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基于HSI空间多阶灰度格雷码解码的时间相位展开方法

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光学与光电技术 2024年第1期22卷 18-28页

作者：冉龙轶曹益平四川大学电子信息学院四川成都610065

格雷编码法以其鲁棒性和抗噪性被广泛应用于结构光投影的三维重建中。为了将格雷码应用到实时测量当中,使用多灰度格雷码以减少投影幅数,提高测量效率。然而在以彩色物体为对象进行三维测量的过程中,由于不同颜色部分的反射率存在差异,... 详细信息

格雷编码法以其鲁棒性和抗噪性被广泛应用于结构光投影的三维重建中。为了将格雷码应用到实时测量当中,使用多灰度格雷码以减少投影幅数,提高测量效率。然而在以彩色物体为对象进行三维测量的过程中,由于不同颜色部分的反射率存在差异,导致三维重建中的条纹顺序混乱,而多阶灰度也使色度导致的误差大大增加。为了适应彩色物体的三维实时测量,提高抗色彩干扰的特性,提出了一种基于HSI彩色空间的多级灰度码解调方法。采用HSI空间中的强度I代替RGB空间中的灰度进行多级灰度编码解码和条纹阶提取,同时也可以重构出物体表面的颜色纹理,而无需单独投影捕获额外的白光图。实验结果表明,该方法可以有效地纠正彩色物体由于色度引起的级次纠缠,减少级次误差。在彩色纹理物体的实时三维测量中具有广阔的应用前景。

关键词：彩色三维测量正弦条纹投影技术时间相位展开多阶灰度格雷码 HSI空间级次纠缠

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光纤链路频率传输与同步系统设计

光学与光电技术 2024年第1期22卷 1-9页

作者：邹岷杉曹益平四川大学电子信息学院四川成都610065

在光纤通信领域,载频的不同步将导致数据传输至终端无法解调,为实现载频信号在光纤上的稳定传输,设计了一个自适应相位补偿系统。该系统结合模拟电路和数字信号处理技术,利用信号分频、混频等手段,将信号在往返传输过程中引入的双程相... 详细信息

在光纤通信领域,载频的不同步将导致数据传输至终端无法解调,为实现载频信号在光纤上的稳定传输,设计了一个自适应相位补偿系统。该系统结合模拟电路和数字信号处理技术,利用信号分频、混频等手段,将信号在往返传输过程中引入的双程相位抖动转变为单程相位抖动,采用单次模拟相移进行预补偿。通过引入PID控制算法,对移相电压进行准确调控,提高了系统补偿的准确性和稳定性。分析了环境温度对链路时延的影响,对比了补偿后与自由传输状态下远端信号的相位漂移。结果表明,在该补偿系统的作用下,链路时延抖动稳定在15 ps内,远端信号的长期稳定度达到6.9×10^(-19)/10^(4)s。对同一温度变化模型进行了不同距离用户端自适应相位补偿系统的性能对比分析,结果表明本方案在预热30 s内均可达到稳态,并实现有效补偿。该系统对长距离光纤频率传递技术有着支撑作用。

关键词：光纤传输频率同步模拟相移相位补偿自适应性

一种基于归一化调制度解调的绝对相位提取方法

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光学与光电技术 2024年第2期22卷 16-27页

作者：王建曹益平李小舜四川大学电子信息学院四川成都610065

传统的绝对相位提取技术通常需要多帧附加编码图案来辅助识别条纹级次,从而导致了投影效率的降低。因此,提出了一种基于归一化调制度解调的绝对相位提取方法。首先利用空分复用技术建立查找表指定与条纹顺序一一对应的唯一码字序列,然... 详细信息

传统的绝对相位提取技术通常需要多帧附加编码图案来辅助识别条纹级次,从而导致了投影效率的降低。因此,提出了一种基于归一化调制度解调的绝对相位提取方法。首先利用空分复用技术建立查找表指定与条纹顺序一一对应的唯一码字序列,然后将相移正弦条纹作为载频条纹直接将该码字调制到振幅强度上形成空分复用的组合相移条纹。当该组合相移条纹投影到待测物体上,可从采集的组合变形条纹同时解调出包裹相位和调制强度,再对调制强度做归一化处理,既能有效抑制反射率不均匀影响,也能解调出可定位条纹级次的四灰度码字,实现了无需附加编码图案的绝对相位提取。为了提高多级灰度码字提取的鲁棒性,利用图像形态学处理操作来分割图像的灰度,并提出了一种半周期连通域码字纠正方法。实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：条纹投影轮廓术调制度绝对相位提取连通域条纹级次

面向“新工科”建设的项目导向MATLAB教改实践

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工业和信息化教育 2024年第3期 75-79页

作者：刘元坤陈文静张启灿曹益平四川大学电子信息学院四川成都610065

由于简单、直观等优点,MATLAB已是本科阶段大多数工科学生需要掌握的技能之一。在此基础上,为顺应“新工科”建设,课程组在MATLAB教学过程中,采用基于项目导向的编程训练,通过给学生指定或让学生自拟研究题目的方式,引导学生查阅相关资... 详细信息

由于简单、直观等优点,MATLAB已是本科阶段大多数工科学生需要掌握的技能之一。在此基础上,为顺应“新工科”建设,课程组在MATLAB教学过程中,采用基于项目导向的编程训练,通过给学生指定或让学生自拟研究题目的方式,引导学生查阅相关资料,了解所选研究题目的背景与研究动态;再利用掌握的MATLAB编程技能、工具箱和专业知识,完成研究题目。实现将课程教学与专业知识深度结合的教学目的,既培养学生针对问题的计算思维和编程能力,又促进学生对专业知识的深入理解和掌握,为学生今后开展相关研究奠定工程实践基础。

关键词：新工科 MATLAB 项目导向教改实践

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基于N元正弦码元的时间相位展开

光学学报 2023年第2期43卷 80-89页

作者：安海华曹益平王丽丹杨钠四川大学电子信息学院四川成都610065

提出了一种N元编码时间相位展开方法来实现彩色复杂物体的三维测量。传统的阶梯状条纹在测量整个表面反射率范围较大的物体时,条纹数量过多会导致量化困难。利用从相移条纹中提取的N元正弦码元替换传统的量化灰度码元,通过进制转换将N... 详细信息

提出了一种N元编码时间相位展开方法来实现彩色复杂物体的三维测量。传统的阶梯状条纹在测量整个表面反射率范围较大的物体时,条纹数量过多会导致量化困难。利用从相移条纹中提取的N元正弦码元替换传统的量化灰度码元,通过进制转换将N元正弦码元嵌入到所要投影的条纹中来实现条纹级次的编码。在解码时,先通过编码条纹与N步正弦相移条纹的差异逐点计算N元量化条纹,再根据对应的逆进制转换获取唯一的条纹级次,最后利用截断相位消除条纹级次边缘处的错位误差。实验结果表明,相比传统的时间相位展开方法,所提方法有效提高了编码效率,并在测量彩色复杂场景时表现出了较高的鲁棒性。

关键词：测量条纹投影时间相位展开条纹级次 N元编码

基于统计逼近的Stoilov算法光栅参数优化设计

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光学学报 2013年第11期33卷 76-82页

作者：许幸芬曹益平兰州理工大学技术工程学院甘肃兰州730050 四川大学光电科学技术系四川成都610064

基于Stoilov算法的相位测量轮廓术(PMP)三维测量过程中,由于其表达式中四种奇异现象的存在,致使用Stoilov算法时出现解相错误,所以不能很好地重构三维物体。采用统计逼近的方法补偿Stoilov算法表达式中出现的异常点,弥补了Stoilov算法... 详细信息

基于Stoilov算法的相位测量轮廓术(PMP)三维测量过程中,由于其表达式中四种奇异现象的存在,致使用Stoilov算法时出现解相错误,所以不能很好地重构三维物体。采用统计逼近的方法补偿Stoilov算法表达式中出现的异常点,弥补了Stoilov算法的缺陷。同时Stoilov算法对光栅周期及条纹对比度比较敏感,当光强变化较大时,相移图像对应的像素点发生突跳,影响测量精度。因此,提出一种基于统计逼近的Stoilov优化算法的光栅参数优化方法以提高测量精度。实验模拟不同的物体,发现存在重构三维物体时均方差最小的光栅周期和光栅条纹对比度,验证了光栅参数优化设计的可行性。

关键词：信息光学三维测量 Stoilov算法光栅参数优化光栅周期条纹对比度

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基于压缩感知的光学图像加密技术研究

光学学报 2014年第3期34卷 91-99页

作者：刘效勇曹益平卢佩四川大学光电系四川成都610064 石河子大学理学院物理系生态物理实验室新疆石河子832000 石河子大学信息科学与技术学院新疆石河子832000 中国科学院光电技术研究所四川成都610209

提出了一种基于压缩感知的光学数字图像加密方案,利用压缩感知理论及特点,借助双随机相位编码技术,实现了对数字图像的多重加密。通过压缩感知使用随机测量矩阵作为密钥对原始图像加密,然后对加密图像利用Arnold变换置乱二次加密,并通... 详细信息

提出了一种基于压缩感知的光学数字图像加密方案,利用压缩感知理论及特点,借助双随机相位编码技术,实现了对数字图像的多重加密。通过压缩感知使用随机测量矩阵作为密钥对原始图像加密,然后对加密图像利用Arnold变换置乱二次加密,并通过4f光学系统进行双随机相位编码再次对图像加密,从而实现了对图像的多次加密。考虑实际应用中传输过程的安全性,将加密图像融合于载体图像。在接收端,对加密图像进行解密重构。实验结果表明,该加密方案能够有效降低采样数据量,具有高稳健性,对密钥响应敏感并可以抵御较强的攻击。

关键词：信号处理压缩感知 Arnold变换双随机相位编码技术密钥

基于视场边界最大最小聚类分析的快速扫描方法

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光电子．激光 2014年第4期25卷 823-828页

作者：杨坤曹益平四川大学电子信息学院四川成都610065

针对用高倍镜头按一定规律路径会扫描到很多无法提取人体外周血白细胞的图像，为此提出一种基于低倍显微图像扫描定位细胞坐标、高倍显微图像提取细胞细节特征的外周血白细胞图像扫描新方法，有效提高了自细胞扫描速度，降低了细胞扫描... 详细信息

针对用高倍镜头按一定规律路径会扫描到很多无法提取人体外周血白细胞的图像，为此提出一种基于低倍显微图像扫描定位细胞坐标、高倍显微图像提取细胞细节特征的外周血白细胞图像扫描新方法，有效提高了自细胞扫描速度，降低了细胞扫描重复率；提出了一种基于视场边界条件的改进型最大最小距离聚类算法，彻底避免了细胞重复扫描。实验表明，新方法扫描112个白细胞由传统方法的8～14min缩短到1．5～2．0min，减少了拍摄次数，提高了拍摄效率，避免了重复拍摄。

关键词：白细胞扫描视场边界最大最小距离聚类

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基于二维经验模态分解的三维面形测量

光电子．激光 2013年第10期24卷 1967-1971页

作者：郑素珍曹益平四川大学光电科学技术系四川成都610064 西南石油大学理学院四川成都610500

采用结构光投影的三维面形测量，为了得到包含待测物体高度信息的基频成分，变形条纹图中通常含有随机噪声和背景信息需要去除。提出一种基于二维经验模态分解（2D—EMD）的三维面形测量方法。2D—EMD用于去除低频背景分量并抑制噪声影... 详细信息

采用结构光投影的三维面形测量，为了得到包含待测物体高度信息的基频成分，变形条纹图中通常含有随机噪声和背景信息需要去除。提出一种基于二维经验模态分解（2D—EMD）的三维面形测量方法。2D—EMD用于去除低频背景分量并抑制噪声影响，再结合二维希尔伯特变换提取三维面形的相位信息，最后根据相位与高度的映射关系得到被测物体的三维形貌。2D—EMD采用完全的二维分析方法，考虑了条纹图行与行之间的相关性，能有效提取任意方向条纹图中的调制相位。由于不需要像聚合EMD（EEMD）反复添加噪声再分解的去噪过程，缩短了数据的处理时间。计算机仿真结果表明，与傅里叶变换轮廓术（FTP）相比，较大陡跳误差从-40mm降到了-1～1mm。实验结果也证明了本文方法的有效性。

关键词：测量三维面形测量二维经验模态分解(EMD) 抑噪希尔伯特-黄变换(HHT)