1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 精密仪器与装备研发中心，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为了实现对微小物体的高精度三维测量，本文构建了一套基于结构光照明的三维形貌测量系统，对该系统所使用的相位编码算法、远心相机标定算法和投影仪标定算法进行了研究。首先，通过边缘提取算法获得二维平面标靶的特征点坐标，使用改进的张氏标定算法完成远心相机标定，通过相位编码结构光得到相机像素与投影仪像素之间的映射关系。然后，由映射关系使投影仪也能捕获特征点的位置信息，进而完成投影仪标定。最后，基于立体视觉模型对被测物体进行三维重建。实验结果表明，标定后的测量系统视场大于2 000 mm2，全视场的测量精度约为32 μm，中心视场的测量精度为10 μm。该系统具有良好的稳定性和重复性，能够满足大多数工业检测的应用需求，展示出广阔的应用前景。
结构光 三维测量 远心镜头 高精度 structured light three-dimensional measurement telecentric lens high precision
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心， 长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
心率是人身体健康的一个重要指标，从人脸视频中检测心率是一种正在快速发展的非接触式检测方法，但该方法的结果准确性易受光照变化及受试者头部运动等噪声影响。为了消除噪声影响，提高心率检测准确性，文章创新性地提出了一种新的思路: 将光照变化和头部运动噪声作为目标进行趋势拟合并从相机原始信号中消除，以实现高信噪比的人体心率信号提取。为验证方法的可行性，以医用指夹式脉搏血氧仪的数值为参考心率，通过对比结果在参考心率处的平均信噪比和心率检测准确率，提出的方法相比POS方法提高了9.60%，37.19%; 相比于ICA算法提高了48.48%，51.75%。实验结果表明，提出的新方法具有较好的去噪能力和较高的精准度。
远程光电容积脉搏波 心率测量 多项式拟合 remote photoplethysmography heart rate measurement polynomial fitting
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
传统的车载支撑平台晃动量较大，难以满足车载光电经纬仪高精度不落地测量要求。为了兼顾轻量化、高刚度和便于制造的要求，采用离散体桁架拓扑优化方法设计了一种具有桁架蒙皮式结构的高比刚度车载支撑平台；建立了平台系统的有限元仿真模型，根据平台安装光电经纬仪的稳定性要求，分析了不同工况和载荷条件下平台系统的静力学和模态特性，搭建了支撑平台稳定性实验装置。结果表明，在经纬仪工作角加速度0.5（°）/s2~20（°）/s2范围的激励下，经纬仪基座的响应加速度为0.008~0.55 m/s2，无明显影响经纬仪跟踪性能的共振响应发生。同时，采用倾角传感器测量了平台晃动幅值，最大晃动量为7.2″。该支撑平台具有较高的支撑稳定性，适用于车载光电经纬仪高精度不落地测量。
车载光电经纬仪 不落地测量 支撑平台 稳定性 光学学报
2023, 43(21): 2112004
1 武汉科技大学城市建设学院,武汉 430065
2 武汉科技大学高性能工程结构研究院,武汉 430065
3 城市更新湖北省工程研究中心,武汉 430065
通过正交试验,研究了聚丙烯泡沫混凝土(PPFC)的基本力学性能及应力-应变本构关系。研究表明: 在试验变量范围内,增加聚丙烯纤维(PP)体积掺量(0.5%、1.0%和1.5%),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均依次降低; 增大PP长度(3、6和9 mm),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增大后减小; PPFC试件立方体抗压强度随粉煤灰(FA)质量掺量(40%、45%和50%)增加先增大后减小,轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随FA掺量增加均依次减小。基于直观分析法,可得正交试验最优配合比组合为A1B2C2,即PP体积掺量为0.5%,PP长度为6 mm,FA质量掺量为45%。PPFC受压试件破坏形态均为压剪破坏,破坏裂缝主要为斜裂缝,并伴有竖向裂缝,破坏面一般为斜面破坏; 劈裂受拉试件破坏形态均为劈裂破坏,破坏裂缝均为沿荷载施加方向的竖向裂缝。基于单因素变量法可得,增加PP体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增大后减小,当PP体积掺量为0.2%时,PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均达到最大值,分别为16.00、14.56和1.96 MPa。表观密度和PPFC试件立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉强度基本呈线性关系。采用分段式表达式建立了PPFC应力-应变本构模型。
聚丙烯纤维 粉煤灰 泡沫混凝土 基本力学性能 应力-应变曲线 本构模型 polypropylene fiber fly ash foam concrete basic mechanical property stress-strain curve constitutive model
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心，吉林 长春 130033
靶场光电测量设备利用光学成像采集飞行目标信息，经误差修正、时空配准、交汇计算等处理可以得到所需的目标参数，是航天器发射回收测控系统中的重要组成部分，也被广泛应用于**目标的探测中。为了应对复杂测量条件和多样化被测目标带来的挑战，在确保靶场光电测量设备高精度轨迹测量、高分辨成像能力的同时，对其提出了获取信息多元化、测量波段多样化、多平台机动布站等更多任务需求。我国靶场光电测量设备长足发展，整体性能得到了大幅提升。以中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心团队近年来在靶场光电测量设备的研制工作为基础，对红外辐射特性测量、结构轻量化设计、光雷一体化测量等多项关键技术的发展历程和现状进行了详细介绍，总结了靶场光电测量设备在多信息获取、探测波段扩展、测量精度提高、设备机动性提升和多平台匹配融合等方面的研究进展，讨论了靶场光电测量设备当前仍然存在的技术难点，并展望了相关技术未来的发展方向。
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
多光谱重建技术在生物医学领域有着巨大的应用潜力。在传统的皮肤和口腔细菌评估中，目视检查仍然是最广泛使用的方法。这种方法依靠肉眼观察，主观性很强。即使是有经验的临床医生，对细菌感染的确定和评估也经常存在不确定性。为了提供客观和更准确的细菌评估，提出一种基于Wiener估计的荧光多光谱重建方法。该方法基于智能手机平台，用紫色光源激发，采集了皮肤和牙齿的自发荧光图像，使用Wiener估计算法将获取的自发荧光图像重建为具有31个波段（范围为400~700 nm）的多光谱数据立方体，提取并比较细菌产生的卟啉和内源性背景组织发射的光谱强度。基于提取的自发荧光光谱，应用加权减法来实现对皮肤表面细菌的高对比度和高信噪比识别。实验结果表明，所提方法不仅能够准确重建荧光多光谱图像，而且能够实现细菌的定位，应用加权减法后，对比度增强了12~46倍，信噪比提高了1.63~2倍。
光谱、荧光和发光 多光谱重建 快照式 智能手机 维纳估计 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0230002
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国人民解放军95841部队，甘肃 酒泉 735000
3 中国人民解放军63791部队，四川 西昌615000
为提高光测设备在空间目标测量过程的自动化程度，提出了一种自动化测量方法。介绍了系统组成及其自动化运行流程。以观测目标数最大化及观测时长可用于编目为准则，设计待优化函数，采用粒子群优化算法对观测计划进行编排。针对轨道预报数据误差较大时目标在视场外无法识别的问题，给出两种主动搜索策略。仿真计算表明，经过优化后的观测计划，解决了弧段重叠导致个别目标无法观测的问题，同时自动完成了对各目标观测时长的合理控制。对某型号光测设备在螺旋式扫描搜索模式下进行试验，偏移量速度最大值为，加速度最大值为且连续稳定。采用扩张搜索与收缩搜索相结合的方式，不仅提高了目标的捕获概率，而且在结束搜索时可平稳切换到原始引导模式。实测试验表明，该方法可有效提高设备的自动化运行水平及设备的使用效能。
光学工程 空间目标测量 自动化运行 观测计划优化 主动搜索 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1712001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为了消除偏心摄影验光设备测量人眼屈光度的误差，使拍摄的人眼照片更清晰，对偏心摄影视力筛查设备的成像光学系统进行了设计。该镜头工作距离为1000 mm，总长为51.4554 mm，系统焦距为46.7 mm，F数为2.8。通过优化设计后该系统的最大畸变小于0.3%，很好地校正了球差、场曲和畸变。该偏心摄影成像光学系统结构具有简单、紧凑，且成像质量良好等特点，可以满足偏心摄影验光设备的成像要求。
光学设计 偏心摄影验光 屈光状态 暗区高度 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1322002
1 武汉工程大学计算机科学与工程学院, 湖北 武汉 430205
2 智能机器人湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430205
3 华中科技大学化学与化工学院, 湖北 武汉 430074
基于聚合物分散液晶薄膜提出了一种新型高分辨率光场显示方法。首先,搭建虚拟相机阵列,用来对目标物体的光场信息进行采集,从而获得其元素图像阵列;然后,根据聚合物分散液晶的光电特性,通过调节聚合物分散液晶薄膜的外加电压以及利用人眼的暂留/余晖效应,可获得高分辨率的光场显示结果。实验结果表明,相较于传统方法,所提出的方法较为简便,并拥有较高的显示质量,所呈现图像的峰值信噪比提高了约11%。另外,所提出方法搭建的系统难度小,实用性强。
成像系统 光场显示 元素图像阵列 聚合物分散液晶 计算机视觉
强激光与粒子束
2022, 34(1): 011007
