面向激光跟踪仪跟踪恢复的合作目标视觉检测

为了实现复杂场景下激光跟踪仪跟踪恢复过程中合作目标靶球的检测,本文研究了基于深度学习的靶球检测方法。首先,分析靶球自身特点、应用环境及它在跟踪恢复过程中的作用,然后根据Faster R-CNN模型原理与跟踪恢复应用需求提出基于超特征与浅层高分辨率特征信息复用的改进方法生成新的融合特征图,并优化区域建议提取参数,协同解决图像中目标多尺度变化与小尺寸导致目标漏检率高的问题;同时提出一种基于强背景干扰的困难样本挖掘方法提高模型对外形颜色等与目标近似的干扰物识别能力,解决模型误检测率高的问题。最后,本文构建了目标靶球数据集并进行了对比训练与测试。测试实验结果表明:本文提出的基于强背景干扰困难样本挖掘方法的改进Faster R-CNN模型在目标多尺度、小尺寸检测,以及对复杂背景中相似干扰物的辨别能力都有提升,最终对测试集的检测精度达到了90.11%,能够满足激光跟踪仪跟踪恢复过程对合作目标靶球的视觉检测精度要求。

基于海绵状纳米多孔金盘的G-四链体表面增强拉曼散射传感器

G-四链体是由富G序列的DNA折叠构成,在转录调节、DNA复制和基因组稳定性方面都发挥着重要作用.然而,很多G-四链体的识别技术都局限于荧光检测技术.由于目前荧光技术灵敏度不足,而没有被广泛应用.针对这一问题,实验制备了一种海绵状纳米多孔金盘(Spongy nanoporous disks,SNPD),将其作为表面增强拉曼散射传感器(Surface enhanced Raman scattering sensor,SERS)的基底,以孔雀石绿(Malachite green,MG)作为信号分子,建立了一种高灵敏G-四链体SERS识别技术.SNPD直径约为360 nm,高度约为75 nm,内部孔径大小约为15 nm.其具有独特的海绵状结构,高密度的韧带和孔径结构,为表面等离子体共振提供了大量增强热点和结合位点,大大增强了MG信号分子的Raman振动峰,有力地提高了G-四链体的检测灵敏度,其检测限低至100 pmol/L.此外,研究发现G-四链体无需通过复杂的标记过程,能够特异性捕获MG至SNPD表面,而捕获作用并没有在ssDNA和dsDNA中发现,表明传感技术具有良好的选择性.

波导式偏振调制测距系统

为消除体相位调制器工作过程中热效应对偏振调制测距精度的影响,提出了利用波导式相位调制器替代体相位调制器的全光纤波导式偏振调制测距方法。对波导式偏振调制测距系统进行原理分析,利用琼斯矩阵得出传输过程中测量光偏振态的变化规律,建立调制信号频率、偏振光强度与被测距离的函数关系。然后,进行了直波导相位调制器特性测试,验证其半波电压随调制频率在3.5~7 V之间变化,正反电光响应一致性为-2%~3%。最后,构建波导式偏振调制测距系统装置并进行实验验证,重复性测试实验中测量平均误差为0.44 mm,测量重复性为0.54 mm,变距离实验中测量平均误差为0.39 mm。波导式偏振调制测距系统能够实现距离的有效测量,具有不产生热效应,结构简单等优点,在激光测距方面具有应用价值。

面向工业复杂场景的合作靶标椭圆特征快速鲁棒检测

针对工业制造现场复杂场景下典型合作靶标识别需求,提出了一种椭圆特征快速鲁棒检测方法。首先对预处理图像进行边缘跟踪和弧段分割筛选分组,通过基于帕斯卡定理的邻接象限弧段匹配和基于关系矩阵的边缘弧段聚类,对具有椭圆匹配性的边缘弧段实现快速聚类。然后采用非迭代最小二乘拟合方法获取椭圆参数,并根据参数特征去伪,得到最终检测结果。本文通过采用更加严格的椭圆匹配约束和更加高效的弧段聚类方法,有效减少了参数拟合阶段对非椭圆特征的运算量,具有良好的检测效率和检测结果可靠性。实验结果表明,本文算法对检测距离、光照条件、目标方位、图像噪声等干扰因素具有显著的抑制作用,在复杂场景条件下能够得到可靠的检测结果。本文方法对640×480 pixel的实验图像检测时间为183.2 ms,快于同类椭圆检测算法,满足了工业测量仪器在现场复杂场景中对合作靶标快速搜索与识别的性能需求。

基于强化学习的准分子激光器能量控制算法研究

光刻用准分子激光器的能量特性在集成电路的光刻过程中至关重要,直接影响光刻机曝光线条的精度。为了实现对于衡量能量特性的能量稳定性和剂量精度的精确控制,从放电电压调节的角度对激光脉冲的能量特性控制进行了研究。为了设计能量特性控制算法,首先对准分子激光器的放电特性建立了仿真模型,并验证了模型的有效性。然后,设计了基于强化学习的准分子激光器能量特性控制算法。最后在仿真模型上,分别采用Z-N(Ziegler-Nichol)参数整定的比例积分(PI)算法、粒子群优化(PSO)整定的PI算法和基于强化学习的算法对出光脉冲进行了控制,将最终的结果进行对比。实验结果证明,在基于强化学习的能量控制算法的控制下,激光器的能量稳定性小于4%,剂量精度小于0.3%,并且动态性能要优于Z-N参数整定的PI算法、PSO整定的PI算法。证明了算法的优越性,提高了光刻用准分子激光器的鲁棒性和实用性,满足了半导体光刻需求。

基于过焦扫描光学显微镜的光学元件亚表面缺陷检测方法

微/纳米尺度亚表面缺陷会降低光学元件等透明样品的物理特性,严重影响光学及半导体领域加工制造技术的发展。为了快速、无损检测透明样品亚表面缺陷,本文针对光学元件亚表面内微米量级缺陷的检测需求,提出了一种基于过焦扫描光学显微镜(TSOM)的检测方法。利用可见光光源显微镜和精密位移台,沿光轴对亚表面缺陷进行扫描,得到亚表面缺陷的一系列光学图像。将采集到的图像按照空间位置进行堆叠,生成TSOM图像。通过获得所测特征的最大灰度值来获得亚表面缺陷的定位信息。提出方法对2000μm深亚表面缺陷的定位相对标准差达到0.12%。该研究为透明样品亚表面缺陷检测及其深度定位提供了一种新方法。