透镜成像规律的新教法

关于透镜成像规律,在初中物理课程中就通过作图法作了简单介绍,在中专和高中物理课程中又作了类似的讲述.其共同的特点都是以一块完整的凸透镜为例.总结出了凸透镜成像作图时,常用的三条光线.所以,学生自然也就认为:只有一块完整的透镜才能按上述规律成像,可见他们对透镜的成像规律还没有完全掌握. 针对这种现象,我在中专物理课程中讲述这部分内容时,首先向学生提出了这样一个问题:半块和小于半块的凸透镜将如何成像?听     

透镜成像的图象分析方法

关于透镜成像问题 ,中专教材共提供了两种方法 ,即作图法及公式法 ,作图法即是采用发自于物体的三条特殊光线通过透镜汇交成像的方法 ,严格按比例绘图而成 ;公式法就是1u 1v=1f,通过这个公式来研究物距 u,像距 v与焦距 f的关系 .我在教学中还采用了一种图象分析方法 ,这种方法可以提示学生解决物理问题如何充分利用数学工具 ,不拘一格 ,寻求反映物理规律的最佳途径 .现介绍如下 :1　图象若凸透镜焦距为 f,物距为 u,像距为 v,可建立直角坐标系 uov,横轴为物距 u,纵轴为像距为 v,在 ou及 ov轴上 ,以焦距 f为边长作正方形 of Pf并过 P点任作一…     

反射成像法测薄凸透镜的曲率半径

笔者在采用自准直法测薄凸透镜的焦距时,发现一测定值与给出值相差甚远,并发现此时成像与平面反射镜无关.为了避免同学们在实验中误将此时成像当作利用自准直法的成像,笔者对其成像原理进行了分析,并利用成像原理设计了一种测薄凸透镜曲率半径的方法--反射成像法,弥补了"牛顿环法"只能测平凸透镜曲率半径的不足.     

双凸透镜系统成像规律分析

显微镜的组装是大学物理实验教学中一个非常重要实验内容,实验中要求物镜与目镜之间的距离(即显微镜的镜筒长度)设定为一定值.由于学生对凸透镜成像规律及显微镜成像原理等相关知识理解不够透彻,不少同学对镜筒长度为一定值这一要求存在疑惑.本文根据几何光学的知识,推导出不同镜筒长度双凸透镜系统的成像规律,并利用凸透镜成像公式计算出相应的放大倍率和成像位置.结果表明,两凸透镜之间的距离在成像过程中起着关键的作用,当二者之间的距离太大或太小时,均无法实现对物体进行放大的目的.     

凸透镜成虚像某些规律的探讨及订正

从实验中总结出不同类型物体通过凸透镜成像的某些规律并对笔者原先发表文章中某些结论进行了订正。     

闪光照相中的定量测量方法研究

对闪光X射线照相中的定量测量方法进行了初步研究。研究表明，基于台阶样品的对比块标定法是图像探测系统刻度的较好方法，该方法直接建立了在一定的实验条件下底片黑密度与待测物体（客体）厚度的关系（D-L曲线），并较好地解决了X光能谱的影响。针对轴对称旋转体物体成像的特点，建立了从一幅投影图像重建物体的三维图像的常数逼近法。     

基于序列图像的几何参数测量方法研究

随着测量技术的不断发展,现代工业对物体尺寸检测的准确性及快速性要求越来越高.文中提出了一种利用序列图像来测量物体几何尺寸的方法.使用数码相机获得标定模板的序列图像,通过直接线性变换(DLT)方法来标定相机内部参数,结合透镜成像的知识,对使用数码相机采集到的物体序列图像进行处理和测量,最终计算出物体的宽度和高度.实验证明...     

基于机器视觉的三维灰度重构技术

基于双目立体视觉三维重构原理,采用主动扫描实现特征匹配的三维灰度重构技术,通过特征结构光扫描物体表面,由经过预标定的两套成像传感器拍摄其图像,经过图像处理程序提取出特征点,完成特征匹配,再计算出物体表面三维轮廓,同时将成像传感器中的灰度信息映射到相应的特征点,从而实现特征点的三维信息和颜色信息的重构和匹配。该技术为三维彩色逼真场景的重构奠定了基础。     

凸透镜焦距测量方法概述

凸透镜焦距测量方法概述①朱基珍（广西工学院柳州５３００００）在几何光学实验中常用自准法、物距像距法（简称“ｕ、ｖ法”）和二次成像法等三种方法测量凸透镜的焦距。哪种方法较好，众说纷纭。三种方法各有特点，列表比较如下。自准法、“ｕ、ｖ法”、二次成像法比较...     

移动特征靶标的摄像机径向畸变标定

针对成像测量系统中镜头径向畸变影响测量精度的问题,提出了一种基于物面移动同心圆特征靶标的径向畸变标定方法。该方法先将固定在二维精密平台上的同心圆靶标置于垂直物面的特定位置,然后采集靶标图像,同时用最小二乘法以拟合得到的圆直径为条件,按一定方式移动特征靶标,直到拟合值达到极值或者在一定误差范围内。记录该幅图像,则其拟合得到的圆心坐标便是畸变中心,同时利用该幅图像,根据等差值半径和摄像机成像模型的半径的成像关系求出其畸变多项式系数。为提高特征靶标的移动效率,提出了坐标轮换最优化移动的方案。实验结果表明,该方法对畸变中心的标定精度可达0.6pixel,畸变多项式系数有效数字重复误差小于0.02,并可实现两者的一靶标定,且利用该法获得的参数能实现对畸变图像的准确校正。     

基于粒子群优化的水下成像系统标定

摄像机在水下拍摄时,经过不同介质的成像光线会发生折射,小孔成像模型不再成立,现有标定方法无法准确标定系统参量.针对此问题,本文提出一种基于粒子群优化的水下成像系统标定方法.在空气中应用张正友平面标定法得到摄像机内、外参量,通过求取特征点间相对定位距离,建立系统对水中物体的标定评价函数,并用粒子群算法对其优化,从而标定得到光心到防水罩距离、防水罩平面法向量和防水罩厚度.结果表明:基于粒子群标定算法得到的相对定位误差平均值分别为1.99%和0.62%,而应用高阶畸变折射补偿法得到的相对定位误差平均值分别为3.29%和2.68%;当被测物位于不同拍摄距离以及改变不同姿态时,由本文算法得到的相对定位误差均低于高阶畸变折射补偿法,且本文提出的标定算法可以得到高准确度的系统参量,为水下视觉研究提供了可靠的参量依据.     

CCD非可视区域下空间方位角检测方法

传统单目视觉系统在测量物体空间方位角方面存在一定的局限性,只能检测出视场范围内物体的空间方位角,对于不在CCD视场范围内物体的检测难以实现。为此,提出一种旋转矩阵法来测量非可视区域下物体的空间方位角。旋转矩阵法根据张正友标定法原理,通过对合作目标上的特征点进行识别标定处理,求出合作目标旋转轴空间方位角,间接求出物体在CCD非可视区域下的空间方位角。实验表明,该方法具有一定的可行性和稳定性,采用该方法计算出的物体空间方位角的均方根误差均不高于0.06。     

CCD非可视区域下空间方位角检测方法

传统单目视觉系统在测量物体空间方位角方面存在一定的局限性,只能检测出视场范围内物体的空间方位角,对于不在CCD视场范围内物体的检测难以实现。为此,提出一种旋转矩阵法来测量非可视区域下物体的空间方位角。旋转矩阵法根据张正友标定法原理,通过对合作目标上的特征点进行识别标定处理,求出合作目标旋转轴空间方位角,间接求出物体在CCD非可视区域下的空间方位角。实验表明,该方法具有一定的可行性和稳定性,采用该方法计算出的物体空间方位角的均方根误差均不高于0.06。     

平凸透镜焦距的测量与研究

测量平凸透镜的焦距, 除了用成像法以外, 还可用焦距公式法, 即利用勾股定理、 光的折射等方法测量 平凸透镜曲率半径、 折射率, 然后由厚透镜的焦距测量公式计算得到透镜焦距. 通过将成像法与公式法得到的结果 进行分析和比较可知, 厚透镜焦距测量的起始点并非透镜中央或边缘, 需要加以计算求出主点; 用成像法进行测量 准确度较高; 此实验作为拓展课程实验内容, 可以举一反三, 有助于培养学生的综合设计实验和科学研究能力     

一种基于光学三角法的形貌测量系统

提出了一种基于光学三角原理的物体形貌测量方法。从理论上推导出了被测点的相对高度与像点距离的线性公式,通过这个公式可以由像点距离计算出被测点的高度。在实际的测量系统中,通过工作台的精确位移和像点的移动距离可标定出线性公式中的未知系数。把被测物体放在工作台上,先测出被测点的像的相对位移,然后再通过公式计算出被测点相对屏幕的距离。试验中测量了一个圆柱体上的一些点的三维坐标,通过这些数据绘出了圆柱体的三维形貌。     

一种基于平面靶标的全自动标定方法

摄像机的快速高精度标定一直是视觉测量中亟需解决的主要问题,目前针对不同的摄像机成像模型有多种标定方法。提出了一种基于圆形标记点以及极径、极角的棋盘格角点排序算法,实现了单目和多目摄像机的高精度全自动标定。通过实验验证了该算法对于不同位姿标定图像的有效性和稳健性,实验结果表明改进后的标定方法既保证了摄像机的标定精度,又提高了标定的自动化程度,可以广泛应用于机器视觉中的单目和双目摄像机的标定。     

解动态平衡力中的变力

所谓动态平衡问题,就是通过控制某一物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这个过程中物体处于一系列的平衡状态。分析这类问题的常用方法是作图法、解析法和极端法,处理问题时各有其简便之处。     

一种基于双参考平面的等相位坐标标定方法

栅线投影三维测量中通过标定技术把二维的相位信息转化为高度信息,提出了一种基于双参考平面的等相位坐标标定方法。该方法利用被测物体上相位和两个参考平面上相位相同的位置坐标,通过线性插值得到物体表面的高度,而不是传统方法中将物体上的相位直接减去参考平面上同一坐标下的相位得到绝对相位,再建立高度和绝对相位之间的函数关系(将此类方法称为等坐标相位法)。所提方法能够同时解决相位-高度转换以及由于栅线投影系统的非线性响应导致的非正弦性误差的问题。理论和实验证实了该方法的有效性。结果显示,等相位坐标法得到的主要由条纹的非正弦性引起的均方根(RMS)误差不到等坐标相位法的一半。     

凸透镜成像中的问题

1　透镜成像的逆光路问题:运用逆光路讨论透镜成像是一种简便可行的方法,求解一些较繁、较难的问题时,用逆光路进行思考,常能得到较好的效果,并能拓宽理解思路.如图1所示,一束会聚光射向凸透镜后,会聚于主光轴上A点,A点距光心6cm.若撤去凸透镜,则光束的顶点位于原主光轴上B点,B     

薄凸透镜物像关系曲线的研究

研究了物体从-∞移动到+∞的过程中,各区间相应的像距变化规律,设计了实物成虚像和虚物成实像的实验光路,分别用3种对应的光路确定了各种条件下像的准确位置,用逐点描绘的方法绘制了薄凸透镜的物像关系曲线. 从曲线图上可求出薄凸透镜的焦距,总结出物体在空间的变化规律及像的性质.