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 吉林大学第一医院肝病科, 吉林 长春 130061
在基因测序系统中,能量集中度是实现碱基准确识别的一个重要参数。拍照过程中,硅片台的位置误差会使硅片和相机之间产生偏移并导致图像退化,进一步影响能量集中度。建立了硅片台动态性能参数与能量集中度之间的理论模型。基于基因测序系统进行静态和动态实验,结果显示:能量集中度与硅片台的位置标准差呈线性关系。如果要求能量集中度优于65%,硅片台的位置标准偏差应控制在140 nm以内。同时,基于动态实验采集的DNA纳米球图像计算出的能量集中度与实验结论相符。该研究可以合理地分配基因测序系统中硅片台的动态性能指标。
成像系统 基因测序 荧光显微镜 能量集中度 动态参数
1 上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
2 上海电气核电设备有限公司, 上海 200245
3 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240
采用超窄间隙坡口和光纤激光填丝多层焊工艺, 焊接了50 mm厚的SA508Gr.3Cl.2核电用钢,测试并分析了接头的微观组织和性能。结果表明, 焊接接头无宏观缺陷; 热处理后接头中部焊缝中心组织主要为上贝氏体和针状下贝氏体, 母材侧热影响区的粗晶区组织为高温回火马氏体, 硬度为280 HV。焊接接头拉伸试样的拉伸断裂位置均位于母材, 接头抗拉性能良好。接头上、中、下部位的焊缝冲击韧性均小于母材的, 但焊缝冲击试样的断口形貌仍具有一定的韧性断裂特征。
激光技术 光纤激光 SA508Gr.3Cl.2钢 超窄间隙激光填丝焊接 微观组织 力学性能 中国激光
2017, 44(11): 1102006
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 中国科学院大学，北京 100049
3 长春理工大学 电信学院，吉林 长春 130033
传统的比色测温法通常利用可见光和近红外波段，对距离较近的高温目标具有较高的测量精度，而对距离较远的中低温目标无法精确测量。针对传统比色方法适用局限性，提出考虑大气和环境影响的红外比色测温方法，建立基于中波红外相机的比色测温实验系统。首先使用标准黑体进行中波红外相机和比色系统单波段定标；然后推导加入环境辐射参数的比色测量模型，进而建立新的目标辐射亮度比值与目标温度间的函数关系；最后，进行了实验室内自制灰体目标温度测量实验，验证了提出方法的可行性。实验表明：在实验温度范围内，温度绝对误差和相对误差分别小于4 ℃和6.7%，目标辐射亮度测量精度高于10%，考虑大气与环境影响的比色测温方法可实现中低温目标温度精确测量。
非接触测温 比色测温方法 环境辐射 比色定标 温度 non-contact temperature measurement colorimetric temperature measurement environmental radiation calibration of colorimetric temperature
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 中国科学院大学, 北京 100049
由于现有的大口径短波红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管, 不仅机动性差且成本较高, 故提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法将一个中、高温腔型黑体置于红外系统内部, 通过切换反射镜, 将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统, 并对部分光路进行中、高温段的内定标。然后, 使用大面源黑体对全系统进行中温段的外定标; 提取并处理公共温度范围的内、外定标数据以获取内、外定标之间的修正系数。最后, 对中、高温段的内定标数据进行修正从而获取全系统的辐射定标数据。使用该方法对某Φ400 mm口径的红外测量系统进行了辐射定标, 并根据定标结果反演了黑体的辐射亮度和温度。 结果显示: 辐射亮度反演的最大误差为1.67%, 温度反演的最大误差为1.02 ℃。实验结果证明了该方法可以准确、有效地对大口径短波红外测量系统进行辐射定标。
红外测量系统 短波红外 辐射定标 内定标 外定标 辐射反演 infrared measuring system shortwave infrared radiation calibration inner calibration outer calibration radiation inversion
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 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种基于点扩散函数(PSF)精确测量尺寸很小或者距离很远的一类小目标的红外辐射特性的方法。该方法在已知目标几何形状的前提下, 采用倾斜刃边法测得光学系统的点扩散函数;对目标成像和探测器焦平面阵列采样过程进行建模, 得到目标在探测器上成像的模拟图像;通过对红外系统捕获的模拟图像与真实图像进行匹配获得最优化估计的目标亮度、尺寸以及中心位置。最后, 通过实验对该方法进行了验证。结果显示: 圆形目标温度为70℃, 理想几何成像直径大于4个像元时, 测得的辐射亮度最大误差为2.35%;目标尺寸(面积)最大误差为1.89%。该方法可用于获取目标和背景辐射特性, 测试红外成像系统性能, 完成图像复原和小目标定位等。
红外辐射测量 小目标测量 红外焦平面阵列 点扩散函数 倾斜刃边法 最优化估计 infrared radiation measurement small target measurement infrared focal plane array point spread function slanted edge method optimal estimation 光学 精密工程
2014, 22(11): 2879
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 中国科学院大学, 北京 100049
现有的大口径、宽动态范围红外测量系统的辐射定标需要制备大口径红外平行光管，该方法机动性差且成本较高。为了解决这一问题，提出了一种基于内、外定标修正的辐射定标新方法。该方法通过切换反射镜将中、高温腔型黑体辐射引入红外光学系统，并对部分光路进行中、高温段的内定标；使用面源黑体对全系统进行中、低温段的外定标；提取公共温度范围的内、外定标数据并处理以获取内、外定标之间的修正系数；对中、高温段的内定标数据进行修正可以获取全系统在中、高温段的辐射定标数据，结合外定标结果就得到了全系统、宽动态范围的辐射定标数据。使用该定标方法对某Φ400 mm口径的红外测量系统进行辐射定标，并根据定标结果反演黑体的辐射亮度和温度，辐射亮度反演的最大误差为1.35%，温度反演的最大误差为0.76 ℃，实验结果证明了该定标方法的有效性。
遥感 辐射定标 宽动态范围 内定标 外定标 辐射反演
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 中国科学院大学, 北京 100049
进行辐射测量时，目标尺寸过小或者距离很远都会导致其在红外探测器上成像面积较小以至于不能作为扩展源直接测量，另外目标成像往往占据多个像元，因此也无法作为传统意义上的点源处理。为解决这一问题，在现有的点源目标测量方法的基础上，提出了一种针对红外小目标的辐射特性测量方法。通过实验和理论分析研究了小目标成像特征，说明其辐射测量与扩展源的不同；通过对目标成像区域去除背景辐射推导小目标辐射测量公式；利用中波红外成像系统进行小目标的辐射测量实验，实验结果证明了该方法的有效性。
测量 红外辐射 小目标 点源 扩展源 辐射亮度
