摘要：多曲面反射体车灯是目前高档轿车前照灯普遍采用形式。这种车灯具有很多优点 ,但其设计难度很大 ,必须依赖计算机辅助设计的手段 ,目前我国车灯企业不具备自主开发设计能力。为此研究了自由曲面反射式照明系统的设计理论和算法 ,采用多块均匀B样条曲面拼和构成的多曲面反射体 ,根据使用者提出的测试屏上不同位置的光型分布要求 ,从几何光学出发通过光路追迹确定曲面型值点的坐标 ,然后反算出控制顶点 ,得到满足复杂配光要求的自由曲面的结构参量 ,通过设置边界条件解决了分块式自由曲面反射器设计中棘手的区块间光滑连接的问题。研制的软件已能够从点光源出发自动设计出满足照明光型的多曲面反射体面型。

摘要：提出了一种基于准近轴光线追迹的冷像噪声的快速分析方法，给出厂适用于这类非对称光学系统的准近轴光线追迹公式，介绍厂在光学系统自动设计阶段控制或消除冷像噪声影响的方法．这些分析和控制已全部在北京理工大学研制的ＧＯＳＡ软件中实现．

摘要：光流法是运动分析最为重要的技术之一,其能够从相邻帧图像中恢复出目标物体以及背景的运动信息,从而实现目标检测、运动跟踪以及特征识别等.文中从全局光流计算的基本原理出发,详细分析了非均匀光照校正、能量函数构建和优化方案设计等全局光流场估计技术的关键步骤;同时深入探讨了全局光流场估计技术存在的大位移计算、遮挡检测、弱纹理运动估计等难题.最后对全局光流场估计技术所面临的挑战进行了分析,并展望了其未来的发展方向.

摘要：衍射光学元件(DOE)因其轻型化、小型化和多功能化等特点,在现代光学系统中得到了越来越广泛的应用。针对不同应用场景下DOE的性能需求,研究人员需要灵活运用DOE的设计方法进行设计。通过回顾DOE设计的基本原理简述了现有基于衍射原理和干涉原理的DOE设计方法,通过几种典型应用中的最新进展阐述了具体的DOE设计方法及其适用性,并对DOE设计中的难点及其在未来科技中的可能应用方向进行了展望。

摘要：针对在海量场景识别中现有透视失真校正方法的鲁棒性尚不理想,不足以用于对场景复杂、干扰较多的户外建筑物图像进行准确校正的问题,提出一种改进的户外建筑物透视失真校正方法.该方法针对建筑物的形状特点,结合手机的重力感应功能对Hough变换直线检测算法进行了改进,并使用RANSAC方法剔除部分错误直线,提高了算法的鲁棒性;利用消隐点坐标对图像进行校正,恢复建筑物的仿射结构,使其与训练图像更加接近;在实验中,将校正后的图像用于图像识别,并提出一种基于互信息的融合策略,将侧视图和校正后的图像结合在一起进行识别.实验结果表明,该方法能够鲁棒地对户外建筑物图像进行透视校正,极大地提高了户外建筑物识别正确率.

摘要：为了解决手工电弧焊接防护面罩存在的防护性较差及焊工视觉信息获取不足的问题,提出了增强现实头盔与焊接防护面罩相结合的支持交互操作的焊接防护系统。该系统采用基于视频增强现实人机交互的新思路,不仅解决了焊接中视觉信息不足的问题,而且其较好的隔离增强了对焊工的防护,同时还支持与焊工的交互,能对焊接进行实时指导。根据增强现实技术的概念和原理提出了支持交互操作的增强现实焊接防护系统,给出了这种新型焊接防护系统的设计思路、体系结构以及关键技术。展望了其应用和发展前景。

摘要：粒子系统很好的能够实现三维复杂自然景物的模拟,设计一个通用的粒子系统可以大大提高粒子系统的效率,同时在计算机性能允许的条件下表现出逼真的效果以满足虚拟现实中“沉浸感”的要求。使用面向对象的方法设计了一个通用的粒子系统,用通用的用户接口实现了不同物态和同种物体形态的实时切换,讨论了系统设计所需要的若干关键技术,所完成的粒子系统仿真效果逼真并能达到实时性要求。

摘要：采用自由曲面透镜作为分束器以生成具有任意能量比的离散光斑阵列。根据能量守恒定律,将入射光束划分为一系列与光斑阵列对应的子区域。对于每个子区域,采用分离变量法计算子区域与相应光斑之间的光线映射关系,并采用最小二乘法构造遵循该映射关系的自由曲面。提供两个设计实例以检验自由曲面分束器的可行性:第一个设计可生成具有相同能量比例的高斯光斑阵列,第二个设计可产生具有预设不均匀能量比例的矩形平顶光斑阵列。仿真结果表明,考虑菲涅耳损耗后,两个设计实例的光输出比均高于89%。

摘要：自由曲面为光学系统设计带来了新的设计自由度,可以实现性能与参数更高、结构更紧凑的系统,但自由曲面的加工与检测难度较大,应在设计过程中对工艺性进行实时表征与控制。使用正交多项式面型可以较为容易地实现自由曲面同基底曲面矢高差的控制,但目前常用的大多是在圆域内正交的多项式,对于自由曲面离轴非对称系统中曲面常用的矩形孔径或者方形孔径局限性较大。针对以上问题,提出了采用方域内具有正交特性的二维Chebyshev多项式以及二维Legendre多项式进行自由曲面成像系统设计的方法。提出采用正交多项式孔径边缘积分的约束方法,以及采用控制方域正交多项式系数平方和的方法,配合正交多项式系数的其他线性约束,在不明显降低系统成像质量的情况下,实现高效的自由曲面系统设计以及曲面检测难度的实时表征与控制。通过多个不同结构的自由曲面成像系统设计实例,说明了所提出的设计方法的可行性与效果。所提出的方法为常用的有矩形曲面孔径的自由曲面系统设计提供了新思路,可以有效提升整个自由曲面系统研制过程的效率。

摘要：随着虚拟现实与增强现实技术的快速发展,近年来越来越多的虚拟现实与增强现实相关应用走入大众视野.在众多显示设备中,头盔显示器以其高沉浸感、实时交互性及其广阔的应用领域在虚拟现实与增强现实技术中占据重要地位.文中介绍了头盔显示器光学系统成像原理;分析总结了从不同的技术角度解决的传统头盔显示器体积与质量大、调焦与辐辏不匹配等问题的3种新型头盔显示器,包括自由曲面头盔显示器、波导型头盔显示器和真实立体感头盔显示器,阐述了用户佩戴头盔显示器的视疲劳主观和客观评测方法;最后对头盔显示器的未来发展趋势进行了展望.