中国科学院空间主动光电技术重点实验室 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
探测月球与行星表面物质化学成分是了解其起源及演化历史的关键，而光谱探测技术则是物质成分识别与定量反演研究的重要手段。原位（In-Situ）光谱探测有别于空间探测中的环绕器遥感及采样返回探测，是指在目标现场进行的近距离光谱探测。我国“嫦娥三号”任务科学研究与资源勘查，需要开展月球表面原位光谱探测技术研究，突破凝视型时序扫描的新型声光光谱探测关键技术，研发适应表面恶劣环境的高性能、轻小型、高可靠仪器，在国际上率先实现月球表面光谱原位探测及分析。论文结合以“嫦娥三号、四号”为典型应用的红外成像光谱仪，介绍据此发展起来的月球表面原位光谱探测技术，包括探测机制、工作模式及仪器的功能、性能与应用；最后，也简要介绍了即将应用的“嫦娥五号”月球矿物光谱分析仪。
月球探测 光谱技术 原位探测 lunar surface detection spectral technology In-Situ spectral detection 红外与激光工程
2020, 49(5): 20201006
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种新的基于环形子孔径扫描的锥形镜面形测量方法,该方法可实现大口径、不同锥角的锥形镜面形的通用化测量。使用微动扫描台移动锥形镜,同时测量待测锥面法线方向若干环带的相位,提取有效像素并通过插值拼接得到被测锥形镜的面形。该方法可实现锥角大于96.4°的锥形镜面形的测量,测量口径可达100 mm以上,理论测量精度达到λ/4 PV(λ为波长;PV为峰谷值)。使用ZYGO公司4英寸(1 inch=2.54 cm)的DynaFiz干涉仪对一个标称角度为140°的凸面锥形镜顶部的面形进行检测,被测样品旋转90°前后的面形检测结果与使用Taylor-Hobson公司LuphoScan轮廓仪检测结果一致,PV值相差0.54 μm,验证了该方法的可行性。
测量 干涉测量 面形检测 环形子孔径扫描 锥形镜 零位测试 中国激光
2019, 46(10): 1004001
1 中国科学技术大学物理学院, 安徽 合肥 230026
2 国防科技大学电子对抗学院, 安徽 合肥 230037
为测量光纤的机械强度,设计了光纤拉力测试机及专用夹具,并用其测试了常温 和经硫化环境处理的光纤的机械强度,实验测得常温环境下,康宁900光纤的平均最大拉力为61.4 N, SMF-28裸光纤的 最大拉力为49.3 N;经硫化环境处理后,两种光纤的平均最大拉力分别为57.3 N和47.6 N。用断裂模型分析法,采用扫描 电子显微镜(SEM)对常温光纤和经硫化处理的光纤断面进行观察检测,比较两者断面的差异。用X射线光电子能谱仪(XPS) 进行进一步检测,证明了经硫化处理的光纤中硫的存在,解释了经硫化环境处理的光纤机械强度减小的原因。
光纤光学 机械强度 夹具 断面检测 硫化 fiber optics mechanical strength fixture fracture surface detection vulcanization
西安理工大学教育部数控机床及机械制造装备集成重点实验室, 陕西 西安 710048
针对在制造装配过程中，由于太阳能聚光反射镜的子镜结构尺寸过大导致面形检测效率低、精度差、检测难度高等问题，提出了一种基于激光成像的镜面面形误差检测方法。该方法利用图像处理技术对激光点阵的成像进行分析，通过分辨不同的激光束反射成像阵列点在像平面坐标系中的位置，反推出所对应的入射光阵列发生镜面反射时在反射镜坐标系中的坐标值，将上述入射点阵列坐标值代入标准抛物面方程进行拟合，采用最速下降迭代法计算获得整个反射面的面形误差值。通过与三坐标测量机对反射面的测量结果进行比较，表明该方法的测量精度可达到0.8 mrad。
测量 面形检测 图像处理 激光成像 抛物碟式聚光器 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 091202
光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京理工大学 光电学院，北京 100081
诸多实验证明海面辐射具有偏振特性，目前还没有有效的红外偏振成像系统的海面目标探测能力的相关理论。利用T. Elfouhaily提出的海浪方向谱模型反演出海浪高度分布；通过一种基于Monte-Carlo光线逆追踪的方法分析了海面的红外偏振辐射特性；根据Stokes矢量分量的噪声特性建立了Stokes矢量各分量的最小可分辨温差值(MRTD)计算方法；并在此基础上，利用Stokes矢量分量的MRTD与场景的表观温差(ATD)的差异建立了海面环境中的红外偏振成像系统作用距离模型。
红外偏振成像 Stokes矢量 海面探测 探测识别距离 infrared polarization imaging Stokes vector sea surface detection detectable range 红外与激光工程
2016, 45(3): 0304007
1 北京科技大学 自动化和电子工程学院 钢铁流程先进控制教育部重点实验室, 北京 100083
2 北京佰能电气技术有限公司, 北京 100096
针对高炉料面检测中多传感器数据难以直接应用的问题, 提出了同时融合高度和温度数据, 结合布料机理对非检测点进行估计来实现料面检测的方法。首先, 对高炉异类传感器得到的多源数据进行时间和空间配准; 然后, 根据高炉高度与温度的机理关系, 提出环域配准融合思想, 用高炉料面温度求出对应的高度; 最后, 结合料面的物理性质, 将理论料形与多源数据进行贝叶斯融合得到高炉料面图像。以某钢铁企业2 500 m3高炉现有检测设备为基础进行了现场实验, 实验结果表明, 与料形估算法相比, 本文检测方法的测量精度提高了5.4%, 料面分辨率提高了0.43。 该方法使得高炉料面形状检测更加精准, 为高炉节能减排操作提供了必要的指导。
料面检测 多源数据融合 环域配准 贝叶斯融合 burden surface detection multi-sourced data fusion loop domain registration Bayes fusion
1 海装沈阳局，辽宁 沈阳 110031
2 哈尔滨工业大学光电子技术研究所，黑龙江 哈尔滨 150080
近程海面监测通常要在低照度条件下，获得高清晰、高分辨目标图像，以提高监测效能。与传统被动红外成像监测相比，激光成像雷达是一种主动成像技术，能获取目标强度像和距离像(统称为四维像)，具有较高的目标探测与目标识别概率。分析了美国条纹管激光成像雷达的发展现状及具有的技术优势，阐述了条纹管激光成像雷达采用的闪光式体制、一次成像、高速获取目标数据的原理。指出条纹管激光成像雷达既适用于近程海面监测，也可与现有监测手段，如被动红外、微波雷达等复合使用，提高监测效率。
激光雷达 条纹管 海面监测 lidar streak tube ocean surface detection
1 广州有色金属研究院，广州 510650
2 华南理工大学 机械与汽车工程学院，广州 510641
为了检测不等厚钢板激光焊接焊缝表面缺陷，采用结构光主动视觉检测法和高斯数据拟合技术进行了焊缝表面缺陷检测的实验研究。首先采用高斯拟合法对激光条纹图像进行处理，提取出具有亚像素精度的激光条纹中心线; 然后通过最小二乘法拟合出3条相交直线并求其交点，近而获得精确的焊缝端点位置坐标; 最后给出焊缝表面缺陷-凹度和凸度的检测方法，并以不等厚钢板激光焊接焊缝为检测对象进行验证。结果表明，这种基于拟合技术的结构光视觉检测法为判断激光焊接焊缝质量是否合格提供了较为准确的判断依据。
图像处理 焊缝表面检测 结构光视觉 高斯拟合 image processing seam surface detection structured light vision Gaussian fitting
华中科技大学,光电子工程系,湖北,武汉,430074
提出一种新的检测钢管内表面质量和内直径的方法.该方法采用高分辨率面阵CCD成像,通过图像采集卡采集图像,送到计算机中,再通过自己开发的软件进行图像处理,可以有效地检测钢管内表面的各种缺陷及钢管内直径.采用像素细分技术,测量精度可达0.05 mm.
表面检测 图像处理 surface detection CCD CCD image processing
