摘要：偏振度和偏振角等偏振信息能够反映目标的偏振特性,根据偏振态的差异可以辨别目标,因此偏振信息在水下探测与识别等领域有重要应用。传统的水下偏振成像方法能够对水下图像进行散射抑制并复原光强图像,但这些方法忽略了对偏振信息的复原,造成偏振信息的丢失。因此,提出基于通道注意力机制的水下图像偏振信息复原神经网络,以拓展水下偏振成像的功能,将偏振度和偏振角信息进行复原。同时设计了基于偏振参量的内容与风格损失函数,进一步提升偏振复原效果。实验结果表明,该网络可有效地抑制水下图像的散射光,同时能较好地恢复线性偏振度和偏振角信息。所提方法对浑浊水下偏振成像技术的进一步应用具有重要意义。

摘要：为保证巡检机器人工作状态的稳定性以及安全性,在危险工况下代替人工完成巡检任务,设计了一种基于光学传感器多模态传感的移动机器人巡检系统。该巡检系统搭载深度相机、声振动传感器、气体浓度检测装置、红外热成像仪等传感模块,能够采取自动路径规划或人工手动遥控的方式工作;搭配成熟的图像处理和声纹识别算法,机器人在巡检过程中能即时判断待测设备运行噪声、热缺陷、设备外观、仪表读数等特征有无异常;通过局域网通信方式与智能仪控系统配合,替代人工实现大范围内被控设备的自动监测。实验结果表明,该巡检机器人能在复杂环境中进行高效、准确的巡检工作。通过多模态信息融合技术准确识别和定位故障点,自主决策最优的巡检路径。同时,全光智能技术保证了机器人高速数据传输和处理能力,大大提高巡检效率和质量,为恶劣条件下提高变电站智能化的运维水平提供了一种新型辅助手段。

摘要：为满足内窥场景下立体成像的需求,本研究依据内窥镜系统的构成设计提出一种快速可实现、灵活可扩展的多板协同的多通道图像采集多线程图像处理方案,可基于已有的单通道图像处理电路板,实现多通道相机的同步触发和影像采集。根据所提方案搭建一套双通道图像采集双图线程图像处理电子内窥镜系统,并与常规方案中设计的双通道图像采集单块图像处理电子内窥处理系统进行对比分析。搭建的立体电子内窥镜系统可以实现立体成像,图片分辨率固定为800×800像素,深度测量平均误差小于5%。基于所提设计方案搭建的双通道立体内窥镜立体成像效果显著、研发周期短、研发成本低、灵活性强,表明该方案可以实现并且可拓展到其他多通道系统,比如多通道不同焦距相机等。

摘要：基于光学无源方案的光纤盐度传感器中光与物质的相互作用长度受限,且通常需要单独的流体通道设计,增加了检测复杂度,为此提出了一种基于薄壁微管腔和环腔结构的光纤激光盐度传感器。将薄壁微管腔作为盐度敏感单元和光滤波器,与掺铒光纤相接构成光纤环形谐振腔。通过拉锥光纤耦合在薄壁微管腔激发出回音壁谐振模,其中心波长与盐度线性对应,实现薄壁微管腔内溶液盐度的传感测量。与无增益的微管腔透射谱相比,激光可以提供具有更高信噪比和更窄线宽的传感信号。实验结果表明,在0‰—45‰盐度范围内,提出的光纤激光盐度传感器的传感灵敏度为36.5 pm/‰,线性度达到0.99924,盐度测量误差小于±0.751 3‰,最小探测极限为0.485 5‰,且不需要额外的流体测量通道,有望成为海洋盐度探测的有力工具。

摘要：隧道管片定位是实现盾构管片自动拼装的关键。文中提出了一种基于深度学习视觉和激光辅助相结合的盾构管片自动拼装定位方法,分别利用视觉系统和激光测距系统计算待拼装管片的平面位姿和深度位姿信息。其中,视觉系统基于特殊设计的双阶段卷积神经网络可以实现管片表面定位标志轮廓特征的有效提取,提取精度和识别率相比于现有算法具有明显的提高。实验表明所提出的盾构管片自动拼装定位方法能够满足盾构管片自动拼装定位需求。

摘要：为了满足工业现场微位移测量的精密性实时性和可靠性要求,设计并制作了位置敏感器件(PSD)激光微位移测量系统.系统将调制带通滤波峰值检测等信号处理技术运用于激光三角法中,并利用PSD信号单通道处理方式,提高了系统的抗干扰能力.同时,系统采用自适应控制方法改变激光的调制频率,从而调整电信号的增益系数以适应各种测量对象.实验表明,在没有滤光片的情况下,系统有效地消除了背景光和暗电流的影响,测量频率最高可达2,kHz,分辨率达到0.035%,稳定性误差小于0.090%,线性度好于1.2%,大大降低了温漂的影响.

摘要：优秀的路标设计,可以简化路标识别算法并提高机器人定位与导航的准确性和实时性。本文针对结构环境下的视觉导航系统,设计了一款多功能路标并给出了相应的应用算法。通过综合考虑拓扑结构、几何结构和色彩选取等的优化,设计的路标可以提供丰富的信息,而且具有较强的抗干扰能力。基于所设计的路标可以实现基于单帧图像中单个路标的机器人定位与导航,以及在大范围内基于序列路标的导航,并且可以准确估计序列路标中下一路标的位置。在具有较多干扰因素的大厅和走廊中进行的机器人定位与导航实验表明,即使采用未经校正的鱼眼镜头,机器人定位误差最大仍不超过5cm,示教再现导航误差最大不超过10cm;且在长距离导航实验中可实现方便、准确进行路标切换,有效提高导航的实时性和抗干扰性,证明了所设计路标的有效性。

摘要：光纤光栅(FBG)的耦合模演化方程经过简单变换转化成Zakharov Shabat系统,该系统的位势参数q(z)与FBG折射率调制函数δneff(z)成正比关系,从而对特定的散射量利用逆散射理论中的Gel′fand Levitan Marchenko(GLM)积分方程求得δneff(z)。进而设计了50GHz零色散FBG方形滤波器,随后将得到的δneff(z)代入耦合模演化方程进行正向求解。计算结果表明,设计的FBG滤波器在所要求的反射谱具有恒定的群时延,同时也具有较好的幅度响应,相邻通道之间的串扰可小于-20dB。

摘要：由于人机工程和仿生学设计的需要,空间曲面越来越多地出现在产品设计中,对于这些表面起伏比较大的工件的激光标刻,必须采用动态调焦三轴光束控制技术。分析了动态扩束调焦的原理,从离焦量与像场腰斑位置和大小的关系确定了调焦范围,给出了动态扩束聚焦镜的设计方法。将动态聚焦镜与X,Y方向扫描振镜一起搭建了三维激光标刻系统,在自由曲面上的标刻实验验证了系统的可行性,这种标记方式同样适用于其他二维平面的加工。

摘要：通过将双马赫-曾德尔干涉仪(DMZI)分布式光纤振动传感系统和四旋翼无人机(UAV)监测系统融合,设计了一种基于YOLOv5s模型的多类别光纤振动传感事件精准检测方案。首先,通过地面站QGroundcontrol将DMZI与UAV进行联动控制。其次,将二维振动信号时频谱与无人机捕捉的对应原始图像共同送入YOLOv5s卷积神经网络模型进行识别检测。最后,为验证所提精准检测方案的有效性和可行性,对5种常见的传感模式进行实际应用环境下的实验测试与分析。实验结果表明,所提出的精准定位检测方案对5种传感模式的平均精度均值(mAP)可达96.6%,并且其平均识别检测时间可控制在5 ms内。