双焦干涉表面微观轮廓检测

本文论述一种高灵敏度的新型表面轮廓检测系统。该系统由双焦透镜偏振共路干涉系统及共模抑制电子处理系统两部分组成。可用于各种材料表面的无损检测。该系统的纵向灵敏度小于20A,横向灵敏度小于2μm。与Talysurf-6触针式表面轮廓仪对同一样品表面测试结果进行了比对,获得了满意的结果。

双焦干涉球面微观轮廓仪

本文论述一种高分辨率的球面微观轮廓仪。仪器由三部分组成：双焦透镜偏振共路干涉系统；五维球面扫描工作台及其驱动系统；共模抑制电子处理系统。可用于各种球形表面（如光学透镜，球面反射镜及滚珠等）的无损精密检测。实测结果表明该仪器的纵向分辨率可达０．１ｎｍ，横向分辨率小于２ｕｍ。

基于双焦成像的单眼立体视觉算法

对单眼立体视觉的双焦成像算法进行了分析.在1 m以内的深度范围里,双焦成像算法可以极好地恢复空间物点的深度.在此范围内,物点越远离中心区域,其深度值的精度越高.为了提高算法精度,需要校正非理想变焦图像对的中心点.分析了中心点校正方法,并给出了校正后空间物点深度恢复的实验结果.

高斯光束通过双焦透镜的聚焦特性

从 Collins公式出发 ,研究了高斯光束通过双焦透镜后的聚焦特性。在无光阑的情况下 ,给出了轴上光强和 x,y方向两束腰及其位置的解析公式。详细的数值计算表明 ,轴上光强最大点位于其中一个束腰位置附近或者相重合 ,但始终不能超过透镜较大的焦点。并且 。

红外双焦10×光学系统设计

与传统定焦系统相比,红外双焦光学系统具有宽视场搜索目标、窄视场跟踪目标的能力;与连续变焦系统相比,红外双焦光学系统机械结构简单,装调容易等优点成为近年来研究的热点。介绍了一种用于324×256中波致冷红外探测器双焦10×光学系统设计结果。系统焦距24～240 mm,F#2,采用切入式变焦方式,短焦宽视场的全视场角达到28.7°;长焦窄视场的全视场角仅为2.9°。二次成像技术的应用,可以有效的减小轴向尺寸。Code V光学设计软件进行优化得到在空间频率17 lp/mm处,宽视场和窄视场的MTF均大于0.5。

余弦平方-高斯光束的双焦开关和焦平面

为了研究余弦平方-高斯光束通过无光阑透镜后的聚焦特性,采用Collins公式推导了聚焦余弦平方-高斯光束轴上光强分布公式,并利用空间2阶矩法求得光束束腰宽度的解析表达式。通过数值方法研究了轴上光强的双焦开关现象和由束腰所在焦平面的焦移现象,得到了这两种现象随光束参量b、相对入射距离s′及菲涅耳数NF的变化关系。结果表明,只有b>1时才出现双焦开关现象,而实际焦平面在s′≠1时存在焦移。

基于改进形状上下文的双焦图像深度估计

针对深度估计时两幅双焦图像特征点的误匹配问题,提出了一种基于改进形状上下文特征点的校正方法。首先引入了对尺度、视角、光照等具有不变性的SSURF特征向量,利用SSURF特征向量匹配算法在双焦单目视觉系统采集的焦距不同的两幅图像之间进行目标SSURF特征点的匹配。提出一种改进的形状上下文描述符,对局部特征匹配点对进行误匹配的校正。然后根据空间物点与所成像点距图像中心矢量大小及摄像机的焦距值之间的几何关系,利用校正后的特征点完成相关的计算从而获取目标物的深度信息。实验表明,校正后的方法进行深度估计具有较小的误差和较好的估计效果。该深度估计方法有较大的实用价值。

部分相干部分偏振矢量双曲余弦-高斯光束通过双焦透镜的传输特性

基于电磁束相干和偏振性的统一理论,推导出部分相干部分偏振矢量双曲余弦-高斯光束通过双焦透镜后交叉谱密度的解析式。部分相干部分偏振矢量高斯谢尔模型光束通过双焦透镜的传输和部分相干部分偏振矢量双曲余弦-高斯光束通过常规透镜的传输是2个特例。研究表明:聚焦矢量双曲余弦-高斯光束的光强、偏振度、光谱相干度和焦移与离心参数、相关长度、束腰宽度和透镜焦距等参数有关。

无标定主点坐标的双焦测距算法及精度研究

成像物镜具有两个独立的焦距,通过对空间物体成像并进行分析可获取其深度信息,此即双焦测距的原理。本文首先分析了图像主点坐标标定对双焦测距精度的影响,找到了双焦图像中两种相对于主点坐标的不变量,进而提出了基于此不变量的双焦测距算法,避免了繁琐的标定环节并提高了算法精度。与传统算法的实验对比表明了本文算法是正确可行的。

基于局部特征匹配的双焦单目立体视觉深度估计

针对基于双焦单目立体视觉的图像焦距变化和相似图像误匹配率高的问题,提出利用局部特征描述子结合"两步匹配法"进行图像匹配。将局部特征描述子引入基于双焦单目立体视觉系统中进行图像匹配。提出"两步匹配法"获取特征点集合,即交换小焦距与大焦距图像匹配顺序获取两个特征点集合,求交运算得到新的集合,并计算深度值。实验结果表明,SSURF(Simplified Speed-Up Robust Feature)匹配速度最快,获取的深度值与理想的深度值误差较小,从而验证了将局部特征用于双焦单目立体视觉进行图像匹配从而完成深度估计是可行的。

激光双焦干涉球面微观轮廓仪

激光双焦干涉球面微观轮廓仅是一种高灵敏度的表面粗糙度测量仪器。本文描述了利用激光双焦透镜偏振共路干涉系统及计算机自动控制系统对各种球面进行实时扫描、采样及数据处理的新技术、新仪器。实测表明该仪器的纵向分辨率小于1nm，横向分辨率小于2μm。

大视场间隔双焦面成像遥感相机焦面装调

大视场间隔的双通道面阵焦面相机在以往的遥感相机中比较少见,其工作在近红外谱段,应用在可见谱段的多通道相机装调方法不再适用,对其装调方法进行了研究。首先,从光学角度分析装调原理,抽象出了数学模型进行了详细分析,得到系统误差公式。因为在以往的光学装调中,该系统误差很小而一直未被重视,但是对于此处涉及的遥感相机,其误差已严重影响测试精度。之后,进行了装调测试方案的详细分析,提出采用一维转台的测试方案,其相比二维转台方案的误差源更少,精度更高,且可节约资源。最后,进行了实际的装调测试和数据处理分析,从中剔除系统误差影响,焦面装调精度为1.0μm,装调结果优于0.3个像元,得到的焦面的星点像曲线与理论设计结果基本一致。结果表明,提出的测试方法精度高,装调方案合理可行。

激光双焦干涉球面轮廓仪实时扫描及数据处理系统

介绍了一种双焦干涉球面扫描轮廓仪，该仪器利用计算机及自动控制系统对曲率半径从±5mm～±30mm的球面进行扫描驱动及采样，并将球面轮廊信号通过A/D转换及数据处理后显示打印表面轮廓参数。整个系统功能齐全。

基于双焦单目视觉的航天器间相对位姿确定算法

文章首先利用双焦成像算法确定航天器间的相对位置,再利用相对位置确定两个航天器间的相对姿态,最终获取相对位姿参数的解析解。在给定相机两个独立焦距条件下,对双焦深度估计误差进行分析,指出影响其精度的因素,并对相对位姿参数估计精度进行了讨论。最后,对该算法进行数学仿真,仿真结果表明该算法能够满足航天器相对位姿确定精度和实时计算要求。

复变量双曲余弦平方-高斯光束的双焦开关

推导了复变量双曲余弦平方-高斯光束(EchSGB)通过无光阑透镜系统后的轴上光强分布公式,在此基础上通过大量的数值分析发现,在菲涅耳数较小的情形下,当光束参数a<0.91且b>1时,轴上焦点出现两次位置不同的跃变-双焦开关(DFS)现象,讨论了光束入射距离及光束参数对其产生和变化的影响。最后对该光束的特例-余弦平方高斯光束的DFS现象作了一些分析讨论。

折射一衍射式双焦角膜镜设计

利用位相型衍射透镜和折射透镜的组合，给出一种接触式双焦眼镜的设计方法。

双焦干涉球面轮廓仪机构分析

介绍了双焦干涉球面微观轮廓仪的总体设计，对议器结构的核心部分：扫描工作台和调焦系统的设计作了详细的分析并通过不同R的球面进行了实测示例。

双焦镜子片折射率和曲率半径系列标准化设计

在双焦镜片光焦度设计中,子片曲率半径是设计的重点,它取决于母、子片材料折射率,也决定着最终附加光焦度。在标准化生产中,规范给出子片折射率和曲率半径数值,可以提高产品质量和生产效率,对减少模具系列起到关键作用,在实际生产中执行效果良好。

基于双焦成像的测距技术研究

单目双焦立体成像是计算机视觉近年发展的一个重要分支,有着广泛的应用前景。单目双焦成像测距系统,通过改变相机焦距对空间物体两次成像并通过计算可以得到物体的距离。研究了摄像机标定精度、像点径向视差以及相机旋转或平移对测距精度的影响,分析了物体成像面积不随光轴变化的特性,提出了基于成像面积的测距算法,在新的目标距离公式中,用目标的成像面积代替了传统算法中的像点矢量,因此新算法不需要在频繁地改变相机焦距的同时反复地标定摄像机主点位置,这样就解决了双焦成像测距的实时性问题。实验结果表明,提出的算法较传统测距算法有更高的测距精度。

双焦立体图像对像素级匹配

介绍了基于双焦成像的同名点匹配方法,即利用区域匹配法以及灰度相似度判据,对图像对中同名点进行像素级匹配,并对区域搜索进行了改进,减少了运算量,提高了匹配速度。