湖南师范大学工程与设计学院，湖南 长沙 410081
作为一种无损检测技术，拉曼光谱基于其指纹谱特性和精确捕获分子振动的能力能够获取物质的定性和定量信息，在环境、化工和生物医学等领域得到日益广泛的应用。然而，在拉曼光谱测量过程中，荧光散射信号所造成的光谱基线漂移会导致拉曼光谱特征峰识别困难，对定性或定量分析结果产生不同程度的负面影响。目前，各种基线校正方法已经成功地应用于各种光谱的处理，但这些方法的参数仍须根据研究者的经验来设置。为此提出一种基于平滑样条结合离散状态转移算法(DSTAspline)的基线校正方法，能够基于离散状态变换策略实现全局寻优，得出荧光背景的最佳估计结果，并基于平滑样条曲线拟合得到最优基线曲线。在实验中，选取模拟光谱和实际物质并与现有方法对比其基线校正结果。实验结果表明，所提出的方法能够有效地消除具有不同强度荧光背景的拉曼光谱的基线漂移，且不需要复杂的参数设置和调整过程，为进一步利用拉曼光谱数据实现物质的定性和定量分析提供可靠的信息。
光谱学 拉曼光谱 基线漂移 平滑样条曲线 离散状态转移算法 基线校正 中国激光
2022, 49(18): 1811001
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春130022
2 北京卫星制造厂有限公司, 北京 100094
激光扫描投影系统可以通过在目标面上投影出待投影零部件轮廓线框的方式来辅助工人装配, 使用该系统进行辅助装配可以有效解决由传统装配方式所引起的效率慢、精度低等问题。为了解决自研激光扫描投影系统不能直接读取零部件外形数模, 影响激光扫描投影系统的实际应用价值, 拖慢工作效率等问题。提出了IGES文件B样条曲线的激光扫描投影方法研究, 针对IGES初始化图形交互规范格式文件中应用在零部件外形设计中最广泛的B样条曲线实体类型进行了解析, 并结合B样条曲线定义式推导得到曲线上点参数信息, 在此基础上提出了基于IGES文件的扫描投影坐标提取和二维振镜扫描驱动文件生成的方法。实现了使自主研发的激光扫描投影系统可实现直接读取数模中复杂曲线的数据并进行投影, 投影精度达到0.5mm。通过这种方法可有效的提高车间装配生产效率, 使工业生产更加智能化、高效化。
激光投影 B样条曲线 数据转换 投影文件 laser projection IGES IGES B-spline curve data conversion projection file
1 燕山大学 电气工程学院，河北秦皇岛066004
2 河北省数字影像装备与数字显示技术重点实验室，河北秦皇岛066004
3 秦皇岛视听机械研究所，河北秦皇岛066004
传统的多投影颜色校正和亮度融合在RGB颜色空间下进行，存在校正过程中亮度和色度相互干扰的问题。针对上述问题，提出一种基于Lab颜色空间的颜色校正和亮度融合方法。将亮度与色度单独提取出来，用B样条曲线模型建立起各投影仪原图像与投影显示画面的亮度、色度转换关系，以消除各投影仪投影显示画面之间的颜色差异，并采用融合B样条曲线的伽玛校正对画面重叠区域的亮度进行调节。实验结果表明，相对于RGB颜色空间，在Lab空间进行颜色校正使两个投影显示画面的颜色强度差异在Lab三通道分别减少了4.14，2.41，2.44；相对于RGB颜色空间的伽马校正，在Lab空间将伽马校正与B样条曲线融合进行亮度调节使投影显示画面重叠区域与非重叠区域的颜色强度差异在Lab三通道分别减少了6.12，4.64，3.47。基于Lab的多投影颜色校正及亮度融合技术可对投影显示画面亮度与色度进行更准确的校正，并且给予不同颜色强度对应的伽马系数。
Lab颜色空间 颜色校正 亮度融合 伽马校正 B样条曲线 Lab color space color correction brightness fusion gamma correction B spline curve
1 河北科技大学电气工程学院, 石家庄 050018
2 河北省生产过程自动化工程技术研究中心,石家庄 050018
在无人机冲突探测与冲突解脱领域, 以互惠速度障碍法重新选择的速度朝向目标点飞行时, 会出现转弯角度过大的问题。针对该问题提出了改进方法。首先, 在分析速度障碍法（VO）原理的基础上, 对冲突解脱问题进行了详细描述, 并利用几何关系建立了数学模型, 通过无人机和入侵机的相对速度和相对位置之间的角度来判断是否发生冲突。然后, 通过互惠速度障碍法重新选择速度, 预测出下一时刻的位置, 再结合B样条曲线来平滑冲突解脱路径, 同时, 为了缩短路径, 采取不恢复原航迹的策略, 而是以当前速度朝向目标点飞行, 直至到达终点。通过仿真实验, 证明了该算法的可行性和有效性, 解决了无人机的冲突探测和冲突解脱问题。
无人机 速度障碍法 冲突探测 冲突解脱 B样条曲线 UAV velocity obstacle method conflict detection conflict resolution B-spline curve
1 中国科学院沈阳自动化研究所智能检测与装备研究室, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院机器人与智能制造创新研究院, 辽宁 沈阳 110169
3 中国科学院大学, 北京 100049
为解决基于位置敏感器件(PSD)的激光三角位移传感器在复杂光电噪声干扰下的精密标定问题,提出一种多元自适应卡尔曼滤波(MAKF)与非均匀B样条曲线拟合的联合标定方法。通过分析测量原理和计算方法,对位移传感器的非线性特性进行了详细说明,进而提出应用曲线拟合的方法进行非线性标定。针对曲线拟合的特点,设计了一种多元自适应卡尔曼预处理算法用于滤除光电噪声干扰;通过非均匀的节点矢量划分,构建了B样条曲线拟合模型,进一步提高了标定系统的精度。在实际工况下进行了标定实验,实验结果表明,该曲线拟合标定方法能够完成激光位移传感器的高精度标定,其定位精度为0.7%,平均测量误差可达0.012 mm,标定均方误差约为2.12×10 -5 mm 2。
测量 传感器标定 多元自适应卡尔曼滤波 非均匀B样条曲线拟合 位置敏感器件 激光三角法
为了解决凸轮激光热处理过程中热效应相等的问题, 在保证激光光斑在工件曲线表面的相对扫描速率恒定、热处理过程中激光聚焦镜中心到工件轮廓表面的距离不变以及激光束始终沿工件轮廓面的法线方向入射的技术基础之上, 提出了控制激光光斑匀速运动的瞬时同心异径算法。同一时刻, 工件轮廓表面与等距线上对应点具有相同的圆心,通过设定的工件轮廓表面恒定扫描速度, 可以反求出位于等距线上相应点激光头的速度, 进而对激光头进行控制。利用MATLAB进行了仿真计算, 得出了等距线上激光头的速度值。结果表明, 该算法可以解决激光热处理过程中激光头的速度问题。
激光技术 激光热处理 B样条曲线 等距线 匀速 laser technique laser heat treatment B spline curve offset curve uniform speed
针对助航灯具的发光特性，提出了一种测试助航灯具出射光强分布的方法。使用线阵CCD作为光电传感器，采集、获取各个方向灯具的光强信号，利用A/D芯片和USB接口芯片实现数据的转化和实时传输。通过改进的Delaunay三角剖分线算法和B样条曲线平滑处理算法的结合，提出了一种快速生成等光强曲线的算法，给出了Matlab软件获得等光强曲线的方法。通过对PAPI灯出射光强的测试及其等光强曲线的拟合，验证了该测试装置可以较好地实现光强测试，所提算法绘制的曲线平滑、速度快。
机场助航灯具 等光强 B样条曲线 三角剖分算法 线阵CCD navigation light at airport isocandela diagram B-spline curve Delaunay triangle linear CCD
1 清华大学 工程物理系,北京 100084
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
针对自行研制的8通道Dante谱仪,提出了一种使用B样条曲线进行平滑解谱的算法,并用黑体谱对其进行了验证。计算结果表明:新算法与使用矩形函数解谱的算法相比,对能谱轮廓与总辐射强度的反演精度均有明显提高。给出了“阳”加速器氩气喷气Z箍缩实验的测量波形,由8通道Dante谱仪的测量结果解谱得到的软X光峰值辐射功率和总能量分别为40.5 GW和851 J,与软X光功率计经修正后的测量结果相一致。
软X光Dante谱仪 解谱算法 B样条曲线 Z箍缩诊断 soft X-ray Dante spectrometer unfolding method B-splines Z-pinch diagnostic 强激光与粒子束
2009, 21(11): 1655
北京航空航天大学机械工程及自动化学院, 北京 100083
探测器探元响应的不一致性导致计算机层析成像(CT)图像产生环状伪影, 使得像质下降, 影响了缺陷的判读以及图像的后续处理与量化分析。提出了两种CT成像环状伪影校正方法：基于特征识别的校正方法和基于B样条曲线拟合的校正方法。前者针对单个独立探元或者少数几个相邻探元存在突出响应不一致的情况。该方法首先识别出响应不一致探元的位置, 然后在该位置执行局部中值滤波以消除正弦图中的竖直条纹。后者针对多个连续探元同时存在微小响应不一致的情况。该方法用B样条曲线拟合的方法确定各个探元的归一化增益系数, 进而对探元的响应不一致性进行校正。两种方法各有特点, 互为补充, 共同组成较为完备的环状伪影校正体系。实验结果验证了两种方法的有效性。
X射线光学 计算机层析成像 环状伪影 特征识别 B样条曲线拟合 正弦图
