光源照明质量研究综述

照明光源对人类生活和工作环境有着深远的影响,其照明质量评价取决于不同光源参数下人眼的视觉感受。本文从照明光源参数和视觉评价两方面对光源照明质量的研究进展进行了系统地梳理,包括对照明光源的光谱特性(颜色质量和色温)、照度等方面的分析,以及结合人类视觉特性对照明效果的主观和客观评价。通过全面综合现有研究成果,旨在为照明工程领域提供可靠的理论基础和实践指导,以促进照明光源质量的提升和人类视觉舒适度的改善。

结合主动光源和改进YOLOv5s模型的夜间柑橘检测方法

【目的】解决夜间环境下遮挡和较小柑橘难以准确识别的问题,实现采摘机器人全天候智能化作业。【方法】提出一种结合主动光源的夜间柑橘识别方法。首先,通过分析主动光源下颜色特征不同的夜间柑橘图像,选择最佳的光源色并进行图像采集。然后,提出一种夜间柑橘检测模型BI-YOLOv5s,该模型采用双向特征金字塔网络(Bi-FPN)进行多尺度交叉连接和加权特征融合,提高对遮挡和较小果实的识别能力;引入Coordinate attention(CA)注意力机制模块,进一步加强对目标位置信息的提取;采用融入Transformer结构的C3TR模块,在减少计算量的同时更好地提取全局信息。【结果】本文提出的BI-YOLOv5s模型在测试集上的精准率、召回率、平均准确率分别为93.4%、92.2%和97.1%,相比YOLOv5s模型分别提升了3.2、1.5和2.3个百分点。在所采用的光源色环境下,模型对夜间柑橘识别的正确率为95.3%,相比白光环境下提高了10.4个百分点。【结论】本文提出的方法对夜间环境下遮挡和小目标柑橘的识别具有较高的准确性,可为夜间果蔬智能化采摘的视觉精准识别提供技术支持。

第四代同步辐射光源加速器物理与技术

同步辐射光源是20世纪应用最广泛的高性能X射线源,已成为物理、化学、能源环境、生物医学、先进材料等领域前沿研究的重要工具。进入21世纪,基于电子储存环的同步辐射光源的发展前沿是第四代同步辐射光源(4GLS)。其采用紧凑型的多弯铁消色散结构,可以实现接近甚至达到X射线衍射极限的超低束流发射度,将光源亮度在第三代光源基础上进一步提升2—3个数量级。文章将重点介绍第四代同步辐射光源关键的加速器物理与技术,以及国际范围内第四代同步辐射光源装置的发展情况。

同步辐射光源新增线站相关加速器安装与调试

以上海光源新增的双插入件04IVU波荡器和04Wigger扭摆器为例,介绍了已运行的同步辐射光源新增束线工程中加速器方面需要着重处理的工作。首先,介绍插入件的设计参数及磁测结果,并使用SPECTRA程序计算了其光谱亮度;详细梳理了插入件的安装过程遇到的真空盒工艺误差、安装任务冲突和项目安装超期等问题及其解决方案;阐述了插入件调试工作的物理机制,以及如何应用前馈补偿的方法抑制了插入件调试过程中束流轨道影响,双插入件IVU和Wiggler的最高亮度分别为3 keV时的5.86×10^(19)Photon·s^(−1)·mm^(−2)·mrad^(−2)·(0.1%B.W.)^(−1)和2.75×10^(15)Photon·s^(−1)·(0.1%B.W.)^(−1),校正后IVU和Wiggler最大轨道扰动均小于2μm。对前端区真空清洗工作的意义、方法和结果进行了分析,并系统性地介绍了主被动模式相结合的新方法,该方法实现了高效的真空清洗。归纳了试运行过程中遇到的联锁逻辑错误、前端区真空异常、安全光闸硬联锁等问题,并总结了应对措施,为双插入件更好投入运行提供帮助。通过这些工作的进行,该双插入件已完成安装并基本调试完毕,对其他光源新增线站相关加速器安装与调试具有一定的参考价值。

多光源照射下目标图像实时生成方法

由于地理位置、太阳、大气环境等因素限制,无法获取空间目标在各种姿态、光照条件、特别是激光、太阳和背景光共同作用下的实际成像。提出一种多光源照射下目标图像实时生成方法。该方法基于计算机图形学中纹理映射思想,采用现代图形显卡编程技术和帧缓存对象特性,在GPU(Graphics Processing Unit)端采用着色器语言实现多光源作用下目标亮度值高效计算和真实感增强;采用开源三维图形引擎OSG(Open SceneGraph)支持多种格式三维模型文件,提高与国产麒麟操作系统及常用战场态势显示软件的兼容性。仿真实验验证了该方法的有效性和优越性。

基于误差补偿的光源调频非线性校正研究

由于FMCW光源非线性频率调制的影响,其差频信号的频谱会出现展宽,降低频谱分辨率,因此光源非线性校正是该体制激光雷达精确测距的前提。为了避免现有非线性校正技术系统结构复杂,测量成本高的缺陷,本文提出了基于误差补偿的FMCW光源非线性校正法。该方法通过输出信号与线性回归数据之间的误差,构建与输出信号频率变化趋势相反的校正数据作为激光器的调制信号源。经过若干次循环补偿,逐步将输出信号频率与线性回归数据之间的决定系数提高到0.9995以上。最终通过距离测量实验,验证了该方法的有效性和可行性。

基于合肥光源数据库的束流寿命分析与诊断

高质量的电子束流寿命数据可以直接反映装置的健康状态,为了获得高质量的束流寿命数据,提出一种束流寿命数据清洗方法,并开展了影响束流寿命的关键因素研究。基于合肥光源历史数据库对2022年以来累积的束流寿命原始数据进行分析,采用Python开发了自动化数据清洗程序,用于获取和处理合肥光源的原始束流寿命数据,以获得长时间跨度的束流寿命变化趋势。通过使用Pearson相关系数对束流寿命异常原因进行分析,发现合肥光源束流寿命受储存环真空压强和高频腔压的影响较大。该束流寿命清洗程序处理快捷,获取的高质量束流寿命数据可以为合肥光源的健康状态检测诊断和预警提供重要依据。

不同占空比的脉冲光源对工业大麻生长和生理生化的影响

试验研究室外栽培条件下,利用不同占空比的脉冲光源对工业大麻进行补光,探究其对工业大麻生长发育、生理生化以及主要大麻素含量的影响。结果表明:占空比100%(LED1)和占空比70%(LED2)的光源促进了工业大麻株高、茎粗、SPAD值以及花叶干重和鲜重的增加,但LED2与不补光(CK)差异不显著,而占空比50%(LED3)光源显著降低了工业大麻的株高、茎粗、SPAD值以及花叶干重和鲜重;LED1、LED2和LED3提高了工业大麻叶片中可溶性糖、可溶性淀粉以及游离氨基酸的含量,LED1与CK差异显著,LED2和LED3与CK差异不显著;LED1和LED2显著降低了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CTA)活性,而LED3显著促进抗氧化物酶(SOD、POD和CTA)的活性;LED1显著降低了四氢大麻酚(THC)和大麻二酚(CBD)的含量,而LED1、LED2和LED3显著提高了大麻萜酚(CBG)的含量。LED1和LED2光源均可以促进工业大麻的生长发育,增加可溶性渗透调节物质含量,降低抗氧化物活性,增加CBG含量,为今后利用节能(占空比)脉冲光源提高工业大麻品质和产量提供理论参考。

波长可调的量子点纠缠光源(特邀)

可按需产生纠缠光子对的量子光源是光量子网络中的重要组成部分。半导体量子点可确定性地产生高纠缠保真度的光子对。基于量子点构建量子网络所需的量子中继单元时,需要多个发光波长一致的高质量纠缠光源。然而量子点形貌、组分和应力的不均一性严重限制了基于量子点的量子中继器的可扩展性。国内外研究团队发展了多种量子点生长后调节技术,成功调节量子点精细结构劈裂并通过联合多个调节自由度实现多维度的调节。本文综述了目前联合多个调节自由度实现发光波长和精细结构劈裂均能调控的实验方案,总结了不同方案的调节方法和研究现状,并介绍了将量子点与光学微腔相结合通过Purcell效应能进一步提升纠缠光源的性能。最后,对该领域的未来发展进行展望。

不同波长LEDs光源对苦荞芽菜生长、生物活性物积累及抗氧化活性的影响

为探究不同波长LEDs光源对苦荞芽菜生长的影响,本研究以黑暗(D)作对照,采用单色红(R)、蓝(B)、绿(G)光源培养苦荞芽菜,收获后分别测定其形态指标、生物活性物积累量、类黄酮合成关键基因表达量及抗氧化活性指标,结果表明:B处理的苦荞芽菜下胚轴呈深红色,伸长生长受到强烈抑制,花青素、总黄酮及总酚积累量均最高,分别是D的7.18、2.96和2.49倍;R处理的下胚轴呈浅粉色,上述3种生物活性物积累量分别是对照的2.56、1.68和1.40倍;G处理的下胚轴伸长与R相似,外观呈透明白色,生物活性物积累量与对照无显著差异。B和R均强烈诱导类黄酮生物合成通路上关键结构基因表达,显著增加苦荞芽菜下胚轴抗氧化活性。此外,各单色光处理均未显著影响苦荞芽菜可食用部位的鲜重。由此可见,红、蓝LEDs光源可显著影响苦荞芽菜形态生长,并增加其生物活性物积累及抗氧化能力,以蓝光最佳。

基于单片机的智能光源跟踪系统设计

为了解决光能转化率低的问题,设计了一种基于单片机的智能光源跟踪系统,系统采光板上安装的光敏电阻可以实时检测到光信号,光信号转换为电信号后传送给单片机处理,单片机驱动步进电机调整采光板的高度和方位去追踪光线,确保光线垂直照射,提升光能的利用率。文中给出了系统的设计方案、硬件设计、软件设计,并对系统进行了调试和运行。结果表明,设计的智能光源跟踪系统能够安全可靠地工作,具有良好的跟踪精度和灵敏度,达到了预期的效果。

井下巷道新型可见光通信光源布局方法

目的针对井下巷道可见光通信信号差异大,导致接收端信号误差增大的问题,方法提出一种井下巷道新型可见光通信光源布局方法,并同现有光源布局方法进行对比,从光照度、接收功率、信噪比三个方面评估两种布局方法的系统性能。引入照度均匀度(IU)、功率标准偏差(STD)和信噪比的变化系数(CV)评估系统的整体性能。结果通过仿真实验,分析不同半功率角对本文布局方法系统性能的影响,从而得出半功率角的最优取值,为50°~70°。当半功率角为70°时,与现有光源布局方法比较,本文布局方法的光照度均匀度由0.758降至0.407,降低了46.3%,且最小光照度与最大光照度之间差异更小,光照度分布更均匀;功率标准偏差由0.97降至0.42,降低了56.7%,且降低了功率波动,接收功率分布更均匀;信噪比变化系数由0.0137下降到0.0072,降低了47.7%,信号分布均匀性更高。结论提出的光源布局方法整体性能优于现有方法的,为井下巷道的光源布局提供了新的解决方案。

光伏发电光源自动跟踪设计探索

为了在各种天气条件下持续追踪太阳光,从而充分利用太阳能的辐射能量,以STC12C5A60S2单片机作为控制器,利用光强检测跟踪法和视日轨迹跟踪法进行跟踪,能够根据气象条件自动切换追踪方式。研究了最大功率点追踪技术。在Matlab/Simulink环境下,利用扰动观察法进行模拟和仿真。仿真实验结果表明,该方法可以实现对太阳位置的最大功率点追踪。

宽谱光源谐振式光纤陀螺谐振特性分析

为优化宽谱光源谐振式光纤陀螺(RFOG)谐振腔设计,进行了RFOG谐振特性分析。首先,根据光场传输理论完成了宽谱RFOG光场传输特性分析,建立了宽谱RFOG谐振频差曲线模型,给出了谐振特性参数表达式。理论证明了宽谱RFOG的陀螺精细度和半高全宽约为谐振腔光谱曲线的1/2和2倍。其次,基于宽谱RFOG光场理论模型,分析了耦合器交叉耦合系数、附加损耗和谐振腔腔长等谐振腔关键光学参数对陀螺精细度和极限灵敏度的影响。最后,实验验证了谐振特性理论分析的正确性,并通过优化谐振腔参数实现陀螺零偏不稳定性0.059°/h,对谐振式光纤陀螺工程设计具有理论指导意义。

隧道壁面光源对驾驶员人眼可视距离的影响

传统的隧道照明方式是通过在隧道内安装顶部照明灯具来增大隧道内环境的明亮程度,然而传统的顶部照明灯具耗能大,极大地浪费国家电力资源。结合新研究出的壁面照明光源,开展实验研究其对驾驶员行驶过程中产生的影响,论证夜间隧道内壁面光源的照度值和可视距离的关系,从而有力证明壁面光源在隧道中应用能够满足驾驶员对隧道内环境判断的需求。

道路照明常用电光源光谱及检测方法

本文深入分析了道路照明中常见光源的光谱特性,LED灯珠深入分析卤素灯、荧光灯等电光源的工作原理与光谱输出特性,他们对光谱分析技术进行了细致研究,光谱分布测定及光源色彩评估。此外,探究道路照明效益与光谱能效特性影响,选用适宜的光源满足道路照明需求方法。这项研究在提升道路照明效果及增进节能降耗方面成果显著。

同步辐射光源实验中虚拟计算系统的设计和应用

【目的】高能同步辐射光源(HEPS)会产生海量实验数据,需要大量的高性能计算资源来处理和分析,进而支持多样化的科学研究。同时,计算环境需要提供安全的数据存储和访问控制机制,以确保数据的安全性和隐私保护。当前工作站的计算能力成为限制实验分析的瓶颈,庞大的数据量使用户难以创建本地数据副本。用户使用本地工作站进行数据下载和分析的传统方式已无法满足日益增长的实验需求,需要强大的云计算平台和计算系统支持。【方法】本文提出了基于虚拟化技术的HEPS云桌面计算系统,用于HEPS中的三维数据成像和晶体散射类等实验,其特点是对图像显示效果要求高,需要高性能的GPU计算和图像渲染。因此,利用计算集群的资源来提供虚拟云桌面服务,统一纳管计算资源并提高资源利用率非常重要。【应用背景】本文介绍了HEPS的基本情况、实验特点和虚拟云桌面系统的研究动机。【结果】本文设计了虚拟云桌面的体系结构、服务模式、认证系统、GPU的使用方法等。【结论】展示了虚拟云桌面系统在光源实验中的实际应用效果,体现了虚拟云桌面的优越性和在同步辐射光源领域的良好应用前景。

眼动跟踪仪的光源布局优化方法

使用角膜瞳孔反射法的眼动跟踪仪相比基于表观的方法具有较高的视线估计精度,在人机交互、AR/VR等领域具有较大的实际应用价值。但是角膜瞳孔反射法受制于角膜非球面的影响,需要光源距离较近,从而限制普尔钦斑处于逼近球面的角膜区域。但光源距离太近又会放大计算的误差,所以针对眼动跟踪仪的硬件结构缺乏量化设计指导的问题,提出了一种光源布局优化方法。通过计算机仿真的手段,建立了角膜的非球面几何模型,理论分析了不同光源布局下的平均视线估计精度,然后通过由粗到精的方式,优化求解得到最优光源布局,抑制了非球面角膜带来的影响。最后以两类典型的设备为例,在典型参数下分别讨论了头戴式和遥测式的最优双光源布局,结果可作为典型硬件设计的理论参考。

基于卷积神经网络视觉成像可见光室内位置感知模型与光源布局

针对基于接收信号强度(RSS)的可见光室内位置感知系统部署复杂、稳健性差、定位精度低的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)视觉成像的可见光室内位置感知模型,并研究了光源布局方式。首先,基于环境光和普通发光二极管光源进行了可见光视觉成像位置感知模型的设计和搭建;然后,通过CNN预训练模型提取图像深度特征;在此基础上通过研究不同光源布局模型中定位精度与光源数量、光源间距之间的关系,优化基于CNN视觉成像的室内位置感知模型的定位精度模型。实验结果表明:与基于RSS的室内位置感知模型相比,当定位误差分别小于2.1 cm和3.9 cm时,所提模型的置信概率分别提高了10%和6.7%;同时,与矩形布局方式和三角布局方式相比,十字布局方式的定位精度分别提高了9.5%和16%。

基于机器视觉的双光源烟用香精外观质量检测仪

烟用香精的应用配方和工艺是烟草工业的核心技术,国内各烟草工业把香型品类构建作为新一轮发展战略的选择,其差异化是各香烟品牌竞争的一个技术关键点。本文针对烟用香精配置加工工艺中人工判别质量差的问题提出了一种结合双光源照明的机器视觉方法,并基于此设计并制作了烟用香精的外观质量合格性检测装置。以白光和红光为主要测试光源,绿光为辅助检测光源,设置了双光源同轴前向照明的环境条件;通过光学平板固定照明装置和图像采集模块为一体,并组合滑台随着步进电机转动定点启停;基于机器视觉方法剔除反光点后自动分析色彩模型参数并检测其外观质量合格性。结果显示,单管样液图像平行测试的相对标准偏差均低于0.9968%,同批次样液平行测试的相对标准偏差均低于0.0217%。实验结果表明,所设计的仪器检测精度和重复性良好,可为进一步促进烟用香精配置检测行业智能化管理提供支持。