检索结果-内蒙古大学图书馆

红外与激光工程 2021年第4期50卷 224-231页

作者：徐孟牛海莎祝连庆宁莹北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京理工大学光电学院精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室

生物组织和材料的弹性模量是决定其力学性能的关键因素,对生物医学和材料监测等领域至关重要。提出了一种基于虚像相位阵列的弹性模量测量方法,虚像相位阵列与共聚焦显微系统相结合,能够快速获得生物组织和材料的布里渊光谱频移,从而计... 详细信息

生物组织和材料的弹性模量是决定其力学性能的关键因素,对生物医学和材料监测等领域至关重要。提出了一种基于虚像相位阵列的弹性模量测量方法,虚像相位阵列与共聚焦显微系统相结合,能够快速获得生物组织和材料的布里渊光谱频移,从而计算得到其弹性模量。首先,理论上分析了材料的弹性模量和布里渊光谱频移之间的关系;然后,介绍了虚像相位阵列的原理及系统的各组成部分;最后,对样品材料进行光谱测试,分别测得了聚乙烯、二氧化硅玻璃和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的光谱,求得纵向弹性模量M分别为7.23 GPa、83.4 GPa和8.92 GPa,并且测得了PMMA的布里渊光谱图像。结果表明:虚像相位阵列与衍射光栅级联使用,能够改善标准具的级次重叠现象,提高布里渊光谱的分辨率和采集速率,该系统设计的激光和背向散色光抑制模块,显著提高了布里渊信号的对比度,在材料特性、结构监测和生物医学等方面具有重要意义。

关键词：弹性模量虚像相位阵列共焦布里渊光谱频移

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基于非线性算法的扫描振镜坐标轴标定

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激光杂志 2024年第12期45卷 67-73页

作者：李勇周哲海李忠祥陈丽北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

基于振镜的线结构光扫描测量技术因其高效、高精度的特点在三维测量领域获得了广泛应用。但因安装过程中激光器与振镜转轴难以精确对齐,对整个测量系统的精度产生了很大影响,因此,扫描振镜坐标轴的精确标定成为实现高精度测量的关键难... 详细信息

基于振镜的线结构光扫描测量技术因其高效、高精度的特点在三维测量领域获得了广泛应用。但因安装过程中激光器与振镜转轴难以精确对齐,对整个测量系统的精度产生了很大影响,因此,扫描振镜坐标轴的精确标定成为实现高精度测量的关键难题之一。提出了一种非线性算法,利用待求解方程具有非线性的特征,通过迭代逼近寻找最优解,完成了振镜坐标轴的精确标定。详细介绍了此标定方法的理论和实现过程,并对三角标定块进行多次测量,结果表明利用该方法的测量误差绝对值在0.2011 mm至0.4927 mm之间,低于传统最小二乘法的0.3135 mm至0.7703 mm,测量精度和稳定性都有显著提升。本方法为基于扫描振镜的高精度测量提供了一种新的解决方案,具有较大的应用价值。

关键词：扫描振镜线结构光三维测量标定

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一种线结构光平面的标定方法

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激光技术 2023年第6期47卷 795-802页

作者：李忠祥周哲海陈丽赵爽李勇北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

为了线结构光平面标定的准确性和高效性,以及提高线结构光平面标定方法的普适性,提出了一种基于2维圆形标靶的线结构光平面标定方法。采用光条提取算法得到照射在2维圆形标定靶任意位置处光条中心点的亚像素坐标值,将光条上所有点拟合... 详细信息

为了线结构光平面标定的准确性和高效性,以及提高线结构光平面标定方法的普适性,提出了一种基于2维圆形标靶的线结构光平面标定方法。采用光条提取算法得到照射在2维圆形标定靶任意位置处光条中心点的亚像素坐标值,将光条上所有点拟合成直线,交圆形标定靶每列靶标连线于一点;得到每列靶标连线与拟合出的光条中心线交点后,连接交点与相机光学中心形成一条直线;联立该连线的直线方程与像素坐标系下两条交线的直线方程,以及2维圆形标定靶所在平面的方程,求解出每个交点在相机坐标系下的坐标;最后采用最小二乘拟合算法进行平面拟合,得到了所求光平面方程;介绍了该标定方法的基本原理和实现过程,搭建实验系统对其有效性进行了验证。结果表明,用该方法求取光平面的平均测量误差可以达到2.36737 mm,鲁棒性高,且标定流程十分简便,适用于一般的工程应用和机械加工过程。该研究为线结构光传感器的光平面标定提供了参考。

关键词：图像处理线结构光平面标定光电视觉检测机器视觉

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FBG-FP的应变与温度解耦方法研究

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激光与红外 2023年第3期53卷 424-430页

作者：钱昱名张钰民孙亚丽吴越庄炜祝连庆北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室北京100192

光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的温度与应变交叉敏感问题在实际工程应用中至关重要。本文提出了一种采用级联FBG的法布里-珀罗(FBG-Fabry-Perot,FBG-FP)传感器进行温度与应变同时测量的方法。级联FBG阵列由氩离子紫外激光器基于相... 详细信息

光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的温度与应变交叉敏感问题在实际工程应用中至关重要。本文提出了一种采用级联FBG的法布里-珀罗(FBG-Fabry-Perot,FBG-FP)传感器进行温度与应变同时测量的方法。级联FBG阵列由氩离子紫外激光器基于相位掩模板方法制作,其形成的FP干涉峰和光栅反射谱包络可以实现温度与应变的解耦。在不同的温度条件下,由FBG-FP反射谱包络10 dB带宽所对应中心波长值可得FBG-FP的温度灵敏度系数为9.5 pm/℃。分别在无应力、有应力且恒温条件下,通过解读FP干涉峰的波长变化得到该级联FBG-FP的温度和应变灵敏度系数分别为9.1 pm/℃和1.03 pm/με。实测的温度与应变值可由干涉峰波长、反射谱包络与温度、应变的函数关系求得。结果表明该FBG-FP可以实现温度与应变的同时测量。

关键词：法布里-珀罗应力温度级联布拉格光纤光栅解耦

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大视场相机最优投影模型识别及星光标定方法

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仪器仪表学报 2024年第1期45卷 158-169页

作者：刘其林董明利孙鹏燕必希祝连庆长春理工大学光电工程学院长春130022 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

针对在轨摄影测量中近距离大尺寸测量需求,提出利用星光约束的大视场角摄影测量相机最优投影模型识别及标定方法。首先,构建了具备调节系数的星光几何投影分段函数模型。随后,针对分段星光投影模型开发多站位自标定光束平差算法。通过... 详细信息

针对在轨摄影测量中近距离大尺寸测量需求,提出利用星光约束的大视场角摄影测量相机最优投影模型识别及标定方法。首先,构建了具备调节系数的星光几何投影分段函数模型。随后,针对分段星光投影模型开发多站位自标定光束平差算法。通过将光束平差算法与北方苍鹰寻优策略相结合,对投影模型调节系数、相机内方位参数、相机外方位参数及镜头畸变系数同步优化,直到星点像面重投影均方根误差达到全局最小,得到最优投影模型及其参数。实测实验表明,大视场角相机星光标定后,星点像面坐标的重投影均方根误差为1/9 pixel。在连续帧星光标定实验中,通过卡尔曼滤波算法对相机参数随机误差进行了有效消除。该方法可在相机星光标定过程中识别最优投影模型并标定全部成像参数,具备连续帧标定及参数校准能力。

关键词：在轨摄影测量大视场角相机最优投影模型识别星光标定方法

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一种应用于复杂场景的线结构光激光中心线提取方法

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激光杂志 2024年第10期45卷 74-79页

作者：昝慧新周哲海陈丽北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

线结构光激光中心线提取是线结构光三维测量的关键技术之一,其提取精度对系统测量精度有决定性影响。实际三维测量中,相机采集图像受物体表面反射率等因素的影响,给激光中心线提取增加了难度,针对这一问题,提出了一种结合灰度重心法的... 详细信息

线结构光激光中心线提取是线结构光三维测量的关键技术之一,其提取精度对系统测量精度有决定性影响。实际三维测量中,相机采集图像受物体表面反射率等因素的影响,给激光中心线提取增加了难度,针对这一问题,提出了一种结合灰度重心法的改进提取方法。该方法基于连通域分析去除背景光条和噪声区域,接着基于线宽分布实现局部形态学处理,最后结合灰度重心法计算出激光中心线的亚像素位置。该方法的中心线计算精度相较于改进前提高了约60%,在条纹图像出现过曝光和欠曝光区域仍能比较准确提取激光中心线的位置,可以适应复杂环境的考验,能够保证激光中心线提取工作的稳定性和精确性。

关键词：激光中心线提取线结构光三维测量

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基于T分布混合模型的多光谱人脸图像配准

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光学学报 2019年第7期39卷 56-66页

作者：李巍董明利吕乃光娄小平北京邮电大学信息光子学与光通信研究院北京100876 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

为了降低多光谱人脸图像中出现的非刚性形变、噪声和离群点等因素对配准结果的准确性和稳健性的影响,提出一种综合考虑特征点的空间几何结构和局部形状特征两方面信息的多光谱人脸图像配准方法。所提方法首先通过基于内部距离的形状上... 详细信息

为了降低多光谱人脸图像中出现的非刚性形变、噪声和离群点等因素对配准结果的准确性和稳健性的影响,提出一种综合考虑特征点的空间几何结构和局部形状特征两方面信息的多光谱人脸图像配准方法。所提方法首先通过基于内部距离的形状上下文描述子来表述点集的局部特征信息,建立可见光和红外图像相似性测度函数。然后利用Student′s-T分布混合模型来表示图像特征点集配准过程中变换模型估计问题,并采用期望最大化算法对模型进行求解。仿真数据表明在点集存在非刚性形变、噪声和离群点的情况下,所提方法仍可以实现点集间的精确配准。可见光和红外人脸真实图像数据表明所提方法的平均匹配误差和运算效率都优于对比算法,配准融合后的多光谱人脸图像可以提高后续的人脸检测和识别性能。

关键词：图像处理多光谱人脸图像配准内距离 Student′s-T混合模型期望最大化

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基于宽带啁啾光纤光栅掺饵光纤激光啁啾脉冲放大方法研究

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中国激光 2021年第11期48卷 41-47页

作者：王增超孟阔陈恺祝连庆骆飞北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术北京市重点实验室北京100192 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

报道了一种基于宽带啁啾光纤光栅作为展宽器和压缩器的飞秒全保偏掺饵光纤激光放大系统.该系统基于啁啾脉冲放大方法和色散补偿光纤对啁啾脉冲色散调制,并经过具有不同色散量的啁啾光纤光栅对的优化组合,最终实现了重复频率为59.5 MHz... 详细信息

报道了一种基于宽带啁啾光纤光栅作为展宽器和压缩器的飞秒全保偏掺饵光纤激光放大系统.该系统基于啁啾脉冲放大方法和色散补偿光纤对啁啾脉冲色散调制,并经过具有不同色散量的啁啾光纤光栅对的优化组合,最终实现了重复频率为59.5 MHz、脉宽为63 fs、峰值功率为35.2 kW的飞秒激光输出.

关键词：激光光学光纤激光放大器超短脉冲全光纤啁啾脉冲放大

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一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套

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仪器仪表学报 2024年第7期45卷 148-155页

作者：朱云鸿张旭娄小平董明利祝连庆北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 广州南沙光子感知技术研究院广州511462

由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任务。本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。建立了手套中光纤... 详细信息

由于远程操控的机械手具有灵活性大和环境适应性高的特点,在越来越多的特殊场合下,人类开始借助机械手完成任务。本文针对危险环境中机械手高精度远程操作的需求,提出了一种基于光纤光栅传感器的机械手远程操控手套。建立了手套中光纤光栅传感器的弯曲测量模型,发现光纤光栅的中心波长变化量与弯曲角度之间成正比关系。结合机械手舵机的控制,提出了利用光纤光栅传感器进行机械手远程操控方法,编写了上位机软件,实现了从光纤光栅中心波长到手指弯曲角度最后到机械手舵机控制编码的过程。完成了光纤光栅传感器的设计和封装,手套的四路探测光纤中共有12个栅区长度为10 mm的光纤光栅传感器,其中11个传感器被封装在人手关节的上方进行弯曲感知,1个光纤光栅温度传感器用于温度补偿,利用704硅橡胶对光纤光栅传感器进行封装。搭建了基于光纤光栅传感器的机械手远程操控系统,并对光纤光栅传感器进行了标定,实验结果表明在人手关节弯曲0°~90°的范围内,平均弯曲角度测量误差为1.147°,所有拟合直线的决定系数均大于0.993,最后设计了人机交互演示模块展示人手的运动。本文提出的基于光纤光栅传感器的手套具有小型化、高精度、抗电磁干扰的特点,在航天器在轨维修、远程医疗手术和高危排雷作业等方面具有潜在的应用前景。

关键词：光纤光栅传感器机械手远程操控人机交互弯曲角度

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基于逆有限元的机翼蒙皮变形监测方法仿真研究

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航空制造技术 2022年第6期65卷 107-114页

作者：付书山孙广开何彦霖初大平北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

针对机翼蒙皮变形动态监测需求,研究基于逆有限元法和应变信息的蒙皮变形重构方法。首先采用三节点三角形单元进行结构离散,并结合Kirchhoff板壳弯曲理论进行力学建模;然后通过理论推导得出应变与位移的关系,完成变形重构算法的构造,并... 详细信息

针对机翼蒙皮变形动态监测需求,研究基于逆有限元法和应变信息的蒙皮变形重构方法。首先采用三节点三角形单元进行结构离散,并结合Kirchhoff板壳弯曲理论进行力学建模;然后通过理论推导得出应变与位移的关系,完成变形重构算法的构造,并开发出了实时显示机翼蒙皮结构变形的可视化软件平台;最后以翼形蒙皮结构和方形蒙皮结构为研究对象,通过仿真计算分析验证了重构算法的正确性和通用性。研究结果表明,在应变测点密度为2个/m^(2)条件下,结构变形重构均方根误差为1.2%,重构时间<20ms。基于逆有限元法的变形重构方法可用于机翼蒙皮变形重构,在飞行器结构变形监测领域具有应用前景。

关键词：蒙皮变形监测逆有限元法(iFEM) Kirchhoff理论结构健康监测有限元仿真

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