2019年光学热点回眸

 随着激光的诞生，光学已渗透到人类生活的方方面面。盘点了未来可能会对人类生存及生活方式产生巨大影响的微纳光学、超强激光、成像技术、量子通信、太赫兹技术、光学通信、生物光子学、人工智能用于光学检测8个光学技术研究领域，回顾了这些领域在2019年的重大进展。     

止水带在线截面检测系统的设计与实现

针对现有自粘式橡胶止水带生产工艺,设计了一种自粘式橡胶止水带在线截面检测系统。该系统能够实时检测止水带的截面轮廓尺寸,为挤出机参数调节提供依据,同时为自粘胶涂布工序提供位置信息。该系统通过多个激光传感器采集止水带得部分截面参数和涂胶位置信息,由控制器将多个激光传感器的数据进行整合处理,形成完整的止水带截面参数和涂胶位置信息。同时,将数据传送给生产线主控制系统。在某生产企业协助下,将该系统集成于原有橡胶止水带生产线上,并进行了稳定性试验,总结了在线截面检测系统的设计参数及避免激光传感器发生故障的方法,为自粘式橡胶止水带的生产提高了效率、减少了浪费,并为该系统的优化设计提供依据。     

应用于精准发酵的激光CO2尾气在线检测技术研究

针对精准发酵过程特征气体实时在线监测的需求，采用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）方法对发酵尾气中CO2进行了检测技术研究，并结合精准发酵工艺特点，研发了一套激光CO₂在线监测分析系统，检测量程为0~2%，实现了全量程范围内测量误差小于0.08%，响应时间达到5.46 s。现场试验结果表明，该系统具有较高的灵敏度、稳定性与可靠性，并且使用寿命较长，适用于精准发酵过程特征气体的在线监测。     

基于语义分割的高原鼠兔目标检测

针对区域建议网络中锚点框引入背景噪声导致小目标检测精度低的问题,提出了基于语义分割的感兴趣区域生成方法.首先把感兴趣区域的搜索问题转化为前景和背景的二值语义分割问题;然后对语义分割所得的前景进行中值滤波及连通域分析,直接得到感兴趣区域的大小和位置,从而避免使用锚点框来生成感兴趣区域,减小了背景噪声对目标检测的影响.对自然场景下高原鼠兔目标进行检测,结果表明:基于语义分割的感兴趣区域生成方法最优F1值比区域建议网络高27.75%,检测精度更高.     

基于分块阈值LBP算法的光学薄膜表面缺陷分割

为提高光学薄膜缺陷检测的能力和精度,提出一种基于局部二值模式(LBP)的改进算法。通过对采集到的图像进行分块分析,计算全图和各小块离散度,并进行对比。将分块离散度全图离散度的视为缺陷与背景共存的模块,以该模块中间像素灰度均值作为LBP阈值进行图像处理;分块离散度≤全图离散度的视为平稳模块,将全图灰度均值作为LBP阈值进行图像处理。实验结果表明:该算法能有效地检测出光学薄膜的缺陷,同时也避免了噪声的干扰,证明该算法用于检测光学薄膜缺陷的可行性。     

基于电磁振动与卷积神经网络的玉米品质精选装置

为提高玉米分选自动化水平,针对传统方法特征建模过程繁琐、现有卷积神经网络部署要求高的问题,设计了一种基于电磁振动与卷积神经网络的玉米品质精选分级装置,主要包括玉米粒群落料单元、电磁给料单元、控制单元、分选收集单元和恒定光强视觉单元,可实现玉米粒群自动分离、籽粒自动识别与分选.模型、样机试验结果表明:模型大小仅5.83 MB,对计算机硬件要求低;模型平均检测准确率mAP为88.03%,模型总体分类检测性能良好;模型对优良玉米籽粒的识别能力强,准确率P、召回率R、误报率FPR、加权调和平均值F_1分别为98.75%,94.84%,3.78%,96.85%;样机将玉米籽粒的实际检测准确率提升至96.50%,实际有效分选率为97.51%.