基于无衍射光莫尔条纹的轴锥透镜锥角测量方法

为了准确地测量轴锥透镜锥角值，根据无衍射光同心圆环间距不随距离改变的特点和莫尔条纹放大的特性，提出了一种基于无衍射光莫尔条纹的轴锥透镜锥角的测量方法。当无衍射光束经分束器分光合束后形成莫尔条纹，平移其中一束光在图像传感器上的位置，实现莫尔条纹数量的变化，通过记录不同莫尔条纹下的中心距离计算出轴锥透镜锥角。实验以锥角为0.5°的轴锥透镜作为被测对象，与CMM测量结果进行比较，该文提出的方法相对测量误差近似为0.54%，重复性为0.86″，验证了该文方法测量轴锥透镜锥角的可行性。     

基于圆衍射条纹的激光准直系统设计

针对高层建筑电梯安装过程中导轨垂直度与平行度的要求,设计了一种新型的激光准直系统。该系统把带有同心圆衍射条纹的准直激光束透射过毛玻璃,用CMOS图像传感器作为接收器,获得准直激光束的光斑图像,由USB接口传输到计算机进行自动处理。基于改进的Hough变换算法,完成了同心圆衍射条纹中心的准实时自动提取,并能跟踪、记录条纹中心的变化轨迹。该系统可以在128mm×96mm的范围内接收准直激光束的圆衍射条纹,条纹中心提取精度在1～2个像素,很好地满足了实际应用的要求。     

一种短程无衍射激光图像定中算法

针对短程无衍射激光图像特点,提出了一种由亮度梯度确定图像中心的方法。利用光斑图像边缘的亮度梯度,设定图像二值化阂值范围,根据二值化结果确定光斑图像边缘点,对于各边缘点,利用圆上两点直径最长的原理,通过直径的中点确定圆心,求出均值,作为光斑图像的中心。本方法速度快、精度高,适合于实时性要求较强的应用场合,已经在实际应用中...     

基于相关因子的无衍射光斑图像定中算法

为实现无衍射光斑作为直线基准在复杂噪声背景下精确定中, 提出了一种基于相关因子的无衍射光斑图像定中算法。该算法先根据光强重心理论计算光斑中心的大致位置, 再将光斑图像转换成极坐标系下的灰度图, 并生成角频率与光斑图像空间频率相同的离散周期正弦信号, 求解其相位角并对各径向上的相位信息作均方差评价, 计算出极坐标系下理想光斑中心与实际光斑中心的相关因子, 从而达到定中无衍射光斑中心的目的。在模拟噪声环境下, 对比该算法与其他常规算法, 其结果表明:该算法抗背景噪声干扰能力强、计算耗时短, 具有稳定的亚像素定中精度。     

印刷电路板圆孔光电图像的同心圆检测方法

为了有效地检测印刷电路板(PCB)圆孔光电图像同心圆的圆心与边缘,在Hough变换的基础上提出了一种新的同心圆检测方法。利用同心圆的几何特点对点Hough变换边缘点的点组选取方法和搜索点组的图像扫描方向进行了改进:首先由累加阵列确定同心圆的圆心,然后由圆心到各个有效边缘点距离的均值求出半径,从而检测出同心圆的圆心与边缘。对实际采集的PCB定位圆孔光电图像进行对比实验,在提高检测精度、降低内存空间、减少计算时间方面,该检测方法的优势明显。     

涡旋光束轨道角动量检测及其性能改善

利用光栅检测涡旋光束轨道角动量(OAM)并进行性能改善的方法容易实现且能降低通信系统成本。将涡旋光束照射到周期渐变光栅和环形光栅的合适位置,观察衍射图中光斑的分布规律,并对入射涡旋光束进行检测。实验结果表明,通过判断光斑中暗条纹的数量和朝向便可确定入射涡旋光束的拓扑荷的大小和正负,利用相位校正技术或光束复制技术可以使衍射结果中的条纹更加清晰,使用这两种技术后可将检测到的拓扑荷数提高至30。该研究为OAM复用通信中的解复用和涡旋光的产生提供了依据。     

同轴双无衍射光的理论与实验

提出同轴双无衍射光的概念。如果两束汇聚角略有不同的同轴无衍射光同时存在，则它们相互之间叠加干涉后产生一种纵向呈周期变化的光场结构，这是一种新的光束空间分布，这种光束在横向仍是一种同心环光斑，可用于精密对准。而在不同纵向位置，这些同心环的强度分布是不同的，且是周期性变化的。同轴双无衍射光的轴向周期性可用于沿光束传播方向的定位。文中提出了双环缝法、分段圆锥透镜法、正弦相位环光栅法等实现同轴双无衍射光的理论与实验方法，分析了同轴双无衍射光的横向与纵向传播的衍射光斑特性，理论计算与实验测量的结果基本相符合。     

莫尔条纹分析在数字全息存储器中的应用

针对像素不匹配的数字全息存储器中出现的莫尔条纹现象,提出了利用莫尔条纹进行全息存储光路精确调整来实现像素匹配的方法.通过对CCD像面图像中莫尔条纹的周期和角度进行分析,得到光学系统需要的精确调整参数.实验中,实现了空间光调制器和光电耦合器阵列512×512像素的1:1像素匹配,该方法能提高读取速度并降低误码率.     

莫尔条纹分析在数字全息存储器中的应用

针对像素不匹配的数字全息存储器中出现的莫尔条纹现象,提出了利用莫尔条纹进行全息存储光路精确调整来实现像素匹配的方法.通过对CCD像面图像中莫尔条纹的周期和角度进行分析,得到光学系统需要的精确调整参数.实验中, 实现了空间光调制器和光电耦合器阵列512×512像素的1∶1像素匹配,该方法能提高读取速度并降低误码率.     

莫尔偏折法测透镜焦距中的条纹二值化方法

当用莫尔偏折法测量透镜焦距时,条纹区域随着被测透镜和系统光学参数的不同而变化。针对此情况提出了确定条纹有效区域和选择二值化阈值的方法。该方法根据条纹图像数据的行列极值确定条纹的有效区域。介绍了该方法的实现过程,并分析了在有效区域内根据图像数据的灰度直方图自动选择二值化阈值的原理。给出了依据该方法提取条纹的示意图,以及用莫尔偏折法测量透镜焦距的实验结果。     

Automatic Analysis of the Phase Object Using Projection Moire Deflectometry

ＡｕｔｏｍａｔｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＰｈａｓｅＯｂｊｅｃｔＵｓｉｎｇＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＭｏｉｒｅＤｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ￥ＷＡＮＧＭｉｎｇ（ＢａｓｉｃＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００２９...     

无衍射光的干涉实验与理论分析

分析了两束无衍射光的干涉场分布形式和干涉条纹轨迹。将一束单色光入射两小孔产生的两束相干光照射轴锥镜,在轴锥镜后将产生两束无衍射光。根据单束倾斜光入射轴锥镜的无衍射理论,分析出这两束无衍射光产生的干涉场为每束无衍射光的无衍射场的线性叠加。利用零阶贝塞尔函数的零点公式,推导出两束无衍射光的干涉条纹的轨迹为双曲线。计算结果表明,干涉场中两中心的间距与两孔实际的间距和干涉场距轴锥镜的距离成正比。实验结果与理论仿真相一致。     

X-ray interferometric moire fringes in the presence of temperature gradient within the frameworks of eikonal approximation

An expression for local period of interferometric moire fringes is obtained in the eikonal approximation. The earlier developed theory was employed for the case of temperature gradient in the mirror block of the interferometer. The geometric shape, the intensity distribution, and the dependence of local period of moire fringes on the coordinates were obtained. It was shown that in the direction of applied gradient the fringes are of purely dilatational type, while in the perpendicular direction they are of purely rotational type.     

同心环形光栅环状莫尔条纹在光学系统焦距测量上的应用

本文提出一个确定任何光学系统焦距的普遍方法，并从理论上论述了同心环形光栅环状莫尔条纹的产生机理，推导出由光栅副所产生的环状莫尔条纹测量光学系统焦距的定量表达式，并在实验上给出了测量结果。实验表明，使用该方法非常简便，有很广的应用范围。     

Method for extracting Bessel-structured light fringes’ center lines in a triangulation measurement system

To accurately extract the center lines of the structured light fringes is of the utmost importance for an active vision measurement system based on the laser triangulation method. The characteristic of the ring-structured light fringe pattern in the triangulation measurement system by a Bessel beam has been analyzed. The normal directions of the fringes are determined by solving the directions in which the change of the gray distribution is the greatest. The positions of the light fringes’ center lines can be obtained in normal directions by using the 2D derivative-sign binary map. The experimental results show that the center lines of the ring-structured light fringes can be accurately extracted with the method and the extracted center lines have a good consistency with the original center lines.     

利用莫尔条纹的准正弦特性的三维轮廓术

分析了两个矩形光栅迭合产生的莫尔条纹的光强分布特性，通过选择适当的光栅参数，可得到一个近似的正弦分划板，并把它用于三维面形测量中，实验结果表明，这种方法简单，易于自动处理，有广泛的实用价值。     

轴锥镜成像系统的点扩散函数分析

为了使大景深光学镜头在工业视觉检测中的测量结果更准确,必须对中间图像进行复原,点扩散函数是图像复原的关键。根据轴锥镜最大无衍射距离公式设计了无衍射成像系统,以标量衍射理论为基础,在频域范围内利用稳定相法推导出系统的点扩散函数公式。利用准单色光理论,分析非相干光照明下的点扩散函数与锥镜夹角和离焦量的关系。仿真和实验结果表明:轴锥镜夹角越大,点扩散函数中心光强越强,衍射条纹越密;离焦像差对点扩散函数的影响与之相反。     

自由立体显示器中锯齿状交错狭缝光栅的设计

光栅式自由立体显示由于易存在莫尔条纹和串扰的问题而影响其显示效果.利用斜光栅可减轻莫尔条纹但增加了视点间的串扰.本文提出一种减轻莫尔条纹的光栅设计方法,同时对可视区域影响较小.设计中对光栅进行分段,并将相邻两段狭缝错开一定距离.该方法能减小通过同一狭缝看到两相邻子像素之间的黑条的比例,获得较宽且较淡的莫尔条纹,从而减轻了视觉干扰.仿真结果表明该光栅相比传统垂直光栅,莫尔条纹亮度下降了108.1%,而可视区域仅减小32.8%,具有较高的实用价值.     

Recording and optical processing of images of projected fringes in the study of objects with a periodic surface texture

Specific features of application of the fringe projection method to the study of objects with a periodic surface texture are analyzed. It is shown that a moire pattern is formed in the image recording process. It is caused by the superposition of two periodic structures, namely, the image of the texture of the surface under study and the system of projected fringes. The bending of moire fringes in the pattern is determined by the summary effect of two functions, which describe the bending of the images of surface texture and the system of projected fringes, because of the deviation of the relief shape from the comparison plane. A method for the optical processing of a photographic image by two coherent light beams is described, which makes possible a separate interferometric visualization of the aforementioned functions. Results of experimental studies are presented.