1 安徽大学电气工程与自动化学院，安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽 合肥 230601
三维数字图像相关技术在获取工件表面信息方面有重要应用，针对单相机系统在全场测量中的局限性及多相机系统在全场测量中的复杂性，本文提出一种双平面镜辅助的双相机视觉测量方法，并应用在三维重建中。即：分析像素点到三维点的实际映射关系，基于公垂线中点法进行目标点三维重构，确定棋盘格标定板角点的三维坐标；分析角点在镜面的虚实对应关系，标定镜面位置方程，得到反射变换矩阵；通过反射变换矩阵完成物面的虚实转换，最终实现三维全场测量。为验证该方法的可行性和可靠性，分别进行了静态实验和动态实验。结果表明：在游戏币静态实验中，其正反轮廓的三维重建效果良好；在五棱铝柱热变形动态实验中，铝柱外侧表面高度变化均值与Ansys软件的仿真结果基本一致，且优于在镜面上喷涂散斑的重建方法，具有较高的精度。
测量 双相机 数字图像相关 全场测量 热变形
中南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410083
采用高温固相法制备了一系列新型Na3Sc2（1-x）（BO3）3∶xTb3+荧光粉，通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、光致发光光谱（PL）、真空紫外荧光光谱（VUV）、高温荧光光谱和荧光衰减寿命等表征手段对其结构、形貌、成分、发光性能进行了系统研究。结果表明，在242 nm紫外光激发下，Na3Sc2（1-x）（BO3）3∶xTb3+荧光粉发出主峰位于553 nm的明亮绿光，当掺杂浓度x = 0.025时，发光强度达到最大。真空紫外荧光光谱显示这些荧光粉也可以被187 nm的深紫外光有效激发。在环境温度上升过程中，Na3Sc1.95（BO3）3∶0.025Tb3+表现出了反热猝灭行为；当温度达到473 K时，样品的发光强度达到最高，为室温（298 K）时的109.3%。该类新型绿色荧光粉的强发射、高热稳定性等特点预示了其在照明和显示领域的应用潜力。
荧光粉 Tb3+掺杂 反热猝灭 照明与显示 phosphor Tb3+ doped anti-thermal-quenching lighting and display
安徽大学电气工程与自动化学院，安徽 合肥 230601
针对单相机难以用于全场变形测量以及多相机在全场变形测量中复杂性等问题，提出一种利用双平面镜辅助的双相机系统来实现全场变形测量的新方法。该方法基于相机标定的坐标变换方法，即通过双平面镜实现从真实相机坐标系到虚拟相机坐标系之间的转换，进而实现从实物到虚像之间的转换。将该方法用于空心六角铝棒的热变形测量中，并与ANSYS软件的仿真结果进行比较，结果表明，该方法不但可以实现对被测件的三维重建，而且可以实现全场的变形测量，相对误差仅为0.51%，满足精度要求、效果良好。
测量 双相机 双平面镜 相机标定 全场变形
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, East China University of Technology, Nanchang 330013, China
2 Department of Physics, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
3 School of Science, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China
4 State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences (CAS), Shanghai 201800, China
5 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
Molecular ions, produced via ultrafast ionization, can be quantum emitters with the aid of resonant electronic couplings, which makes them the ideal candidates to study strong-field quantum optics. In this work, we experimentally and numerically investigate the necessary condition for observing a collective emission arising from macroscopic quantum polarization in a population-inverted gain system, uncovering how the individual ionic emitters proceed into a coherent collection within hundreds of femtoseconds. Our results show that for a relatively high-gain case, the collective emission behaviors can be readily initiated for all the employed triggering pulse area. However, for a low-gain case, the superradiant amplification is quenched since the building time of macroscopic interionic quantum coherence exceeds the dipole dephasing time, in which situation the seed amplification and free induction decay play an essential role. These findings not only clarify the contentious key issue regarding to the amplification mechanism of lasing but also show the unique characteristics of ultrashort laser-induced amplification in a molecular ion system where both the microscopic and macroscopic quantum coherence might be present.
Photonics Research
2021, 9(10): 10002046
安徽大学电气工程与自动化学院, 安徽 合肥 230601
数字图像相关(DIC)方法是一种间接测量位移和应变的方法,具有光路简单、适应性好等优点,因此在相关领域得到了广泛应用。首先,以典型的空心圆盘金属零件为研究对象,并利用自行搭建的热变形装置对其进行加热控温。然后,利用DIC方法提取变温前后零件的图像特征,以计算零件外径的热变形。最后,用ANSYS仿真软件对零件在相同温度变化下的热变形进行仿真。实验结果表明,DIC方法测量的零件热变形结果与ANSYS的仿真结果吻合度较好,这表明DIC方法可应用于金属零件的热变形测量。
图像处理 数字图像相关 热变形 机械零件 有限元仿真 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1412003
山东理工大学建筑工程学院, 山东 淄博 255000
针对带状序列无人机影像自检校空中三角测量时存在相机参数误差累积过大的问题, 提出一种分类自检校(CSC)方法。该方法首先根据影像的GPS位置信息建立KD树, 并利用K-Means进行自分类; 然后对每类影像分别进行自检校光束法平差, 将自检校得到的多组相机参数进行加权平均; 最后进行全局自检校光束法平差。多组实验表明, CSC方法与室内检校场检校参数的像点畸变不符值均方根误差为0.5像素, 检查点点位均方根误差为10.1 cm, 且较Smart3D, VisualSFM和COLMAP软件能更精确地表示数据的原始姿态。综上, CSC方法可为带状区域无人机影像自检校空中三角测量提供一种有效的方案, 具有较强的实践应用价值。
相机自检校 光束法平差 带状序列影像 K均值 KD树 camera′s self-calibration bundle adjustment strip sequence image K-Means KD-tree
1 山东省计量科学研究院,山东省计量检测重点实验室，济南 250014
2 国家黄金钻石制品质量监督检验中心，济南 250014
3 国家首饰质量监督检验中心深圳实验室，深圳 518020
金刚石分类体系经过上百年发展已趋于成熟。以光谱为基础的分类依据是紫外可见近红外光谱(UV-Vis-NIR)和中红外光谱(MIR)，主要涉及氮、硼杂质元素，所识别的有关晶格缺陷模型已得到较为合理的解释，但大量的晶格缺陷，包括跟氮有关的晶格缺陷研究尚不透彻，这将限制金刚石应用领域的开拓进程。本文汇集了金刚石紫外-可见光-红外光光谱中呈现的部分吸收特征，特别是对金刚石分类系统进行了完整地说明。除此以外，一些在光谱中较易识别的特征，也已经有了较为合理的理论解释和结构模型，总结汇总这些谱学特征以及其对应的结构模型，可以为金刚石材料的进一步研究和应用提供参考。
金刚石 硼 氮 缺陷模型 吸收光谱 diamond boron nitrogen defect model absorption spectrum
安徽大学电气工程与自动化学院, 安徽 合肥 230601
数字图像相关(DIC)法中初值选取的好坏对图像亚像素位移的搜索效率、算法的收敛速度有着很大的影响。提出了一种基于KAZE特征匹配的数字图像相关法,即KAZE算法。KAZE算法与传统的特征检测算法的区别在于其是通过建立非线性尺度空间来消除噪声与提取特征点,可以有效地避免边界模糊和细节丢失。通过KAZE算法匹配出图像变形前后特征点对坐标,使用仿射变换估计初始变形参数;使用反向组合高斯牛顿法对估计初值进行迭代优化。结果表明,在不损失精度的情况下,该方法相对于传统方法具有更高的搜索效率。
图像处理 数字图像相关 光学测量 反向组合高斯牛顿法 特征匹配 KAZE算法 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 181012
安徽大学电气工程与自动化学院, 安徽 合肥 230601
数字图像相关(DIC)方法因其光路简单、适应性好在位移和应变测量中得到广泛应用,在大位移测量中提高DIC匹配速度尤为重要。提出一种改进的爬山算法,修正了传统爬山法易陷入局部极值的缺点,提高了搜索速度,使其适用于大位移测量。用模拟散斑图对改进算法进行实验测试和对比分析,结果表明:这种方法的总体搜索速度与精度优于传统爬山法,当步长改变系数选择恰当时,该算法能以较快的搜索速度得到正确结果。
机器视觉 数字图像相关法 爬山法 整像素搜索 大位移测量 搜索速度 激光与光电子学进展
2020, 57(2): 021506
安徽大学电气工程与自动化学院, 安徽 合肥 230601
数字图像相关法(DIC)在位移测量中对搜索速度和测量精度均有较高的要求。在亚像素级测量中,一些不错的算法在速度和精度上很难兼顾。提出了一种组合式DIC算法,即以自适应遗传算法为基础快速得到亚像素级的最大相关系数点,然后以该点为拟合窗口,通过样条插值和二次曲面拟合得到亚像素位移值。以模拟散斑图为研究对象,对组合式DIC算法的测量精度、测量稳定度、搜索速度进行分析。结果表明:组合式DIC算法在搜索速度、测量精度、测量稳定性上比单独一个算法有明显的综合优势,可以满足DIC在亚像素级微小位移测量上对速度、精度的要求。
测量 数字图像相关法 自适应遗传算法 亚像素位移 曲面拟合 样条插值 激光与光电子学进展
2018, 55(11): 111202
