CN114894097A - 利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统 - Google Patents

利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114894097A
CN114894097A CN202210334039.1A CN202210334039A CN114894097A CN 114894097 A CN114894097 A CN 114894097A CN 202210334039 A CN202210334039 A CN 202210334039A CN 114894097 A CN114894097 A CN 114894097A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light spot
image
displacement
transmitting
historical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210334039.1A
Other languages
English (en)
Inventor
黎芳
蒋韬
王坚
韩厚增
白羽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Original Assignee
Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Civil Engineering and Architecture filed Critical Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority to CN202210334039.1A priority Critical patent/CN114894097A/zh
Publication of CN114894097A publication Critical patent/CN114894097A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供了一种利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统，该方法包括：信息发射子系统发射预先调制的涡旋波束；信息接收子系统接收涡旋波束，以及根据涡旋波束得到对应的光斑图像；根据图像匹配法进行匹配，得到与光斑图像匹配的历史光斑图像；图像库存储有历史光斑图像及历史光斑图像对应的收发端位移，收发端位移由历史光斑图像的光斑横向偏移计算得到，且历史光斑图像与光斑图像对应的传播距离相同；获取收发端位移作为目标物体的位移。本发明实施例通过光斑横向偏移计算方式建立图像库，在实际测量中进行图像匹配，通过匹配图像的收发端位移确定物体位移，可以降低位移测量的计算复杂程度。

Description

利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及位移测量技术领域，具体而言，涉及一种利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统。
背景技术
现有利用光学测量位移的方法，通常设置有一个光源和一个光检测器，其原理为：两束平面光在产生微小偏移时，通过对比两束平面光之间的偏移可以得到位移值。在上述方法的基础上，还可以共同使用涡旋光与平面光，通过改变相位可以得到多组图像的信息，然后进行图像对比得到位移值，相对于只使用平面光，在测量过程中可以减少计算量，但是计算过程依然比较繁琐。
发明内容
本发明解决的是现有光学测量位移方法计算过程繁琐的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种利用涡旋光变形测量物体位移的方法，应用于物体位移测量系统，所述物体位移测量系统包括信息发射子系统和信息接收子系统，所述信息发射子系统或所述信息接收子系统固定设置于目标物体上，所述方法包括：所述信息发射子系统发射预先调制的涡旋波束；所述信息接收子系统接收所述涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的光斑图像；根据图像匹配法对所述光斑图像与预先建立的图像库进行匹配，得到与所述光斑图像匹配的历史光斑图像；所述图像库存储有历史光斑图像及所述历史光斑图像对应的收发端位移，所述收发端位移由所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算得到，且所述历史光斑图像与所述光斑图像对应的传播距离相同；获取与所述光斑图像匹配的历史光斑图像对应的收发端位移，作为所述目标物体的位移。
可选地，所述方法还包括：在预设传输距离上多次接收涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的多个历史光斑图像；各所述涡旋波束对应的信息发射子系统与信息接收子系统之间收发端位移不同；根据各所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算收发端位移；将所述历史光斑图像及对应的所述收发端位移存储至所述图像库。
可选地，所述光斑横向偏移的计算基于以下公式：
Figure BDA0003576009260000021
其中，u(r,Φ,z)为在传输距离z处圆柱坐标系下未对准光束的表达式，r，Φ，z分别表示在圆柱坐标系中的一点的径向距离、方位角、高度，(x，y)为光束的横向偏移坐标且(x，y)＝(dcosξ，dsinξ)，d为光束轴和接收系统轴之间的偏移距离，ξ为光束轴的偏移方向，β与光束偏离角γ相关且β＝ksinγ，η为光束方位角，A为归一化常数，z0为瑞利距离，w为光斑半径，s为拓扑荷。
可选地，所述根据图像匹配法对所述光斑图像与预先建立的图像库进行匹配，得到与所述光斑图像匹配的历史光斑图像，包括：提取所述光斑图像的特征；将所述光斑图像的特征与预先建立的图像库中的各历史光斑图像的特征进行对比，得到满足匹配条件的历史光斑图像。
可选地，所述光斑图像的特征为光斑的强度分布特征。
本发明提供了一种利用涡旋光变形测量物体位移的装置，应用于物体位移测量系统，所述物体位移测量系统包括信息发射子系统和信息接收子系统，所述信息发射子系统或所述信息接收子系统固定设置于目标物体上，所述装置包括：发射模块，用于所述信息发射子系统发射预先调制的涡旋波束；接收模块，用于所述信息接收子系统接收所述涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的光斑图像；匹配模块，用于根据图像匹配法对所述光斑图像与预先建立的图像库进行匹配，得到与所述光斑图像匹配的历史光斑图像；所述图像库存储有历史光斑图像及所述历史光斑图像对应的收发端位移，所述收发端位移由所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算得到，且所述历史光斑图像与所述光斑图像对应的传播距离相同；确定模块，用于获取与所述光斑图像匹配的历史光斑图像对应的收发端位移，作为所述目标物体的位移。
可选地，所述装置还包括图像库建立模块，用于：在预设传输距离上多次接收涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的多个历史光斑图像；各所述涡旋波束对应的信息发射子系统与信息接收子系统之间收发端位移不同；根据各所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算收发端位移；将所述历史光斑图像及对应的所述收发端位移存储至所述图像库。
可选地，所述光斑横向偏移的计算基于以下公式：
Figure BDA0003576009260000031
其中，u(r,Φ,z)为在传输距离z处圆柱坐标系下未对准光束的表达式，r，Φ，z分别表示在圆柱坐标系中的一点的径向距离、方位角、高度，(x，y)为光束的横向偏移坐标且(x，y)＝(dcosξ，dsinξ)，d为光束轴和接收系统轴之间的偏移距离，ξ为光束轴的偏移方向，β与光束偏离角γ相关且β＝ksinγ，η为光束方位角，A为归一化常数，z0为瑞利距离，w为光斑半径，s为拓扑荷。
可选地，所述匹配模块具体用于：提取所述光斑图像的特征；将所述光斑图像的特征与预先建立的图像库中的各历史光斑图像的特征进行对比，得到满足匹配条件的历史光斑图像。
本发明提供了一种物体位移测量系统，所述系统用于执行上述利用涡旋光变形测量物体位移的方法。
本发明实施例预先通过光斑横向偏移计算方式建立图像库，在实际测量中通过光斑图像与图像库中图像进行图像匹配，通过匹配图像的收发端位移确定物体位移，可以降低位移测量的计算复杂程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的利用涡旋光变形测量物体位移的系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种利用涡旋光变形测量物体位移的方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种利用涡旋光变形测量物体位移的方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的横向偏移时衍射光束的强度分布图；
图5为本发明实施例中一种利用涡旋光变形测量物体位移的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有的光学测量位移技术大多使用的都是平面光，在考虑涡旋光时也并未使用其横向偏移来进行位移的测量，涡旋光束较普通平面光可以传递更多的信息，具有更好的保密性，且在传输的过程中降低了物光对光束的影响，可以大大节省传递信息所需要的时间。
本发明实施例中利用涡旋光束的横向偏移量测量物体与物体之间位移。发射装置发射平面光，通过添加一个角动量转化为涡旋光束。涡旋光束的信息主要通过其光强和角动量来传递，本发明实施例中主要考虑其光强，通过涡旋光束横向偏移即光强的变化来测量位移。
在光路中加入平面光作为参考光(参考光不经过透镜，不进行傅里叶变换)，当物光与参考光干涉时，会使得得到的涡旋光斑发生偏移，通过对横向偏移量信息的处理(预先确定了横向偏移量与位移的对应关系)，可以获得位移等信息。本发明实施例利用了涡旋光束的变形得到位移等信息，具体为利用涡旋光束的横向偏移量来测量位移。
参见图1所示的利用涡旋光变形测量物体位移的系统的结构示意图，该系统包括信息发射子系统和信息接收子系统。信息发射子系统包括:光源1、第一透镜2、第一空间光调制器3、第一计算机4和第一光学望远镜5。信息接收子系统包括:第二光学望远镜6、第二空间光调制器7、第二透镜8、光束质量分析仪9和第二计算机l0。图1中还示出了同轴计算全息图11、12。
信息发射子系统中的光源发出光束，由透镜傅立叶变换后，到达同轴计算全息图获得轨道角动量，将轨道角动量编码到原光束中形成涡旋光束，再经光学望远镜扩束后发射出去，在自由空间中传播。在自由空间传播时因为存在物光的干扰，会使得涡旋光发生变形。经大气传播后的光波被信息接收子系统中的准光学望远镜缩束准直后，得到光斑。
参见图2所示的一种利用涡旋光变形测量物体位移的方法的流程示意图，该方法应用于物体位移测量系统，物体位移测量系统包括信息发射子系统和信息接收子系统，信息发射子系统或信息接收子系统固定设置于目标物体上，该方法包括以下步骤：
S202，信息发射子系统发射预先调制的涡旋波束。
具体地，光波源发出光束，由透镜傅立叶变换后，到达同轴计算全息图获得轨道角动量，将轨道角动量编码到原光束中形成涡旋光束，再经准光学望远镜扩束后发射出去。
S204，信息接收子系统接收涡旋波束，以及根据涡旋波束得到对应的光斑图像。
在自由空间传播时因为存在物光的干扰，会使得涡旋光发生变形。经大气传播后的光波被信息接收子系统中的准光学望远镜缩束准直后，得到光斑。
S206，根据图像匹配法对光斑图像与预先建立的图像库进行匹配，得到与光斑图像匹配的历史光斑图像。
其中，该图像库存储有历史光斑图像及历史光斑图像对应的收发端位移，收发端位移由历史光斑图像的光斑横向偏移计算得到，且历史光斑图像与光斑图像对应的传播距离相同。在图像库中可以存储有某一个传输距离的多张历史光斑图像，也可以存储有多个传输距离的多张历史光斑图像，在进行匹配时采用与当前的光斑图像的传输距离相同的历史光斑图像，从中确定与当前的光斑图像相同或者最接近的历史光斑图像。
可选地，采用基于特征的图像匹配法进行匹配，包括以下步骤：提取光斑图像的特征；将光斑图像的特征与预先建立的图像库中的各历史光斑图像的特征进行对比，得到满足匹配条件的历史光斑图像。示例性地，上述光斑图像的特征为光斑的强度分布特征。
在图像匹配过程中，首先要根据给定的匹配任务和参与匹配图像的数据特性来决定使用何种特征进行匹配。所选取的特征必须要显著，并且易于提取，在参考图像和待配准图像上都要有足够多的分布，另外所选取的特征必须易于进行后续的匹配。在图像配准中的特征包括：特征点，如拐点、角点；特征线，如边缘曲线、直线段；特征面，如小面元、闭合区域等。
可选地，上述图像库的建立过程可以按照以下方式进行：
首先，在预设传输距离上多次接收涡旋波束，以及根据涡旋波束得到对应的多个历史光斑图像。各涡旋波束对应的信息发射子系统与信息接收子系统之间收发端位移不同，从而得到在相同的传播距离上不同收发端位移的历史光斑图像。进一步，调节信息发射子系统与信息接收子系统之间的距离，以得到多个不同的传播距离上的不同收发端位移的历史光斑图像。
其次，根据各历史光斑图像的光斑横向偏移计算收发端位移。示例性地，光斑横向偏移的计算基于以下公式：
Figure BDA0003576009260000071
其中，u(r,Φ,z)为在传输距离z处圆柱坐标系下未对准光束的表达式，r，Φ，z分别表示在圆柱坐标系中的一点的径向距离、方位角、高度，(x，y)为光束的横向偏移坐标且(x，y)＝(dcosξ，dsinξ)，d为光束轴和接收系统轴之间的偏移距离，ξ为光束轴的偏移方向，β与光束偏离角γ相关且β＝ksinγ，η为光束方位角，A为归一化常数，z0为瑞利距离，w为光斑半径，s为拓扑荷。
涡旋光束的横向偏移会引起光强分布的变形，衍射光束质心的偏移量随入射光束偏移距离的增加而增加，与入射光束的偏移方向无关，质心的偏移角与入射光束的偏移方向呈线性关系，线性系数与入射光束的偏移距离有关。
然后，将历史光斑图像及对应的收发端位移存储至图像库。
S208，获取与光斑图像匹配的历史光斑图像对应的收发端位移，作为目标物体的位移。
在确定与当前的光斑图像匹配的历史光斑图像，可以查询该历史光斑图像对应的收发端位移，并将该收发端位移作为目标物体的位移。
本发明实施例提供的利用涡旋光变形测量物体位移的方法，预先通过光斑横向偏移计算方式建立图像库，在实际测量中通过光斑图像与图像库中图像进行图像匹配，通过匹配图像的收发端位移确定物体位移，可以降低位移测量的计算复杂程度。
参见图3所示的一种利用涡旋光变形测量物体位移的方法的流程示意图，包括以下步骤：
S301，信息发射子系统中的光波源发出光束。
S302，由透镜傅立叶变换后，到达同轴计算全息图获得轨道角动量，通过计算机编程把要传输的信息数据以轨道角动量编码的形式载入电磁波束中。
S303，经准光学望远镜扩束后发射出去，在自由空间中传播。
S304，经大气传播后的光波被信息接收子系统中的准光学望远镜缩束准直后，得到光斑。
轨道角动量l＝-1，s＝1；横向偏移时衍射光束的强度分布如图4(a)所示，轨道角动量l＝-2，s＝1，横向偏移时衍射光束的强度分布如图4(b)所示。
S305，建立对应位移的光斑偏移量的图像库。其中，利用质心偏移角与入射光束的关系得到其位移。通过公式计算，由横向偏移量计算得到相应的物体的位移信息。
S306，利用基于特征的图像匹配法对偏移后的光斑进行匹配。
S307，对匹配后的结果进行分析得到最后结果，分析得到位移。
对比图像库中的图像特征，得到与所得光斑相同或近似的图像。可选地，利用人工智能技术对两组信息进行处理。第一步获取信息，获取两组参数的输入信息、识别信息、参数信息、图像信息等；第二步对信息进行存储，存储所获得的数据资料或处理完成后的信息，进行转换、传送、保存；第三步信息处理，对两组信息进行计算和分析等操作，所得到的两组信息都会存在一定的误差，根据存储的初始信息和所得到的位移信息进行对比，估计其偏移量，保留与实际偏移量相差较小的数据；第四步针对信息的使用，把所获取的信息结果进行展示。
本发明实施例还提供了一种利用涡旋光变形测量物体位移的装置，应用于物体位移测量系统，所述物体位移测量系统包括信息发射子系统和信息接收子系统，所述信息发射子系统或所述信息接收子系统固定设置于目标物体上。
图5为本发明实施例中一种利用涡旋光变形测量物体位移的装置的结构示意图，所述装置包括：
发射模块501，用于所述信息发射子系统发射预先调制的涡旋波束；
接收模块502，用于所述信息接收子系统接收所述涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的光斑图像；
匹配模块503，用于根据图像匹配法对所述光斑图像与预先建立的图像库进行匹配，得到与所述光斑图像匹配的历史光斑图像；所述图像库存储有历史光斑图像及所述历史光斑图像对应的收发端位移，所述收发端位移由所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算得到，且所述历史光斑图像与所述光斑图像对应的传播距离相同；
确定模块504，用于获取与所述光斑图像匹配的历史光斑图像对应的收发端位移，作为所述目标物体的位移。
本发明实施例提供的利用涡旋光变形测量物体位移的装置，预先通过光斑横向偏移计算方式建立图像库，在实际测量中通过光斑图像与图像库中图像进行图像匹配，通过匹配图像的收发端位移确定物体位移，可以降低位移测量的计算复杂程度。
可选地，所述装置还包括图像库建立模块，用于：
在预设传输距离上多次接收涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的多个历史光斑图像；各所述涡旋波束对应的信息发射子系统与信息接收子系统之间收发端位移不同；
根据各所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算收发端位移；
将所述历史光斑图像及对应的所述收发端位移存储至所述图像库。
可选地，所述光斑横向偏移的计算基于以下公式：
Figure BDA0003576009260000101
其中，u(r,Φ,z)为在传输距离z处圆柱坐标系下未对准光束的表达式，r，Φ，z分别表示在圆柱坐标系中的一点的径向距离、方位角、高度，(x，y)为光束的横向偏移坐标且(x，y)＝(dcosξ，dsinξ)，d为光束轴和接收系统轴之间的偏移距离，ξ为光束轴的偏移方向，β与光束偏离角γ相关且β＝ksinγ，η为光束方位角，A为归一化常数，z0为瑞利距离，w为光斑半径，s为拓扑荷。
可选地，所述匹配模块具体用于：提取所述光斑图像的特征；将所述光斑图像的特征与预先建立的图像库中的各历史光斑图像的特征进行对比，得到满足匹配条件的历史光斑图像。
可选地，所述光斑图像的特征为光斑的强度分布特征。
本发明实施例提供了一种物体位移测量系统，所述系统用于执行上述利用涡旋光变形测量物体位移的方法。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程度来指令控制装置来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程，其中所述的存储介质可为存储器、磁盘、光盘等。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种利用涡旋光变形测量物体位移的方法，其特征在于，应用于物体位移测量系统，所述物体位移测量系统包括信息发射子系统和信息接收子系统，所述信息发射子系统或所述信息接收子系统固定设置于目标物体上，所述方法包括：
所述信息发射子系统发射预先调制的涡旋波束；
所述信息接收子系统接收所述涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的光斑图像；
根据图像匹配法对所述光斑图像与预先建立的图像库进行匹配，得到与所述光斑图像匹配的历史光斑图像；所述图像库存储有历史光斑图像及所述历史光斑图像对应的收发端位移，所述收发端位移由所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算得到，且所述历史光斑图像与所述光斑图像对应的传播距离相同；
获取与所述光斑图像匹配的历史光斑图像对应的收发端位移，作为所述目标物体的位移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在预设传输距离上多次接收涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的多个历史光斑图像；各所述涡旋波束对应的信息发射子系统与信息接收子系统之间收发端位移不同；
根据各所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算收发端位移；
将所述历史光斑图像及对应的所述收发端位移存储至所述图像库。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光斑横向偏移的计算基于以下公式：
Figure FDA0003576009250000021
其中，u(r,Φ,z)为在传输距离z处圆柱坐标系下未对准光束的表达式，r，Φ，z分别表示在圆柱坐标系中的一点的径向距离、方位角、高度，(x，y)为光束的横向偏移坐标且(x，y)＝(dcosξ，dsinξ)，d为光束轴和接收系统轴之间的偏移距离，ξ为光束轴的偏移方向，β与光束偏离角γ相关且β＝ksinγ，η为光束方位角，A为归一化常数，z0为瑞利距离，w为光斑半径，s为拓扑荷。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据图像匹配法对所述光斑图像与预先建立的图像库进行匹配，得到与所述光斑图像匹配的历史光斑图像，包括：
提取所述光斑图像的特征；
将所述光斑图像的特征与预先建立的图像库中的各历史光斑图像的特征进行对比，得到满足匹配条件的历史光斑图像。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光斑图像的特征为光斑的强度分布特征。
6.一种利用涡旋光变形测量物体位移的装置，其特征在于，应用于物体位移测量系统，所述物体位移测量系统包括信息发射子系统和信息接收子系统，所述信息发射子系统或所述信息接收子系统固定设置于目标物体上，所述装置包括：
发射模块，用于所述信息发射子系统发射预先调制的涡旋波束；
接收模块，用于所述信息接收子系统接收所述涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的光斑图像；
匹配模块，用于根据图像匹配法对所述光斑图像与预先建立的图像库进行匹配，得到与所述光斑图像匹配的历史光斑图像；所述图像库存储有历史光斑图像及所述历史光斑图像对应的收发端位移，所述收发端位移由所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算得到，且所述历史光斑图像与所述光斑图像对应的传播距离相同；
确定模块，用于获取与所述光斑图像匹配的历史光斑图像对应的收发端位移，作为所述目标物体的位移。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括图像库建立模块，用于：
在预设传输距离上多次接收涡旋波束，以及根据所述涡旋波束得到对应的多个历史光斑图像；各所述涡旋波束对应的信息发射子系统与信息接收子系统之间收发端位移不同；
根据各所述历史光斑图像的光斑横向偏移计算收发端位移；
将所述历史光斑图像及对应的所述收发端位移存储至所述图像库。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光斑横向偏移的计算基于以下公式：
Figure FDA0003576009250000031
其中，u(r,Φ,z)为在传输距离z处圆柱坐标系下未对准光束的表达式，r，Φ，z分别表示在圆柱坐标系中的一点的径向距离、方位角、高度，(x，y)为光束的横向偏移坐标且(x，y)＝(dcosξ，dsinξ)，d为光束轴和接收系统轴之间的偏移距离，ξ为光束轴的偏移方向，β与光束偏离角γ相关且β＝ksinγ，η为光束方位角，A为归一化常数，z0为瑞利距离，w为光斑半径，s为拓扑荷。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述匹配模块具体用于：
提取所述光斑图像的特征；
将所述光斑图像的特征与预先建立的图像库中的各历史光斑图像的特征进行对比，得到满足匹配条件的历史光斑图像。
10.一种物体位移测量系统，其特征在于，所述系统用于执行权利要求1-7任一项所述的利用涡旋光变形测量物体位移的方法。
CN202210334039.1A 2022-03-31 2022-03-31 利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统 Pending CN114894097A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210334039.1A CN114894097A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210334039.1A CN114894097A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114894097A true CN114894097A (zh) 2022-08-12

Family

ID=82715875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210334039.1A Pending CN114894097A (zh) 2022-03-31 2022-03-31 利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114894097A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116772741A (zh) * 2023-08-25 2023-09-19 北京建筑大学 一种变形检测系统及变形检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050275848A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-15 Zetetic Institute Apparatus and methods for overlay, alignment mark, and critical dimension metrologies based on optical interferometry
CN207798009U (zh) * 2017-12-04 2018-08-31 中国计量大学 一种基于高斯涡旋光的径向位移传感的装置
CN113128566A (zh) * 2021-03-25 2021-07-16 西安理工大学 一种基于大气湍流中激光阴影获取横向风速的方法
CN214149152U (zh) * 2020-12-14 2021-09-07 四川云盾光电科技有限公司 一种基于光斑图像的单向微位移检测装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050275848A1 (en) * 2004-05-21 2005-12-15 Zetetic Institute Apparatus and methods for overlay, alignment mark, and critical dimension metrologies based on optical interferometry
CN207798009U (zh) * 2017-12-04 2018-08-31 中国计量大学 一种基于高斯涡旋光的径向位移传感的装置
CN214149152U (zh) * 2020-12-14 2021-09-07 四川云盾光电科技有限公司 一种基于光斑图像的单向微位移检测装置
CN113128566A (zh) * 2021-03-25 2021-07-16 西安理工大学 一种基于大气湍流中激光阴影获取横向风速的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黎芳等: "光束偏移对轨道角动量信息传输系统的影响", 《物理学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116772741A (zh) * 2023-08-25 2023-09-19 北京建筑大学 一种变形检测系统及变形检测方法
CN116772741B (zh) * 2023-08-25 2023-11-07 北京建筑大学 一种变形检测系统及变形检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112578396B (zh) 雷达间坐标变换方法及装置、计算机可读存储介质
US11428803B2 (en) Method and apparatus for SAR image data enhancement, and storage medium
Yu et al. Fast bridge deflection monitoring through an improved feature tracing algorithm
CN107728124B (zh) 一种基于信息熵的多雷达动态调节方法及装置
CN109190616B (zh) 一种基于特征识别的热轧钢板在线视觉跟踪方法
Naujoks et al. An orientation corrected bounding box fit based on the convex hull under real time constraints
CN106709943B (zh) 一种基于最优传输的点云配准方法
US7050652B2 (en) Methods and arrangements to enhance correlation
CN113096118B (zh) 晶圆表面粗糙度测量的方法、系统、电子设备和存储介质
CN114894097A (zh) 利用涡旋光变形测量物体位移的方法、装置及系统
US11625454B2 (en) Method and device for 3D shape matching based on local reference frame
CN111856447A (zh) 一种雷达定位方法、装置及存储介质
CN111913169A (zh) 激光雷达内参、点云数据的修正方法、设备及存储介质
CN114612534A (zh) 一种基于球谐特征的多视飞机整机点云配准方法
Kazanskiy et al. Radar image modeling and recognition
CN115267724B (zh) 一种基于激光雷达可估位姿的移动机器人位置重识别方法
CN115616477A (zh) 一种非平面波单脉冲测角方法
Swargam et al. Two Level Wi-Fi Fingerprinting based Indoor Localization using Machine Learning
CN114719844A (zh) 基于空间投影的全天球星图识别方法、装置及介质
Gao et al. A Markov random field based method for removing invalid unwrapping phase points in 3D reconstruction
KR101364375B1 (ko) 3차원 데이터로부터 특정 객체를 추출하는 시스템 및 방법.
KR20220112547A (ko) 다중경로 환경에서 레이더의 표적 고각 측정 방법 및 장치
CN112418309A (zh) 一种基于机器学习的电磁兼容管控方法预测方法
CN111609849A (zh) 一种多站交会定位方法和系统
CN102622511A (zh) 一种等效高斯光束远场辐射分布参数的求解方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220812