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深海光学照明与成像系统分析及进展 被引量:29
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作者 全向 陈祥子 +1 位作者 全永 李晨 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期153-165,共13页
深海光学成像系统分为4个子系统:照明系统、相机系统、图像处理系统以及数据存储与传输系统,本文对深海光学成像系统化研究与发展趋势展开分析。文中有针对性地对深海光学成像最前端的两个子系统-照明系统与相机系统进行了较为详细地阐... 深海光学成像系统分为4个子系统:照明系统、相机系统、图像处理系统以及数据存储与传输系统,本文对深海光学成像系统化研究与发展趋势展开分析。文中有针对性地对深海光学成像最前端的两个子系统-照明系统与相机系统进行了较为详细地阐述。其中,深海照明系统进一步细分为3个更小的系统:光源系统、配光系统以及灯阵系统;对于深海相机系统则根据其应用领域及技术特点细分为水下普通成像、激光成像、偏振光成像、3D/全景成像、显微成像以及光谱成像6类。从近年来国内外深海光学成像的发展历史及现状来看,其未来的发展趋势可以归结为以下几点:更高的分辨率,更深的工作深度,更大的观测范围以及更多样的成像方式。 展开更多
关键词 深海光学 水下光学成像 深海照明 深海相机
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水下相位式激光测距定标方法 被引量:20
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作者 宋宏 张云菲 +7 位作者 吴超鹏 申屠溢醇 吴超钒 郭乙陆 黄慧 司玉林 杨萍 全向 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期140-146,共7页
基于相位式激光测距的工作原理,提出了将相位式激光测距仪用于水下测距的思路,从原理上分析了水下相位式激光测距的可行性。通过水下距离测量实验,对水下相位式激光测距可行性进行了验证,完成了水下相位式激光测距仪的测距定标算法,并... 基于相位式激光测距的工作原理,提出了将相位式激光测距仪用于水下测距的思路,从原理上分析了水下相位式激光测距的可行性。通过水下距离测量实验,对水下相位式激光测距可行性进行了验证,完成了水下相位式激光测距仪的测距定标算法,并探究了水体浊度对相位式激光测距动态范围和测距精度的影响。实验结果表明,经过定标校正后的水下相位式激光测距仪在水下3.5 m范围内测距误差平均值不超过3 mm,测距范围与水体浊度间存在指数衰减关系。该水下相位式激光测距仪为水下距离的探测提供了一种新方法,可实现水下目标近距离的精确测距。 展开更多
关键词 激光相位测距 测距校正 水体浊度 测距动态范围
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全海深大视场超高清光学系统设计 被引量:13
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作者 姜洋 全向 +3 位作者 杜杰 邢妍 吕深圳 孙强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2289-2295,共7页
为满足我国深海成像设备需求,针对水下光学像差特点完成了全海深大视场光学成像系统设计。根据深海系统使用环境,对光学参数与结构形式进行了分析与探讨;采用常用玻璃及球面透镜设计,完成了小型化低成本高性能的光学设计实例;通过控制... 为满足我国深海成像设备需求,针对水下光学像差特点完成了全海深大视场光学成像系统设计。根据深海系统使用环境,对光学参数与结构形式进行了分析与探讨;采用常用玻璃及球面透镜设计,完成了小型化低成本高性能的光学设计实例;通过控制光线角度来提高光学系统能量利用率。选用YAG透明陶瓷为抗压窗口材料,通过有限元力学分析仿真获得形变与抗压阈值。通过ANSYS软件分析窗口与支撑结构,设计满足全海深11000 m使用环境(120 MPa)要求。光学系统的工作波段为410~630 nm,视场角达80°,相对孔径为1/2.8,全视场MTF>0.3(@91 lp/mm)。该系统成像质量及光学窗口抗压性均满足深海成像科考需求。 展开更多
关键词 光学设计 水下成像 大视场 海水光学特性
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适于扩展光源的紧凑型双自由曲面匀光透镜设计 被引量:7
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作者 段文举 朴明旭 +1 位作者 全向 曾翌 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期153-161,共9页
为了解决现有含有扩展光源的照明系统能量利用率低、透镜体积大、照度不均匀等问题,根据非成像光学边缘光线理论,提出了一种适用于扩展光源的双自由曲面设计方法。利用扩展光源的左右边缘光线经过透镜折射后形成的角度差值来控制目标面... 为了解决现有含有扩展光源的照明系统能量利用率低、透镜体积大、照度不均匀等问题,根据非成像光学边缘光线理论,提出了一种适用于扩展光源的双自由曲面设计方法。利用扩展光源的左右边缘光线经过透镜折射后形成的角度差值来控制目标面的照度分布,根据设计目标参数,计算内外自由曲面离散点,拟合内外自由曲面的轮廓曲线,得到旋转对称的双自由曲面透镜。在透镜高度与光源直径之比仅为2的情况下,利用此方法,经过数值计算以及光学仿真,设计了高能量利用率、高均匀性的双自由曲面透镜。近场双自由曲面光学系统的能量利用率为99.52%,照度均匀度为95.81%;远场双自由曲面光学系统的能量利用率为99.12%,照度均匀度为93.45%。研究结果表明,所提设计方法将对含有扩展光源的照明系统设计具有指导意义。 展开更多
关键词 光学设计 扩展光源 非成像光学 双自由曲面透镜 均匀照明
原文传递
自主水下直升机——海洋探测的新平台
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作者 周晶 黄豪彩 +14 位作者 黄善和 司玉林 石凯 全向 郭春雷 陈振纬 王智鲲 王英强 王章霖 蔡成业 胡若愚 荣振威 何佳钟 刘鸣 陈鹰 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期21-27,共7页
The demand for ocean exploration down to the deep seafloor,for instance,ocean resource exploration and ocean observations,has promoted innovations in underwater technology.Underwater unmanned vehicles are urgently req... The demand for ocean exploration down to the deep seafloor,for instance,ocean resource exploration and ocean observations,has promoted innovations in underwater technology.Underwater unmanned vehicles are urgently required to be deployed and operate on the seafloor.Because most underwater vehicles are unable to operate on the seafloor and even have difficulty reaching there,we developed a seafloor-resident autonomous underwater helicopter(AUH).This paper introduces the new idea and design of AUHs and discusses the pros and cons of AUHs in comparison with other underwater vehicles.Afterwards,we verify the importance of developing new facilities to enable mankind to easily operate close to the seafloor. 展开更多
关键词 海洋探测 OCEAN UNDERWATER
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多维度深海鱼类识别算法 被引量:1
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作者 李晨 刘怡丹 +3 位作者 孙科林 李勃 全向 刘凯斌 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2021年第3期303-308,共6页
针对深海光线分布不均匀导致鱼类识别检测困难的问题,提出了符合视觉认知的多维度深海鱼类识别算法.该方法从时间维度优化传统的高斯混合模型(GMM)初步确定变化区域,从空间维度构建目标特征,完整提取运动目标,从时空关联维度建立深度学... 针对深海光线分布不均匀导致鱼类识别检测困难的问题,提出了符合视觉认知的多维度深海鱼类识别算法.该方法从时间维度优化传统的高斯混合模型(GMM)初步确定变化区域,从空间维度构建目标特征,完整提取运动目标,从时空关联维度建立深度学习的鱼类识别框架,试验结果表明:本算法可在多种复杂条件下准确提取运动目标,面积交迭度(AOM)达到80%以上,优于当前主流算法. 展开更多
关键词 鱼类 认知 运动目标提取 深度学习 识别
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集邮品信息
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作者 全向 陈思海 +7 位作者 汪大用 陈人柱 胡白鸥 严效源 郭敏 袁开祝 孙耕夫 陈国权 《上海集邮》 2008年第8期46-47,共2页
总公司 老北京风情系列封(MSF·LBJ-82清道夫、-83抬轿子的、-84打更的,6.10,每种2.60元),PFTN·HT51长征四号丙发射风云三号01星封(5.27,3.1元),PFTN·HT52长征三号乙发射中星九直播卫星封(6.9,3.1元)。
关键词 集邮品 信息 长征三号 直播卫星 老北京
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微型DMD哈达玛变换近红外光谱仪 被引量:3
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作者 王晓朵 刘华 +5 位作者 党博石 全向 许家林 熊峥 李云鹏 卢振武 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期388-394,共7页
提出并设计了一个应用数字微镜(DMD)的哈达玛变换近红外光谱仪。以光栅为分光元件,用DMD代替传统的机械式哈达玛编码模板进行光学调制,用In Ga As单点光电二极管探测调制后的光谱信号。综合考虑分辨率、能量利用率、像差和体积等因素,... 提出并设计了一个应用数字微镜(DMD)的哈达玛变换近红外光谱仪。以光栅为分光元件,用DMD代替传统的机械式哈达玛编码模板进行光学调制,用In Ga As单点光电二极管探测调制后的光谱信号。综合考虑分辨率、能量利用率、像差和体积等因素,合理选择狭缝长和宽、光栅入射角及透镜焦距,采用光路分段优化法进行光学设计,通过DMD面阵上的狭缝像和探测器上的点斑尺寸等分析设计结果。模拟分辨率优于4 nm,探测器上点斑尺寸小于3 mm,光学系统尺寸为75 mm×25 mm×85 mm。为提高光谱仪对弱光谱信号的探测能力,在系统前加入了一种集光结构,使从光纤出射的光能的利用率理论值提高24.2%。实验结果表明,该光谱仪的光谱分辨率优于6 nm,通过添加集光结构可以大大提高光谱仪的能量利用效率。该光谱仪具有分辨率高、能量利用率高、体积小、成本低等优点,有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光谱学 集光结构 哈达玛变换 数字微镜
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光谱仪光源双光束准直的自由曲面透镜 被引量:3
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作者 王晓朵 刘华 +2 位作者 李云鹏 全向 卢振武 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期32-37,共6页
为了使光谱仪在分辨率基本不变的同时增宽工作光谱范围,利用非成像原理设计了自由曲面透镜,将光源发出的宽工作谱段的光束准直为两束波长不同、方向不同的平行光,实现探测器上光谱的折叠分布.首先,根据两束入射光线经自由曲面折射前、... 为了使光谱仪在分辨率基本不变的同时增宽工作光谱范围,利用非成像原理设计了自由曲面透镜,将光源发出的宽工作谱段的光束准直为两束波长不同、方向不同的平行光,实现探测器上光谱的折叠分布.首先,根据两束入射光线经自由曲面折射前、后的矢量关系,建立自由曲面上点坐标的一阶偏微分方程组;然后,采用Runge-Kutta法对偏微分方程组进行数值差分求解,得到自由曲面离散采样点,进而构建得到自由曲面透镜,将自有曲面透镜导入ZEMAX软件中对光源的双光束准直进行模拟,在Tracepro软件中进行光线追迹分析其照度分布;最后,将自由曲面透镜应用于近红外光谱仪中,将波段为800~2 400 nm的光源准直为两束波长分别为800~1 600 nm和1600~2 400 nm的方向不同的平行光束,经单个光栅色散后由成像透镜组成像在探测器表面,形成两组相互平行且首尾相连的折叠光谱,光谱仪的分辨率优于10 nm.结果表明,采用该自由曲面透镜可以同时实现光谱仪的高分辨率和宽工作光谱范围,且使光谱仪的结构更加紧凑. 展开更多
关键词 近红外光谱仪 自由曲面 双光束准直 偏微分方程组 RUNGE-KUTTA法
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实时数字微镜哈达玛变换光谱仪的电学结构设计 被引量:2
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作者 全向 刘华 +2 位作者 卢振武 王晓朵 全永 《光学仪器》 2016年第1期85-90,共6页
为了提高数字微镜(digital micro-mirror device,DMD)哈达玛变换光谱仪的编码效率,满足光谱仪大量、实时采集的要求,设计了一种新的DMD哈达玛变换光谱仪的电学结构。将哈达玛编码数据预存到DMD驱动板板载FLASH芯片上,编码时将编码数据... 为了提高数字微镜(digital micro-mirror device,DMD)哈达玛变换光谱仪的编码效率,满足光谱仪大量、实时采集的要求,设计了一种新的DMD哈达玛变换光谱仪的电学结构。将哈达玛编码数据预存到DMD驱动板板载FLASH芯片上,编码时将编码数据读取到DDR2板载内存上,连续播放DMD编码条纹,通过DMD的内同步信号触发光谱采集系统采集光谱数据。实验表明,对511阶哈达玛变换来说,光谱仪的采集时间小于1s,可以满足哈达玛变换光谱仪实时的光谱检测要求,并且其结构还降低了对上位机的依赖,为光谱仪脱离上位机操作奠定了基础。 展开更多
关键词 光谱仪 编码效率 哈达玛变换 数字微镜
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高精度测量孔径光阑面积方法概述 被引量:2
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作者 陈祥子 方伟 +2 位作者 王玉鹏 杨振岭 全向 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第16期209-215,共7页
一些辐射学和光度学的测量是以高精度测量精密光阑面积为基础的,因此高精度测量孔径光阑的面积有着至关重要的意义.目前高精度测量孔径光阑面积主要有以下两类方法:接触法与非接触法,几何法与有效面积法.本文首先对各种方法进行简单介绍... 一些辐射学和光度学的测量是以高精度测量精密光阑面积为基础的,因此高精度测量孔径光阑的面积有着至关重要的意义.目前高精度测量孔径光阑面积主要有以下两类方法:接触法与非接触法,几何法与有效面积法.本文首先对各种方法进行简单介绍,并对非接触法、几何法和有效面积法进行重点阐述.最后通过对比不同方法的测量精度、实现难易程度以及测量设备成本情况,得出结论:几何法和有效面积法是非常有前景的.然而要进一步提高孔径光阑面积的测量精度,稳定的激光光源、精准的移动平台是必不可少的. 展开更多
关键词 高精度测量 测量方法 光阑面积
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数字微镜哈达玛光谱仪谱线弯曲的分析与修正 被引量:1
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作者 全向 刘华 +4 位作者 卢振武 王晓朵 党博石 陈祥子 王芳 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期555-560,共6页
由于数字微镜(digital micro-mirror device,DMD)哈达玛变换光谱仪其成本低,光能利用率高及无运动部件等优势,逐渐成为光谱仪领域的研究重点。研制了一款基于DMD的哈达玛变换光谱仪。为了解决光谱仪谱线弯曲造成的光谱分辨率下降的问... 由于数字微镜(digital micro-mirror device,DMD)哈达玛变换光谱仪其成本低,光能利用率高及无运动部件等优势,逐渐成为光谱仪领域的研究重点。研制了一款基于DMD的哈达玛变换光谱仪。为了解决光谱仪谱线弯曲造成的光谱分辨率下降的问题,对基于DMD的哈达玛变换光谱仪中的谱线弯曲所引起的谱带混叠进行了分析。首先,导出了谱带混叠与谱线弯曲的关系式。然后,提出了两个过程来解决谱带混叠,一是通过调整DMD编码条纹,使DMD所编码的谱带最大限度地与标准谱带重合;二是通过数据处理对谱带混叠进行修正。最后,通过对谱线曲率半径为5.8×10~4,7.8×10~4和9.7×10~4μm等六种情况下谱带混叠进行了分析与修正,拟合出光谱混叠和修正效果与谱线曲率半径的关系。结果表明:对于不同程度的谱线弯曲经过这两个过程修正后,分辨率都会改善到接近光学系统的分辨率,说明这两个过程对修正谱线弯曲具有普适性、并且方法简单、有效。 展开更多
关键词 光谱仪 光谱修正 数据处理 哈达玛变换 DMD(digital Micro-mirror device)
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