光学文档
光学练习
1. 有一个由单个凸透镜构成的焦距为12cm 暗箱的最大伸长为20cm 的照相机，要用这个照相机拍摄距镜头15cm 处的物体，需要在镜头上附加焦距为多少的一个薄透镜能使暗箱最大伸长时，像能清晰地呈现在底片上？（假设两个薄透镜紧贴着，其间距离可以忽略不计）。
解：照相机镜头焦距f=12cm ，附加薄凸透镜焦距为f '，相当于一个焦距为F 的凸透镜，且有
f f F
'+
=1
11 （1） 因为 u=15cm ，v=20cm
F v u 111=
+ (2)
所以
)(760
20152015cm v u uv F =+?=+=
把求得的F 值代入（1）式得f '=30cm ，即为所求附加薄透镜的焦距。
2. 在物与屏之间放置一薄凸透镜，其焦距为f ．试推算一下屏与物至少要相距多远，才有可能在轴上找到两个位置，当此透镜放在其中任一位置时，在屏上都能看到清晰的实像．
如果将物与屏之间的距离调到82.5cm 就恰好使得此透镜只有在其间某一个位置时才能把实像成在屏上．那么，f 等于多少?
变更物与屏的距离，使这透镜放在其间某两个位置时都能造成实像于屏上.这时可以分别测出两次所成象的高
图34-42
度．如果这两个高度之比等于4.84，试求这时物与屏之间的距离．
解： 图34-42表示的，是凸透镜位于物与屏之间可以在屏上造成实像的情况．物距
u 与像距υ满足透镜公式
f u 111=+υ
设物与屏之间的距离为s,显然有
s u =+υ （1）
如果物与屏不动，即给定s ，可以求出在屏上造成实像时u 的数值，即求出透镜应放的位置
u u s s u s u f )(111-=
-+=
即
02=+-sf su u 所以 242sf s s u -±=
（2）
显然，当042
<-sf s 时u 无实数解，即找不到能造成实像的透镜的位置。 当042>-sf s 时，即f s 4>时，u 有两个实数解，即可以找到两个透镜位置，
使屏上得到实像。
当s=4f 时，u 只有一个解，即透镜在物与屏之间只能有一个位置使屏上得到实像，此时
)(6.2045
.824cm s f ≈==
如果两次在屏上得到实像。设11,υu 和22,υu 分别代表两次的物距、像距。 根据前面的计算，有
)4(21
21sf s s u -+=
)
4(21
211sf s s u s V --=-=
)
4(21
22sf s s u --=
)
4(21
222sf s s u s V -+=-= 显然 2221,υυ==u u
设h 为物高，1I 与2I 为两次的像高，则由放大率公式有
u h
I 1
1υ=
，222u h I υ= 所以
2
11122121????
??=?=u u u I I υυυ 已知 84
.421
=I I
所以 2
.284.41
1
==u υ
112.2u =υ
6.201
12.2111
1=
=+f u u 所以
)(306.202.22
.31cm u =?=
此时物与屏的距离为 11102.3u u s =+=υ cm 96=
3.如图36-105所示，位于凸透镜L 1主轴上S 1点的物经L 1成像在屏P 上，已知S 1O 1=40cm ，若在L 1前再放一个凸透镜L 2与L 1共轴，
物点需向镜移动20cm 至S 2点，
才能经两个透镜折射后在
图36-105
屏上成像。已知L 1和L 2相距10cm ，求L 2的焦距。
解：因为物体在S 1时能成像在屏P 上，所以在加了凸透镜L 2后，在S 2处的物必须先经L 2自然成像在S 1处，才能再次成像在屏P 上。
21
1111f u =
+υ 22
122111f O S O S =
-+ 21
301101f =
-
cm f 152=
4. 伽利略望远镜成的像是正立的，因此可以用来观看体育比赛或舞台表演，假如它的目镜焦距为-4cm ，用它观察远物且使像成在远处时，镜筒长度为16cm 。如果用它观看30m 处近物时，需要怎么调节？这架望远镜的放大率为多少？
解：先由观看远望时镜筒的长度和目镜的焦距求得该望远镜的物镜焦距，再求出看近物时物镜与目镜之间的距离和此时望远镜的放大率。
由伽利略望远镜成像特点可知，当远物成像在远处时，必有物镜的第二焦点
1F '与目镜的第一焦点F 2重合，即物镜的焦距等于镜筒长度加上目镜的焦距，即
cm f d f 2021=+=
当用它观看30m 处的物体时，物先经物镜成像，这时物距u 1=30m ，焦距
m f 2.01=，代入透镜成像公式1121
11f u =
+υ，得像距
cm m 16.202016
.01==υ 此像位于物镜L 1右方20.16cm 处，即在目镜L 2右方4.16cm 处，它作为目镜的物再成像。当它落在目镜的第二焦点F 2上时就能使像最后成在远处，可见
需把目镜向外拉出0.16cm 。
这架望远镜的放大率为
542021===
f f β
5. 某人的眼睛的近点是10cm ，明视范围是80cm ，当他配上-100度的近视镜后明视范围变成多少？
解： 在配置眼镜中，通常把眼睛焦距的倒数称为焦度，用D 表示。当焦距的单位用m 时，所配眼镜的度数等于眼镜的100倍。
本题中此人所配近视眼镜数是-100度，此人眼睛的度数
1001
100?=
-f ，所
以此近视镜的焦距为
m f 00.1100100
-=-
=
当此人戴上此眼镜看最近距离的物体时，所成的虚像在他能看清的近点10cm ，由
f P P 11111=
'+
解得物距
m f P P f P 11.0)0.1(10.0)
10.0(0.1111=----?-=-''?=
因为此人的明视远点是10cm+80cm=90cm ，所以此人戴上眼镜以后在看清最远的物体时，所成的虚像在离他90cm 处，再根据透镜公式可解得他能看清的最远物距是：
m f P P f P 0.9)0.1(90.0)
90.0(0.1222=----?-=-''?=
所以，他戴上100度的近视镜后，明视范围是0.11m~9.0m 。
6. 把一个焦距f 1=a 的凸透镜和一个焦距f 2=-a 的凹透镜共主轴放置，两者相距1.5a 。在凸透镜前2a 处垂直于主轴放一物体，物长为L 。求最后像的位置、大小和性质，作出成像光路图。
解：作成像光路图（图36-48）对于凸透镜L 1物距u 1=2a ，焦距
a f =1，根据透镜成像公式可得
11111f u =+υ，所以：
a
a a aa
f u f u 22211111=-=-=
υ
物体AB 经L 1应成实像A 1B 1，但因光线遇到凹透镜L 2并未会聚于A 1B 1，而是又经L 2折射会聚于A 2B 2、A 1B 2对L 1是实像，而对L 2则是虚物。对于L 2来说，物距a a a d u 5.025.112-=-=-=υ，焦距a f -=2，则：
()()()()a
a a a a f u f u =-----=
-=
5.05.022222υ
结果表明，最后成的像A 2B 2在L 2后，距离为a 处，为倒立实像。 由此题可知，当会聚光线通过凹透镜时也可以成实像，即凹透镜对虚物能成实像。
22
1111112222u u AB B A B A B A AB B A υυ===
放大率
2
5.022=-=
a a
a a
所以像长：l AB B A 2222==
由放大率公式可以推导出，如果L 1的放大率为m 1，L 2的放大率为m 2，则
图36-48
透镜组的总放大率为：
m=m 1m 2
7.某物体放在一透镜前，恰能成放大4倍的像，若将物体与透镜间的距离增大5cm ，则恰能成放大2倍的像，求透镜的焦距和移动前的物距。
分析：因为像的放大率m>1，可知此透镜是一凸透镜，但因凸透镜既能成放大的实像，也能成放大的虚像，因此要分情况进行讨论。本题的两次成像过程只有以下两种可能：（1）两次都成实像；（2）先成虚像，再成实像。
解：（1）当两次都成实像时， 第一次成像，物距为1u ，像距为1v 。
由
41
11==
u v m 及成像公式1111
11f v u =+
得 11
11411f u u =
+ (1) 第二次成像，物距为511
+='u u ，像距为1v '。 由
21
11
=''='u v m 及成像公式111
1
11f v u ='+' 得 1111
)5(2151f u u =
+++ (2)
由(1)、(2)式联立可解得
??
?==cm u cm f 252011
（2）当先成虚像后成实像时，同样利用放大率和成像公式
可得 ?
?????
?=
+++=-22222
21)5(21511411f u u f u u
联立(2)、（4）式求解得 ?
????==cm u cm f 532022
8. 凸透镜焦距为20cm ，一点光源以速度40cm ·s -1沿透镜主轴远离透镜，求当点光源距透镜为60cm 时，像点的移动速度。
解：设某一时刻此点光源成像的物距为u,像距为υ,则由透镜成像公式
f u 1
11=
+υ
有
f u uf -=
υ
当点光源由上述位置移动一个很小的距离u ?时，其成像的物距变为u u ?+，令其对应的像距移动υ?，则其对应的像距变为υυ?+，又依成像公式有
f u u 1
11=?++?+υυ
所以
f u u f u u -?+?+=
?+)(υυ
f u u f
u f
u u -?+
?
-?+=
11)(
由于u ?很小，故有
f u u
-??1
因此 f u u
f u u -?-≈-?+
111
代入上式得
???? ?
?-?--?+=
?+f u u f
u f
u u 1)(υυ
2
2)()(f u u f u fu f u u f fu -?+?-
-?+= 所以 υυυυ-?+=?)(
f u uf
f u u f u fu f u u f fu --
-?+?--?+=22)()( 2
22)()(f u u f u f -?-?-=
又由于u ?很小，故有
2)(u f ??u f ?2
故从前式分子中略去2
)(u f ?，便得
u f u f ?--=?2
2
)(υ
由于u ?和υ?分别是同一时间内物点和像点的位移，它们分别与各自对应的移动速度成比例，故有
像的移动速度?--=2
2
)(f u f 物的移动速度。
代入数据，即得到本题所求的像的移动速度为1
10-?s cm ，其方向是沿主轴向靠拢透镜方向移动。
9. 如图34-45所示，把一个焦距为40cm 的凸透镜放在电场强度为2000V/m 的匀强电场中，主光轴与电场线平行。在透镜表面中心，有一个很小的带电小球，质量为1g ，带电量为-5×10-7C ，小球以初速v 0=2m/s 沿主轴离开透镜光心处。不计小球重力，求：
（1）小球在透镜的另一侧生成的实像到透镜的距离在什么范围内变化？
图34-45
（2）小球开始运动的第3秒内像移动的距离。
分析：（1）小球在电场中始终受到与小球初速度方向相反的电场力作用而做一匀减速运动。只有在透镜焦距以外至小球所能达到的离光心最远距离范围内小球通过透镜所成的像才是题意所要考虑的。因此本题的关键在于确定小球能够离开光心的最远距离，并由成像公式确定其对应的像点就能够求解。
（2）如果能够确定小球第2秒末和第3秒末的位置，利用成像公式就能得到它们对应的像的位置，从而得解。
解：（1）小球在电场E=2000V/m 中所受电场力为F
)(10200010537N qE F ---=??-==
所以小球运动的加速度a 为
)(0.12-?-==
s m m F
a
小球能够离开光心O 的最远距离为max s
)
(2122222
0max
m a v s =?=-=
利用透镜成像公式，当物距m s u 2max ==时，像距为v
则有
f v u 1
11=+ 即 4.01121=
+v
得 m v 5.0=
又由凸透镜成像特点可知，只有在焦点以外的物点才可能在透镜另一侧成实像，而当物点正好处于焦点处时，所成的像位于无穷远处。因此本题所要求的实像到透镜光心的距离范围为50cm 至无穷远处。
（2）小球第3秒末的速度)/(13123s m v -=?-=，此时小球离透镜光心距
离为u
)(5.13121
3221220m at t v u =??-?=-
=
根据成像公式 f v u 111=+ 即 4.0115.11=
+v
可得
m v 116=
而第2秒末的速度02122=?-=v ，即小球此时刚好处在离透镜最远距离位置，所成的像在离透镜光心0.5m 处，因此，第3秒内像移动的距离为
)(6.4)(046.0116
5.0cm m t v s ==-=??=
?
10.想用两个薄凸透镜，最后在物体所在处形成一个与物体大小相等的倒立的虚像。已知靠近物体的那个透镜的焦距为f 1，物体与此透镜的距离为u 1，试求第二个透镜的焦距f 2及它与第一个透镜间的距离L 。
解：由凸透镜成像的规律，若第
一次成像为虚像，此虚像必为放大正立虚像，位于物体之后，它就是第二透镜之物，如再成虚像，必为进一步放大的正立虚像，这与题设不符。如果第一次成像为放大的实像，则经过第二透镜所成同侧虚像必为进一步放大的虚像，不可能与物体大小相等，亦与题设不符。所以第一次成像必为缩小的实像，如图36-104所示。
由透镜成像的规律可知
图36-104
,
111
11f u u f -=
υ （1）
.11111
f u f u PQ Q P -==''υ （2） 欲使最后在PQ 所在处形成与物等大的虚像，Q P ''与第二透镜的距离应小于第二透镜的焦距f 2，且二透镜间的距离L 与u 1，f 1应满足下列两个条件：
()(),11
111111
11111
11
=--+=--
+?-u f L f u L u f f u L L u f u f （3）
,1
111
1112
L u f u u f L f +---
-= （4）
由（3）式可得
,
22111
1f u u f L -=
（5）
将（5）式代入（4）式，可求得
.212
211
2f f
u u f ???? ??-= （6）
光学作图类型注意事项及相关知识点
光学作图类型注意事项及相关知识点 光学作图的考查形式主要有以下五种： 1、光的反射 2、光的折射 3、平面镜成像 4、透镜的特殊光线 5、凸透镜成像 ★光学作图需注意以下几点： 1、要借助工具（铅笔和直尺），作图要规范； 2、实际光线画实线，不是实际光线（如法线、光线的反向延长线、平面镜所成的像、像与物之间的连线）要画虚线； 3、光线要标箭头，同时注意箭头的方向； 4、如光源、物点、像点有对应符号、字母的要标上； 5、法线与镜面或界面垂直，像与物之间的连线与镜面垂直，垂直要画垂足符号； 6、务必记住凸透镜的三条特殊光线，利用特殊光线可以画出凸透镜成像光路图。 相关知识点： ▲光线：用一条带箭头的直线表示（箭头代表传播方向；直线代表光沿直线传播） 光的传播：光在同种均匀介质中沿直线传播。 实像：是一个明亮的区域，因为实像是由实际光线汇聚而成的；影子：是一个阴暗的区域，因为光线透不过去，在不透明物体后面形成
的。 ▲实像与虚像 区别：1、能不能用光屏承接。实像能，虚像不能。 2、是不是由实际光线汇聚而成。实像是，虚像不是。（虚像只能用肉眼看到，它是由实际光线的反向延长线交汇而成） 3、像的特点是不是一定是倒立的。实像是，虚像不是。 ▲光的反射 反射现象中的术语： 一点：入射点O（是指光线射到反射面上的一点）两角：入射角（指入射光线与法线之间的夹角）反射角（指反射光线与法线之间的夹角）三线：入射光线（指射到物体表面的光线） 反射光线（指被物体反射出的光线）法线（指垂直于镜面的虚线） ★反射定律：三线同面，法线居中，两角相等。即：1.反射光线、入射光线和法线在同一平面上； 2.反射光线、入射光线分居法线的两侧； 3.反射角等于入射角。（注意因果关系，入射决定了反射，应把反射叙述在前面） ★关于光的反射定律，应掌握以下几点： 1）一条反射光射只对应一条入射光线 2）入射光线垂直于反射面时，入射角为0°，反射角为0°，三线重合，但方向相反。
激光冷却与捕获原子
激光冷却与捕获原子 获得低温是长期以来科学家所刻意追求的一种技术。它不但给人类带来实惠，例如超导的发现与研究，而且为研究物质的结构与性质创造了独特的条件。例如在低温下，分子、原子热运动的影响可以大大减弱，原子更容易暴露出它们的“本性”。以往低温多在固体或液体系统中实现，这些系统都包含着有较强的相互作用的大量粒子。20 世纪 80 年代，借助于激光技术获得了中性气体分子的极低温（例如，10-10K ）状态，这种获得低温的方法就叫激光冷却。 激光冷却中性原子的方法是汉斯（.. ..T W H Ansch ）和肖洛（A. L. Schawlow ）于 1975 年提出的，80 年代初就实现了中性原子的有效减速冷却。这种激光冷却的基本思想是：运动着的原子在共振吸收迎面射来的光子（图 1）后，从基态过渡到激发态，其动量就减小，速度也就减小了。速度减小的值为 /h Mc νν-?= （1） 处于激发态的原子会自发辐射出光子而回到初态，由于反冲会得到动量。此后，它又会吸收光子，又自发辐射出光子。但应注意的是，它吸收的光子来自同一束激光，方向相同，都将使原子动量减小。但自发辐射出的光子的方向是随机的，多次自发辐射平均下来并不增加原子的动量。这样，经过多次吸收和自发辐射之后，原子的速度就会明显地减小，而温度也就降低了。实际上一般原子一秒钟可以吸收发射上千万个光子，因而可以被有效地减速。对冷却钠原子的波长为 589nm 的共振光而言，这种减速效果相当于 10 万倍的重力加速度！由于这种减速实现时，必须考虑入射光子对运动原子的多普勒效应，所以这种减速就叫多普勒冷却。
由于原子速度可正可负，就用两束方向相反的共振激光束照射原子（图2）。这时原子将优先吸收迎面射来的光子而达到多普勒冷却的结果。 实际上，原子的运动是三维的。1985 年贝尔实验室的朱棣文小组就用三对方向相反的激光束分别沿x、y、z三个方向照射钠原子（图3），在6 束激光交汇处的钠原子团就被冷却下来，温度达到了240μK 。 理论指出，多普勒冷却有一定限度（原因是入射光的谱线有一定的自然宽度），例如，利用波长为589nm 的黄光冷却钠原子的极限为240μK，利用波长为852nm 的红外光冷却铯原子的极限为124μK 。但研究者们进一步采取了其他方法使原子达到更低的温度。1995 年达诺基小组把铯原子冷却到了 2.8nK 的低温，朱棣文等利用钠原子喷泉方法曾捕集到温度仅为24pK 的一群钠原子。 在朱棣文的三维激光冷却实验装置中，在三束激光交汇处，由于原子不断吸收和随机发射光子，这样发射的光子又可能被邻近的其他原子吸收，原子和光子互相交换动量而形成了一种原子光子相互纠缠在一起的实体，低速的原子在其中无规则移动而无法逃脱。朱棣文把这种实体称做“光学粘团”，这是一种捕获原子使之集聚的方法。更有效的方法是利用“原子阱”，这是利用电磁场形成的一种“势能坑”原子可以被收集在坑内存起来。一种原子阱叫“磁阱”，它利用两个平行的电流方向相反的线圈构成（图4）。这种阱中心的磁场为零，向四周磁场不断增
(整理)各种光学设计软件介绍-学习光学必备-peter.
光学设计软件介绍 ZEMAX是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Sequential及Non-Sequential的软件。版本等级有SE：标准版，XE：完整版，EE：专业版（可运算Non-Sequential），是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。ZEMAX的主要特色：分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP, *.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt；优化：表栏式merit function参数输入，对话窗式预设merit function参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。 CODE V是Optical Research Associates推出的大型光学设计软件，功能非常强大，价格相当昂贵CODE V提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外，软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、衍射光束传播、能量分布曲线、部分相干照明、偏振影响分析、透过率计算、一维物体成像模拟等多种独有的分析计算功能。是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件，近三十多年来，Code V进行了一系列的改进和创新，包括：变焦结构优化和分析；环境热量分析；MTF和RMS波阵面基础公差分析；用户自定义优化；干涉和光学校正、准直；非连续建模；矢量衍射计算包括了偏振；全球综合优化光学设计方法。 CODE V是美国著名的Optical Research Associates（ORA?）公司研制的具有国际领先水平的大型光学工程软件。自1963年起，该公司属下数十名工程技术人员已在CODE V程序的研制中投入了40余年的心血，使其成为世界上分析功能最全、优化功能最强的光学软件，为各国政府及军方研究部门、著名大学和各大光学公司广泛采用1994年，ORA公司聘请北京理工大学光电工程系为其中国服务中心。与国际上其它商业性光学软件相比，CODE V的优越性突出地表现在以下几个方面： 1．CODE V可以分析优化各种非对称非常规复杂光学系统。这类系统可带有三维偏心或倾斜的元件；各类特殊光学面如衍射光栅、全息或二元光学面、复杂非球面、以及用户自己定义的面型；梯度折射率材料和阵列透镜等等。程序的非顺序面光线追迹功能可以方便地
信息光学复习重要知识点
1.常用的非初等函数：矩形函数、Sinc函数、三角形函数、符号函数、阶跃函数、圆柱函 数。 2.δ函数的定义：a.类似普通函数定义b.序列极限形式定义c.广义函数形式定义 δ函数的性质：a.筛选性质 b.坐标缩放性质 c.可分离变量性 d.与普通函数乘积性质 4.卷积，性质：线性性质、交换律、平移不变性、结合律、坐标缩放性质 5.互相关，两个函数f(x,y）和g(x,y)的互相关定义为含参变量的无穷积分 6.惠更斯-菲涅尔原理：光场中任意给定曲面上的诸面元可以看作是子波源，如果这些子 波源是相干的，则在波继续传播的空间上任意一点处的光振动都可看作是子波源各自发出的子波在该点相干叠加的结果。 7.基尔霍夫理论：在空域中光的传播，把孔径平面上的光场看作点源的集合，观察平面上 的场分布则等于他们所发出的带有不同权重的因子的球面子波的相干叠加。 8.角谱理论：孔径平面和观察平面上的光场分布都可以分别看成是许多不同方向传播的单 色平面波分量的线性组合。 9.点扩散函数：面元的光振动为单位脉冲即δ函数时，这个像场分布函数叫做~。 10.菲涅尔衍射成立的充分条件： 传递函数： 11.泰伯效应：当用单色平面波垂直照明一个具有周期性透过率函数的图片时，发现在该透 明片后的某些距离上出现该周期函数的现象，这种不用透镜就可以对周期物体成像的现象称为~。 12.夫琅禾费衍射： 13.衍射受限系统：不考虑系统的几何像差，仅仅考虑系统的衍射限制。 14.单色信号的复表示：去掉实信号的负频成分，加倍实信号的正频成分。 多色信号的复表示： 16.如果两点处的光扰动相同，两点间的互相干函数将变成自相干函数。 18.光学全息：利用干涉原理，将物体发出的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，使物光 波前的全部信息都储存在记录介质中，做记录的干涉条纹图样被称为“全息图”，当用光波照射全息图时，由于衍射原理能能重现出原始物光波，从而形成与原物体逼真的三维像，这个波前记录和重现的过程成为~ 19.+1级波（虚像），-1级波（实像），±1级波（赝像） 20.从物光与参考光的位置是否同轴考虑：同轴全息、离轴全息。 从记录时物体与全息图片的相对位置分类：菲涅尔全息图、像面全息图、傅里叶变换全息图。 从记录介质的厚度考虑：平面全息图、体积全息图。 21.菲涅尔全息图：记录平面位于物体衍射光场的菲涅尔衍射区，物光由物体直接照到底片 上 傅里叶全息图：物体或图像频谱的全息记录。
【CN110633005A】一种光学式无标记的三维人体动作捕捉方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910262689.8 (22)申请日 2019.04.02 (71)申请人 北京理工大学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 陈文颉 游清 李晔 陈杰 窦丽华 (74)专利代理机构 北京理工大学专利中心 11120 代理人 高燕燕 (51)Int.Cl. G06F 3/01(2006.01) G06N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种光学式无标记的三维人体动作捕捉方 法 (57)摘要 本发明提供一种光学式无标记的三维人体 动作捕捉方法，解决了传统非光学式及光学式有 标记人体动作捕捉方法对人体运动的束缚问题， 并在一定程度上减少了单次人体动作捕捉的所 用时长。包括：利用不同关节点的位置与其和真 实人体的对应关系，确定人体关节点编号和各个 关节点之间的连接关系；利用深度卷积神经网 络，结合所述编号和连接关系，进行多角度人体 图像的二维关节点提取以及关节点之间肢体骨 骼连线，得到人体关节点的二维坐标信息；利用 不同坐标系之间的转换关系以及所述人体关节 点的二维坐标信息，绘制出三维空间中的人体骨 架模型，使该骨架模型反映出三维空间中真实的 人体姿态运动信息，便于后续将该动作捕捉方法 用于人体运动分析领域。权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 110633005 A 2019.12.31 C N 110633005 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110633005 A 1.一种光学式无标记的三维人体动作捕捉方法，其特征在于，包括： 利用不同关节点的位置与其和真实人体的对应关系，确定人体关节点编号和各个关节点之间的连接关系； 利用深度卷积神经网络，结合所述编号和连接关系，进行多角度人体图像的二维关节点提取以及关节点之间肢体骨骼连线，得到人体关节点的二维坐标信息； 利用不同坐标系之间的转换关系以及所述人体关节点的二维坐标信息，绘制出三维空间中的人体骨架模型，使该骨架模型反映出三维空间中真实的人体姿态运动信息，便于后续将该动作捕捉方法用于人体运动分析领域。 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关节点增加了人体双脚脚尖这两个关节点。 3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述关节点包含18个人体关节点。 4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述利用不同关节点的位置与其和真实人体的对应关系，确定人体关节点编号和连接关系采用以下方式：首先确定待提取的人体关节点位置，以及关节点与实际人体骨骼的对应关系，即确定关节点在人体骨骼上的位置；然后为所述对应关系进行关节点编码，确定人体关节点的序号，并根据真实人体肢体与骨骼方向，确定关节点之间的连接方式。 5.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述利用深度卷积神经网络，结合编号和连接关系，进行多角度人体图像的二维关节点提取以及关节点之间肢体骨骼连线具体包括以下步骤： 步骤一、将由不同角度拍摄出来的人体姿态图像传入深度卷积神经网络； 步骤二、利用深度卷积神经网络中的置信图对人体关节点的二维坐标进行提取； 步骤三、利用深度卷积神经网络中的部分肢体关系向量场以及人体关节点连接关系，判断出人体关节点之间的实际肢体方向； 步骤四、利用深度卷积神经网络中的贪婪分析算法对图像中已提取的人体关节点进行连接； 步骤五、将关节点提取结果以及连接结果显示在原人体姿态图像上，作为二维人体姿态的骨架模型。 6.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述利用不同坐标系之间的转换关系以及人体关节点的二维坐标信息，正确绘制出三维空间中的人体骨架模型采用以下方法：利用人体关节点的二维坐标信息，通过对图像像素坐标系、图像坐标系、摄像机坐标系以及世界坐标系之间转换关系的推导得出含有关节点未知三维坐标的方程组，利用最小二乘法针对方程进行求解，得到人体关节点的三维坐标，再利用关节点的编码顺序及相互连接关系，绘制出三维人体骨架模型。 2
光学相关的计量单位
☆光学相关的计量单位☆ 光强度——坎德拉（cd），光亮度——cd/m2，光通量——流明（lm），光照度——勒克斯（lux、lx）， 1967年法国第十三届国际计量大会规定了以“坎德拉”、“坎德拉/平方米（cd/m2）”、“流明”、“勒克斯（lux、lx）”分别作为发光强度、光亮度、光通量、光照度等的单位为统一工程技术中使用的光学度量单位。 光强度——坎德拉（Candela）-cd 。1=F/Ω即光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。 光通量——流明（lumen）-lm 。F单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305×10cm面积上辐射出来的光通量为1lm。 为表示光强和光通量的关系，发光强度为1cd的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1lm。 光亮度——坎德拉/平方米（cd/㎡）是表示发光面明亮程度的。即指发光表面在制定方向的发光强度为垂直且制定方向的发光面的面积之比。 光照度——勒克斯（Lux）-lx 。被光均匀照射的物体，距离该光源1m处在1㎡的面积上得到的光通量是1lm时其照度为1lux，习惯称之为“烛光米”。 1、烛光、国际烛光、坎德拉（Candela）：定义在每平方米101325牛
顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K或1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1坎德拉。并且，烛光、国际烛光、坎德拉的三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60坎德拉德育58.8国际烛光，亥夫钠灯的1烛光等于0.885国际烛光或者0.919坎德拉。 2、发光强度与光亮度：发光强度简称光强，国际单位是Candela（坎德拉）简写cd。Lcd是指光源在指定方向的单位立体角度内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强度为l=f/Ω，Ω为立体角，单位为球面度（SR），F为光通量，单位为流明（lm），对于点光源由l=F/4。光亮度是标示发光面明亮程度的，指发光表面在制定的发光强度与垂直且制定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏基本上就是这样一个漫反射面，所以从各个角度去观看图像都有相同的亮度感。以下是部分光源的亮度值：（单位cd/㎡）黑白电视机120左右，彩色电视机80左右。 3、光通量与流明：光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能称之为通过这一面积的辐射能通量。各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如用绿色光做水准，令其光通量等于辐射能通量，则对其他色光来说，激起明亮感觉的本两碧绿色
仪器科学与测试技术专业(InstrumentScienceandtesting[001]
仪器科学与测试技术专业（Instrument Science and testing technology）学术型硕士研究生培养方案 （学科专业代码：99J1 授予工学硕士学位） 一、学科专业简介 仪器科学与测试技术是综合应用传感技术、光电技术、精密机械、信号与信息处理技术、现代电子技术、计算机技术、自动控制技术等，研究和探索仪器科学与测试领域的新技术、新方法，推动仪器科学与测试系统的智能化、网络化、集成化。主要研究获取、存储、处理、传输和利用信息的现代科学技术及仪器，包括测控技术及仪器、现代传感技术、精密计量理论与应用、虚拟仪器、微系统理论与应用、微小型机电系统、智能结构系统与技术、信号分析与数据处理、矿用仪器仪表等，是机、电、光、计算机、材料科学、物理、化学、生物学等先进技术的高度综合，它既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主体内容之一。 二、培养目标 1、重点培养具有良好的职业素养、坚实的仪器科学与测试技术基础理论的高层次光电产业、能源、电力行业专门技术人才； 2、培养掌握仪器科学测试理论和技术专业知识，运用先进现代测试技术、方法解决煤炭、电力、光电等行业关键理论和技术的专门人才； 3、培养严谨求实的科学态度和作风，具有创新求实精神和良好的科研道德，具备从事仪器科学与测试技术学科相关的研究开发能力；能胜任研究机构、高等院校和产业部门等有关方面的研究、工程、开发及管理工作； 4、较为熟练的掌握一门外国语，具有熟练地进行专业阅读和初步写作的技术人才 四、学习年限 全日制硕士研究生学制为三年；半脱产硕士研究生经申请批准，其学习年限可延长半年至一年。 五、培养环节 1、导师的确定 研究生导师的确定实行双向选择，研究生根据公布的导师名单填写双向选择表，然后由导师根据填表选择所要指导的研究生。第一志愿未落实的硕士研究生，根据学生其他志愿和实际情况，在进一步征求师生双方意见的基础上进行协调落实。 2、培养计划的确定
光学类期刊投稿排行
1光学学报2中国激光（属于超一流中文光学杂志），与COL一起是中国激光杂志社旗下的三大王牌杂志，也是国内光学杂志的皇帝，每篇文章有3位审稿人审稿，文章严谨程度非常高，其中COL已经被SCI收录（SCI最新影响因子0.8左右），光学学报与中国激光是中文SCI期刊的候选期刊。 3光谱与光谱学分析【SCI（次等）】：由于自引率太高，已经多次被JCR警告，但俗话说瘦死的骆驼比马大，任然属于光学顶尖级杂志。 4光电子.激光（2009年之前分EI核心和EI 非核心，光电子激光是最早的EI核心期刊之一，每篇文章均被EI compendex收录），在光电子学方面报到的论文最多，属于一流杂志的代表，也是唯一一本由大学主办的学术期刊（前10名中），相当的不容易。 5光学精密工程（同光电子.激光实力相当，排名也可定为第四），由于期刊报道的内容没有光电子激光报道的内容专业性和新颖性强，暂定于第5吧。 6强激光与粒子束（工程科学院举办），影响因子0.9左右，发展迅速，现加入到了中国光学期刊网，推广了知名度，属于一流杂志，此杂志与中国激光杂志的研究内容很像，是中国激光杂志的小弟，如果投稿中国激光或者光学学报被退，这个杂志则是您稿件去的最佳方向。 7光子学报（在09年以前属于EI非核心），在西安光机所得率领下不断发展，10年后一直被EI核心检索，近几年凭着自己的地位和努力，经常举办或者参加会议文章的出版，在陕西地方区域具有相当的影响力，属于二流杂志的领导。 8发光学报：在中科院长春光机所领导下，终于从10年开始被EI收录，并从双月刊转为月刊，发展迅速，在11年被评为百种杰出学术期刊，不过后门开的较大。9光电工程：老牌子光电期刊，这几年走了点下坡路，但任然是光电期刊类的中流
光学参数
光源常用参数 光通量 Luminous Flux： 单位：流明（lm） 光源在单位时间内发出的光量总和称为光源的光通量。 光强 Luminous Intensity： 单位：坎德拉（cd） 光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的发光强度，简称光 强。 照度Illuminance： 单位：勒克斯（lx） 照度是光源照射在被照物体单位面积上的光通量。 亮度Luminance： 单位：坎德拉每平方米（cd/m 2, ），尼特（ nt）是旧的亮度单位名称，现已废除不用。 光源在某一方向的亮度是光源在同一方向的光强与发光面在该方向上投影表面积之比。 光效Luminous Efficacy of Light Source: 单位：流明/瓦（lm/W） 光源所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。 平均寿命Average Life: 单位：小时（h） 指一批灯燃点，当其中有 50%的灯损坏不亮时所燃点的小时数。 色温 CT-Color Temperature: 当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源 的色温，用绝对温度K（k EL vin）表示。 黑体辐射理论是建立在热辐射基础上的，所以白炽灯一类的热辐射光源的光谱功率分布与黑体在可见区的光谱功率分布比较接近，都是连续光谱，用色温的概念完全可以描述这类光源的颜 色特性。 相关色温 CCT-Correlated Color Temperature: 当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色接近时，黑体的温度就称为该光源 的相关色温，单位为K。 由于气体放电光源一般为非连续光谱，与黑体辐射的连续光谱不能完全吻合，所以都采用相 关色温来近似描述其颜色特性。 色温（或相关色温）在3300K以下的光源，颜色偏红，给人一种温暖的感觉。色温超过5300K 时，颜色偏兰，给人一种清冷的感觉。通常气温较高的地区，人们多采用色温高于4000K的光源， 而气温较低的地区则多用4000K以下的光源。
光学干涉测量技术
光学干涉测量技术 ——干涉原理及双频激光干涉 1、干涉测量技术 干涉测量技术和干涉仪在光学测量中占有重要地位。干涉测量技术是以光波干涉原理为基础进行测量的一门技术。相干光波在干涉场中产生亮、暗交替的干涉条纹，通过分析处理干涉条纹获取被测量的有关信息。 当两束光亮度满足频率相同，振动方向相同以及相位差恒定的条件，两束光就会产生干涉现象，在干涉场中任一点的合成光强为： 122I I I πλ=++V 式中△是两束光到达某点的光程差。明暗干涉条纹出现的条件如下。 相长干涉（明）： ， （） min 12I I I I ==+m λ=V 相消干涉（暗）： ， （）min 12I I I I ==+-12m λ? ?=+ ??? V 当把被测量引入干涉仪的一支光路中，干涉仪的光程差则发生变化。通过测量干涉条纹的变化量，即可以获得与介质折射率和几何路程有关的各种物理量和几何量。 按光波分光的方法，干涉仪有分振幅式和分波阵面式两类。按相干光束传播路径，干涉仪可分为共程干涉和非共程干涉两种。按用途又可将干涉仪分为两类，一类是通过测量被测面与参考标准波面产生的干涉条纹分布及其变形量，进而求得试样表面微观几何形状、场密度分布和光学系统波像差等，即所谓静态干涉；另一类是通过测量干涉场上指定点干涉条纹的移动或光程差的变化量，进而求得试样的尺寸大小、位移量等，即所谓动态干涉。 下图是通过分波面法和分振幅法获得相干光的途径示意图。光学测量常用的是分振幅式等厚测量技术。 图一 普通光源获得相干光的途径 与一般光学成像测量技术相比，干涉测量具有大量程、高灵敏度、高精度等特点。干涉测量应用范围十分广泛，可用于位移、长度、角度、面形、介质折射率的变化及振动等
信息光学公式整理1
信息光学公式 1·矩形函数 ? ??? ? ≤-=??? ??-其它 , 021,10 0a x x a x x rect F { a sinc(a x ) } = rect(f /a ) F ?? ? ??Λ= b f b 1 (bx)}{sinc 2 2·inc s 函数 ()()a x x a x x a 0 00sin x x sinc --= ??? ??-ππ 3·三角形函数 ? ????≤-=??? ??Λ其它 , 0,1a x a x a x 4·符号函数 ()?? ? ??<-=>=0,10,00, 1sgn x x x x 5·阶跃函数 ()? ??<>=0,00 ,1x x x step 6·圆柱函数 ?? ???<+=???? ??+其它 ,0, 12 22 2a y x a y x circ 极坐标内 ?? ?><=??? ??a r o a r a r , ,1circ 7·δ函数的定义 普通函数形式的定义 ()()????? ?? =? ? ?==∞≠≠=∞ ∞ -?? 1 ,0,0,0, 0,dxdy y x y x y x y x δδ 广义函数形式的定义 ()()()0,0,,φφδ=∞ ∞ -?? dxdy y x y x 其中()y x ,φ在原点处连续 δ函数的性质 设函数()y x f ,在()00,y x 点出连续，则有 筛选性质 ()()()y x f dxdy y y x x y x f ,,,00=--∞ ∞ -?? δ 坐标缩放性质 ()()y x ab by ax ,1,δδ= 可变性 ()()()y x y x δδδ=, 8·梳状函数性质 ()()()∑∑∞ -∞ =∞∞ -=-= m nx j m x x πδ2exp comb ()∑∞ ∞ -?-?=??? ???x m x x x x δcomb ()∑∞ -∞=?? ? ?? ?-?=?m x m x x δ1 xx comb ()()ξcomb x comb ??→←? ()ξx comb x x comb ????→←?? ? ????x ()()()y x comb comb y x,comb = 9·傅里叶变换 ()()(){}dxdy y x j y x f F ηξπηξ+-=∞ ∞-?? 2exp ,, ()()()[]ηξηξπηξd d y x j F y x f += ∞ ∞ -?? 2exp ,, 10·阶跃函数step(x)的傅里叶变换 (){}(){}()? ?????-= +=??πξξδj 21x sgn 12 1 x step 11·卷积的定义 ()()()()()x h x f d x h f x g *=-= ?∞ ∞ -α αα 定义()x f 和()x h 的二维卷积： ()()()()()y x h y x f d d y x h f y x g ,*,,,,=--= ??∞ ∞ -β αβαβα 卷积的几个重要性质： 线性性质： {) ,(),(),(),(),()},(),(y x g y x bh y x g y x af y x g y x bh y x af *+*=*+卷积符合交换律： ,(),(),(),(y x f y x h y x h y x f *=* 卷积符合结合律： [][] ),(),(),(),(),(),(y x g y x h y x f y x g y x h y x f **=**卷积的坐标缩放：若),(),(),(y x g y x h y x f =*，则
光学相关知识竞赛试题
1.下面四种颜色中哪种颜色的光波最长(D)。 A.蓝 B.绿 C.黄 D.红 2.按照目前近代物理研究的最新成果，物质的最小的构成单位是(D)。 A.质子 B.中子 C.强子 D.夸克 3.与复印机、激光打印机一起构成现代化的光电子印刷技术，从而彻底取代了铅字手工排版的是（C） A.打字机 B.计算机 C.激光照排机 D.激光印刷机 4.第一台激光器产生于: （C） A, 1953 B, 1961 C, 1960 D, 1948 5.在雷电来临时，电光一闪即逝，但雷声却隆隆不断，这是因为（B） A．雷一个接一个打个不停 B．雷声经过地面、山岳和云层多次反射 C．光的传播速度比声的传播速度大D．声的传播速度比光的传播速度大 6.黄昏时，太阳呈红色，是因为黄昏时( B ) A.太阳发出较多的红光 B.阳光经过空气散射形成 C.太阳距地球较近 D.太阳距地球较远 7.以下双折射晶体中属于双轴晶体的是（C） A.石英 B.冰洲石 C.硫磺 D.冰 8.第一台激光器的工作物质（A） A．红宝石 B.蓝宝石 C.掺钕钇铝石榴石 D.二氧化碳 9.假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比，则（B） A. 将提前 B．将延后 C．在某些地区将提前，在另一些地区将延后 D. 不变 10.红光和紫光相比，（B） A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大 B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大 C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小 D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小 11.下列哪个是光通量的单位（B） A.lux B.lm C.lx D.cd
图像测量技术论文
图像测量技术读书笔记 摘要：图像测量技术是以现代光学为基础，融光电子学、计算机图形学、信息处理、计算机视觉等现代科学技术为一体的综合测量技术，是将图像处理技术应用于测量领域的一种新的测量方法。图像测量该技术把图像作为信息传递的载体，依据视觉的原理和数字图像处理技术对物体的成像图像进行分析研究，得到需要测量的信息，目前已经成功应用于很多领域。图像测量方法具有非接触、高速度、动态范围大、信息丰富等优点，受到国内外测量领域的重视。本文介绍了图像测量技术的历史背景，总结了图像测量系统的发展现状及其应用领域，并指出了图像测量技术存在的问题及今后发展的趋势。 0.引言 图像测量技术是近年来在测量领域中新兴的一种高性能测量技术。它以光学技术为基础，将光电子学、计算机技术、激光技术、图像处理技术等多种现代科学技术融合为一体，构成光、机、电、算综合体的测量系统。图像测量，就是把测量对象——图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的精确测量技术。其目的是从图像中提取有用的信号，通过对获得的二维图像进行处理和分析，得到需要的三维场景的信息，最终实现测量的目的。 图像（包括视频）测量技术广泛应用于工业产品质量检测、智能交通、安防、工程变形监测、医学等各个领域，并且随着计算机技术和信息技术的发展，其实现方法和手段也日新月异。 1.研究背景 科学技术和生产活动的大规模开展及一系列重大突破催生并发展了测量学科。同时，测量器具、技术和理论的发展又促进了生产技术的发展。近代科学和工业化的发展要求测量学科一方面需要进行专业化分工；同时也要求其突破经典的测量方法，寻求新的测试原理与手段，如求助于电学、光学、计算机等，从单一学科发展为多学科间的相互借鉴和渗透，形成综合各学科研究成果的新型测量系统。 传统的几何测量方法根据测量头与被测件是否接触可分为接触式与非接触
光学类期刊投稿排行
光学类期刊投稿排行 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
1光学学报2中国激光（属于超一流中文光学杂志），与COL一起是中国激光杂志社旗下的三大王牌杂志，也是国内光学杂志的皇帝，每篇文章有3位审稿人审稿，文章严谨程度非常高，其中COL已经被SCI收录（SCI最新影响因子左右），光学学报与中国激光是中文SCI期刊的候选期刊。 3光谱与光谱学分析【SCI（次等）】：由于自引率太高，已经多次被JCR警告，但俗话说瘦死的骆驼比马大，任然属于光学顶尖级杂志。 4光电子.激光（2009年之前分EI核心和EI 非核心，光电子激光是最早的EI核心期刊之一，每篇文章均被EI compendex收录），在光电子学方面报到的论文最多，属于一流杂志的代表，也是唯一一本由大学主办的学术期刊（前10名中），相当的不容易。 5光学精密工程（同光电子.激光实力相当，排名也可定为第四），由于期刊报道的内容没有光电子激光报道的内容专业性和新颖性强，暂定于第5吧。 6强激光与粒子束（工程科学院举办），影响因子左右，发展迅速，现加入到了中国光学期刊网，推广了知名度，属于一流杂志，此杂志与中国激光杂志的研究内容很像，是中国激光杂志的小弟，如果投稿中国激光或者光学学报被退，这个杂志则是您稿件去的最佳方向。 7光子学报（在09年以前属于EI非核心），在西安光机所得率领下不断发展，10年后一直被EI核心检索，近几年凭着自己的地位和努力，经常举办或者参加会议文章的出版，在陕西地方区域具有相当的影响力，属于二流杂志的领导。 8发光学报：在中科院长春光机所领导下，终于从10年开始被EI收录，并从双月刊转为月刊，发展迅速，在11年被评为百种杰出学术期刊，不过后门开的较大。 9光电工程：老牌子光电期刊，这几年走了点下坡路，但任然是光电期刊类的中流砥柱。希望在后几年能重振雄风！
光学测量的基本参数与应用介绍
光学测量的基本参数与应用介绍 询问几乎所有具有适度模拟和电源专业知识的电气工程师来评估电源的效率，他或她将知道如何操作，或者至少如何开始该过程。你得到一个假负载或（甚至更好）一个有效负载，测量电源的电压和电流，测量电源输出的相同参数，做一些基本的计算，你有初步的答案。如果需要，可以在一系列输入值和负载以及静态和动态情况下运行测试。它可能会有点复杂，但基本的设置和过程就是这样做的。现在请求同一个工程师来测量光源的效率，例如LED或CFL，并且存在很多混乱。为什么？因为测量光学参数带来了一系列全新的问题，其中许多问题要复杂得多，并且除了基本的电气测量之外还要有细微之处。例如，您想要所有波长的光输出功率，只有可见光谱，或选定的波段（如红外线，或可见光内的切片）？你想要所有方向的功率，还是只需要特定的方向和立体角？ 光学测量有很长的历史，可以追溯到几百年前。多年来，有些术语和概念没有变化，有些已经更新为基于SI的单位（国际单位制），因此使用新旧术语或旧术语已被正式重新定义时偶尔会出现混淆（什么是“烛光”单位，无论如何？）。 在获得正确的仪器和设置之前，你必须熟悉光度学的基本光学参数和术语（可见光的测量）和比色法（测量）（颜色），所以你可以确定你正在测量你真正需要知道的东西。还要记住电气测量和光学测量之间的关键和基本区别：在大多数情况下（但不是全部，RF是例外），当您测量电功率时，您可以测量电压和电流，然后通过模拟电路或数字电路计算功率处理。但是，当您测量光功率时，您实际上是通过具有输出电压或电流的传感器来测量功率本身，该传感器与入射光功率具有明确的相关性。 关键光学参数 颜色（或色度）：这是一个明显的参数，我们用红色，黄色和绿色等词来描述，但有两种方法可以用技术来描述它。 首先是光的波长，通常以纳米（nm）表示。可见光谱跨越红色（620-750nm）至紫色（380-450nm）;超过红色，红外（IR）范围从700到1，000纳米（1毫米），而紫外线超出紫外线（紫外线，10-400纳米）。请注意，这些范围边界没有明确界定的一致边界，因
现代光学测试实验报告
现代光学测试技术实验报告 姓名：*** 学号：*** 专业：*** 班级：*** 课程名称：现代光学测试技术 指导教师：*** 完成日期：***
现代光学测试技术实验报告 一、实验目的 1、了解散斑的性质及特点 2、了解散斑干涉、剪切散斑干涉、DIC 、和条纹投影技术的具体应用 3、通过分析优劣更好地学习现代光学测试技术的相关内容 二、实验原理 ● 散斑 1、散斑的定义 当一束激光照射到物体的粗糙表面(例如铝板)时，在铝板前面的空间将布满无规律分布且明暗相间的颗粒状光斑，称为散斑。（如图1所示） 2、要形成散斑且质量较好必须具备的条件： （1）有能发生散射光的粗糙表面 （2）入射光线的相干度要足够高，如：激光 （3）如使用激光粗糙表面深度须大于入射光波长 3、散斑的分类 由粗糙表面的散射光干涉而直接形成的，称为直接散斑。(如图2所示) 经过一个光学系统，在它的像平面上形成的散斑，称为成像散斑，即主观散斑。（如图3所示） 图2 客观散斑原理图 图1 散斑图像
图3 主观散斑原理图 4、散斑的应用 散斑携带了散射面的丰富信息，可以通过散斑的性质来推测物体表面的性质，是实验应力分析方法的一种，用于测取物体的位移、应变。由于这种办法的无损、快速等诸多优点，它被广泛应用于工业控制的缺陷检测、医学的光活检等领域，且受到越来越多的关注。 ●三角法测量原理 图4 激光三角法测量原理图
如图所示，θsin z a a b M ??=???= z K z s i n M b ??=???=??θ 则K b z ?=?，其中θsin M K ?= 物体变形前和变形后的光强分布为： ()()()()x y x P x y x P f ,2,,2cos y x b y x a I f π π=?? ?????+=，， ()()()()()[]()()()[]y x z y x k -x ,2,y x z y x k -x ,2cos y x b y x a I c c ，，，，，，y x P y x P π π=???????+= ()() ()()() ()()y x K -y x z y x z y x K y x z y x P y x k 2-c f c f ，，，，，，，??= ∴=?= ??π ()y x K ，可以通过实验标定得到，由此，则可知物体的变形或位移 ● DIC 技术 图5 物体变形图像追踪 因为散斑分布是随机的，所以每一点和它周围的散斑是不一样的，我们在相关运算过程中，可以将变形前和变形后的散斑图像分割成很多网格，每一个网格就是一个相应的子集：这样，我们就可以以这个子集为载体，分析物体的相应的位移信息，将所有的子集进行计算，就可以得到相应的位移场： 在数字图像相关算法中，我们将变形前后的两幅散斑图分别设为F （x ，y ）和G （x ，y ），劝、数字图像相关基本思想是在F （x ，y ）中找到一个子区，通
信息光学复习提纲--重点
信息光学复习提纲 信息光学的特点 Ch1. 线性系统分析 1.矩形函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数 2.sinc函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数 3.三角函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数 4.符号函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数 5.阶跃函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数 6.余弦函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数 7. 函数：①三种定义②四大性质③作用 8.； ②图像③作用④傅里叶变换谱函数 9.梳状函数：①定义 10.高斯函数：①定义②图像③作用④傅里叶变换谱函数 11.傅里叶变换（常用傅里叶变换对） 12.卷积：四大步骤，两大效应 13.互相关、自相关的定义、物理意义 14.傅里叶变换的基本性质和有关定理 15.线性系统理论 16.线性不变系统的输入输出关系，脉冲响应函数，传递函数 17.抽样定理求抽样间隔 ~
Ch2. 标量衍射理论 1. 标量衍射理论成立的两大条件 2.平面波及球面波表达式: exp[(cos cos cos )]A ik x y z αβγ++ （求平面波的空间频率） )](2exp[]exp[22y x z ik ikz z A + 3.惠更斯——菲涅耳原理： ()?? ∑ =ds r ikr K P U c Q U )exp()()(0θ ? 4.基尔霍夫衍射理论： ?? ∑ -= ds r ikr r n r n r ikr a j Q U ) exp(]2),cos(2),cos([)exp(1 )(0000 λ 令()()θλK r ikr j Q P h ) exp(1,= 所以()??∑ = ds Q P h P U Q U ,)()(0 当光源足够远，且入射光在孔径平面上各点的入射角都不大时， (),1,cos 0≈r n (),1,cos ≈r n ().1≈∴θK 故()z ikr j Q P h ) exp(1,λ=，]})()[(211{20020z y y z x x z r -+-+≈ 5. 菲涅耳衍射——近场衍射： 0000202000022)](2exp[)](2exp[ ),()](2exp[)exp(),(dy dx yy xx z j y x z jk y x U y x z jk z j jkz y x U +-++= ?? ∞ ∞ -λπ λ6. 夫琅禾费衍射——远场衍射：（根据屏函数求衍射光强分布）
与灯具相关的光学基本知识
与灯具相关的光学基本知识 一. 光与电磁波： 光是一种电磁波，速度为：30×10000 km/s 波长为780～380nm（纳米）。1纳米=10的-9次方米 二. 光谱与颜色： 光谱：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 红外线波长：620～780nm。紫外线的波长：380～420nm。如下图： 波长780～620～590～560～490～450～420～380nm 太阳光：波长是780～380nm，纯白色。 白炽灯：波长为780～400nm，缺少紫光，故合成后光色略偏红黄。 荧光灯：波长为750～310nm，缺少红光，故合成后略带青色或呈青白色。 三. 灯具的主要作用： 1. 固定和保护灯； 2. 控制和分配灯光，突现所需的光分布； 3. 装饰与美化环境； 四. 照明灯具的光特性：照明灯具的光特性主要用三项技术数据来说明，即： 1. 发光强度的空间分布； 2. 灯具效率； 3. 亮度分布或灯具遮光角； 五. 发光强度的空间分布 任何灯具在空间各方向上的发光强度都不一样，我们可以用数据或图形把照明灯具发光强度在空间的分布状况记录下来，通常我们用纵坐标来表示照明灯具的光强分布，以坐标原点为中心，把各方向上的发光强度用矢量标注出来，连接矢量的端点，即形成光强分布曲线，也叫配光曲线。 因为大部份的灯具的形状是轴对称的旋转体，其发光强度在空间的分布也是轴对称的。所以，通过灯具轴线取任一平面，以该平面内的光强分布曲线来表明照明灯具在整个空间的分布就够了。如果照明灯具发光强度在空间的分布是不对称的，例如长条形的荧光灯具，则需要用若干测光平面的光强度分布曲线来说明空间光分布。取同灯具长轴相垂直的通过灯具中心下