶、灼烧及磨损四类典型缺陷的响应特征。通过拉伸和热加载两种激励方式,结合有限元仿真与实验观测,分析了缺陷区域干涉条纹的变化规律及响应机制。结果表明:剪切散斑干涉技术在拉伸加载下对所有缺陷均具识别能力,尤其对开口与滴胶缺陷最为敏感;热加载主要激发灼烧与滴胶缺陷的热致变形,开口与磨损缺陷因热物性变化有限,响应不显著。该研究为柔性低模量材料的高灵敏无损检测提供了理论与方法支持。 展开更多
关键词 剪切散斑干涉 PPS滤布 柔性材料 缺陷检测 位移梯度 加载响应
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基于区域多模态柔性映射的光切片平面标定
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作者 陈晓辉 骆晓文 +2 位作者 王生怀 王宸 钟毓宁 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期191-201,共11页
针对现有光切片三维重建系统中光平面标定步骤繁琐、标定精度低等问题,提出了一种基于区域多模态柔性映射的光切片平面标定方法。该方法基于棋盘格图像内角点坐标作为光平面标定计算控制点,将标定过程中光平面方程求解问题转化成像素和... 针对现有光切片三维重建系统中光平面标定步骤繁琐、标定精度低等问题,提出了一种基于区域多模态柔性映射的光切片平面标定方法。该方法基于棋盘格图像内角点坐标作为光平面标定计算控制点,将标定过程中光平面方程求解问题转化成像素和世界坐标系中控制点之间的映射问题。基于此,构建区域多模态柔性映射模型,实现光平面上各区域中特征点在像素与世界坐标之间的柔性映射,解决了因畸变导致的标定精度损失的问题,同时考虑了非正交畸变与高阶非线性变形的影响。该方法仅需一次整体柔性映射,在完成畸变矫正的同时,实现光平面的高精度标定。该方法无需计算光条中心点,无需内外参数矩阵参与计算,从而避免了图像算法误差对标定结果的影响。实验结果表明,该方法操作简单,特征点较多,标定前后对应特征点之间的平均距离残差为0.01μm,与不同阶数映射模型进行对比,映射精度提升一个数量级;标定后的测量系统经过多组800次重复性测量,标准差在0.1μm左右,重复性测量精度在8μm以内,均方根误差为6.5μm;相较于传统的交比不变法,该方法的测量精度提升了83.26%。搭建了光切片三维重建平台,并确定该光切片重建系统的平面与深度适用范围,对深度范围测量精度进行了验证,满足光切片三维测量的稳定可靠、精度高等要求。 展开更多
关键词 多模态 光切片 柔性映射 光平面标定 三维重建
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基于激光雷达的风电叶片实时变形测量及分析
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作者 王文心 王建军 +2 位作者 陈波 张磊安 李权舟 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第2期222-234,共13页
为保障风电叶片长期可靠运行与性能优化,需对叶片变形实时监测。为此,开发了一种基于激光雷达的非接触式级联结构融合处理的风电叶片实时变形监测方法,实现了叶片动态变形高精度跟踪监测。首先,采用三维激光雷达采集叶片运动点云,经降... 为保障风电叶片长期可靠运行与性能优化,需对叶片变形实时监测。为此,开发了一种基于激光雷达的非接触式级联结构融合处理的风电叶片实时变形监测方法,实现了叶片动态变形高精度跟踪监测。首先,采用三维激光雷达采集叶片运动点云,经降采样及统计去噪预处理消除噪声。继而,建立“预测-关联-优化-配准”的点云级联处理框架—利用KF动力学模型推算特征点先验位置,引入动力学约束与观测融合机制,有效抑制点云噪声的误差传导;基于预测协方差约束KD树自适应匹配搜索域以提升特征对应精度,提升特征匹配在振动工况下的鲁棒性;融合点云观测值优化特征坐标,并将优化特征集输入迭代最近点(ICP)算法解算高精度变形矩阵,形成动态追踪到全局配准的闭环系统,从而在级联架构下实现精度与效率的平衡。实验结果表明:在变形测量精度方面,该方法精度达0.2096 mm,95%数据点的误差绝对值≤0.1 mm,均方根误差(RMSE)为0.0732 mm,平均绝对误差(MAE)为0.0578 mm,相关系数为0.9544(p<0.01);在系统匹配性能方面,匹配成功率达95.4%,显著优于单一KF算法(82.6%)与ICP算法(73.1%),验证了所提方法具有实时变形监测工程实效。在复杂工况下,仍具备优异测量精度、系统稳定性和环境适应性,能为风电叶片健康管理、早期故障诊断及智能运维决策提供可靠技术支撑。 展开更多
关键词 三维激光雷达 风电叶片 点云配准 变形监测 级联处理
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面向包壳管应变测量的多相机3D-DIC标定方法
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作者 王健 燕必希 +2 位作者 孙鹏 王君 庄炜 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2026年第1期21-29,共9页
多相机三维数字图像相关(three-dimensional digital image correlation,3D-DIC)系统在测量核燃料包壳管应变的实际应用中,多相机标定环节存在坐标系转换引发的累计误差增加及全局优化能力不足等问题。为此,提出一种基于空间标定靶的多... 多相机三维数字图像相关(three-dimensional digital image correlation,3D-DIC)系统在测量核燃料包壳管应变的实际应用中,多相机标定环节存在坐标系转换引发的累计误差增加及全局优化能力不足等问题。为此,提出一种基于空间标定靶的多相机全局标定方法。首先,提出为各相机在标定靶每个位姿下提供外方位参数初值的方法,保证空间后方交会正确收敛;其次,提出多相机多位姿光束平差(bundle adjustment,BA)方法,保证多相机标定精度达到全局最优。实验结果表明,该方法的标定精度较直接线性变换(direct linear transformation,DLT)方法提高了55.1%,最大位移误差标准差降低了16.3%。同时,该方法无需对标志点进行手动编号,使标定过程实现了自动化,标定效率更高。 展开更多
关键词 多相机 全局标定 三维数字图像相关 光束平差法 摄影测量 应变测量
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基于CABiL融合模型的光纤光栅疲劳状态智能诊断与早期预警
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作者 何健欣 张钰民 +2 位作者 任家庆 黄齐胜 祝连庆 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期123-133,共11页
光纤布拉格光栅(FBG)传感器因其高灵敏度、抗电磁干扰能力和复用特性,在结构健康监测中得到广泛应用。然而,在循环载荷作用下,FBG传感器易发生疲劳退化,传统诊断方法往往依赖人工特征提取或物理建模,难以有效捕捉早期微弱的损伤信号。为... 光纤布拉格光栅(FBG)传感器因其高灵敏度、抗电磁干扰能力和复用特性,在结构健康监测中得到广泛应用。然而,在循环载荷作用下,FBG传感器易发生疲劳退化,传统诊断方法往往依赖人工特征提取或物理建模,难以有效捕捉早期微弱的损伤信号。为此,提出了一种端到端的光谱智能监测模型CABiL,旨在解决FBG传感器在疲劳退化过程中的早期诊断问题。其核心贡献在于深度融合了卷积神经网络(CNN)、多头注意力机制(MHA)与双向长短期记忆网络(BiLSTM),构建了一个自动特征提取与时序建模框架。该模型利用一维CNN自动提取光谱数据的局部形态特征,避免了人工特征选择的依赖;MHA则增强了模型对微弱损伤早期光谱变化的敏感性,能够自适应聚焦于光谱中因疲劳引发的细微畸变关键区域;BiLSTM有效捕捉了光谱数据随加载过程的时序演化规律,整合了全局依赖与动态信息,从而提升了对复杂损伤过程的建模能力。此端到端学习框架无需复杂物理建模,具有较高的推理效率。实验结果表明,CABiL在FBG状态分类中的准确率超过95%,各类别的F 1分数均高于0.93。所提出的光谱智能监测方法为FBG传感器的健康管理提供了高可靠、实时的智能诊断方案,有助于推动结构健康监测向智能化、轻量化方向发展,具有广阔的工业应用潜力。 展开更多
关键词 光纤布拉格光栅 疲劳 卷积神经网络 双向长短期记忆网络 多头注意力机制 健康监测
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热电制冷主动温控对双通道非制冷红外SF_(6)检漏系统性能的提升
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作者 司文荣 赵莹莹 +3 位作者 傅晨钊 李杨 厉奔 虞益挺 《光学精密工程》 北大核心 2026年第2期201-217,共17页
针对一套基于非制冷红外探测器的双通道红外探测系统,在六氟化硫(SF_(6))气体泄漏检测中因探测器温度波动导致的性能下降问题,本研究为其设计并集成了一套基于热电制冷器(TEC)的主动温控模块以提升其稳定性。通过实验测量与热场仿真相... 针对一套基于非制冷红外探测器的双通道红外探测系统,在六氟化硫(SF_(6))气体泄漏检测中因探测器温度波动导致的性能下降问题,本研究为其设计并集成了一套基于热电制冷器(TEC)的主动温控模块以提升其稳定性。通过实验测量与热场仿真相结合的方法优化了TEC的空间布局,并构建了基于PID算法的闭环温控系统。实验结果表明,所集成的温控模块显著提升了系统性能:系统稳态灰度标准差降低了40.87%,线性误差由7.2534%降至0.6604%,噪声等效温差(NETD)由14.379 mK优化至11.597 mK,性能提升19.35%。在SF_(6)气体检测应用中,平均相对对比度、信噪比和气体像素占比分别提升了123%,56%和77%。该改进方法有效抑制了温度波动的影响,在提升基础成像质量的同时大幅增强了SF_(6)气体检测能力,验证了其在电力设备巡检等领域的工程应用潜力。 展开更多
关键词 红外成像 六氟化硫 非制冷探测器 温度控制 热电制冷 双通道系统
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面向工业视觉测量的多光斑质心快速高精度提取方法
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作者 韩奕璇 高豆豆 +2 位作者 董登峰 王博 邱启帆 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第2期296-308,共13页
为解决复杂工业视觉测量场景中多光斑质心提取在实时性、精度和抗噪性方面存在的性能瓶颈,提出了一种可基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的多光斑快速高精度质心提取方法。方法融合模板匹配、行程编码连通域识别与距离加权灰度质心法,构... 为解决复杂工业视觉测量场景中多光斑质心提取在实时性、精度和抗噪性方面存在的性能瓶颈,提出了一种可基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的多光斑快速高精度质心提取方法。方法融合模板匹配、行程编码连通域识别与距离加权灰度质心法,构建多级协同优化架构,结合局部灰度统计实现动态阈值分割与边缘噪声抑制,提高定位稳定性和计算并行度。首先,通过局部灰度统计与高斯模板互相关实现光斑粗定位,动态生成自适应阈值以增强光斑区域分割的稳定性;随后,设计行程编码连通域识别结构,仅依赖单行缓存即可完成连通区域标记及质心粗定位,有效降低片上存储资源开销;最后,通过构建距离加权灰度质心模型提升边缘模糊、弱信噪比场景下的定位精度与鲁棒性。实验结果表明,在多种光斑畸变、噪声分布及不同观测距离条件下,该方法在定位精度与误差稳定性方面均显著优于传统灰度质心法与高斯拟合法,定位误差降低约70%,鲁棒性指标提升超过50%;在10~30 m测距范围,质心定位重复性精度优于0.02 pixels。系统端到端处理延时降低约89%。方法兼具高精度、强鲁棒性与低延迟优势,适用于大范围远距离视觉测量场景下的动态多光斑实时检测应用,为工业测量系统的高性能实现提供有效技术路径。 展开更多
关键词 光斑质心提取 现场可编程门阵列 视觉测量 连通域识别 动态阈值 亚像素定位
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原子磁强计中垂直腔面发射激光器温控算法研究
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作者 刘航 王其军 +3 位作者 左战春 苏灿 周睿 王佳琪 《半导体光电》 北大核心 2026年第1期149-157,共9页
温度波动对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的波长影响显著,在外界温度骤变的复杂环境下采用传统PID进行温度控制存在超调量大、抗干扰能力弱和自适应性能差等问题。文章通过仿真分析VCSEL温控系统的三维稳态热分布特性,建立温度控制数学模型... 温度波动对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的波长影响显著,在外界温度骤变的复杂环境下采用传统PID进行温度控制存在超调量大、抗干扰能力弱和自适应性能差等问题。文章通过仿真分析VCSEL温控系统的三维稳态热分布特性,建立温度控制数学模型,提出一种基于反向传播(BP)神经网络优化的PID控制方法。在MATLAB/Simulink环境中,将所提出的方法与经典PID控制、模糊PID控制进行对比仿真实验。结果表明,该方法利用BP神经网络实现在线整定PID参数,有效抑制了系统超调,显著提高了系统对环境变化的适应能力与鲁棒性,从而整体提升了温控性能,能够满足高精度原子磁强计对激光器温度稳定性的严格要求。 展开更多
关键词 VCSEL温控系统 常规PID控制 模糊PID控制 BP神经网络PID控制
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基于多层嵌入FBG的CFRP层合板冲击损伤监测
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作者 黄恒 庞晰文 +1 位作者 屈璐瑶 闫光 《传感器世界》 2026年第2期31-40,共10页
碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在长期服役中会受到冲击产生基体开裂、局部脱落等不易观察的缺陷,显著影响结构安全。为解决这一监测难题,文章提出在层合板中埋置多个光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,F... 碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在长期服役中会受到冲击产生基体开裂、局部脱落等不易观察的缺陷,显著影响结构安全。为解决这一监测难题,文章提出在层合板中埋置多个光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器的方法。首先,基于三维Hashin损伤准则开展有限元仿真,模拟层合板在冲击载荷下的应力分布及损伤起始/扩展行为,揭示不同区域的受载特征,并据此优化FBG的嵌入位置;随后,制备嵌入3个FBG的16层CFRP试验件,通过采集冲击瞬间的FBG中心波长变化及冲击后的波长偏移,获得层合板局部冲击响应及损伤后残余应变信息。结果表明,不同层的FBG能够有效记录冲击过程中的应变峰值并监测损伤后的残余应变,对复合材料层合板内部冲击损伤的识别具有重要意义。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 光纤布拉格光栅 有限元仿真 损伤监测 低速冲击
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融合十字交叉注意力的自监督单目深度估计
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作者 郑宇轩 续欣莹 +2 位作者 谢刚 程兰 李豪 《计算机工程与应用》 北大核心 2026年第1期220-230,共11页
针对一般的单目深度估计方法在城市道路的复杂区域中表现较差的问题,提出一种融合十字交叉注意力机制与局部特征增强的自监督单目深度估计模型。在模型编码器的不同阶段,通过堆叠具有不同数量的瓶颈卷积块,以扩大感受野并增强局部特征... 针对一般的单目深度估计方法在城市道路的复杂区域中表现较差的问题,提出一种融合十字交叉注意力机制与局部特征增强的自监督单目深度估计模型。在模型编码器的不同阶段,通过堆叠具有不同数量的瓶颈卷积块,以扩大感受野并增强局部特征的表征能力。同时,引入十字交叉注意力机制以获取更为丰富的全局上下文信息,从而提升整体建模效果。此外,还设计了基于通道注意力机制的特征聚合模块,有效地整合来自不同尺度的语义信息。实验结果表明,提出的方法在KITTI数据集上优于主流方法 Monodepth2,特别在复杂结构区域中展现出更为优异的深度预测性能。 展开更多
关键词 深度估计 自监督 注意力机制 局部特征增强
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弱边缘特征的LiDAR-红外相机高精度外参标定方法
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作者 王妍 左勇 +4 位作者 唐义 黄朝围 陆悦 洪小斌 伍剑 《红外与激光工程》 北大核心 2026年第1期155-164,共10页
LiDAR-红外相机外参标定是实现多源传感器信息融合的关键环节。针对传统方法对标定板要求高且需人工干预以及红外图像分辨率低、边缘模糊的问题,文中提出了弱边缘特征的LiDAR-红外相机高精度外参标定方法。首先,设计了跨模态自适应角点... LiDAR-红外相机外参标定是实现多源传感器信息融合的关键环节。针对传统方法对标定板要求高且需人工干预以及红外图像分辨率低、边缘模糊的问题,文中提出了弱边缘特征的LiDAR-红外相机高精度外参标定方法。首先,设计了跨模态自适应角点检测框架,将红外图像与点云特征提取统一建模为“粗定位-局部增强-自适应精修”的多层级迭代优化过程,有效解决了不同模态下特征分布不一致和弱边缘特性导致的误检问题。实验结果表明,该框架在红外图像与三维点云数据中分别实现了83%和89%的特征点检测重复率;其次,结合EPnP建模与Ceres非线性优化,文中方法实现了无需标定板的全自动高精度外参估计,平均重投影误差为1.74 pixel,较标定板方法降低54.45%,较引入SAM大模型的方法降低19.44%;最后,通过多场景实验验证,该方法在不同光照和测距条件下均能保持稳定性能,为全天时LiDAR-红外相机多源融合感知提供了可靠支撑。 展开更多
关键词 外参标定 红外相机 激光点云 多传感器融合
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紧凑型高分辨制冷型中波红外光学系统设计
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作者 叶琳琅 杜甘霖 贾志学 《红外技术》 北大核心 2026年第2期121-126,共6页
针对长焦距大口径红外成像系统体积大、重量大、成本高等问题,设计了一种折反式制冷型中波红外成像光学系统。首先,为了实现紧凑型和低拦光系数,对基于同轴两反的折反式制冷型中波红外光学系统的成像原理进行了理论分析和物理建模。然后... 针对长焦距大口径红外成像系统体积大、重量大、成本高等问题,设计了一种折反式制冷型中波红外成像光学系统。首先,为了实现紧凑型和低拦光系数,对基于同轴两反的折反式制冷型中波红外光学系统的成像原理进行了理论分析和物理建模。然后,根据拦光系数、主次镜间距和一次成像面的位置,解算出主镜、次镜和二次成像组的结构参数以作为光学系统的初始结构。最后,利用光学设计软件进行联合优化设计,完成了一款焦距为-600 mm、F数为2、成像视场为0.59°×0.59°的折反式制冷型中波红外光学系统,该系统的口径为310 mm,总长为320 mm,拦光系数为0.26,并且全视场的调制传递函数值在奈奎斯特频率42 lp/mm处均大于0.35。公差分析表明,该系统成像质量优异、满足实际应用需求。该红外光学系统在光学遥感卫星、光电经纬仪和机载光电系统等领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光学设计 折反式结构 紧凑型结构 制冷型红外光学系统
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圆光栅角位移测量误差补偿技术的展望
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作者 苏润辛 于海 +2 位作者 万秋华 梁立辉 赵长海 《激光技术》 北大核心 2026年第2期234-241,共8页
随着智能制造和精密加工技术的迭代升级,圆光栅角位移测量技术凭借其角秒级的反馈精度和高频响应特性,在高精度伺服控制和超精密机械加工领域中被广泛应用。系统归纳了圆光栅角位移测量过程中多源误差对测量精度的差异化影响,依据其频... 随着智能制造和精密加工技术的迭代升级,圆光栅角位移测量技术凭借其角秒级的反馈精度和高频响应特性,在高精度伺服控制和超精密机械加工领域中被广泛应用。系统归纳了圆光栅角位移测量过程中多源误差对测量精度的差异化影响,依据其频谱特性将测量误差划分为长周期误差、短周期误差和随机变化误差,介绍了3类误差的物理成因;梳理了国内外创新型圆光栅误差补偿技术;总结了3类误差补偿技术的研究现状;对测量误差补偿技术的特点进行了分析,并展望了圆光栅角位移测量误差补偿技术的发展前景。 展开更多
关键词 测量与计量 圆光栅 误差补偿技术 长周期误差 短周期误差 随机变化误差
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基于光度立体的小型工业内窥镜三维测量方法
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作者 王林 张周强 +1 位作者 张金旭 王康旭 《轻工机械》 2026年第1期76-85,共10页
为实现消费级小型工业内窥镜三维测量的实用性和准确性,课题组提出一种基于光度立体的小型工业内窥镜三维测量方法。首先搭建了基于小型工业内窥镜的光度立体图像采集系统;其次,在系统内集成了光源信息标定、数据集图像合成以及环境光分... 为实现消费级小型工业内窥镜三维测量的实用性和准确性,课题组提出一种基于光度立体的小型工业内窥镜三维测量方法。首先搭建了基于小型工业内窥镜的光度立体图像采集系统;其次,在系统内集成了光源信息标定、数据集图像合成以及环境光分离(Ambient Light Separation, ALS)等模块,以完成数据集预处理;随后,在光度立体算法方面,课题组基于改进的SCPS-NIR-LNA模型,有效解决了真实物体表面非朗伯体高光反射和近场点光源光照衰减等问题,从而精确计算了被测物体的法向量;最后,利用FC(Frankot-Chellappa)算法计算被测物体表面深度信息,并通过泊松表面重建完成三维图像的生成与可视化。使用课题组提出的SCPS-NIR-LNA+ALS方法在DiLiGenT数据集上进行定性实验,结果显示该方法的平均角度误差的平均值达到6.76°,比SCPC-NIR方法的平均角度误差的平均值降低了0.29°;使用该方法在实际标准球体上进行实用性试验,结果显示该方法的均方根误差为0.396 4 mm,最大偏差为1.003 3 mm,整体偏差百分比为1.98%。以上结果表明该方法在先进性、实用性和准确性上都满足实际使用需求。 展开更多
关键词 三维测量 光度立体 小型工业内窥镜 三维重建 近场点光源 环境光分离
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紧凑型双向时频传递光学终端系统
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作者 宋力 付洋 +5 位作者 吴寒旭 程培豪 李昊男 杨宏雷 张升康 占春连 《宇航计测技术》 2026年第1期62-68,共7页
经济、互易、低损耗且紧凑的光学终端对于在大气湍流中建立高精度光时频传递网络至关重要。针对远距离光学时间频率传递场景,提出了一种紧凑型时频传递光学终端系统。系统包括粗跟踪模块和到达角补偿(Angleof-Arrival,AoA)控制模块。粗... 经济、互易、低损耗且紧凑的光学终端对于在大气湍流中建立高精度光时频传递网络至关重要。针对远距离光学时间频率传递场景,提出了一种紧凑型时频传递光学终端系统。系统包括粗跟踪模块和到达角补偿(Angleof-Arrival,AoA)控制模块。粗跟踪模块由经纬仪、可见光引导激光器和可见光相机组成;到达角补偿模块由分束器、四象限光电探测器(Quadrant Detector,QD)、快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)、扩束镜及比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制电路组成。为验证到达角补偿系统的激光跟踪性能,构建了1 m自由空间链路进行测试。试验结果表明,系统成功锁定光斑并抑制扰动,实现了25 dB的噪声抑制率,对中低频、大幅度扰动具有显著补偿能力。此外,系统总插入损耗约4 dB,并具备长期对准稳定性。该终端设计在未来远距离光钟网络构建中具有应用潜力。 展开更多
关键词 大气湍流 经纬仪 激光跟踪
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四象限超导纳米线单光子探测器光斑定位精度研究
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作者 李志健 刘浩 +9 位作者 万超 郝浩 赵清源 米庆改 张磊 李聪 孙博 毛立涛 王华兵 武腾飞 《计测技术》 2026年第1期19-32,共14页
为解决四象限超导纳米线单光子探测器在高计数率条件下光子计数值失真及低信噪比条件下定位困难的问题,本文引入计数值非线性校正机制,推导校正后的高斯光斑定位解析解,提出非整数次幂运算和差定位的原创方法,通过指数n>1增强正负半... 为解决四象限超导纳米线单光子探测器在高计数率条件下光子计数值失真及低信噪比条件下定位困难的问题,本文引入计数值非线性校正机制,推导校正后的高斯光斑定位解析解,提出非整数次幂运算和差定位的原创方法,通过指数n>1增强正负半轴信号差异度,提高定位精度。研究结果表明:高计数率条件下,计数值校正可提升光斑定位的准确性;低信噪比条件下,非整数次幂运算可有效降低定位误差。相较经典的正负半轴差值定位法,当信噪比<10时,采用1.4次幂运算可将定位误差降低27%;当信噪比>50时,采用计数值校正的高斯模型可将定位误差降低70%。当光子计数值>10~4时,计数值校正的高斯模型法与指数0.8≤n≤2的幂运算方法的定位标准差均可小于0.01倍光斑半径。研究成果为实现四象限超导纳米线单光子探测器高精度光斑定位提供了有力支撑。 展开更多
关键词 四象限超导纳米线单光子探测器 恢复时间 高斯模型 光斑定位 精度分析 计数值校正 非整数次幂运算 信噪比
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