夏克-哈特曼波前传感器光斑质心探测方法比较与分析

夏克-哈特曼（简称哈特曼）波前传感器被广泛应用于光学测量、激光大气传输、医学等领域。由于哈特曼波前传感器是根据光斑质心的偏移量来重构畸变波前,因此,哈特曼阵列光斑质心的探测精度直接影响了波前重构的精度。本文从哈特曼波前传感器的测量原理着手,对几种阈值法质心探测技术及窗口法质心探测技术进行了比较和分析,得到了质心计算误差均在0.1pixel左右,可在实际不同应用时选择不同的质心探测方法。     

优化夏克哈特曼波前传感器的光斑质心探测方法研究

夏克哈特曼波前传感器的光斑质心探测精度对光学系统的波前检测至关重要。研究了质心探测误差的来源,提出了一种子光斑自动优化探测窗口法结合基于自适应阈值分割的强度加权质心算法的方法。讨论了该方法中窗口大小、质心算法对光斑质心精度的影响,并通过仿真和实验分析了算法的质心探测精度对噪声影响的鲁棒性。实验结果表明:当信噪比高于4时,自适应光斑质心算法质心定位的平均探测误差为0.058 pixel,相对于传统算法降低了约40%;将该探测方法运用至夏克哈特曼波前传感器中,与传统质心探测法相比,最大质心偏移量由传统方法的0.92 piexl下降至0.2 piexl。证明了算法的稳定性和探测精度。     

模拟H-S传感器进行波前重构新方法

提出了一种软件模拟H-S传感器进行波前重构的新方法。根据重构矩阵与待测波前无关的性质,利用软件动态生成模拟的H-S传感器,并结合图像处理技术,分析经小孔采样后的子孔径光斑阵列,从而重构出实际待测光斑的波阵面。这种方法采用间接光斑测量体制,能够直接测量大口径光斑的波前分布;同时模拟H-S传感器的大小和采样点数根据选取的小孔板动态可变,能够适应不同精度要求的测量。     

基于GPU的快速夏克-哈特曼波前重构方法研究

在夏克-哈特曼波前重构方法中,为了提高波前重构的速度,解决实时性差的问题,提出了一种基于GPU的快速夏克-哈特曼波前重构方法：将Zernike模式波前重构算法中Zernike多项式系数和波前数据的矩阵求解部分按照棋盘式和带状式分解并行化,根据不同的分解并行模式调度线程块及线程块中的线程数,转存数据到共享内存提高数据访问效率,优化数据存储结构提高全局存储器访问带宽,多个线程并发执行,快速重构波前。实验表明：基于GPU的快速算法相比传统CPU方式具有明显加速效果,当波前插值分辨率为2048*2048时,速度甚至提高了206倍;在加速的同时仍可保持原有算法的高准确度,为高精度、高分辨率的波前重构提供了快速、实时的计算方法。     

异源共光学系统多分辨率图像的融合

在激光照射性能监测系统中,考虑到对成像激光光谱特性、命中率测量精度的要求,为保证图像的探测动态范围,提高光斑命中精度的测量准确度,使用可见光传感器和红外传感器获得图像。采用加权平均法、PCA变换法、金字塔小波变换法,对共光路光学成像系统的多分辨率图像进行融合,通过融合性能评价指标对以上融合方法进行比较。实验结果表明：基于金字塔小波变换的图像融合方法具有更为理想的图像融合效果,可以提供更多、更有效的信息,提高了图像的分辨效果,能更好的识别光斑。     

四象限探测器在空间激光通信中应用研究

研究了不同模式光斑对四象限探测器(QD)工作的影响,重点分析了高斯光斑对探测灵敏度的影响。搭建实验系统用扫描偏转镜及辅助CCD相机完成了对其性能测试实验。实验表明,形心算法的检测精度为质心检测精度的5倍;在极限探测灵敏度下,QD只能实现二细分,采用平滑滤波可以改善其细分能力;在高信噪比条件下可实现位置分辨力为1.6μm,角度分辨率为0.8μrad。同时研究了不同光斑大小、不同强度背景光对器件的影响。     

光纤微弱磁场传感器软件解调方法

介绍了高灵敏度光纤微弱磁场传感器的软件解调信号方法,其结果使传感器测量精度达到1 nT,单位带宽最小探测磁场达到2.86×10-10 T/Hz1/2,动态范围达到60 dB。该方法对弱磁探测技术及干涉型光纤传感器的研究十分有用。     

重构Zernike多项式在微透镜测量中的应用

为了正确的评价微光学透镜的质量,在哈特曼波前传感器测量原理的基础上,提出了基于Gram-Schmidt正交化方法,搭建了哈特曼传感器测量微透镜实验装置,进行了微透镜的实际测量,对获得参考透镜和被测透镜的波面数据进行了处理分析.实验结果表明：利用对Zernike多项式重构波前信息,得到了被测微透镜的波前及像差参数.     

基于双目视觉的激光位移传感器标定方法

为了提高激光位移传感器在工业机器人末端坐标系下的标定精度,提出基于双目视觉的激光位移传感器标定方法. 该方法通过双目视觉技术重建激光光束投影在平面上的光斑位置,利用手眼标定参数将光斑位置转换至机器人末端坐标系,同时利用最小二乘方法将光斑拟合成光束直线,获得机器人末端坐标系下的传感器光束方向及零点位置以完成标定. 该方法可同时标定机器人末端上的多个激光位移传感器,无须采用有精度要求的辅助工件标定,具备精度高,鲁棒性强优势. 基于标准球的精度评价实验结果显示,在3倍标准差范围内该方法标定后的激光位移传感器测量精度范围为0.038 6±0.025 8 mm,满足机器人加工要求.     

一种基于Meanshift算法的目标跟踪改进

针对遮挡及相似干扰问题,在Meanshift算法的基础上提出了一种新的改进算法.该算法有效地将Meanshift算法与Kalman滤波算法结合,准确确定目标质心位置,并根据目标质心位置及前一帧搜索窗口边界自适应地调整当前搜索窗口,使其与目标位置更匹配,跟踪结果更加准确、可靠,同时也减小了环境等因素对算法的影响.实验对比结果表明,改进算法具有良好的稳定性和自适应性,可有效解决大面积遮挡和相似干扰问题.     

Banach代数中的行列式理论

探讨了 Banach 代数中的行列式理论.给出了具有单位元的迹 Banach 代数具有行列式的充要条件.     

FMS中加工质量故障预报的新方法

对引起加工质量故障的原因进行了研究,建立了用于加工中心加工质量故障分析的与/或故障树,提出了隐加工质量故障(FMQF)的概念和由·FMQF 找出制造系统故障的决策树方法.本文在模糊理论基础上,提出了隐加工质量故障识别的新方法,用这种方法可以根据控制图的变化进行设备状态估计.基于以上研究,建立了可用于柔性制造系统隐加工质量故障预测和预报的专家系统.     

立方准晶的反平面问题与Ⅲ型裂纹问题

发展了立方准晶材料的断裂理论 .通过应用Fourier分析和对偶积分方程理论 ,得到了立方准晶材料Ⅲ型裂纹问题的精确解析解 ,并由此确定了位移与应力场 ,应力强度因子和应变能释放率 .结果表明 ,应力强度因子与材料常数无关 ,而应变能释放率依赖于所有的材料常数 .这些为研究此新固体材料的变形和断裂提供了重要的信息 .     

非织造布滤料性能及过滤过程的研究进展

对近年来非织造布滤料的研究进展做了简要综述,介绍了内部结构的研究及表征、过滤性能及其影响因素、过滤过程的计算机模拟,指出进一步发展所需要解决的问题。     

高师物理专业人才培养与基础教育衔接问题的研究

分析了当前高师物理专业人才培养与基础教育人才需求存在的问题,结合调查情况,提出了高师物理专业在培养目标、课程设置、教学内容、教学方法及实践教学环节方面的改革措施。     

JOURNAL OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY TOTAL CONTENTS(Vol.23)

正~~     

鞋面织物染整过程节能减排技术方法

鞋面织物染整是纺织工业中一个特殊分支,公司通过采用先进染色技术和工艺,可以从源头上达到节能和减少废水产生量的效果,废水产生后经过处理达标排放,部分经深度处理后回用。公司经长期实践后已经达到吨织物染整用水125m~3/t_(产品),吨织物排放废水79.2 m~3/t_(产品),水回用率达37.8%,吨产品蒸汽耗量从9t/t_(产品)下降到7 t/t_(产品),均达到国内国际先进水平。     

一种面向对象的超媒体系统的设计与实现

介绍了一种面向对象的 NBO(node-block-object)超媒体数据模型.该模型利用面向对象的方法,将多媒体信息和链接功能封装于一体,成功地实现了交叉链接和双向链接,大大增强了系统的灵活性,并实现了超媒体系统中的前、后向双向查找功能.在链接关系上,还实现了条件约束,从而大大方便了时间相关媒体信息的处理和多种媒体对象相互协作的操作.     

一类摩擦非线性系统的PID控制和摩擦补偿控制的实验比较研究

研究一类高度非线性摩擦特性影响下的控制系统的定位控制问题 .针对负载扭矩变化而造成摩擦特性的变化 ,采用PID控制和摩擦补偿控制对阀控液压马达控制系统的定位控制进行实验对比分析 .实验结果表明 ,常规比例控制由于受摩擦的影响产生较大的稳态误差 ,而积分控制的引入可减小稳态误差 ,但却引起系统产生极限环振荡和较长的调节时间 ;简单的定摩擦补偿在恒定的负载扭矩下可以有效地减小稳态误差 ,但是当负载扭矩大范围变化时 ,稳态定位精度将大大降低 ;基于误差和误差变化的动态摩擦补偿 ,在负载扭矩大范围变化的条件下均获得了高精度的定位控制 .     

Towards Excellence in Science Chinese Academy of Sciences

<正>May 26,2014,BeijingScience is a human enterprise in the pursuit of knowledge.The scientific revolution that occurred in the 17th Century initiated the advances of modern science.The scientific knowledge system created by human beings,the tremendous productivity brought about by science,and the spirit,methodologies and norms formulated in scientific practice since the 17~(th)Century have long become essential elements of