基于六阶波像差理论的非球面大孔径折反射成像系统像差优化方法

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作者 曹一青 沈志娟 吕丽军 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期67-77,共11页

大孔径折反射成像系统被广泛应用于机器人导航和安全监控等领域。首先分析了超大视场光学系统六阶波像差理论应用于非球面光学系统的像差计算方法,随后基于该六阶波像差理论,构建了非球面大孔径折反射成像系统像差优化评价目标函数,并... 大孔径折反射成像系统被广泛应用于机器人导航和安全监控等领域。首先分析了超大视场光学系统六阶波像差理论应用于非球面光学系统的像差计算方法,随后基于该六阶波像差理论,构建了非球面大孔径折反射成像系统像差优化评价目标函数,并给出了求解这种包含多个光学参量的目标函数的优化算法,得到优化后的系统结构参数。最后,应用所提方法设计了一款工作波段为400~700 nm、最大视场角为120°、 F数为2.6且成像质量较好的光学系统。设计案例的结果表明所提出方法是有效的,为非球面大孔径折反射成像系统像差优化提供了一种有效手段。 展开更多

关键词 几何光学 像差优化 非球面 大孔径 平面对称

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超大视场变焦仿生眼光学系统设计 被引量：5

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作者 程洪涛 吴勇翀 +3 位作者 吕杰 张培茗 郭世俊 李恒宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期215-220,共6页

提出了一种新的基于仿生鱼眼镜头模型的超大视场变焦仿生眼光学系统。该仿生眼应用可调光焦度器件能使光学系统更紧凑和不需要移动。鉴于鱼眼系统可以简化成反远物镜的原理，利用矩阵理论和变焦准则，研究了基于可调光焦度器件鱼眼镜头... 提出了一种新的基于仿生鱼眼镜头模型的超大视场变焦仿生眼光学系统。该仿生眼应用可调光焦度器件能使光学系统更紧凑和不需要移动。鉴于鱼眼系统可以简化成反远物镜的原理，利用矩阵理论和变焦准则，研究了基于可调光焦度器件鱼眼镜头设计的一阶几何光学理论，得到了鱼眼系统前组和后组的光焦度控制方程；进一步讨论了其光焦度的边界方程；最后提供的仿生变焦鱼眼的视场角最大为164°，焦距从5～15 mm变化，成像质量达到系统要求。设计实例为其在智能监控、航天军工、机器人系统等领域的应用提供了有益的探索。 展开更多

关键词 可调光焦度器件 鱼眼镜头 变焦系统 仿生眼

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虚拟仪器在声波激发的地表振动检测系统中的应用 被引量：5

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作者 王驰 周瑜秋 +1 位作者 丁卫 沈高炜 《声学技术》 CSCD 2012年第4期345-350,共6页

设计一个声波激发的地表振动检测系统,用基于Labview的软件平台实现数据的采集与处理。用扬声器发出扫频的正弦声波激励地表产生地表振动,并用地震检波器接收地表振动速度信号,通过NI 5112数字化仪传送到计算机,在Labview环境下进行滤... 设计一个声波激发的地表振动检测系统,用基于Labview的软件平台实现数据的采集与处理。用扬声器发出扫频的正弦声波激励地表产生地表振动,并用地震检波器接收地表振动速度信号,通过NI 5112数字化仪传送到计算机,在Labview环境下进行滤波、频谱分析、波形显示与数据存储等处理。实验结果显示,该系统能有效完成测量任务,可用于声-地震耦合现象的进一步研究。 展开更多

关键词 声-地震耦合 数据采集 虚拟仪器

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微小管道探测机器人系统 被引量：1

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作者 钱晋武 章亚男 +5 位作者 沈林勇 程维明 杨建鸿 李劲松 叶琛 卞雪飞 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第2期92-94,共3页

阐述了在国家高技术研究与发展计划的资助下 ,在研制TubotI、TubotII机器人系统过程中取得的主要进展。该微小管道探测机器人系统由管内移动机构、驱动与控制系统。

关键词 微小机器人 微管道检查 移动机构 驱动系统 控制系统

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细小工业管道管外机器人系统 被引量：3

5

作者 李旻 《管道技术与设备》 CAS 2003年第3期35-38,共4页

细小工业管道机器人是可沿管道内部或外部移动 ,携带一种或多种传感器及操作器 ,在操作人员的遥控操作或计算机的自动控制下 ,能够进行一系列管道作业的机电仪一体化系统 ,其应用目标是细小工业管道的在役自动检查和维修。介绍了国内外... 细小工业管道机器人是可沿管道内部或外部移动 ,携带一种或多种传感器及操作器 ,在操作人员的遥控操作或计算机的自动控制下 ,能够进行一系列管道作业的机电仪一体化系统 ,其应用目标是细小工业管道的在役自动检查和维修。介绍了国内外几种典型的细小工业管道管外机器人系统 ,分析了样机的主要结构和工作原理 ,总结了管外机器人的特点 ,认为管外机器人系统将会在石油。 展开更多

关键词 机器人 管道 移动 控制 检查

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激光超声与皮肤的作用机理及其振动检测系统

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作者 李洪宇 王驰 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期35-37,共3页

为了探索激光超声在生物组织无损探测方面的应用,用有限元方法研究脉冲激光激发皮肤产生超声波的机理,并构建一个具有较高检测灵敏度的光学干涉系统。首先,在建立由表皮、真皮和皮下脂肪构成的皮肤模型的基础上,研究脉冲激光激发皮肤产... 为了探索激光超声在生物组织无损探测方面的应用,用有限元方法研究脉冲激光激发皮肤产生超声波的机理,并构建一个具有较高检测灵敏度的光学干涉系统。首先,在建立由表皮、真皮和皮下脂肪构成的皮肤模型的基础上,研究脉冲激光激发皮肤产生超声波机理的数值分析技术;其次,用解析的方法论述光学外差干涉法检测微弱超声振动的基本原理;最后,构建一种线偏振光外差干涉实验系统。结果显示,用主频为62.42KHz、幅值为74V的方波信号激励超声探头作为振动信号源,测得振动信号频率和幅值分别为62.38KHz和76.4mV。表明有限元方法是研究激光超声机理的一个有效手段,所构建的干涉系统可用于微弱超声振动检测的实验研究。 展开更多

关键词 激光超声 有限元方法 线偏振光 外差干涉

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基于超小GRIN光纤探头的SS-OCT成像系统研究

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作者 王驰 陈斐璐 +2 位作者 杨风辉 任丹阳 孙建美 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第12期1-6,共6页

研究基于超小GRIN光纤探头的扫频光学相干层析成像(SS-OCT)系统及其性能测试方法。首先,在论述超小GRIN光纤探头及其在OCT信号臂应用方法的基础上,研制超小GRIN光纤探头样品并用于SS-OCT系统的搭建;其次,利用国际分辨率板A3和标准盖玻... 研究基于超小GRIN光纤探头的扫频光学相干层析成像(SS-OCT)系统及其性能测试方法。首先,在论述超小GRIN光纤探头及其在OCT信号臂应用方法的基础上,研制超小GRIN光纤探头样品并用于SS-OCT系统的搭建;其次,利用国际分辨率板A3和标准盖玻片进行SS-OCT系统的性能测试,得到所搭建的SS-OCT的横、纵向分辨率分别为33.6μm、14.8μm;最后,利用猪支气管和猪心等不同生物组织作为待测对象进行成像研究,获得相应的层析图。结果表明:所研究的基于超小GRIN光纤探头的SS-OCT系统有微米级的高分辨率,可用于生物组织内窥OCT成像检测方法的进一步研究。 展开更多

关键词 扫频OCT 超小GRIN光纤探头 生物组织成像 内窥检测

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变焦鱼眼镜头系统设计 被引量：3

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作者 侯国柱 吕丽军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期195-204,共10页

变焦鱼眼镜头系统具有更大的视场角、更大的相对孔径、更大的反远比的特点。文中的设计过程中,首先,利用平面对称光学系统理论设计了固定焦距的鱼眼镜头初始结构;然后,把此鱼眼镜头的组元划分为前变焦组和后变焦组两个变焦组,并利用了... 变焦鱼眼镜头系统具有更大的视场角、更大的相对孔径、更大的反远比的特点。文中的设计过程中,首先,利用平面对称光学系统理论设计了固定焦距的鱼眼镜头初始结构;然后,把此鱼眼镜头的组元划分为前变焦组和后变焦组两个变焦组,并利用了高斯光学理论对整个变焦镜头进行了变焦优化;最后,得到一成像质量良好的变焦鱼眼镜头。该镜头最短焦距8 mm时的视场角为180°,最长焦距16 mm时的视场角为90°,其相对孔径为1/3.5。设计结果表明:该变焦鱼眼镜头系统的调制传递函数(MTF)数值在不同的焦距长度、空间频率为50 lp/mm时均不低于0.45,该变焦鱼眼镜头物镜比其他变焦鱼眼镜头具有更好的成像质量。 展开更多

关键词 变焦镜头 鱼眼镜头 前组透镜 后组透镜 像差校正

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应用六阶波像差理论的鱼眼镜头系统设计

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作者 侯国柱 吕丽军 曹一青 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期148-157,共10页

鱼眼镜头系统具有平面对称、超大视场、大孔径成像等特点,使得其设计十分复杂。波像差理论是研究光学系统的重要手段,由于鱼眼镜头系统具有平面对称的成像特性,赛德尔初级像差和基于轴对称光学系统发展的高阶像差理论不再适用于鱼眼镜... 鱼眼镜头系统具有平面对称、超大视场、大孔径成像等特点,使得其设计十分复杂。波像差理论是研究光学系统的重要手段,由于鱼眼镜头系统具有平面对称的成像特性,赛德尔初级像差和基于轴对称光学系统发展的高阶像差理论不再适用于鱼眼镜头系统的像差分析和设计。介绍了六阶波像差理论,包括六阶本征波像差、五阶像差、衍生波像差及孔径光线二阶精度对波像差的影响,给出六阶波像差理论设计鱼眼镜头系统的流程图,应用六阶波像差理论设计鱼眼镜头前光组,由其前光组与后光组像差平衡设计了后光组。最后得到一成像质量良好的鱼眼镜头系统,该镜头的焦距为5.989 mm,视场角为180°,相对孔径为1/3.2。设计结果表明,该鱼眼镜头系统的调制传递函数(MTF)数值在空间频率为60 lp/mm时均不低于0.56,具有较好的成像质量。 展开更多

关键词 鱼眼镜头 六阶波像差 像差平衡 前光组 后光组

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利用待定系数法的一维剪切波面重建算法

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作者 诸宏辉 于瀛洁 《中国测试技术》 2005年第2期27-29,共3页

数字剪切波面干涉技术广泛用于波面测量和光学零件参数的检测中。本文介绍了数字剪切波面干涉技术的测量原理和一般处理算法,提出了基于待定系数法的一维剪切波面重建算法,对模拟的剪切干涉图和激光波面进行实例分析。

关键词 波面测量 数字剪切干涉 待定系数法

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一种基于视觉的手指与全息影像交互研究 被引量：5

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作者 于瀛洁 李雨浪 郑华东 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期447-452,共6页

利用全息技术进行真三维显示是显示技术研究领域中的一个亮点。为了探讨人与三维全息影像的交互问题,提出了基于视觉的手指与全息影像的交互方法。结合背景差分和色度差分检测图像中的人手区域,然后分析手部轮廓曲率定位指尖位置,并通... 利用全息技术进行真三维显示是显示技术研究领域中的一个亮点。为了探讨人与三维全息影像的交互问题,提出了基于视觉的手指与全息影像的交互方法。结合背景差分和色度差分检测图像中的人手区域,然后分析手部轮廓曲率定位指尖位置,并通过指尖位置引导人头三维全息实影像的显示,实现了人与全息实影像的动态交互。最后,通过对比指尖坐标的程序检测值与人工标定值,验证了指尖定位的准确性;通过分析指尖位置与人头影像的对应关系,验证了交互的正确性。 展开更多

关键词 人手检测 指尖定位 三维全息实影像 交互

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微小机器人移动机构研究 被引量：3

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作者 钱晋武 张彦彬 +1 位作者 章亚男 龚振邦 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 1999年第1期18-21,共4页

对压电陶瓷激励振动框架式微小机器人移动机构进行了研究，用实验方法测定了不同粗糙度表面以及激励信号的频率、波形、电压幅值对移动性能的影响，用有限元分析方法得到了系统的固有频率和振型。

关键词 微机器人 移动机构 压电陶瓷 微机械

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基于时域傅里叶变换的波长移相算法 被引量：4

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作者 于瀛洁 张本好 焦云芳 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期310-313,共4页

基于傅里叶变换的波长移相算法,是基于时域傅里叶变换和差分技术来实现干涉图处理。这种算法主要用于实现较粗糙轮廓或台阶件的光学检测。介绍了该算法的中心思想,指出了已有的Takeda算法的缺点,提出了改进算法。叙述了新算法的实现过... 基于傅里叶变换的波长移相算法,是基于时域傅里叶变换和差分技术来实现干涉图处理。这种算法主要用于实现较粗糙轮廓或台阶件的光学检测。介绍了该算法的中心思想,指出了已有的Takeda算法的缺点,提出了改进算法。叙述了新算法的实现过程并进行了误差分析,最后给出了实验结果。 展开更多

关键词 计量学 移相算法 波长移相干涉技术 离散傅里叶变换

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柱面面形干涉测量 被引量：3

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作者 于瀛洁 许海峰 彭军政 《计量学报》 CSCD 北大核心 2015年第5期460-463,共4页

介绍了一种柱面面形干涉测量方法。该方法选用计算全息片作为柱面波转换器，能够将平面干涉仪出射的平面波转换成理想柱面波前，依此为基础，建立了柱面干涉测量系统，能够实现柱面的干涉测量。为了获得柱面的真实面形误差，分析了调整... 介绍了一种柱面面形干涉测量方法。该方法选用计算全息片作为柱面波转换器，能够将平面干涉仪出射的平面波转换成理想柱面波前，依此为基础，建立了柱面干涉测量系统，能够实现柱面的干涉测量。为了获得柱面的真实面形误差，分析了调整误差引起的失调像差，并给出了失调像差的分离方法。最后，以玻璃圆柱体为被测样本，对单孔径面形的重复性进行验证，20次测量结果峰谷值（PV）标准差为20．2nm，为PV平均值的0．55％。 展开更多

关键词 计量学 柱面面形 干涉 柱面波转换器 计算全息片 调整误差

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多肢体自位移动机器人研究进展 被引量：2

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作者 钱晋武 何永义 +4 位作者 程维明 苏建良 章亚男 顾建峰 戎天 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第4期109-110,108,共3页

阐述了自位机构原理、多肢体机器人运动动力性能和自位机器人系统样机研究过程中取得的主要进展。研制成的机器人自位机构可望应用于在易倾覆的复杂地形上行走的自主移动机器人中 ,以完成诸如外星考察、地震救灾等作业任务。

关键词 移动机器人 多肢体自位机构 研究进展

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关于光学元件波面测量中的功率谱密度 被引量：6

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作者 于瀛洁 李国培 《计量学报》 CSCD 北大核心 2003年第2期103-107,共5页

讨论了光学件波面检测中 ,采用功率谱密度 (PSD)作为重要评价参数的原因、相关的国际标准、PSD计算方法及PSD结果的评价准则等。虽然所进行的讨论主要是针对高功率激光系统中的光学元件检测 。

关键词 计量学 波面测量 功率谱密度 光学元件

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鱼眼镜头图像畸变的校正方法（英文） 被引量：10

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作者 吕丽军 刘盟 侍业 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期272-279,共8页

提出了一种校正鱼眼镜头图像畸变的新方法。通过追迹光学系统的主光线,获得它在投影平面上的径向位置与它在像平面上位置之间的关系曲线;然后用傅立叶级数拟合该关系曲线;并求出该级数的逆函数,结果就可以根据畸变图像复原没有畸变的图... 提出了一种校正鱼眼镜头图像畸变的新方法。通过追迹光学系统的主光线,获得它在投影平面上的径向位置与它在像平面上位置之间的关系曲线;然后用傅立叶级数拟合该关系曲线;并求出该级数的逆函数,结果就可以根据畸变图像复原没有畸变的图像。用该方法数值模拟两个鱼眼镜头系统的图像畸变校正;并用其中一个鱼眼镜头(尼康16 mm/F2.8)拍摄的两张图像进行了畸变校正实验。结果表明,当设置投影平面和物平面重合时,恢复的图像相对于物体的残余径向高度误差非常小(小于0.25%)。实验证明了该方法是可行的。 展开更多

关键词 鱼眼镜头 畸变矫正 光线追迹 光瞳球差

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鼠类个体夜视监测与智能识别方法研究 被引量：2

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作者 王驰 李富迪 +2 位作者 孙建美 李思远 沈晨 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第10期40-45,共6页

基于机器学习算法,研究一种在夜间环境下鼠类个体身份识别的智能方法及监测系统。根据SSD目标检测算法,设计并优化鼠类个体身份识别模型;搭建微光夜视监测系统,进行微弱光环境下鼠类个体的成像监测实验。实验结果显示,在给定条件下对于... 基于机器学习算法,研究一种在夜间环境下鼠类个体身份识别的智能方法及监测系统。根据SSD目标检测算法,设计并优化鼠类个体身份识别模型;搭建微光夜视监测系统,进行微弱光环境下鼠类个体的成像监测实验。实验结果显示,在给定条件下对于不同鼠类个体目标,优化后的鼠类个体智能识别模型平均准确率可达98.14%,平均召回率为98.62%。表明所研究的监测系统和智能识别方法,可用于夜视条件下鼠类个体识别和行为监测方法的进一步研究。 展开更多

关键词 机器视觉 动物监测 微光夜视 SSD网络

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超小GRIN光纤探头新型气体传感器模型 被引量：2

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作者 孙建美 陈斐璐 张越 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第12期28-32,共5页

为研究集成化高性能的气体传感器,将超小GRIN光纤探头与空芯光子晶体光纤(HC-PCF)耦合,提供一种新型光纤气体传感器模型的设计方法。在解析新型光纤气体传感器模型的基础上,搭建实验测试系统,用GRIN光纤探头分别和单模光纤与HC-PCF耦合... 为研究集成化高性能的气体传感器,将超小GRIN光纤探头与空芯光子晶体光纤(HC-PCF)耦合,提供一种新型光纤气体传感器模型的设计方法。在解析新型光纤气体传感器模型的基础上,搭建实验测试系统,用GRIN光纤探头分别和单模光纤与HC-PCF耦合,进行接收光谱功率的比较分析。实验结果显示:在给定条件下,利用GRIN光纤探头的耦合系统可以获得67.73 nW的光谱功率,优于使用传统单模光纤接收到的53.52 nW。因此,利用GRIN光纤探头替代单模光纤与HC-PCF进行耦合并应用于光纤气体传感器中,具有更高的耦合效率和更高的输出光功率等优势,可用于新型光子晶体光纤气体传感器的研究。 展开更多

关键词 GRIN光纤探头 新型光纤气体传感器 空芯光子晶体光纤 耦合效率

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管内作业的微小型机器人 被引量：1

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作者 李旻 章亚男 +2 位作者 陈方泉 米智楠 龚振邦 《管道技术与设备》 CAS 2000年第4期7-11,共5页

微型机电系统学是一个多学科交叉的前沿学科 ,世界各国都高度重视MEMS的研究。微小型机器人能进入人所不及的狭小空间内作业 ,在许多领域有广阔的应用前景。介绍了国内外在管道微小型机器人的研究上取得的成果 ,分析了一些典型样机。

关键词 微型机器人 驱动原理 管内作业 管道机器人

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