1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学跨尺度微纳制造教育部重点实验室，吉林 长春 130022
3 吉林大学机械与航空航天工程学院，吉林 长春 130025
为了在水射流辅助激光加工过程中更加高效地观测工件表面的结构特征，本文提出了一种基于Retinex去雾算法的水射流辅助激光加工图像融合算法。首先，利用基于形态学理论的自适应性Retinex去雾算法解决水射流导致的气泡和表面模糊问题。通过图像区块的标准差值计算细节指数，确定高斯滤波函数的尺度，并计算单尺度函数线性叠加的权重。其次，采用离散小波变换分解聚焦区域不同的源图像序列，并根据人眼视觉原理拉伸细节分量。最后利用离散小波逆变换将分量重新融合，得到可以增强细节信息的全聚焦图像。当水射流喷嘴直径为0.4 mm时，算法处理后的图像的标准差、平均梯度和空间频率分别可以达到参考图像的95.41%、71.88%和67.29%；当射流倾斜角为45°时，上述三个指标分别达到了参考图像的90.59%、72.69%和94.50%。这表明本文所提算法有效提升了图像质量，对于在不同加工情况下获得的图像均可实现较好的处理效果，同时有助于提高加工效率。
图像处理 水射流辅助激光加工 Retinex去雾算法 离散小波变换 图像融合 中国激光
2023, 50(24): 2402201
长春理工大学机电工程学院跨尺度微纳制造教育部重点实验室，吉林 长春 130022
自然界中的微纳结构蕴藏着无尽的功能，为材料科学和工程技术的创新与发展带来了新的机遇。受生物体功能表面的启发，针对仿生表面开发出大量新功能，如结构色、超疏水、自清洁、光学性能调控等。飞秒激光制造是一种可以在微米和纳米尺度上精确控制材料结构的加工方式。通过调控飞秒激光加工参数，可以在多种材料体系中实现超越衍射极限的三维加工。飞秒激光直写加工技术的独特之处在于可以实现材料的跨尺度修饰，通过模拟优化，制备更加复杂的微纳结构。综述了利用飞秒激光技术制备仿生功能微纳结构的新进展，展示了该结构在结构色、表面浸润性、光学性能调控等方面的性能。讨论了飞秒激光制备仿生功能表面的应用前景。最后举例说明了激光微纳制造复杂高分辨率结构的新应用。
激光技术 飞秒激光 仿生结构 微纳结构 功能表面 中国激光
2022, 49(10): 1002702
长春理工大学 跨尺度微纳制造教育部重点实验室, 长春 130022
数字同轴全息对刀技术中微细铣刀全息再现像的自动聚焦是实现高精度自动对刀的关键技术, 其中聚焦评价函数是判别图像质量的依据。通过比较几种常用的聚焦评价函数的评价性能, 探讨了数字全息自动对焦过程中刀具的成像特点以及适用的聚焦评价方法, 发现小波变换聚焦评价函数能适应高精度聚焦的需要。针对自动调焦问题, 提出一种分段递进搜索方法, 将搜索过程分为两个过程: 大步距粗调和小步距精调, 分段搜索最优解。然后比较分析了所提搜索方法与经典的模拟退火算法和Levenberg-Marquardt算法的搜索性能。实验结果表明, 所提分段递进搜索方法适用性更强, 并通过计算机模拟实验进一步验证了其有效性。
数字全息 自动聚焦 聚焦评价函数 微细铣刀 搜索算法 digital holography auto-focusing focus evaluation function micro milling tool search algorithm
长春理工大学 跨尺度微纳制造教育部重点实验室，吉林 长春 130022
数字同轴全息对刀技术中，再现像中的零级项和离焦共轭像会形成一个强而复杂的背景噪声作用在实像上，严重降低了再现像的质量。针对全息应用中的干扰像问题，提出了一种基于改进自蛇模型滤波的全息图像增强方法，改进后的自蛇模型令每次扩散中只根据初始图像的梯度来选择扩散力度。实验结果表明，改进后的自蛇模型能够避免在扩散过程中由于受大梯度背景噪声影响而出现的“伪轮廓”和边缘锯齿化，弥补了自蛇模型在全息图像应用中的不足。此外，与相位恢复法和多重再现法去干扰像效果相比较，本文提出的改进自蛇模型滤波法不仅对干扰像有更好的抑制作用，还能够增强刀具边缘，有利于实现微铣刀的数字全息对刀。
数字全息 共轭像 自蛇模型 图像去噪 digital holography twin-image self-snake model image denoising
长春理工大学 跨尺度微纳制造技术教育部重点实验室, 长春 130022
根据微小零件显微检测图像纹理相似、边缘信息太少和灰度分布范围有限等特点, 从算法的基本原理出发, 对传统清晰度评价函数进行了分析。针对传统清晰度评价函数无法兼具高灵敏度和抗噪性的缺陷, 提出了一种基于局域方差信息熵的清晰度评价算法。该算法利用局域方差对各灰度级的自信息量进行加权, 一方面弥补了信息熵函数缺失的空间信息, 避免清晰度误判; 另一方面增加清晰区域像素参与计算信息量时的权重, 同时减少背景区域和噪声区域像素计算的权重, 从而提高函数灵敏度。实验结果表明, 与传统清晰度评价函数相比, 局域方差信息熵函数不仅灵敏度很高, 而且具有较好的抗噪性, 可用于实际的自动对焦系统中。
自动对焦 清晰度评价 局域方差信息熵 微小零件 显微图像 auto-focusing sharpness evaluation local variance information entropy micro parts microscopic image
1 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
2 吉林建筑大学 电气与计算机学院, 吉林 长春 130000
3 中国大唐集团技术经济研究院,北京 101401
联合GPS、ISN、LiDAR、测距机等, 构建超POS信息；计算最小视场分辨率、像元数、焦距等选择相机；将POS采集系统与相机组合成LiDAR多通道光谱图像异常识别系统.采用多通道匹配融合法融合紫、红外、彩色图片, 基于Hough变换, 通过同族容器归纳法确定疑似故障点.运用Hough变换、免疫遗传Snake、最小二乘法解析椭圆形貌, 解决绝缘子异常识别问题.工程实验表明, 该系统平均探测精度是82.4%, 优于直升机与人工平均值24.05%, 是一种高效率的智能电网巡线排查手段.
输电线路巡检 激光雷达多光谱图像异常识别 超POS信息 多通道光谱成像系统 high-voltage line inspection LiDAR Multispectral image anomaly recognition tech super POS information multichannel spectral image system
高速变焦液体透镜在快速移动物体的目标捕捉方面具有重要的应用。高频声波激励方法在理论上能够实现毛细腔边沿(靠表面张力)约束液滴的高速往复运动, 但是相关工艺试验研究是目前该技术成熟应用的关键。文章在对毛细腔贯通液滴共振理论分析的基础上, 基于3D打印技术开发了一种采用双源声波激励毛细腔贯通液滴进行振动的实验装置。在分析能量损失的基础上, 采用激光多普勒测振仪分析了相关工艺参数对毛细腔贯通液滴振动频率和振幅的影响, 总结了相关规律, 为实现高速变焦液体透镜技术的应用奠定了基础。
高速变焦 液体透镜 高频声波 表面张力 共振 high speed variable focus liquid lens high frequency sound wave surface tension resonance
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学 机电工程学院,吉林 长春 130022
为了降低野外对空中观测实验的复杂度和成本，设计了基于VGA接口液晶显示屏的通用空中目标室内模拟仿真平台，并对该平台所采用的基于空间位置/大气密度的空中目标形态/能量实时更新模拟算法进行研究。平台由S3C2440处理器和VGA接口组成，在每一时刻计算模拟目标的瞬时高度、距离、速度，结合这些参数并依据大气密度变化和能量制约算法，实时生成模拟目标的显示位置和尺寸大小，并通过VGA接口把模拟目标显示在液晶屏上。测试结果表明，利用该平台对空中的目标模拟，与传统的野外实测相比降低了90%以上的成本，且具有可随意变更观察目标和实验重复性好的优点，能满足在单一背景下模拟空中目标的需要。
空中目标 模拟器 VGA VGA air targets simulator
