顺电相KTN晶体中相位栅的衍射效率分析

为了在应用中提高读出光的衍射效率,必须合理选择参量。采用将KOGELNIK的耦合波理论与Kukhtarev方程相结合,可以得出顺电相KTN晶体中透射型相位栅衍射效率的解析式。对影响光栅衍射效率的各因素进行计算分析,发现衍射效率对入射角、晶体厚度以及外加电场的变化敏感,而45°入射角附近出现较宽的高衍射区。另外,晶体的吸收对衍射效率的影响可以忽略。结果表明,该计算分析有助于在实践中调整参量以获得较高的读出光衍射效率。

基于投影栅相位法的强反射物体高动态三维测量

文章在非接触三维重构中提出了使用长曝光拍摄的多图融合测量方法,灰度值的测量区间由得到的目标函数所定义,由像素灰度值与图像曝光时间的变换关系拟合得出目标函数,根据函数关系得出所需的拍摄曝光时间与图像数量,通过以上得到的条纹图与基于投射无条纹图产生掩模图的元素向量进行矩阵乘法叠加变换,使用伽马函数对其进行暗部处理后进行灰度值还原。最后通过相位解算和参数标定得到三维点云。本研究可应用于强反射物体的三维测量,扩大了结构光测量技术的适用范围。光栅投影技术在非接触测量中被广泛应用。在具有强反射特性的元件测量中,被测物会出现局部过亮或过暗的情况,产生相位误差,影响测量精度。为降低强反射特性在测量中的影响,文章基于长曝光拍摄多图融合测量,利用伽马函数对暗部处理后进行灰度值还原的方法,实验对多个测量对象的点云图像结果分析,验证方法可行性。本研究提高了光栅投影技术在强反射物体测量中的精度和适用范围。

运动折射率相位栅和背向光折变散射

本文按照Kukhtarev的光折变理论讨论了在LiNbO_3:Fe晶体内自发形成的运动折射率相位栅和由它所引起的强烈的背向光折变散射。

光折变晶体中全息相位栅的包迹

联立稳态带传输方程和耦和波方程 ,基于Kukhtarev模型和Moharam的场函数 ,以光强调制度为主要变量 ,求得了适用于任意干涉光强调制度及光激发效率为任意常数时的光折变晶体中全息相位栅包迹的解析解。在此基础上 ,分析了非破坏性读出情况下的衍射效率。

存储于同一空间点的两幅光折变相位栅交扰问题的研究

给出了利用角度复用技术同时存储两幅光栅于光折变记录介质同一空间点上的稳态空间电荷场解析表达式。发现第一幅光栅的基频分量中含有第二幅光栅的二阶分量的交扰 ,而其二阶分量中却含有第二幅光栅的基频分量的交扰。发现空间电荷场基频分量、二阶分量随归一化的光栅波矢 (k/k0 )变化的最大值偏离了单幅存储时的最大值 ,以及第二幅光栅的自身变化对第一幅光栅的二阶分量的交扰影响远大于其对第一幅光栅的基频分量的交扰影响。同时还发现了调制度m只影响空间电荷场的振幅 ,并不影响空间电荷场随k/k0 变化的极值点位置。

光折变相位栅的衍射性质

基于前向四波混频模型，在弱读出光强和强读出光强两种情况下，以及光折变相位栅相对干涉条纹的空间相移为任意值的条件下，给出了光折变相位栅的衍射效率的解析表达式。

用于强反射表面形貌测量的投影栅相位法

为了实现强反射表面三维形貌的光学非接触测量,提出一种改进的投影栅相位法。分析了强反射表面的反射光特点及其对相位解算的影响,指出了反射光亮度范围与相机动态范围的不一致是导致传统投影栅相位法测量失效的主要原因;提出了亮暗条纹投射、多曝光时间采集图像和图像合成等技术,使相机亮度测量范围与强反射表面的反射光亮度范围相一致,并分析了此方法的可行性和适应范围。最后,给出了改进投影栅相位法的条纹投射与图像采集步骤。实验结果表明,改进的投影栅相位法克服了强反射表面引起的条纹图像饱和或过暗问题,能够成功测量出99.6%以上的三维点云,有效解决了测量点云缺失问题,能够实现强反射表面三维形貌光学非接触测量。

现代人头骨面部某些特征的投影栅相位法测量研究

用投影栅相位法 ,定量测量现代人面颅骨的一些项目 ,分析比较了中国南方、北方面骨的特点及中国与欧洲现代人面骨的差异 ,并探讨该方法在人类学研究领域应用的可行性和实用性。发现 :1 不论云南、欧洲头骨 ,性别差异主要集中在线距项目上 ,男性测量值大于女性。 2 华北头骨的中面宽、上面高及其指数、颧上颌高和内侧两眶宽指数大于云南头骨 ,中面部的扁平度小于云南头骨 ,颧骨额蝶突的前外侧面比云南头骨的要朝向前方。 3 中国云南、华北现代人头骨上面部的宽度小于欧洲现代人头骨 ,上面部扁平程度大于欧洲现代人头骨 ;颧骨额蝶突的前外侧面比欧洲头骨更朝向前方。华北头骨上面部高度及其指数大于欧洲头骨 ;云南头骨上面高及男性的上面高指数与欧洲头骨无差异 ,云南女性上面高指数大于欧洲头骨。

投影栅相位法三维曲面检测技术

传统及常用的测量方法是使用三坐标测量仪进行逐点接触式测量。本文介绍了利用投影栅相位法进行三维曲面无接触检测的有关技术,包括测量原理、系统结构和数据处理方法,并给出了一个检测实例。

基于投影栅相位法的强反射表面三维测量

结构光三维测量技术以其非接触、精度高等优点而具有广泛的应用,但对于强反射物体表面,所采集的结构光图像会形成局部亮度饱和,导致信息失真或丢失,无法进行精确的三维重建。为实现强反射表面的测量,采用了一种改进的基于投影栅相位法的三维测量方法,对投影的相移编码图像二值化,并采用多幅不同曝光时间下所采集的图像进行融合,重建条纹图像序列,该方法增强了编码图像的鲁棒性,较好地解决了相机动态范围与物体表面反射亮度范围不一致的问题。实验结果表明,所提方法能够克服已有方法中图像局部饱和所导致的测量信息丢失的缺陷,实现对强反射曲面的结构光三维形貌的高精度完整测量。

基于投影栅相位法和多曝光图像融合技术的强反射表面轮廓检测

光栅投影三维测量技术因其非接触式、分辨率高和精度高等优点,已成为应用最为广泛的三维测量技术之一,但对于具有强反射表面的被测物,所采集的图像会出现局部过明或过暗的现象,导致测量的点云缺失,影响测量精度。为了实现强反射表面物体三维轮廓的精确测量,提出一种改进的多曝光图像融合技术。利用白光投射下不同曝光时长的图像制作掩模,分别与光栅投射下相应曝光时长的条纹图像相乘,将所得图像进行线性变换后叠加,再对其灰度值归一化后进行伽马变换和灰度值还原,最后利用所得条纹图像解相并计算被测物体表面三维点云数据。实验表明,该方法在一定程度上克服了因物体局部高光而导致的点云缺失,对于法兰片、标准块和U型卡三种具有强反射表面的被测物,分别能计算出99.8%、99.1%和99.3%的点云数据,实现了强反射金属表面较为完整的三维轮廓检测。

体光折变栅的高阶衍射

本文探讨了在光折变晶体中写入体相位栅产生高阶衍射的物理机制．在光栅的写入过程中，振幅和位相耦合分别引起光栅振幅和位相的不均匀．这两种不均匀性导致光栅波矢的附加横向分量，后者可有效地补偿高阶衍射的波矢失配．同时一旦高阶衍射在晶体表面出现，具有高增益值的光折变晶体通过多波耦合将保证它随传播距离增长，这是在光折变晶体中形成高阶衍射光束的重要原因．

光折变运动栅的性质

在较一般的情况下，即包括扩散，漂移和光生伏打效应情况下，讨论了光折变运动光栅的性质。文中指出有两个干涉条纹的最佳速度可供选择，Ｖ_（ｏｐｔ）^（１）增强空间电荷场，因而提高了光折变相位栅的衍射效率，Ｖ_（ｏｐｔ）^（２）引起空间电荷场相对干涉条纹π／２空间相移，这是二波耦合产生光能流不可逆转移的必要条件．

基于极线校正的快速相位立体匹配

基于双目结构的投影栅相位法利用相位值建立左右图像对应点匹配关系,但传统相位立体匹配方法匹配速度较慢,因此本文提出了一种基于极线校正的相位立体匹配方法来提高相位立体匹配速度。首先,通过极线校正算法将双目立体视觉几何结构转换成极线标准几何结构,即左图中任意一点在右图的极线是与该点纵坐标相同的水平直线。然后,在对左右相位图进行极线校正的基础上,给出了改进的相位立体匹配方法步骤。最后,通过对实物进行三维重建,分析比较了传统相位立体匹配方法与改进方法的性能。实验结果表明,与传统方法相比,改进的方法将匹配时间缩短了63%,能够满足工业应用对测量速度的要求。

基于相位法的三维测量系统的相移误差分析

采用投影栅相位法进行三维测量时,光栅移动的精密控制是整个测量系统的基础。针对相移误差,对硬件系统进行设计,通过步进电机细分控制实现更小、更平稳的相移误差;并对传统的四步相位提取算法进行优化,在优化算法中,稳定的相移误差项可以作为中间变量,即其大小随机变化不再对相位计算结果产生影响。实验结果表明:设计的硬件系统调试简单,步进电机可以实现最小1/128细分;优化后的算法有效地抑制了相移误差对测量结果的影响,进一步提高了表面微观形貌的测量精度和可靠性;从而使得测量系统的整体性能指标得到提升。

板料变形的投影栅三维快速测量技术研究

目前, 国内外研究的物体形面光学三维测量系统, 多用于静态物体的三维测量, 测量时间较长。本文研究了一种投影栅三维形面快速测量系统, 可应用于处于动态状态的物体的三维测量。文中介绍了其原理、相展开以及双CCD相位周期匹配等关键技术, 并且应用该系统对汽车侧围板变形进行测量。精度验证表明, 系统在测量范围内误差为10μm量级, 可用于工业快速测量领域。

反射栅扩散体工作原理与设计

在简述反射栅扩散体工作的基本理论依据后,重点对相位反射栅扩散体的声扩散特性、设计参数进行了分析说明,最后简要介绍了幅度反射栅扩散体。

自散焦晶体中阵列光束与写入晶格的相互作用研究

通过CCD观察了在自散焦光折变晶体中写入光子晶格的动态过程,发现了条纹分裂的一些新的实验现象,认为这是一种空间频率的倍频现象,这种现象是干涉条纹与写入光子晶格之间相互作用的结果,并用相位转移和相位分裂理论对实验现象做了初步解释.实验证明,利用局域光折变效应可以实现空间频率的倍频.

一种新型的空气扰动探测方法

基于光折变材料的二波耦合特性提出了一种新型的空气扰动探测方法。空气中的微扰导致入射到光折变材料中两束光的光程差发生改变,干涉条纹随之发生变化。由于光折变体相位栅建立时间比较长,体相位栅不能及时跟随干涉条纹发生变化,导致干涉条纹与体相位栅间的相移将随空气扰动信息的变化而变化。相移角的改变将导致瞬态能量转移,输出两束光的能量在瞬态能量转移作用下将实现对空气扰动信息的光调制,并且这种调制过程是一种差分调制方式。在接收端采用电差分检测方法便可解调出空气扰动信息。这种利用光折变体相位栅的差分探测方法在未来的探测领域将有广泛的应用前景。

投影栅相位法三维形体检测精确解相方法的研究

根据投影栅相位法三维检测实际应用中所遇到的频域处理的移频问题和被测物体与参考面的对应关系问题，分析了它们对解相精度的影响，提出了不移频和全场参考面的解决方法。经实例验证，它们在工程应用中取得了满意的效果。