1 丽水市国土空间规划测绘研究院，浙江 丽水 323000
2 浙南综合工程勘察测绘院有限公司，浙江 杭州 310030
3 浙江省测绘科学技术研究院，浙江 杭州 311121
4 南京航空航天大学航天学院，江苏 南京 210016
针对全波形激光雷达和多光谱数据下土地覆盖误分类问题，提出了融合陆地卫星（Landsat）多光谱遥感影像数据和星载全波形激光雷达全球生态系统动态调查（GEDI）数据进行土地覆盖分类的方法。首先，根据实地调查数据建立数据集；然后，采用支持向量机（SVM）方法来实现激光雷达足迹的土地覆盖分类；最后，对土地覆盖的分类结果进行评价。结果表明，在SVM方法下联合使用光谱特征和波形特征的总体准确率可以达到90.68%，相比仅使用光谱特征或波形特征时总体准确率可以提升8个百分点以上。融合光谱特征和波形特征的方法可以提高土地覆盖分类的准确性。
测量 全球生态系统动力学调查 支持向量机 土地覆盖分类 Landsat
西安交通大学机械工程学院机械制造系统国家重点实验室, 陕西 西安 710049
球体由于其旋转对称性和成像不变性,在双目视觉系统中作为球型靶标具有独特优势。然而球体在像面的成像一般是椭圆,而不是标准圆,其椭圆中心与球心成像点并不是同一个点,这就会对球心的空间定位带来误差。为了找到真实的球心成像点坐标以提高球心的定位精度,建立并分析了空间球的成像模型。基于针孔成像模型和透视成像原理,提出了一种球心成像点的高精度定位方法。该方法结合相机焦距,对边缘点进行畸变校正后可直接拟合出球心成像点坐标。仿真分析了边缘噪声以及边缘提取不完整对所提方法的影响。最后通过实验验证了所提方法可以显著提高球心坐标的定位精度,适用于双目视觉中球靶标的定位以及其他需要对球心进行定位的应用中。
测量 双目立体视觉 球心定位 球型靶标 透视成像误差 激光与光电子学进展
2019, 56(2): 021501
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, School of Mechanical Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
2 Institute of Systems Engineering, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621000, China
The phase modulation characteristics of a reflective liquid crystal (LC) spatial light modulator (SLM) under oblique incidence are studied by using our proposed self-interference method. The experimental setup of the method is very simple and has good robustness to mechanical vibrations. By changing the gray value of the combined grayscale loaded on the LC-SLM, different sheared fringe patterns, generated by the interference between the constant phase-modulated beam and the +1-order diffracted beam of the blazed grating, can be obtained. The amount of phase modulation of the LC-SLM is obtained by subtracting the phase of the two side lobes in the frequency domain. By turning the turntable where the SLM is mounted, the phase modulation characteristics at different incident angles can be measured. The experimental results show that the phase modulation curves do not change significantly with the small angle. When the angle is large (i.e. larger than 10°), the phase modulation curves become different, especially for the high gray levels. With the increase of the incident angle, the phase modulation depth is reduced. The results indicate that the incident angle plays an important role in the performance of the phase modulation of an LC-SLM.
070.6120 Spatial light modulators 120.5060 Phase modulation 120.5050 Phase measurement Chinese Optics Letters
2018, 16(9): 090701
1 西安交通大学机械学院， 陕西 西安 710049
2 西安交通大学第一附属医院检验科， 陕西 西安 710049
细胞定量相位测量与恢复方法采用免标记非干预式的检测手段，实现静态及动态生物样本空间形态的定量重构，为细胞动力学过程中复杂生物物理信息的可视化检测提供了实现条件。重点介绍同步相移式、数字全息式和流体聚焦式等新型动态生物细胞相位检测技术，同时简要综述同轴干涉与离轴干涉式的传统静态细胞相位检测技术的发展。对各种方法的采样速率、成像分辨率、细胞检测精度等关键参数进行比较，阐明不同测量方法适用的生物信息检测类型及应用领域，同时介绍动态与静态细胞相位检测中对应各类相位恢复方法的特点与发展。
医用光学 生物技术 细胞检测 定量相位测量 相位恢复
西安交通大学机械工程学院机械制造系统国家重点实验室， 陕西 西安 710049
提出了一种测量平行液晶空间光调制器(SLM)相位调制特性的自干涉法。该方法实验简单，具有良好的稳健性。加载到SLM的灰度图由三部分组成，一部分是二元衍射光栅灰度图；另外两部分加载的灰度图均匀分布，下部分灰度值恒为0，上部分灰度值从0逐渐增加。随着上部分灰度的改变，经过相位调制的反射光束与光栅产生的+1级衍射光干涉生成一整幅错位条纹图，通过测量同一幅干涉条纹的周期和上下条纹之间的相对移动量来计算SLM的相位调制量大小，该方法消除了环境振动或空气湍流引起的条纹抖动对测量的影响，提高了测量精度。与其他方法相比，该方法获取SLM相位调制特性不需要复杂的光学装置，且具有优良的机械稳定性，反应快速更易实施。
测量 液晶空间光调制器 自干涉法 相位调制特性 图像后处理 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061204
西安交通大学机械工程学院机械制造系统国家重点实验室, 陕西 西安 710049
摄像机的快速高精度标定一直是视觉测量中亟需解决的主要问题，目前针对不同的摄像机成像模型有多种标定方法。提出了一种基于圆形标记点以及极径、极角的棋盘格角点排序算法，实现了单目和多目摄像机的高精度全自动标定。通过实验验证了该算法对于不同位姿标定图像的有效性和稳健性，实验结果表明改进后的标定方法既保证了摄像机的标定精度，又提高了标定的自动化程度，可以广泛应用于机器视觉中的单目和双目摄像机的标定。
测量 立体视觉 摄像机标定 自动化 棋盘格 标记点 光学学报
2014, 34(10): 1015004
1 西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室， 西安 710049
2 渭南师范学院 物理与电气工程学院, 陕西 渭南 714000
针对频域光学相干层析系统成像过程中产生的图像噪声，提出了一种干涉光谱解耦的方法。该方法通过消除干涉光谱中的直流项和自相关项，实现对图像去噪。利用白光作为光源，对聚苯乙烯单层薄膜进行成像实验，得到薄膜的一维深度图像以及二维层析图像。由二维层析图像可以清晰的获取薄膜的内部微观结构及表面形貌信息。实验结果表明，该检测方法可有效消除薄膜的图像噪声，提高图像信噪比和对比度。
光学相干层析成像 噪声 自相关 信噪比 optical coherence tomography noise auto-correlation signal-to-noise ratio
西安交通大学机械工程学院机械制造系统国家重点实验室, 陕西 西安 710049
由于球体具有轮廓连续性好等优点，在摄像机标定,尤其是多相机标定方面获得了广泛的应用。利用球作为标定靶标可以弥补平面靶标在多相机标定中出现视角过大时畸变太大甚至于观测不到的不足，但是空间球经透视投影后成像一般并非标准圆，而是一个椭圆。椭圆几何中心与球心真实成像中心并不一致，从而影响了标定精度。造成球心成像误差的因素主要有两个，即球的相对大小及相对于相机的位置。通过分析空间球成像模型，仿真研究了各因素对球心成像误差影响的大小，寻找球心的透视投影像点与其成像椭圆几何中心之间的误差变化规律，并建立了两者之间的误差校正模型，最后通过实验验证了该校正模型的可行性和有效性。通过校正，球心投影像点定位精度可达到亚像素级。
测量 摄像机标定 球心畸变校正 透视成像误差 椭圆 光学学报
2012, 32(12): 1215001
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安航空学院, 陕西 西安 710077
结合时域和频域干涉图分析方法，提出一种任意相移阴影叠栅条纹图相位解调技术，降低了干涉图在采样过程中对相移量的严格标定要求，补偿了相移阴影叠栅技术固有的相移不匀误差。使用空域技术确定采样干涉图的正交信号，进而得到了采样干涉图的相移量，然后运用任意相移相位提取算法搜索测量相位信息。实验证明此方法简单方便、求解迅速，且优于典型的相移算法，其测量误差的标准差不超过3×10-3 mm，该方法为提高相移阴影叠栅技术的测量精度提供了有效手段。
测量 阴影叠栅 相移算法 任意相移 三维轮廓
1 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安航空技术高等专科学校, 陕西 西安 710077
相移阴影叠栅干涉场的相位（高度）存在非线性关系，而传统的相移阴影叠栅技术往往忽略了相位与高度的非线性关系，从而在测量系统中引入测量误差。对此提出了一种基于迭代相位解调自调算法相移阴影叠栅技术，该方法利用最小二乘技术获得相移量估算值，利用该估算值通过迭代算法消除相移阴影叠栅的全场相位误差，从而得到正确的相位分布。模拟计算表明该方法可以有效解决相移不均产生的相位测量误差问题，且可实现光栅移动量的精确估算，其误差不超过3.4%。对比实验进一步说明了所提出方法的正确性和优越性。
测量 阴影叠栅技术 迭代算法 相移 三维轮廓
