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期刊信息/Journal information
光学精密工程
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
光学精密工程

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会

曹健林

月刊

1004-924X

gxjmgc@ciomp.ac.cn；gxjmgc@sina.com

0431-86176855

130033

长春市东南湖大路3888号

光学精密工程/Journal Optics and Precision EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《光学 精密工程》学报简介 《光学 精密工程》（Optics and Precision Engineering）是中国科学院主管，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国仪器仪表学会、中国微米纳米技术学会共同主办的国际性学术期刊。本刊于1959年创刊《光学机械》，1966年停刊，1975年复刊，1993年更名为《光学 精密工程》。现为16开本，双月刊，科学出版社出版，国内外公开发行。 《光学 精密工程》首任主编为我国第一代著名光学家王大珩，随后担任主编的有张作梅、唐九华和陈星旦，现任主编是中国科学院副院长、中国科学院光电研究院院长曹健林。50余年的变迁，《光学 精密工程》从初创到成长、壮大，特别是改革开放以来的发展，从一个侧面展现了我国现代应用光学与微纳米技术和精密工程交叉学科崛起与发展的梗概和脉络。现在，《光学 精密工程》已成为目前中国历史最悠久、在国内外发行量较大、影响面相对广泛的现代应用光学与微纳米技术和精密工程交叉学科的学术期刊，赢得了国内外同行的普遍认同和信誉，受到包括诺贝尔奖获得者Charles H.Townes教授在内的一些著名国际学者的高度评价，被认为是“有中国特色的刊物”，奠定了它在中国科技期刊中的重要地位。 《光学 精密工程》自创刊以来，为本学科科研工作的正确开展，为加速科研成果的诞生，为发挥预见与导向作用，为我国现代应用光学与微纳米技术和精密工程赶超国际先进行列发挥了不可替代的桥梁与纽带作用。这几年来，《光学 精密工程》继续以提高学术质量来增强核心竞争力，在办刊理念、学术品位、编辑质量、出版发行与宣传，以及运用现代信息技术等方面，进一步加快与国际接轨的步伐。 《光学 精密工程》的编辑委员会由世界各地有权威的学者组成，编辑部设在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。《光学 精密工程》刊载现代应用光学与微纳米技术和精密工程领域的高水平理论性和应用性的科研成果，内容包括：1)空间光学；2)光学材料和纳米材料；3)光学设计和系统；4)激光和激光技术应用；5)光通讯；6)微纳技术与精密机械；7)医用光学；8)先进加工制造技术；9)信息理论与信息处理技术10）测试技术与设备以及有关交叉学科等。 　　 《光学 精密工程》的读者对象为相关专业从事科研、教学、生产、运行的研究人员和工程技术人员以及研究生等。面向国际学科发展的前沿领域，以国家知识创新体系的建设为依托，跟踪热点课题加强组织和征集优秀稿件，优先发表具有创新性、导向性和权威性的学术论文。所有录用稿件均以印刷版、光盘版、网络版等同时出版。《光学 精密工程》被国外著名检索系统，如美国工程索引（EI）、英国科学文摘（INSPEC）、美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、俄罗斯文摘杂志（AJ）等多种检索刊物和数据库收录。 《光学 精密工程》编辑委员会期望与科学家、作者、读者、出版社和信息系统团结起来，在共同的目标下相互支持与合作，在我国政府及其主管部门的组织和协调下，共同营造我国科技期刊发展的优良环境，为创办国际一流的学术期刊不懈努力，让中国科技期刊加快融入国际学术交流。
正式出版
收录年代

    双波段LED照明的基因测序荧光显微系统设计

    刘美辰孟庆宇张洪文王克军...
    2455-2463页
    查看更多>>摘要：荧光显微成像系统是基因测序仪的关键模块之一，为了确保基因测序的准确性，荧光成像系统要能够实现高分辨率，高质量成像。为满足对基因测序仪小型化，低成本，高分辨率的需求，本文设计了一种基于窄带LED照明的双波段基因测序荧光显微成像系统。首先，根据荧光显微成像的基本原理，利用临界照明原理设计基于LED的照明系统，通过仿真分析优化照明均匀性，并利用分束镜完成高分辨率、高成像质量的成像系统设计。通过设计方案完成了样机研制，并验证了成像性能。根据测试结果显示，所设计的显微系统XY方向分辨率为0。8 μm，照明均匀性优于80%，满足高分辨率成像要求。相较其他系统而言，该系统整机具有小型化，低成本的特点，满足基因测序需求，在发展小型化基因测序仪领域具有重要应用前景。

    基因测序LED照明荧光成像光学系统

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    基于激光点云的中厚板表面平整度测量

    时浩邓高旭李正楠王荣军...
    2464-2473页
    查看更多>>摘要：在冶金行业中，中厚板是主要产品之一，其平整度是评估钢板质量的重要指标。压力矫平现场还依赖于人工测量，无法准确地表征板材平整度。为了提高检测的准确度及高效性，提出了一种基于机器视觉的平整度测量方法。基于高精度的三维视觉扫描技术，结合高斯拟合算法，利用高斯系数构建特征值，建立高斯特征值与实际板材弯曲高度的映射关系，构建基准平面，计算点云坐标值与基准平面的距离，结合RGB颜色模型绘制板形云图，在此基础上给出压力矫平添加垫板的位置。实验表明，所提出的方法计算误差不大于0。3 mm，可以实现对中心凸起或边缘翘曲钢板的测量，同时板形云图反映了板形分布状况及垫板位置。该度量方法可以准确测量中厚板的弯曲量，可以为压力矫平提供数据支持。

    激光点云板形检测平整度高斯拟合映射

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    国外转塔式光电瞄准吊舱技术发展分析

    李剑赵祥杰张大勇
    2474-2491页
    查看更多>>摘要：对国外转塔式光电瞄准吊舱进行了划代，介绍了典型第三代吊舱的主要技术特点，定义了衡量光电吊舱集成度的四个评价标准:通光孔径与舱体直径之比、通光孔径的立方与系统重量之比，舱体直径的立方与系统重量之比以及有效载荷重量与系统重量之比，实现了从宏观层级对性能相近的光电瞄准吊舱功能密度或技术水平的定量评价。介绍了国外典型装备的发展状况，重点针对美国MTS-B吊舱、土耳其ASELFLIR350吊舱及之后的400/500、加拿大MX-15D吊舱、法国EUROFLIR410吊舱和德国ARGOS II HDT等典型产品进行了对比分析，介绍了各自的技术风格、特点和重要载荷;通过正向设计评估验证了MTS-B前置望远系统的性能指标和ASELFLIR350的光学有效载荷;总结了现代光电瞄准吊舱的几大趋同化技术特点:多波段共孔径折反式主系统+旁轴小口径次系统的光机架构正取得共识、多种波段的激光探测技术日益倾向主动光学方向、基于多轴多框平台和快反镜相结合的复合轴控制技术正在普及、详查探测更注重目标细节区域增强、多波段图像融合信息处理技术在显控中越发重要。

    光电瞄准转塔多波段共孔径前置望远系统复合轴控制光斑探测

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    镍基阵列微针的薄胶微电铸制备工艺

    王华安李晓建尹鹏和宋佳忻...
    2492-2503页
    查看更多>>摘要：阵列镍微针具有机械强度高、导电性好等优点，广泛应用于生物工程等领域。微电铸工艺凭借其复制精度高、适应性广等优点，已成为制备镍微针的可靠方法。然而，在微电铸工艺中，通常需要使用与铸层厚度相同的光刻胶模具，导致厚胶微电铸时面临微结构处存留残胶、胶层难以去除等问题。为了解决上述问题，获得尖端曲率半径为纳米尺度的阵列镍微针，我们提出了镍基阵列微针的薄胶微电铸制备工艺并进行实验验证。首先，利用(100)型单晶硅的各向异性刻蚀特性制备阵列锥坑硅模具;接着，在硅模具表面溅射一层厚度为200 nm的镍种子层;然后，使用光刻工艺制备微针支撑梁薄胶模具;最后，对硅模具进行微电铸，释放阵列镍微针。实验结果表明:本实验采用的方法可以在不损伤硅模具的前提下，得到尺寸平均偏差 1。7 μm、绝对位置平均偏差 1。8 μm、尖端平均曲率半径 150 nm的阵列镍微针;使用厚度为～2 μm的RFJ-60负性光刻胶作为微电铸的模具，成功制备出厚度为～24。3 μm的阵列镍微针支撑梁。此外，通过将SiO2 侧蚀量补偿进光刻掩膜版图形尺寸的方法，将镍微针相对尺寸误差降低至1%。结合微电铸工艺和单晶硅的各向异性刻蚀特性，能够高质量、高效率地制备阵列镍微针，为阵列镍微针的批量化制备奠定了基础。

    阵列镍微针硅模具微电铸工艺侧蚀量补偿

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    压电平台高精度自适应分数阶滑模跟踪控制

    孙明超彭佳琦宋悦铭
    2504-2512页
    查看更多>>摘要：为了实现压电平台高精度指令跟踪控制，针对其存在的严重迟滞问题，本文提出了一种自适应分数阶滑模跟踪控制方法。首先，根据Duhem模型结构将分数阶算子和自适应律引入到滑模面的设计过程中，增加滑模面的自由度可变性并实现了滑模面参数的自适应调节;其次，利用不确定和干扰估计方法代替传统的滑模控制器切换项，解决了滑模控制器存在的抖振问题并提高了控制器的鲁棒性。最后，通过压电平台指令跟踪控制实验结果表明:相较于PID和传统的滑模控制方法，提出的自适应分数阶滑模控制器的指令跟踪误差减小了80%以上，在50 Hz参考指令信号下自适应分数阶滑模控制器将压电平台的平均跟踪误差降低到 0。41 μm。因此，自适应分数阶滑模控制方法具有更加优越的跟踪性能。

    压电平台迟滞非线性自适应控制分数阶滑模控制

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    星敏感器CMOS电路板靶面自动装调系统

    任同群曹润嘏张国锐石权...
    2513-2522页
    查看更多>>摘要：CMOS电路板靶面是星敏感器结构中的关键部分，其安装姿态影响离焦距离的准确性，进而影响星敏感器成像性能。因此，靶面的装调是确保星敏感器成像质量的重要环节。当前，靶面装调主要依靠人工装调完成，存在装调精度低、产品一致性差、周期长等问题，导致产品的良品率较低。为此，研制了一台星敏感器CMOS电路板靶面自动装调设备。采取非接触式测量方式，集成测量模组与微动平台完成CMOS靶面与基准面的相对位姿测量，解决由星敏感器特殊结构造成的狭小空间内高精度测量难题。设计调整机构实现零件任意角度翻转，消除测量方向与装配方向不一致造成系统结构布置复杂的影响。最后，对测量系统进行精度分析，采用局部枚举法开发了调整垫片研磨量算法，解决由平面姿态单一已知量反求多垫片研磨量的欠定问题。实验结果表明:该系统可实现靶面自动装调功能，测量系统的重复性为1。6'，满足技术指标要求。

    星敏感器CMOS电路板靶面自动化装调精度分析

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    渐进式CNN-Transformer语义补偿息肉分割网络

    李大湘李登辉刘颖唐垚...
    2523-2536页
    查看更多>>摘要：针对结肠镜图像中息肉大小不一、形态复杂、息肉与黏膜界限不清导致分割精度较低的问题，提出了一个渐进式CNN-Transformer语义补偿息肉分割网络，以提高结肠息肉的分割精度。为了更好地利用来自CNN编码器的局部特征和来自Transformer编码器的全局特征，设计了一个同层特征交互耦合模块，通过分组交互耦合的方式在空间和通道两个维度上自适应融合来自CNN和Transformer编码器的特征;然后，针对解码过程中上采样导致的语义丢失问题，设计了一个基于Query的语义补偿模块，通过一组可学习的描述子渐进式地集成和分发图像语义，有效提升网络的特征判别能力;实验结果表明，所提网络在CVC-ClinicDB，CVC-300，Kvasir以及CVC-ColonDB公开数据集上，mDice分别达到了94。23%，90。36%，92。93%，80。26%，mIoU分别达到了89。87%，83。75%，88。21%，72。09%。与现有的分割网络相比，该网络能够在提升息肉分割有效性的同时保证其泛化性。

    息肉分割卷积神经网络Transformer特征交互语义补偿

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    基于激光雷达点云地图的车辆定位与导航

    马庆禄白锋张杰邹政...
    2537-2549页
    查看更多>>摘要：为解决自动驾驶系统中车辆自主定位与导航无法准确估计车身位姿及导航路径不够平滑等问题，提出一种基于先验激光雷达点云地图的定位与导航方法。利用点云分割技术分离出可行区域以及潜在的风险源，研究基于优化收敛流程的NDT(Normal Distribution Transform)点云配准定位方法，并对传统A*算法从动态权重设计和扩展领域优先搜索策略两方面进行改进，以适应自动驾驶的实时定位与导航需要。实验采用百度Apollo自动驾驶开发套件(D-KIT)进行多组对照实验，在体素降采样Leafsize参数为1(高采样)、1。2(中采样)与1。5(低采样)时，定位耗时分别降低了27。77%，38。75%和 38。30%。选取四组符合实际驾驶需求情况进行导航实验，改进后导航路径最大曲率分别降低了 80。9%，74。9%，65%，69。5%，导航过程路径曲率保持较低且稳定平滑，曲率数据符合车辆动力学。为车辆定位与高精度导航提供有效方法。

    自动驾驶点云配准路径规划点云处理扩展邻域

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    融合统计范数度量的局部区域图像分割

    李更生刘国军
    2550-2563页
    查看更多>>摘要：主动轮廓模型(Active Contour Model，ACM)已成为最常用的图像分割工具之一，但在处理灰度不均匀的图像时，现有的算法比较耗时而且会导致分割精度急剧下降。为此，本文结合局部图像信息，提出了一种统计范数用于图像分割。首先，利用新的偏置场模型来建模图像，将图像的灰度不均匀性分解为观测图像的一个分量。与传统的乘性偏置场相比，加性偏置场模块使能量泛函能够从新的维度提取图像的纹理信息。其次，采用局部信息融合的策略，计算轮廓内外的特征拟合图。最后，利用统计范数刻画特征拟合图与原始特征图的相似度。因此，新设计的能量泛函通过利用分层局部特征、全局空间一致性和多尺度抽象表示等来处理具有复杂背景的图像。实验结果表明:分割非同质医学图像，本文模型仅仅需要迭代50次，其他模型均在100次以上;算法运行时间仅仅需要8 s，但其余模型远远高于8 s。同时，采用客观评价指标评价所提出的算法:DC指标的平均值是 0。985 1，FP指标的平均值是 0。005 2，JCS指标的平均值是0。970 6，P指标的平均值是0。994 7，TP指标的平均值是0。975 7。本文模型能够提取更多的纹理结构信息，并且对灰度不均匀和初始轮廓具有较强的鲁棒性。

    活动轮廓统计范数加性偏置场水平集灰度不均匀

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    基于混合时空卷积的轻量级视频超分辨率重建

    夏振平陈豪张宇宁程成...
    2564-2576页
    查看更多>>摘要：针对三维卷积神经网络在视频超分辨率任务上具有较高的计算复杂度以及提取时空特征有限的问题，本文设计了一种基于混合时空卷积的轻量级视频超分辨率重建网络。首先，提出了一个基于混合时空卷积的模块，实现了网络时空特征提取能力的提升以及计算复杂度的降低;其次，提出了一个基于相似性的选择性特征融合模块，进一步增强了相关特征的提取能力;最后，设计了一种基于注意力机制的运动补偿模块，在一定程度上减轻了错误的特征融合的影响。实验结果表明:所提网络可以在视频超分辨率性能和网络复杂度之间取得很好的平衡，而且在基准数据集SPMCS-11上4倍超分辨率达到8 frame/s。所提网络满足了边缘设备推理运行中快速、准确等要求。

    视频超分辨率深度学习三维卷积神经网络特征融合

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