Shape from focus based on 3D structure tensor using optical microscopy

Shape from focus (SFF) is a widely used passive optical method for 3D shape reconstruction. In SFF, a focus measure, which is used to estimate the relative focus level, plays a critical role in depth estimation. In this article, we present a new focus measure for accurate 3D shape estimation in optical microscopy based on the analysis of 3D structure tensor. First, the 3D tensors are computed from the input image sequence for each pixel. Then, each tensor is decomposed into point, curve, and surface tensors by decomposing tensors into eigenvalues and eigenvectors. Finally, the surfaceness is used to measure the quality of sharpness. The proposed focus measure provides accurate focus values and better resistance against noise. The proposed measure is evaluated by conducting experiments using image sequences of simulated and microscopic real objects. The comparative analysis demonstrates the effectiveness of the proposed focus measure in recovering 3D shape.     

红外导弹受红外干扰的导引方法及仿真

为了研究红外诱饵干扰红外导弹以及红外导弹抗红外干扰的问题,需要解决红外制导导弹在红外诱饵干扰下的制导模型的问题,对研究红外制导导弹和红外诱饵的对抗方法具有重要意义.在分析了导弹的几种常见的导引规律下,建立了红外制导导弹在受到红外诱饵干扰时的导引方法模型,研究了目标是否在导弹视场的判据和红外辐射能量中心的计算方法,并进行了红外诱饵的各种投放方案和红外制导导弹不同攻击角度导引方法的仿真.对各种方案进行了大次数的仿真验证,统计成功和失败概率,进行干扰效果评估.仿真结果表明理论分析正确.     

可见光、红外一体化两用相机的光学设计

主要介绍可见光与红外一体化两用相机的光学系统设计.可见光、红外波段公用口径为lm的主镜,可见光波段450～900 nm,采用折轴三反系统,焦距f1=12.0m,视场1.5°×0.5 °,选用TDICCD;红外波段范围8～12 μm,采用主聚焦系统,由主镜和3片锗镜组成,焦距f2＝2.0m,视场2w＝2.0°,采用红外非...     

大功率激光光束光斑诊断仪及其测试原理

针对激光加工用大功率激光的特点,分析了国内外现有的几种大功率激光光束诊断系统的测试原理和性能.详细介绍了一种能对大功率激光光束光斑在线测量的诊断仪.     

基于人类视觉的快速自动调焦法

为了提高自动调焦算法的性能,对调焦评价函数和调焦搜索算法进行了研究。在分析人类视觉系统(HVS)特性研究成果的基础上,提出了一种基于HVS加权的小波调焦评价函数。根据视觉多通道特性和视觉敏感度带通特性,对不同方向、不同空间频带的小波高频系数分别赋予不同的权值。为了克服爬山法搜索速度慢的缺点,提出了一种基于SOM神经网络的搜索算法,采用训练完成的SOM神经网络预测镜头的最佳聚焦位置。实验结果表明,提出的小波调焦评价函数得到了比传统小波调焦评价函数更优的调焦特性曲线;采用本文的搜索算法平均仅需要采集处理7.3幅图像就能找到最佳聚焦位置,与基于全搜索的爬山法相比,节省了大量的搜索时间。说明提出的调焦方法不但可以得到符合人眼视觉的调焦效果,还可以实现快速自动调焦。     

一种新的光刻机像质参数热漂移检测技术

提出了一种新的光刻机像质参数热漂移原位检测技术（TDFM）。详细分析了该技术利用镜像测试标记检测投影物镜最佳焦面热漂移与放大倍率热漂移的基本原理。实验结果表明TDFM技术可同时实现最佳焦面热漂移（FFT）与放大倍率热漂移（MFT）的精确测量。与现有的放大倍率热漂移检测技术相比，该技术有效地解决了放大倍率热漂移技术中放大倍率热漂移受最佳焦面热漂移影响的问题，简化了光刻机像质参数前馈校正的测试过程，测试成本与耗时均减少50％。     

大口径主焦点式光学系统轻量化结构设计、分析与试验

针对主焦点式光学系统的特点,对某φ700 mm极轴式望远镜光机结构部分采用模块化设计,分别对主镜室组件、连接镜筒和校正镜镜筒和全系统结构进行了有限元分析与优化,使系统总重不超过700 kg,系统弯沉不超过4".利用平行光管检测系统像质表明,系统80%能力集中度在4×4个像元以内,系统像质理想,符合设计要求,说明该结构设...     

Synchronizing focus error detection of dual-pickup heads in a multi-layer data storage system

To implement a dual-pickup-head multi-layer data storage system, it is necessary to measure the synchronizing focus error of the two pickup heads to validate the feasibility of the focus servo method. By using the ABCD transforming matrix method of geometric optics, we calculate the relationship between the output energy and the space interval of the two heads.After confirming the detection system working in the linear area, the voice coil motors of the two pickup heads were driven by sine signals with different frequencies and recorded the output signals of the quadrant photodetector under different movement states respectively,including static, lower pickup head movement and dualpickup-head synchronizing movement. The synchronizing focus error, which is caused by the characteristic parameter mismatch of the two pickup heads, could be obtained through frequency-domain analysis of these output signals. The experimental result shows that the amplitude of synchronizing focus error under 20 Hz is less than 1 μm, which could adequately satisfy the focus servo requirement of the multi-layer data storage system.     

用于内窥光学相干层析成像探头的小型化及焦深拓展技术

小型化探头是内窥光学相干层析成像(Optical coherence tomography,OCT)中的普遍需求。介绍了包括基于球透镜、光纤透镜、自聚焦光纤、自由曲面透镜、无透镜的OCT技术的发展历程,总结和比较了各种技术的优劣,为探头的小型化设计提出了建议。研究探头的焦深拓展技术对分辨人体内细胞的在体成像的发展具有重要意义。介绍了几种重要的适用于小型化探头的焦深拓展技术,其中基于模式干涉的探头由于易于制作、结构紧凑、传输效率高,同时具有可以优化工作距离、焦深和轴向光强均匀性的优点,在拓展小型化探头的焦深方面具有一定的发展潜力。     

CO2激光切割PCR生物芯片储液池参数的研究

针对生物芯片中广泛应用的高聚物材料,利用其对波长为10.6 μm的CO2激光具有良好的吸收性这一特点,对生物芯片储液池进行加工.根据理论分析,提出影响切割表面粗糙度的主要因素在于激光功率P、切割速度Ve和离焦量L,并结合实验数据通过函数拟合得出经验公式,采用CO2激光加工的PCR生物芯片储液池,其切割面粗糙度可达0.05 μm,加工速度可达1 m/min,使生物芯片的批量生产和广泛应用向前迈出一大步.