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无标记光学手术导航系统的几何校准
摘要： 背景：图像引导手术导航需要进行患者与影像的配准，但基于标记点的配准方法耗时且易受人为误差影响。无标记点配准是避免这些问题的替代方案。 方法：本研究设计了一种校准板，并提出几何校准方法，可同步校准所提出的光学手术导航系统中的近红外追踪与结构光组件。 结果：采用平面校准板与圆柱体评估校准精度，平面实验平均误差为0.035毫米，圆柱体实验直径误差为0.119毫米。通过重建校准板评估校准精度，实测平均误差为0.012毫米。利用该光学手术导航系统重建并追踪头部仿体，追踪误差小于0.3毫米。 结论：实验结果表明，本方法具有高可达性与精确度，满足应用需求。
关键词： 校准、无标记、结构光、光学手术导航系统
更新于2025-09-23 15:23:52
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用于结构光的立体匹配网络
摘要： 近年来，深度学习已广泛应用于双目立体匹配以实现深度获取，这使精度得到了极大提升。然而，结构光场却鲜少受到关注。本文提出一种用于结构光的网络，以提取有效的匹配特征进行深度获取。该网络通过考虑不同尺度的感受野并为相应特征分配适当权重来改进孪生网络，具体实现方式是将金字塔池化结构与挤压激励网络分别结合到孪生网络中，用于特征提取和权重计算。为进行网络训练和测试，通过将随机图案投射到现有的双目立体数据集中，生成了具有修正真实值的结构光数据集。实验表明，所提出的网络能够实现实时深度获取，并利用结构光提供更优质的深度图。
关键词： SLNet，立体匹配，结构光，连体网络
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于结构光的文物包装三维重建系统
摘要： 非接触式三维测量与重建技术在珍贵文物的包装与运输中发挥了重要作用。本文研发了一种基于结构光、适用于文物包装的低成本三维测量系统。该系统通过结构光技术快速获取测量数据并生成三维点云，经过去噪、配准与融合处理后，实现对文物的精准三维重建。研究对比了多频外差法与本文方法，结果表明所提出的低成本系统相对精度可达千分之一量级，实验结果验证了系统的高效性。
关键词： 3D重建、文物包装、结构光
更新于2025-09-23 15:23:52
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数字相机在二维与三维测量应用中的温度补偿方法
摘要： 本文介绍了几项关于温度对数码相机影响的研究结果。实验使用了三种不同型号的相机。研究结果明确表明，现有典型相机设计未能充分考虑温度变化对设备性能的影响。为此，我们提出了一种改进型相机设计方案，该方案在不同环境温度下表现出高度可预测的特性，并便于实现热补偿。同时，我们还提出了一种新型温度补偿方法。该补偿模型几乎适用于所有现有相机应用场景，因其与各类相机校准模型均兼容。文中还描述了该补偿模型在二维（2D）和三维（3D）场景中的应用，并展示了采用该补偿方法所获得的结果。
关键词： 温度效应，三维成像，结构光，相机标定
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于测量轴对称物体尺寸和表面轮廓的逆向投影条纹技术
摘要： 提出了一种基于模拟投影仪-部分相机系统的逆向投影条纹技术，用于轴对称零件的在机检测。本研究涉及的零件尺寸较大、表面高反光且具有陡峭斜面。通过基于计算机模拟的方法及零件CAD模型生成逆向条纹，并找到穿过零件对称轴的最佳信噪比轨迹。该技术以基准件为参照进行测量，在径向尺寸约10厘米的零件上实现了优于10微米的精度。研究表明，与标准条纹投影技术相比，本方法尤其在陡峭斜面区域显著提升了系统信噪比和重复性。
关键词： 条纹投影、结构光、逆向条纹投影、光学计量、质量控制
更新于2025-09-23 15:21:01
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光活性功能软材料（制备、性能与应用）|| 光诱导液晶畴工程用于光场调控
摘要： 液晶（LCs）因其显著的高光学各向异性/宽电磁波谱高透明度、对多种外场刺激（如电/磁场、光照和热）的高敏感性以及与物质和电磁场相互作用的强大能力而备受关注。凭借其大双折射率和可重构指向矢（即局部光轴）取向特性，液晶已成为制造多功能光学器件的最具吸引力候选材料之一。特别是液晶显示器（LCD）目前在平板显示市场占据主导地位。从本质上说，它们由大量独立的可见光范围光强调制器组成。除振幅外，液晶还能自由操控光的其他空间维度，如偏振和相位。通过专门设计液晶畴的指向矢分布，可任意调控光场。光场控制是光学与光子学的关键需求。结构光（又称整形光或定制光）是指具有定制强度、偏振和相位的光束。近年来，涡旋光束、矢量光束（VBs）和艾里光束等特殊光束因其优异特性及在光捕获、激光加工、高分辨率成像等领域的广泛应用而受到深入研究。通常，这些光束可通过空间调控高斯光束的振幅或相位直接产生，此类调控可通过特定曲率半径的透镜或波片、光刻胶掩?；蚓干杓频某砻媸迪?。然而，相关器件一旦制成，其光学特性即固定不变，这严重限制了实际应用。得益于液晶的电光可调谐性，结构化液晶畴使这些器件具备动态响应能力并提升效率。
关键词： 矢量光束、艾里光束、光致排列、涡旋光束、光场调控、结构光、液晶
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于多模光无线通信系统的氮化镓微发光二极管结构光源
摘要： 基于氮化镓的发光二极管（LED）通过高效产生蓝光和绿光彻底改变了照明行业。虽然大面积（平方毫米级）器件已成为主流LED照明技术，但将LED制成微米级像素（微LED）可为光无线通信（OWC）及智能照明应用（如追踪与成像）带来更多优势。微LED更小的有源区域能实现高电流密度工作，提供高调制带宽并增强光功率密度。以阵列形式制造微LED可根据目标应用定制器件布局，为OWC系统提供更多自由度。时空调控对发挥这些微尺度光源的全部潜力至关重要，这通过键合至节距匹配的互补金属氧化物半导体控制电路实现。这些紧凑的集成芯片作为数字-光转换器运行，能根据数字输入生成光学信号。将这些器件用作投影系统时，结构化光图案既能用于追踪与自定位，又能同步建立空分多址通信链路。微LED阵列器件的高速特性结合时空调控能力，使OWC具备多种工作模式，从而以芯片级器件实现复杂功能。
关键词： 氮化镓、结构光、发光二极管、光无线通信
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于同源激光点阵列与单目视觉的柔性三维点重建
摘要： 通过单目视觉传感器与相对于二维参考系具有任意相对位姿的同源激光点阵列，实现了三维重建方法。建模过程中，首先将三维纹理板移动至视觉传感器视场内的不同位置，使激光射线与立方体板相交并生成激光点；随后根据激光点确定激光射线的普吕克矩阵；再通过奇异值分解求解激光射线交点（即投影仪光心）的代数解；继而利用该交点代数解对激光射线进行优化，并将其转换至二维参考坐标系；最终通过标定后的投影仪激光射线完成重建。该方法在不同测量条件下进行了实验验证，当视觉传感器与光心间距为700毫米至1000毫米时，重建误差平均值分别为0.942毫米、1.055毫米、1.374毫米和2.063毫米。由于对激光射线投影仪与二维参考系之间的相对安装位置和方向无严格要求，该方法提升了现场主动视觉测量的灵活性。
关键词： 结构光、光学检测、激光射线、重建
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE OCEANS 2018 MTS/IEEE查尔斯顿会议 - 美国南卡罗来纳州查尔斯顿（2018年10月22日-2018年10月25日）] OCEANS 2018 MTS/IEEE查尔斯顿会议 - 用于水下自主检测的高分辨率结构光D传感器
摘要： 能够提供水下详细三维数据的传感器，是实现无人水下航行器对海底完整性、海洋栖息地及水下设施进行自主检测的先决条件。声呐目前是水下移动平台获取三维数据的主要来源，但其深度和横向分辨率有限。现有几种光学方案（如存在无纹理物体识别问题的被动立体视觉，以及成像速度慢且横向分辨率低的激光雷达）均存在缺陷。本研究探索采用结构光技术实现水下环境物体的高分辨率三维成像。我们改进了格雷码相位步进（GCPS）结构光方案，使其能更好抵抗水中光散射与衰减导致的对比度下降问题。通过水池实验验证了该方法对水体浊度升高的适应性。当以1280×1024像素分辨率、8Hz帧率对1.1米距离处的物体成像时，根据水体浊度不同可实现1.4毫米至6.4毫米的深度分辨率。
关键词： 水下、浊度、格雷码、结构光、三维
更新于2025-09-23 08:31:34
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基于双向相似函数的3D测量无监督纹理重建方法
摘要： 三维（3-D）成像与显示技术的发展对具有真实纹理的三维模型提出了重要需求。由于纹理错位和光照不一致，纹理重建易出现模糊、重影和色彩断层等退化现象。本文提出复合权重纹理融合方法以抑制伪影，针对几何模型不精确问题，采用基于双向相似函数的多尺度能量最小化方法校正纹理错位。所提方法的平均处理时间仅为现有方法的40%。光学实验表明，该方法能在几何模型不精确和光照不一致条件下实现照片级真实感纹理。
关键词： 三维测量、结构光、双向相似函数、纹理重建、针孔相机模型
更新于2025-09-24 04:40:30