基于彩色光栅投影的快速三维测量方法

 针对条纹投影术提取物体高度信息的问题,提出了一种新的基于彩色光栅投影的三维测量方法。对选取G分量为255,R,B分量各取0或255而组成的青、白、黄、绿四色遵循格雷码原理进行编码,然后将G分量作正弦调制形成投影光栅投向被测物体。提取采集到的光栅变形图中G分量,利用傅里叶变换方法得到其初始相位;同时对采集到图像中的R,B分量作阈值迭代分割而G分量自动赋值为255,综合三分量信息得到条纹颜色信息进而获取条纹的周期信息,从而展开相位。全过程仅需投影一幅彩色光栅图就能完成三维测量,实验结果表明该算法易于实现,在测量实时性和精确性上表现良好。     

基于条纹反射的类镜面三维面形测量方法

提出了一种基于条纹反射和相移技术的类镜面三维面形测量的新方法。首先在平板显示器上显示正弦条纹,然后用CCD相机分别记录由待测面和标准面反射的正弦条纹像,通过相移得到各自的相位分布,与标准面相位分布相比较得到待测表面起伏引起的相位变化。推导了相位变化量与待测表面梯度的对应关系,分别对待测面进行水平和垂直两个方向光栅相位测量,通过计算可得到梯度分布并由梯度分布恢复待测表面面形。同时初步分析了影响条纹反射技术测量精度的因素。测量中,光栅由计算机产生,可以实现精确的相移,而且可以方便地调节光栅的周期及方向,通过预设标记点来引导相位展开有效地解决待测面和标准面的条纹对应问题。实测了建筑用釉面瓷砖表面起伏,验证了该方法的可行性。     

彩色组合编码条纹光栅轮廓术

研究了一种新的编码光栅投影三维轮廓术。其中投影光栅利用彩色空间红、绿、蓝三基色相互独立的特性,用彩色条纹对光栅进行编码,以白色条纹为起始位,后接红、绿、蓝（R、G、B）三种颜色的条纺组成一组。改变红、绿、蓝的排列顺序可使各组有不同的编码。根据排列组合原理,红、绿、蓝三色可有6种不同的排列方式。经过编码处理的光栅在保证测量精度不变的前提下,加大了高度测量的范围。由于每条纹只采用0和255两个状态,因此具有较强的抗干扰能力。测量的精度主要取决于图像的分辨率。     

应用衍射光栅测定折射率

<正> 衍射光栅在正常照明条件下,用单色平行光束在衍射光的自成像平面上形成与它周期相等的精确条纹。衍射光栅这一性质可用来测量均匀物体的折射率。对于这种研究方法可选择一个同振幅的正弦衍射光栅,在折射率n_0=1的介质中,它把入射光束分为三个级次(见图1)。     

一种新型单帧彩色复合光栅投影的实时三维测量方法

提出了一种新型单帧彩色复合光栅投影的实时三维测量方法。采用三帧具有π2的相移正弦条纹分别编码到红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三个颜色通道中,组合成单帧彩色复合光栅,当该彩色复合光栅投影到待测物体上,仅需获取单帧彩色变形条纹并从中分离出相应的具有π2相移的三帧单色相移变形条纹,由于不同颜色通道之间存在颜色串扰以及色度不均衡问题,采用最小二乘法对分离出的三帧单色相移变形条纹直流项进行背景一致性校正,从而获得三帧校正后的单色相移变形条纹,运用所建立的三维重构物理模型,即可恢复物体的三维形貌。实验验证了该方法的可行性和实用性。进一步的实验表明,该方法的测量精度优于传统单帧彩色PMP。因为所提方法仅需一帧彩色复合光栅即可恢复物体的三维形貌,在实时三维测量中具有很好的应用前景。     

一种新的光栅仪器误差修正方法

<正> 一般来说,使用光栅尺为基准的高精度仪器,由于光栅尺制造精度不能满足仪器总精度要求,就要考虑对光栅仪器或光栅尺制造偏差进行修正。常见的光栅仪器误差修正方法是按要求给副光栅一个附加位移,或者是用光学扫描方法,使副光栅的象在光栅尺上有一个微小位移。这里介绍一种新的方法。这种方法与前两种方法相比,能收到修正机构制造精度低和仪器结构简单而获得修正后残差小的效果。根据光栅幅工作原理,当光栅幅的主副光栅相对位移一个栅节距时,光栅幅形成的莫尔条纹也相应位移一个条纹宽度。如果给接收莫     

利用莫尔条纹模拟叠加静电场的等势线

莫尔条纹常用于工程技术上的精密测量.本文则从一个新的角度出发,对它的一种新的应用做了探讨.通过对叠合光栅的莫尔条纹和叠加静电场等势线的数学表达式分别进行总结,探寻并指出了二者的相似关系和内在联系.进而给出了一种针对给定静电场设计相应的光栅、并利用光栅产生的莫尔条纹模拟该场的普遍方法.文中相应地给出若干实例作为详细说明和...     

基于径向剪切干涉仪的三维位移测量技术

本文提出一种基于双圆光栅径向剪切干涉仪的三维位移测量方法,其测量原理是径向剪切干涉仪所形成的莫尔条纹不仅由二维平面内位移决定,轴向位移会在+1和–1级莫尔条纹之间产生一个特定的相移.首先,基于标量衍射理论对双圆光栅径向剪切干涉仪的+1和–1级莫尔条纹强度分布进行推导,建立了三维位移量与莫尔条纹强度分布的精确解析关系;其次,在频谱分析的基础上,利用半圆环滤波器进行空间滤波,实现+1和–1级莫尔条纹的同时成像;然后,提出了从莫尔条纹图中定量提取三维位移的算法,并通过数值模拟进行验证;最后,实验结果验证了该方法测量平面内位移的最大绝对误差为4.8×10^–3 mm,平均误差为2.0×10^–4 mm,轴向位移的最大绝对误差为0.25 mm,平均误差为8.6×10^–3 mm.该方法具有装置简单、测量精度高、非接触、瞬时测量等特点,可实现三维位移的同时测量.     

离焦条纹投影三维测量中正弦光栅的二值化方法研究

采用离焦二值条纹投影技术进行三维面形测量可以克服数字投影仪的非线性响应,同时有利于提高投影速度,实现高速测量.通过理论分析和实验研究了采用数字投影仪时二值条纹的基频、高次谐波能量分布与条纹周期的关系.结合相移算法,以相位测量误差为指标,衡量各种二值条纹的性能.研究结果表明:在周期小时,罗奇光栅和二维误差扩散算法生成的二值条纹离焦后能产生正弦性较好的条纹;在采用满周期等间隔奇数次相移时,罗奇光栅离焦能获得更高的测量准确度;在周期大时,采用优化脉宽调制方法得到的二值光栅离焦测量准确度最高.研究结果为离焦条纹投影三维测量中二值光栅的选择提供了依据.     

基于离散衍射光的全息光栅的带宽压缩

提出一种基于离散衍射光的全息光栅的带宽压缩算法。人眼的视觉分辨率是有限的 ,即空间频率变化在Δfpupil以内时 (两根光线的夹角小于 0 .3°) ,不会察觉光线的跳变。首先对衍射光的频谱进行采样 ,使全息光栅衍射的是空间频率不连续的离散光 ,即在光栅的编码中只包含离散光频谱 ,且满足人眼视觉要求。这样 ,光栅的条纹函数为周期性函数 ,因此 ,在条纹编码中我们只需记录一个周期的函数值 (样本数 ) ,光栅的条纹函数的样本数可得到有效的压缩。然后在解码中通过简单的复制可恢复光栅条纹函数的全部样本值。采用这种方法 ,大大压缩了数据量 ,提高了传输速率 ,达到了动态显示的要求     

Testing of Raman spectroscopy as a non‐invasive tool for the investigation of glass‐protected pastels

Five French pastels and a sanguine drawing dating from the 17th to the 20th century were studied by Raman spectroscopy. Different operative conditions were used: the pastels were investigated through their protective glass, and the results obtained were compared with those obtained after removing the glass and after sampling a micrometric particle of pigment. Different parameters (wavelengths, powers of excitation and objectives) were tested in order to assess the optimal procedure of analysis for this fragile work of art. The results obtained for black (carbons), yellow (chrome/cobalt yellow), red (lead oxide, vermillion, orpiment), brown (red lead and chrome yellow), blue (Prussian blue, lapis lazuli/ultramarine), green (mixture of above blue and yellow pigments) and white (calcite, lead white, anatase) pigments are presented and the consistency of the pigments' period of use with the dating proposed for each pastel is evaluated. In one of the pastels, the blackening of the carnation colour made of an unstable mixture of lead white, red lead and vermilion was studied. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

彩色编码投影光栅三维轮廓术中分色问题的研究

针对彩色编码投影栅三维轮廊术所需的分色技术要求,根据光度学的原理,提出了一种由RGB格式到HIS格式的变换关系,同时给出了逆变换关系式,亮度I定义为R,G,B三个分量的平均值,白度S定义为R,G,B三个分量中最小的分量除以亮度值。用R．G．B三个分量中的最小值去减另外两个分量,得到该像素所对应的光谱色,然后由这两个分量的比值来确定色度H。在HIS格式中将亮度与颜色信息分离开,在进行分色处理时可以不受亮度变化的影响,通过设定固定的阈值,可以将红,绿,蓝,青,品,黄几种颜色有效地区分开来。     

Practical Use of Corrected Fluorescence Excitation and Emission Spectra of Fluorescent Proteins in Förster Resonance Energy Transfer (FRET) Studies

Corrected fluorescence excitation and emission spectra have been obtained from several enhanced variants of the green fluorescent protein (EGFP) isolated from the jellyfish Aequorea victoria, blue fluorescence protein (EBFP), cyan fluorescent protein (ECFP), EGFP and yellow fluorescent protein (EYFP–citrine) and from the red fluorescent protein (DsRed) isolated from the coral species Discosoma. The spectra are stored in a database. This report describes how the spectra can be used as templates to derive the critical transfer distance for any pair of fluorescent proteins.     

Non-destructive analysis of pigments in a triptych by Marten de Vos

The Fine Arts Museum in Seville conserves an especially wide group of paintings from the 16th century Spanish art, among which one of the highest importance is a triptych attributed to Marten de Vos. One of the panels was recently restored, which opened a possibility for its material and technical analysis. For this research, only non-destructive techniques have been used: ultraviolet light, infrared reflectography, and X-ray fluorescence. The ultraviolet exam showed wide areas of later interventions, which were confirmed by X-ray fluorescence results. By infrared reflectography it was possible to observe under-drawings and some pentimenti. The X-ray fluorescence results identified inorganic pigments, common for that period of time: lead white, yellow, and red ochres, lead–tin yellow, vermilion, a green copper based pigment, azurite, smalt as De Vos’s basic blue pigment, umber, and an organic black pigment, probably bone black.     

不同电流下发光二极管温度和光谱特性的实验研究

利用WGD-6型光学多道分析仪和温度传感器设计了测量不同电流下发光二极管(LED)温度和光谱特性的实验,并测定了紫、蓝、绿、黄和红光二极管管温随电流变化和光谱的变化。各种二极管随电流的增加温度升高,紫、蓝和黄光LED升温速率要快。随电流增加,紫、黄和红光LED有明显的红移,绿光LED有明显的蓝移,而蓝光LED先蓝移后红移。随电流的增加LED有光输出饱和现象。电流的增加引起LED半峰宽宽化,红光LED宽化幅度最大,可达15nm。     

Pigment study by Raman microscopy of 23 paintings by the Portuguese artist Henrique Pousão (1859–1884)

Twenty‐three paintings by Henrique Pousão—a 19th century Portuguese painter—belonging to the collection of Museu Nacional Soares dos Reis, Porto, Portugal, were analysed by Raman microscopy. The fine focus of a 100× objective allowed the visualisation and individual identification of small grains. As a result, thirty‐seven compounds, namely, anatase, barium white, basic lead sulfate, brochantite, cadmium red, cadmium yellow, calcium carbonate, carbon‐based black, celadonite, chrome green, chrome orange, chrome yellow, cobalt blue, cochineal lake, copper sulfide, emerald green, iron(III) oxyhydroxide, iron(III) oxide, kaolinite, lead antimonate yellow, lead carbonate, lead white, lead sulfate, madder lake, malachite, Prussian blue, quartz, realgar/pararealgar, red lead, rutile, Scheele's green, strontium yellow, ultramarine blue, vermilion, viridian, zinc white and zinc yellow, were identified. Not all these compounds are pigments; some are extenders, others trace components and others probably products of reactions between pigments. Special attention was given to the Raman characterisation of celadonite, chrome orange, basic lead sulfate and lead antimonate yellow. Complementary techniques were used to confirm the identities of certain pigments and to characterise reference samples. Pousão, whose work has not previously been studied spectroscopically, was found to have used a remarkably wide range of pigments over his painting periods, without showing significant preference for any particular set of pigments. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

嵌入式三色光变器

为了提升现有导模共振防伪光变器件的性能,设计了一种基于ZnS覆盖膜的一维单周期矩形结构三色光变器.当自然光入射角为45°时,可在0°,58°,90°方位角分别获得相应的蓝、绿、红三色反射峰,对研究结果进行了物理解释.分析并提出了该器件周期、槽深、膜厚以及入射角变化对反射峰的影响规律,对器件的设计、制作和测试有重要指导作用.三色光变器基于简单结构实现方位角调节的自然光三色光变效果,可运用传统激光全息产业的模压和蒸镀工艺进行制作,在光变图像防伪领域有重要应用.     

基于金属-介质-金属结构的反射式彩色滤光片特性研究

研究了金属-介质-金属结构在可见光波段的反射滤光特性。该结构由柔性透明基底、金属层、介质-金属纳米光栅结构组成。利用严格耦合波分析法(RCWA)模拟了TM偏振光入射时,亚波长介质-金属光栅的占宽比、周期和厚度等结构参数对反射光谱特性的影响。理论模拟结果表明:光栅的结构参数变化可改变反射波段,进而调节滤光颜色。在此基础上,进一步优化结构参数,得到了基于减色法的彩色滤光片结构,获得了青色、品红色和黄色三原色。该结构的主要优点是,当入射角在0～45范围内变化时,反射光谱谷值位置和反射带宽基本不变。本文所提出的结构特别适合用于反射式彩色显示。     

中国古代艺术品常用矿物颜料的拉曼光谱(二)

在本刊前一篇文章中,我们讨论了拉曼光谱在艺术品分析和考古学应用方面的实验技术并报道了一些中国古代艺术品中经常使用的红色、黄色和白色矿物颜料的拉曼光谱。本文延续前文工作,测量了一些中国古代艺术品中常用的蓝色、绿色和黑色矿物颜料的拉曼光谱,介绍了相关的背景知识,并对这些光谱进行了解析,我们相信,一套比较全面的颜料拉曼光谱数据,对于拉曼光谱技术在考古学和艺术品分析方面的应用将会起到重要的参考价值。