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期刊信息/Journal information
中国光学
中国科学院长春光学 精密机械与物理研究所 中国光学学会
中国光学

中国科学院长春光学 精密机械与物理研究所 中国光学学会

王家骐

双月刊

2095-1531

zggxcn@126.com

0431-84627061

130033

吉林省长春市东南湖大路3888号

中国光学/Journal Chinese Journal of OpticsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《中国光学》的前身是1985年创办的《中国光学与应用光学文摘》，当时是国内光学领域唯一的检索刊物。2008年底《中国光学与应用光学文摘》转型更名为《中国光学与应用光学》期刊，刊载内容突破了文摘的限制，正式成为学术刊物。2011年更名为《中国光学》，并成为中国光学学会会刊，由中科院长春光机所与中国光学学会共同主办，激光与物质相互作用国家重点实验室协办。经过多年发展，《中国光学》先后被Scopus、EI、ESCI、中文核心期刊要目总览等多个国内外知名数据库收录。主要刊出方向包括：微纳光学、信息光学、集成光电子、光谱学和光谱仪器、激光技术与应用、光学功能材料、光学设计与工艺、大气与空间光学、光学仪器与测试等。
正式出版
收录年代

    天基空间态势感知数据仿真研究进展

    罗秀娟郝伟
    501-511页
    查看更多>>摘要：空间态势感知(Space Situational Awareness,SSA)数据仿真可以为空间监测设备及态势感知算法(包括空间目标检测、跟踪、识别和表征)的开发、测试和验证提供关键性数据支持,在空间态势感知能力建设中发挥重要作用.本文以天基空间态势感知光学数据仿真为研究对象,给出了SSA数据仿真的研究目的和主要研究内容,详述了SSA光学成像仿真的典型研究方法与过程.介绍了国内外相关工作的研究现状与工作进展,涵盖双目视觉传感器、激光雷达、红外传感器、可见光望远镜和恒星敏感器等不同光学传感系统的成像建模与仿真工作成果.分析了空间态势感知数据仿真研究的发展趋势,为未来SSA数据仿真研究思路与方法提供参考.

    空间态势感知建模仿真空间目标成像

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    基于超构透镜的微型头戴式荧光显微镜设计

    张智淼王承邈谢冕林雨...
    512-520页
    查看更多>>摘要：微型头戴式荧光显微镜可以对自由移动活体动物大脑中的神经活动进行实时成像,是近些年兴起的脑科学研究新仪器.然而,目前大多数微型荧光显微镜为了做到更小巧、更轻便,视场都比较小,这使得可用于观测的神经细胞数量受限,虽然有大视场系统的报道,但重量都比较大,对动物的自由行为会产生一定的影响.为了提高微型荧光显微镜成像性能,同时降低其重量,光学系统采用超轻、超薄、成像质量高的超构透镜.本文首先推导了双曲相位超构透镜的像差公式,并以此为指导,完成了一款视场为 4 mm×4 mm、NA为 0.14的微型荧光显微镜设计,实现了 7种初级像差的校正.装配完成的样机重量仅为 4.11 g,全视场范围内分辨率为 7.8 μm,对自由移动小鼠大脑中的神经活动进行成像观测能够达到单细胞分辨率.

    微型荧光显微镜超构透镜光学设计神经科学像差理论

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    哈特曼-夏克波前传感器高精度球面波标定方法研究

    包明帝史国华邢利娜何益...
    521-527页
    查看更多>>摘要：为解决哈特曼-夏克波前传感器传统标定方法存在的测量精度低、稳定性不足等问题,提出了一种基于球面波的哈特曼-夏克波前传感器高精度绝对标定方法.通过理论推导获取了球面波的高精度标定方法,结合搭建的球面波标定实验装置,对子孔径数为 128×128的哈特曼-夏克波前传感器完成高精度标定.该方法计算得到了哈特曼-夏克波前传感器结构参数f,w以及L0 的精确值.对标定后的哈特曼-夏克波前传感器的测量精度进行测试,实验结果表明,经本文方法标定后的哈特曼-夏克波前传感器的波前复原精度达到了PV=1.376×10-2λ,RMS=4×10-3λ(λ=625 nm),重复性精度为PV=3.2×10-3λ,RMS=9.76×10-4λ(λ=625 nm).该方法可以为大口径的SHWFS完成高精度标定,提升测量精度.

    哈特曼-夏克波前传感器绝对标定球面波前

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    基于荧光强度比的毛细管液芯光纤温度传感器

    张烨禹刘婷黄建伟黄学智...
    528-537页
    查看更多>>摘要：针对现有光纤荧光温度传感探头制备复杂的问题,本文提出了一种制备简单、成本低廉且性能优异的基于毛细管液芯的光纤荧光温度传感器.首先将对温度敏感的罗丹明B和对温度不敏感的罗丹明 123的混合溶液作为温敏材料封装在不锈钢毛细管中制备成传感探头,利用两者荧光发射峰强度的比值进行温度传感.之后对传感探头中混合溶液的浓度和毛细管的结构参数进行了优化,并对传感器的性能进行了测试,最终将其应用于实际生活温度检测中.实验结果表明:该传感器的温度响应范围为 30～70℃,荧光强度比与温度之间呈二次相关,拟合相关系数高达 0.9984,且具有很好的准确性、重复性和稳定性,使用时间可达 3个月以上,能很好地应用于对日常生活中温度的检测.该光纤荧光温度传感器在实时监测和远端探测方面具有很大的潜力.

    光纤温度传感器荧光强度比罗丹明

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    难点注意力感知红外小目标检测网络

    王伯霄宋延嵩董小娜
    538-547页
    查看更多>>摘要：随着飞行器机动性能的提升,多帧红外小目标检测方法不足以满足检测要求.近年来,基于深度学习的单帧红外小目标检测方法取得了巨大成功.然而,红外小目标通常缺少形状特征,而且边界与背景模糊不清,给准确分割带来了一定的挑战.针对上述问题,本文提出难点注意力感知红外小目标检测网络.通过基于点的区域建议模块获取目标潜在区域,同时滤除多余背景.为实现高质量分割、细化掩码边界模块、判断粗掩码中无序、非局部难以分辨点,融合这些难点的多尺度特征,进行逐像素注意力建模.最后,由点检测头对难点注意力感知特征重新预测,生成精细分割掩码.在公开数据集NUDT-SIRST和IRDST上进行测试,平均精度均值mAP达到 87.4和 63.4,F值达到 0.8935和 0.7056.本文提出的难点注意力感知红外小目标检测网络可在多检测场景、多目标形态下实现准确分割,抑制误报信息,同时控制计算开销.

    目标检测深度学习红外成像红外小目标检测注意力机制

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    仿生偏振光罗盘太阳位置检测方法

    杨江涛王明凯刘思拓梁磊...
    548-559页
    查看更多>>摘要：针对偏振光导航对天空中特征点精确位置信息的需求,提出一种基于全天域偏振模式成像系统对太阳位置进行精确检测的方法.与传统的基于光斑的太阳位置检测方法相比,该方法利用大气中固有的偏振信息完成对太阳位置的精确测量,具有检测方法简单、精度高且适用范围广等特点.搭建的光学采集系统由三个微小型的大视场摄像头模组和偏振片构成,使得结构更加紧凑,体积更小,高度更低.从原理出发,仿真分析太阳位置求解算法,采用搭建的光学采集系统对本算法在 3种天气(晴天、遮挡、气溶胶)环境下进行验证.结果显示:当天气晴朗时,在同一天不同时刻,测量的太阳高度角和方位角的精度分别为 0.024°和 0.03°;当太阳被高层建筑物遮挡时,太阳的高度角和方位角的测量精度分别为 0.08°和 0.05°;当太阳被树木的枝叶遮挡时,太阳的高度角和方位角的测量精度分别为 0.3°和 0.1°.研究发现当气溶胶的浓度超过一定量时就会破坏偏振光的Rayleigh分布模式,进而会影响太阳位置的检测精度.实验结果表明,这种新型的检测方法不仅能够满足偏振光导航对太阳位置精确信息的需求,还能为喜欢探索宇宙奥秘的爱好者提供一种新的探索思路.

    大气光学大气偏振模式太阳空间位置光学CCD

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    复杂水文微弱多目标激光探测仿真与实验

    宗思光杨劭鹏张鑫彭丹...
    560-571页
    查看更多>>摘要：为了探究在近岸复杂水体中激光探测对微弱目标的探测能力,研究水质、目标特征、目标距离对水下激光探测的影响具有重要理论和应用价值.论文建立了水下微弱目标激光探测模型,采用蒙特卡洛仿真验证了不同浊度微弱多目标激光探测性能,模拟了不同距离下微弱目标的激光后向散射回波信号,对多个不同反射系数的目标后向散射回波特性进行了分析.同时设计并研制了灵巧便携式水下微弱目标激光探测系统,进行了实验室及外场湖泊环境下的多目标探测、测距测试验证.在浊度为 12.87 NTU的近岸湖泊水域,该系统可在 10m范围内对 3～4个直径为 80～400 μm的不同低反射系数的混合小目标进行有效探测,平均测量误差为±0.11 m,与理论仿真结果一致.本文研究结果可为蓝绿激光水下多微弱目标探测链路计算、系统设计及参数优化提供参考,可以支撑近海浑浊水体下水下障碍物激光探测工程实践.

    激光探测与测距微弱多目标复杂水文蒙特卡洛

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    基于曲率特征的文物点云分类降采样与配准方法

    朱婧怡杨鹏程孟杰张津京...
    572-579页
    查看更多>>摘要：三维重构是文物数字化的关键技术,其中三维点云配准精度是评估重构质量优劣的重要指标之一.实际采样中,文物点云细节信息繁多,传统降采样后易出现细节缺失从而影响配准精度.为了解决这一问题,本文提出了一种基于曲率特征的文物点云分类降采样与配准方法.首先,通过线性矩阵激光测量获取文物的三维点云数据.其次,计算所有点的曲率值,并设置曲率阈值进行点云分类,不同点集按照其特征属性进行不同权重的降采样,从而最大限度地保留点云的形态特征和细节信息.最后,通过求解刚性变换模型实现点云配准.点云配准前的降采样处理后点云数据降至原始点云的 1/3,与传统的整体降采样ICP方法相比,平均距离从 0.89 mm约降至 0.59 mm,标准偏差从 0.29 mm约降至0.18 mm.在降低点云数据的同时也保证了配准的精度,适用于不同类型的文物点云数据.

    曲率特征曲率阈值分类降采样点云配准文物数字化

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    可见光波段高温标定的简化方法

    李云龙李周孙志远杨国庆...
    580-585页
    查看更多>>摘要：为了提高可见光波段(0.3 μm～0.9 μm)高温标定的效率,提出了可见光波段高温标定的简化方法.本文提出了带有曝光时间变量的可见光波段的高温标定模型,通过大量实验发现,RGB相机各个通道的灰度值不仅随曝光时间递增呈线性变化,且随黑体辐射亮度的递增也呈线性变化,进而确定了可见光波段高温标定模型的具体形式.为了求解简化后的可见光波段高温标定模型中的未知数,在两个黑体辐射亮度下,分别采集两个曝光时间下的图像数据,接着,对图像数据进行处理,便可以得到任意曝光时间下的RGB相机高温标定曲线.最后,对本文提出的简化可见光波段高温标定方法与常规按曝光时间进行可见光波段高温标定法进行比较.实验结果表明:R、G、B通道计算值与标定值的相对误差最大值分别为 3.38%、2.56%和-1.14%,且各通道的计算值与标定值的相对误差均未超过 3.50%.本文提出的数学模型可以有效地简化传统的高温标定法,进而大大缩短了高温标定时间,提高了高温标定的标定效率.

    可见光波段高温标定RGB相机曝光时间

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    并联结构轴系回转误差建模及装配优化

    董一鸣江波李翔宇谢友金...
    586-594页
    查看更多>>摘要：为提高光电经纬仪等二维转台的轴系运动精度,本文基于雅可比旋量理论建立了一种可考虑零件结构误差及其耦合放大效应的数学模型.针对"一端固定、一端游动"的轴系结构,提出了局部并联结构的分析方法.通过数值仿真分析,获得了各零件结构误差对轴系运动精度的影响以及最优的轴系装配方案.光学口径为 650 mm的光电经纬仪的装调结果表明:装配优化后的轴系运动精度较优化前提高了 32.1%.所构造的轴系运动精度模型及优化方法为指导光电经纬仪等二维转台的轴系装调以及公差设计提供了一定的理论根据.

    光学测量二维转台轴系运动模型光电经纬仪装配优化

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