摘要：针对现有多波段成像系统体积大、功耗高和集成化设计困难的问题,本文提出了一种基于单传感器的三波段共口径成像光学系统的设计方法。首先,在光学系统的光阑处设计1×2多波段透镜阵列,把可见光波段和短波红外波段同时成像在一个像平面上,并把两个波段中心波长的成像位置偏差控制在一个像元内以实现双波段融合成像。然后,针对双波段成像衍射极限不同的问题,提出分通道透镜阵列的离轴偏移量和通光口径大小联合优化方法,并采用双电动光阑高速控制三个成像通道的切换速度。最后,设计了一个基于单传感器的焦距为30 mm,工作波段分别为480~900 nm、900~1700 nm和480~1700 nm的三波段共口径光学系统。设计及分析结果表明该系统具有成像质量好、结构紧凑、无运动光学元件、成像波段切换速度快等优点。

摘要：在平面光学元件加工和应用中,采用真空吸附方式进行装载,具有快速、稳定的优势,而真空吸附对平面光学元件的面形影响不可忽视。基于有限元分析方法,针对功能窗口限制、倒立装载等特殊需求,对真空吸盘气道进行优化设计,并通过实验对真空吸盘的实际效果进行分析。实验结果表明,在吸盘不锁紧状态下吸附,平面光学元件在中心Ф10 mm、Ф20 mm和Ф40 mm范围内,面形PV分别为1.2 nm、5.1 nm和20.8 nm。在此基础上,论文进一步分析了装载平台平整度、吸盘装载方式和吸盘锁紧力对吸附结果的影响,结果表明:平面光学元件吸面型随着装载平台平整度的提升而提升;装载平台平整度2μm条件下,采用四螺钉、2.5 N·m扭矩进行边沿固定,吸附效果达到最好,在中心Ф10 mm、Ф20 mm和Ф40 mm范围内,面形PV平均值分别为7.8 nm、27.7 nm和114.2 nm,装载重复性标准差为0.93 nm、3.2 nm和10.6 nm。

摘要：双自由曲面光束整形系统可在不改变光束相位分布的情况下实现光束空间光强分布的按需调控,然而其需要设置虚拟平面来进行双自由曲面面形的求解。研究发现,传统单一虚拟面法在应用于结构紧凑和扩束倍率较大的系统时,存在设计不精准、整形效果差等缺陷,为此,提出了一种基于虚拟面迭代策略的双自由曲面光束整形系统设计方法。基于不同参数的同轴透射式和离轴反射式光束整形系统的数值仿真研究结果,表明该方法可有效规避传统虚拟面法的局限性。以将束腰半径为5 mm的高斯光束整形为半径30 mm的准直平顶光束的透射式双自由曲面光束整形系统为例,虚拟面迭代法所设计的光束整形系统将光强分布均匀性和能量利用率相对于单一虚拟面法而言分别提升了2.93%和8.93%。

摘要：兼具高精度、高稳定性并能实现非接触测量的光谱共焦位移测量系统在工业、医疗、科研等许多领域得到了广泛应用。目前制约光谱共焦位移测量系统应用发展的因素是大量程和高线性度。讨论了光谱共焦位移测量系统中色散物镜实现线性轴向色散的条件,设计了一种高线性色散和大色散范围的色散物镜,指定了适合的公差范围,加工装配了一组色散物镜,搭建了光谱共焦位移测量系统,采用双频激光干涉仪进行了位移标定,并对标准量块进行了厚度测量。结果表明,该系统工作波段为450 nm~650 nm,实际位移范围为10 200μm,线性拟合判定系数R^(2)达到0.993 7,实际测量最大误差仅为3μm,证明该光谱共焦位移测量系统同时具备大量程、高线性度和高测量精度的特点。

摘要：本文提出一种基于Zynq平台的光电跟踪系统在线辨识方法,解决了传统辨识方法繁琐低效的问题。通过设计A/D与D/A模块的数据采集与驱动程序,实现了实时采集与控制,并在Zynq上运行VxWorks操作系统。利用FFT技术实现了频率特性在线测量,并采用带自然选择的混合改进的量子行为粒子群优化算法进行系统辨识。实验结果表明,该方法具有高精度的频率特性测量和准确的系统辨识能力,为光电跟踪系统提供了有效的实时控制与优化手段。

摘要：为了抑制倾斜校正系统中的时变扰动,提出了一种基于特征扰动频率辨识的自适应扰动抑制方法。采用最小均方误差准则对闭环系统误差进行特征扰动频率辨识,以实现自适应控制器参数的在线调整,且将辨识的滤波参数与控制器调整并行化设计。同时提出频率分割的方法,将低频扰动以及高频扰动的抑制相结合,进一步提高了特征频率辨识速度以及简化设计流程,实现对闭环带宽内的扰动自适应抑制。所提出的方法在倾斜校正装置中进行了闭环验证,实验结果表明该方法能快速辨识特征扰动并自适应调节控制器,可以在单频或多频时变扰动下提升系统的闭环性能。

摘要：多目标跟踪(Multi-object tracking,MOT)是计算机视觉领域的一项重要任务,现有研究大多针对目标检测和数据关联进行改进,通常忽视了不同帧之间的相关性,未能充分利用视频时序信息,导致算法在运动模糊,遮挡和小目标场景中的性能显著下降。为解决上述问题,本文提出了一种时空特征对齐的多目标跟踪方法。首先,引入卷积门控递归单元(convolutional gated recurrent unit,ConvGRU),对视频中目标的时空信息进行编码;该结构通过考虑整个历史帧序列,有效提取时序信息,以增强特征表示。然后,设计特征对齐模块,保证历史帧信息和当前帧信息的时间一致性,以降低误检率。最后,本文在MOT17和MOT20数据集上进行了测试,所提算法的MOTA(multiple object tracking accurary)值分别为74.2和67.4,相比基准方法FairMOT提升了0.5和5.6;IDF1(identification F1 score)值分别为73.9和70.6,相比基准方法FairMOT提升了1.6和3.3。此外,定性和定量实验结果表明,本文方法的综合跟踪性能优于目前大多数先进方法。

摘要：为实现微弱振动信号的实时、高精度解调,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的激光多普勒微弱振动检测及信号处理方法。采用全光纤结构的光学系统,振动信号处理系统则以FPGA为核心设计。改进相位解缠模块,在增大振动测量范围的同时,使其能适用于简谐振动与复杂振动。通过模拟振动实验验证了改进后相位解缠模块,且当振幅在80μm以内时,测量精度在5‰以内。通过对压电陶瓷实际振动目标测振实验,其频率测量误差在1 Hz以内,振幅与频率的测量精度均在1%以内。实验验证了该振动信号处理方案对于扩大振动测量范围与实现高精度目标振动解调的有效性。

摘要：星敏感器在太空作业时,易受到太阳光、月光和地气光等杂光的干扰,导致拍摄的星图灰度整体升高,背景均匀性较差,难以准确提取到星点坐标。针对上述问题并结合现有算法提出了一种复合型背景估计的杂光干扰下星图处理算法。首先,星点具有经点扩散成像后尺寸为直径3×3至7×7的特征,设计相应的背景估计模板,最后为提高算法鲁棒性,提高局部信息的利用率,再设计一个像素估计模板,两个估计模板同时计算后处理数据实现阈值分割;最后进行星点质心计算。通过试验证明该方法可以较好地抵抗杂光干扰,提高杂光背景下星点提取的精度。

摘要：薄膜衍射透镜是空间轻量化成像领域的一个重要发展方向。高性能聚酰亚胺薄膜材料由于其良好的综合性能得到广泛应用,但较差的可见光透过率以及空间环境下性能不稳定性限制了其在空间薄膜光学镜基底材料领域的发展。通过溶胶-凝胶提拉法在菲涅耳衍射透镜表面制备了二氧化硅增透膜,这种复合结构设计一方面提高了聚酰亚胺薄膜的可见光透过性,另一方面通过表面二氧化硅薄膜提高了其对空间环境辐照的耐受性,本研究可为后期空间光学薄膜衍射透镜设计及制备提供参考。