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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

    新型旋转激光扫描系统轴系调整与误差标定

    任永杰郭威吴腾飞滕明鑫...
    1111-1121页
    查看更多>>摘要：旋转激光扫描系统是一种基于精密转台结合多路激光的空间多目标并行角度传感系统。为改善系统光源性能，设计了一种采用光纤从外部导入光源的新型轴系结构。但是当激光以一定角度穿过中空的转轴进入镜组后，若倾斜入射柱镜，将导致出射的扫描光面型发生变化。针对此问题，研究了一种基于平行线的传递性的激光光轴姿态的调整方法，并借助激光跟踪仪测量平台，分别对光轴与转轴轴系进行拟合，建立了对光轴倾斜误差的标定方法。实验结果表明，调整后光轴与转轴轴线的空间夹角优于0。15°，完全满足扫描光截面中心直线度对激光入射柱镜的角度要求。该调整方案可用于系统的装配环节，使扫描光更加接近理想平面，有助于系统测量精度的提升。

    大尺寸测量旋转激光扫描系统光轴调整轴线拟合误差分析

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    2.79 μm高速转镜调Q Er,Cr:YSGG纳秒窄脉冲激光器

    朱永斌马圣洁程庭清王礼...
    1122-1129页
    查看更多>>摘要：转镜调Q无插入损耗，是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q，并精准控制电机转速与氙灯放电延时，以使激光介质上能级粒子数反转最大，获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统，通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停，同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻，实现对延迟时间的精准控制，实现了灯泵Er，Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下，转镜转速为650 r/s时，获得的最高单脉冲激光能量为45。7 mJ、脉冲宽度为86。2 ns，相应的峰值功率为530。2 kW。

    转镜调Q固体激光器Er,Cr:YSGG激光Arduino氙灯泵浦

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    Tsallis相对熵引导的包裹相位修补

    康乐谦杨鹏程吕秋娟连力平...
    1130-1139页
    查看更多>>摘要：齿轮齿面形貌激光干涉测量中，由于容易受到多种噪声干扰，采集到的包裹相位图中会存在相位质量差的区域，解包路径经过这些区域会造成解包裹错误，降低测量精度。针对这一问题，根据干涉条纹图像的概率分布特点，本文提出一种基于Tsallis相对熵质量评价的包裹相位修补方法。该方法先利用高斯分布拟合阈值处理后的图像，再由Tsallis相对熵评价相位质量，最后修补质量较差的区域以提高相位解包裹质量。设计对比实验验证本方法的有效性，实验结果表明，该方法可以减少40%的相位残差点，并且有效提高了相位质量。该方法使用简单，准确率高，同样适用于其他移相光学领域。

    干涉测量包裹相位图Tsallis相对熵图像修补相位解包裹

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    镍磷合金微沟槽金刚石切削泊松毛刺形成机理

    李晓蓬余亮宝孙占文王素娟...
    1140-1152页
    查看更多>>摘要：为了探究镍磷合金超精密切削过程中泊松毛刺的形成原因及规律，并且寻求泊松毛刺尺寸更精准的表征方式，本文通过对镍磷合金泊松毛刺的形成机理进行理论分析，建立其正交切削过程中的泊松毛刺高度和宽度预测模型，并通过实验分析切削参数对泊松毛刺高度和宽度的影响，通过实验观察可知，切削深度对毛刺尺寸影响显著，切削深度由3 μm增加至9 μm时，毛刺高度增加了0。099 8 μm，毛刺宽度增加了1。06 μm，而切削速度对毛刺高度及宽度的影响很小。且通过对比实验得到的毛刺数据和预测数据可知，毛刺高度和宽度预测模型的平均相对误差值分别为5。43%和8。17%，验证了预测模型的准确性。同时目前的泊松毛刺高度和宽度表征方法具有一定的误差，因此本文提出了利用积分法计算泊松毛刺体积的方法，并基于体积法建立了更准确的泊松毛刺尺寸表征方法，通过计算得到体积的预测模型平均相对误差值为4。81%，可知泊松毛刺体积的预测模型准确度相对更高。研究结果为镍磷合金正交切削过程中合理选择切削参数和泊松毛刺尺寸评估方法提供了理论指导。

    微沟槽切削镍磷合金毛刺生成金刚石切削

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    空间天文望远镜自适应精密稳像闭环控制

    张泉魏传新高源蓬朱雨霁...
    1153-1163页
    查看更多>>摘要：针对空间天文望远镜低频段视轴扰动补偿问题，提出了一种基于主动光学技术的自适应精密稳像闭环控制方法。该方法以精细导星仪(Fine Guide Sensor，FGS)为高精度视轴扰动检测器，以四点支撑压电驱动大口径快摆镜机构(Fast Steering Mirror，FSM)为视轴扰动补偿器。首先，采用位置式PID控制器串联积分环节进行精密稳像闭环控制，得到补偿FGS检测出的二维视轴扰动所需FSM的二维摆动角度，进而根据驱动结构转换为每个支撑点的压电陶瓷执行器(Piezoelectric actuators，PZT)的伸缩量。然后，利用基于广义Bouc-Wen逆模型的压电动态迟滞前馈补偿方法进行高精度的压电陶瓷执行器定位控制。最后，根据有监督的Hebb学习规则，利用具有自学习和自适应能力单神经元对PID控制器参数进行调整，从而得到最优控制器参数。实验结果表明，所提控制方法能够有效地补偿空间天文望远镜的视轴偏差，可以将精细导星仪X方向和Y方向的星点质心位置偏差功率谱密度在 0～6 Hz频段内积分值分别抑制了98。54%和98。62%。

    空间天文望远镜精密稳像精细导星仪大口径快摆镜机构迟滞补偿单神经元自适应PID控制

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    基于惯性运动自适应前馈的磁轴承基座扰动抑制

    黄雨杰徐向波郑领博李林...
    1164-1174页
    查看更多>>摘要：为抑制主动磁轴承中基座的运动造成转子的振动增大，设计并实现了一种基于惯性运动的前馈控制方法。首先，针对基座运动状态下的磁轴承系统，建立了基座运动的五自由度磁轴承转子动力学模型，然后，分析了在基座进行小幅度复杂运动时转子受扰动力的动力学，提出了一种基于自适应算法的惯性前馈方法。最后，采用搭建的实验平台对不同扰动下开启前馈控制前后转子的响应进行了实验研究。实验结果表明:自适应前馈控制器使能后，磁轴承转子的位移减少了80%以上。设计的自适应前馈控制方法能够有效抑制磁悬浮系统基座扰动对转子振动的影响，大幅提高了磁轴承转子的运行精度，且设计的系统仅需增加一个小体积的惯性微机电测量单元，满足实际工程应用需求。

    主动磁轴承动基座补偿自适应算法前馈控制器惯性运动振动抑制

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    基于局部摄影的单目视觉输电线路弧垂测量

    胡冠华孙成会申立群胡涛...
    1175-1185页
    查看更多>>摘要：定期监测输电线路中导线弧垂的大小对输电线路的稳定运行有重要意义。传统的弧垂测量方法操作复杂且耗时较长，应用单目视觉获取完整导线图像是一种便捷的弧垂测量方法，但是当输电线路的档距过大时，相机受视场角和分辨率的限制，无法拍摄完整的导线，难以测量弧垂。针对上述问题，设计了一种便捷可用的局部摄影测量方法，将IMU中的加速度计传感器与高分辨率工业单目相机结合，在已知少量输电线路参数的条件下，只需拍摄待测导线的左侧部分即可。获得单幅导线图像后，引入语义分割技术提取图像中的导线，以摄影测量模型为基础将导线的实际点与对应成像点建立联系，以此建立非线性方程组，经非线性求解恢复导线的三维形状，进而计算导线弧垂。弧垂的测量相对误差可以控制在5%以内，满足实际应用需求。

    输电线路弧垂局部摄影惯性测量单位语义分割

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    基于低对比度红外图像时空信息的气体泄漏检测

    左金辉徐文斌周世杰盛道斌...
    1186-1198页
    查看更多>>摘要：气体泄漏事故造成的危害是多方面的，如环境污染、人员财产损失、火灾爆炸。红外热成像作为可实现大范围快速成像的定性探测技术被广泛使用，相比一般红外图像，气体红外图像的对比度更低，边缘更加模糊，不易识别。针对上述问题，本文提出一种基于混合高斯背景建模的低对比度气体红外图像泄漏检测方法。首先，在预处理阶段，提出时域自适应帧间滤波算法实现红外图像的降噪和细节保持;然后，基于空域信息和梯度信息约束，提出时空混合高斯背景模型实现泄漏气体目标的前景的初步提取;最后，为更好地去除前景检测中干扰的运动目标，利用改进的快速鲁棒的模糊C均值聚类方法实现气体区域的自适应分割。实验结果表明，在5 m的泄漏距离下，该检测算法可有效提高准确率，弥补气体区域空洞问题，降低其他运动物体的干扰，气体泄漏检测准确率在92。3%～96。3%，与其他算法相比具有显著的抗干扰和区域分割能力。

    气体泄漏检测红外热成像时空高斯混合模型时域自适应帧间滤波运动检测快速和鲁棒的模糊C均值聚类

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    增强型金枪鱼群优化指数熵的砂粒显微图像分割

    王梦菲王卫星徐琨李理敏...
    1199-1211页
    查看更多>>摘要：砂粒显微图像分割可以辅助地质评估，但因其种类繁多，特征复杂，为分割的准确度带来了挑战。针对该类图像提出一种增强型金枪鱼群优化指数熵的分割方法(ETSO-EXP)，可以有效保留各类砂粒的纹理特征。首先，针对金枪鱼群优化算法(TSO)在全局搜索与局部开发上的若干不足，提出了混沌扰动策略、动态权重策略和余弦干扰策略对其增强，基准函数实验表明ETSO大幅提高了收敛精度，小幅提高了收敛速度。其次，将ETSO用于确定EXP的分割阈值，以分割图像的信息量为标准验证了该方案的可行性。最后，在雅鲁藏布江砂粒显微图像数据集上进行分割实验，与TSO-EXP相比，ETSO-EXP分割的图像在峰值信噪比、结构相似性、特征相似度和寻优速度的评估上分别达到了18。78%，6。85%，4。16%和3。83%的提升，在同类分割方法中性能最优。结果表明，分割方法ETSO-EXP对于对比度较高、纹理丰富或砂粒碎屑尺寸差异较大的图像都具有较高的分割精度和计算速度。

    砂粒显微图像图像分割指数熵金枪鱼群优化

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    基于跨层次聚合网络的实时城市街景语义分割

    侯志强程敏婕马素刚屈敏杰...
    1212-1226页
    查看更多>>摘要：随着自动驾驶技术的迅速发展，精确高效的场景理解显得尤为重要。城市街景语义分割旨在准确识别并分割出行人、障碍物、道路和标志物等要素，为自动驾驶技术提供必要的道路信息。然而，当前的语义分割算法在城市街景分割中仍然面临一些挑战，主要表现为不同类别的像素区分不够清晰、对于复杂场景结构的理解不够精准以及对小尺度对象或大尺度结构的分割不准确等问题。为此，本文提出一种基于跨层次聚合网络的实时城市街景语义分割算法。首先，在编码器末端设计了结合跨层次聚合的金字塔池化模块，用于高效提取多尺度上下文信息;其次，在编码器和解码器之间设计了跨层次聚合模块，通过引入通道注意力机制增强信息的表征能力，逐级聚合编码器阶段的特征以充分实现特征复用;最后，在解码器阶段设计了多尺度融合模块，在通道维度聚合全局信息与局部信息，促进深层特征与浅层特征的融合。将所提算法在两个通用的城市街景数据集上进行了验证。在一张RTX3090显卡上(TensorRT测速环境)，本文算法在Cityscapes测试集以294 FPS的实时性达到73。0%mIoU的准确性，在更高分辨率的图像上以164 FPS的实时性达到75。8%mIoU的准确性;在CamVid 数据集以239 FPS的实时性达到74。8%mIoU的准确性。实验结果表明，本文算法在准确性与实时性之间取得了有效平衡，对比其他算法的语义分割性能具有显著提升，为实时城市街景语义分割领域带来了新的突破。

    语义分割卷积神经网络城市街景编码器-解码器结构金字塔池化模块

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