摘要:为了实现对油水井下油套环空中狭小空间大量程压力的监测,研制一种级联式的光纤光栅压力传感器。首先,根据实际工况,设计一种基于平膜片和等强度梁相结合的光纤光栅压力传感器封装结构;采用级联式的方法,在未改变原有光纤光栅性能指标的前提下,扩大传感器的测量范围,解决压力测量范围和灵敏度之间的矛盾;通过力学分析验证研制的传感器结构的合理性与可行性,同时阐明其温度补偿的方法。实验结果表明:本文传感器的测压范围为0～30MPa,灵敏度为329.5pm/MPa,线性度达到98%以上。并且传感器结构简单,尺寸小巧,易于实现,装配到油管后的实际厚度仅为17mm,能够满足油水井下油套环空中压力的监测要求。

摘要:制备了熔点约为350℃的Sn-Al合金,利用真空熔铸法将化学镀Ni后的光纤布拉格光栅(FBG)传感器铸造到Sn-Al合金中,以改善FBG传感器与金属结构的焊接性能,达到对金属结构材料的传感增敏作用。传感器的温度标定实验结果表明:镀Ni的FBG传感器经过熔点350℃的Sn-Al合金熔铸封装后FBG传输信号正常,并且其温度传感灵敏系数从裸FBG传感器的10.8pm/℃增加到升温阶段的17.3pm/℃和降温阶段的17.4pm/℃。

摘要:采用高温固相法,制备了适于紫外-近紫外及蓝光激发,主峰位于573nm的Ca2BO3Cl:Eu2+黄色荧光粉。研究了Ce3+以及CaCl2和H3BO3用量对材料发光特性等的影响。结果表明,添加Ce3+,明显增强了Ca2BO3Cl:Eu2+材料在紫外-近紫外区的吸收,有效地提高了材料的发射强度;添加过量的CaCl2或H3BO3,均能提高Ca2BO3Cl:Eu2+材料的发射强度,最佳的CaCl2和H3BO3用量分别为过量5mol%和15mol%。将Ca2BO3Cl:Eu2+材料与460nm InGaN芯片组合,获得了白光发射,色坐标为(0.339,0.351)。

摘要:针对相位生成载波(PGC)方法用于实际光纤水听器解调系统时利用反正切算法解调时导致的失真,本文用同频相对幅度误差(RAE)以及谐波抑制比(HSR)分别表征解调系统线性和非线性失真。通过引入带有参数估计误差的反正切补偿模型,建立了上述失真与系统关键参数及其误差的定量的数学关系。仿真和实验验证了本文方法的正确性。

摘要:提出了一种通过发光光谱估计发光二极管(LED)正向电压的方法。推导了LED正向电压与结温的关系,探讨了利用发光光谱估计结温的方法,从而建立了发光光谱和正向电压的联系。本文方法不需要直接测量结温和理想因子等参数,只由发光光谱就可得到较为准确的LED正向电压值。实验结果表明,正向电压的光谱估计值和实际测量值能够较好的吻合。

摘要:对4种1W白光功率LED进行了100～900mA的变驱动电流光学特性试验。分析了荧光粉转换效率随驱动电流变化的内在机理,一是由于驱动电流增大导致蓝光芯片内量子限制斯塔克效应引起峰值波长蓝移,致使蓝光与荧光粉的匹配程度降低;二是由于驱动电流增大导致器件温度升高,荧光粉的非辐射增多,且其激发态能级分裂加剧,导致部分能量降低,黄光波长出现红移现象。通过分析上述两种因素的综合作用,得出了荧光粉转换效率随驱动电流变化的规律,并据此提出改进白光LED驱动电流特性的建议。

摘要:为了实现高亮度有机电致发光器件(OLED)及其尺寸的微型化,采用接触式光刻技术,通过真空热蒸镀制备了具有不同掩膜版结构的OLED。器件的结构为玻璃衬底/ITO/LiF/空穴传输层(HTL,NPD)/发光层(EML,0.5-0.6vol%Rubrene:Alq3)/电子传输层(ETL,Alq3)/阴极,其中LiF作为绝缘层。分别制得发光面积为45μm×2mm的微细器件和直径为44μm的微小器件。实验研究了其光电特性,结果表明,4.5μm×2.0mm微细器件的最大电流密度为7A/cm2,为44μm微小器件的最大电流密度为40A/cm2。

摘要:针对液晶空间光调制器(LC-SLM)应用于光信息处理等诸多领域的前提是必须准确测量出其相位调制特性曲线,本文利用全息干涉计量原理和数字全息变焦系统,提出了一种测量LC-LSM相位调制特性曲线的新方法,只需拍摄两幅数字全息图就能获得完整的相位调制特性曲线,并能够消除系统误差,从而降低对光学元件和调试精度的要求,且不需要完成衍射计算。介绍了相关的测量原理,给出了具体的实验测量过程、计算方法,实验结果表明,本文方法具有系统简单、可以消除系统误差和快速的优点。

摘要:研究了柔性Si基薄膜太阳电池集成串联组件的制备与关键技术。对导电栅线在柔性薄膜太阳电池集成串联组件中的重要性进行了模拟计算,对柔性薄膜太阳电池激光刻蚀进行了理论分析与实验优化,并对柔性Si基薄膜太阳电池集成串联组件进行了设计与研制。在聚酰亚胺(PI)衬底上,通过卷对卷磁控溅射与卷对卷等离子增强化学气相沉积(PECVD)依次沉积复合背反射层Ag/ZnO、Si基薄膜层和透明导电膜层,采用激光刻蚀与丝网印刷工艺相结合实现集成串联,制备了柔性非晶Si(a-Si)薄膜太阳电池集成串联组件。柔性单结集成串联组件有效面积转换效率达到了4.572%(AM0),开路电压Voc=5.065V,填充因子FF=0.552。

摘要:提出了一种新型的基于马赫-曾德尔调制器(MZM)和布里渊效应实现六倍频可调毫米波信号输出的方法。在本方案中,先调节MZM的直流偏置,抑制偶数边带,留下奇数边带;经过大功率掺Er3+光纤放大器(EDFA)放大之后,使两个一阶边带的功率达到布里渊阈值之上,然后采用了25km的单模光纤(SMF)作为布里渊介质,滤除一阶边带,留下三阶边带;最后经过EDFA放大和光电探测器(PD)光电转换得到六倍频的毫米波信号。因为布里渊边带滤波是窄带滤波,与波长无关,故本系统可以实现波长无关的微波信号产生。

摘要:建立了偏振复用正交相移键控(QPSK)传输及相干检测的数字通信实验系统,并分析系统的性能。40Gbit/s的偏振复用QPSK信号在单模光纤(SMF)中传输了100km;信号光与本振光在接收端进行混频并下变频,最后用数字信号处理(DSP)算法对接收信号离线处理。比较了光纤传输前后不同的光信噪比(OSNR)下的误码率(BER),实验结果表明,所使用的DSP算法能克服光纤信道对信号的主要损伤,对高速的相干检测信号进行有效的恢复。

摘要:针对相干光正交频分复用(CO-OFDM)系统中光纤的色散和信号传输过程中噪声对系统可靠性的降低,提出了信道的冲激响应加窗(IRM,impulse response processed with window)算法,在最小二乘(LS)算法的基础上,通过时域加窗将信道冲激响应长度以外的噪声滤除,保证了信道冲激响应长度在OFDM保护间隔之内。在算法复杂度提高并不大的前提下,IRW算法系统误码率(BER)比LS算法降低了近1个数量级。仿真结果表明,在256个子载波的CO-OFDM系统中,BER为10-4时,IRW算法对系统信噪比(SNR)的要求比LS算法低了近2.5dB,而只比线性最小均方误差(LMMSE)算法高0.7dB;并且,IRW算法的复乘次数仅比LS算法高8倍,而比LMMSE算法的复乘次数低32倍。

摘要:采用扫描电声显微镜(SEAM)和电子背散射衍射(EBSD)对异质外延在Al2O3衬底上GaN界面区域成像测试分析。异质外延失配应力导致在Al2O3和GaN界面附近的微区晶格畸变在SEAM的声成像中可以清楚看到,而且受应力影响集中区域的微区衬度差异明显。利用EBSD色带图及质量参数分析了失配应力变化,晶格应变和弹性形变在200nm内可以得到释放。

摘要:采用第一性原理平面波赝势方法,分析了ZnS及掺杂Er3+之后的电子结构,进而预测了其光学性质。结果表明,掺杂之后体系的带隙变窄,同时价带与导带之间形成一个新的中间带。随着掺杂Er3+浓度的增加,体系的绝缘性呈下降趋势,吸收光谱则发生红移现象。这一结论与前人报道的实验结果相符。

摘要:采用高温固相法制备了NaY(MoO4)2:Sm3+新型红色荧光粉,研究了Sm3+在NaY(MoO4)2基质中的发光特性。X射线衍射(XRD)测量结果表明,烧结温度为550℃时,制备的样品为纯相NaY(MoO4)2晶体。样品激发谱由两部分组成:220～340nm为电荷迁移带,峰值位于297nm;350～500nm的一系列线状峰为Sm3+的特征激发峰,最强峰位于403nm(6 H5/2→4 F7/2)。样品可被UV-LED管芯及蓝光激发。发射谱由564nm(4 G5/2→6 H5/2),600nm和607nm(4 G5/2→6 H7/2)、647nm(4 G5/2→6 H9/2)和708nm(4 G5/2→6 H11/2)4个峰组成,最强发射峰位于647nm(4 G5/2→6 H9/2),呈现红光发射。研究了不同Sm3+掺杂浓度对NaY1-X(MoO4)2:xSm3+材料发光强度的影响,X=0.05时出现浓度猝灭,分析表明,其猝灭机理是电偶极-电偶极的相互作用。

摘要:对CuInSe2(CISe)薄膜太阳能电池的吸收层进行了非真空印刷制备技术研究。使用机械化学法合成CISe前驱粉末,采用ethyl-cellulose作为分散试剂配置印刷浆,使用丝网印刷技术沉淀CISe吸收层,对沉淀的吸收层进行N2氛围的快速热退火处理,使用XRD、UV、SEM及J-V等手段对CISe吸收层进行了分析表征。结果表明:简单高效的机械化学法可获得主(112)晶向CISe前驱粉末;经丝网印刷并干燥后的CISe吸收层中含有大量有机分散剂,退火可蒸发有机分散剂并有效改善CISe结晶度,但过长的退火会增加晶体缺陷;实验制得一典型CISe薄膜太阳能电池的短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率分别为4.48mA/cm2、355mV、0.41和0.65%。

摘要:针对合成JPEG图像的小区域移位JPEG双压缩(SD-JPEG压缩)篡改问题,提出一种基于条件共生概率矩阵(CCPM)的SD-JPEG压缩篡改检测算法。为了减小图像内容的影响,增强SD-JPEG压缩效应,首先对JPEG量化的离散余弦变换(DCT)系数的幅度矩阵进行水平、垂直、主对角和副对角4个方向差分和阈值化处理,然后使用CCPM对这4个阈值化的差分矩阵进行建模,选取CCPM的元素作为特征数据,并用主分量分析(PCA)对其降维处理,最后通过支持向量机(SVM)技术判决图像块是否经过SD-JPEG压缩。实验结果验证了本文算法的有效性。

摘要:针对偏振式微型三维(3D)投影系统,研究了其主要性能参数———串扰对立体再现质量的影响。搭建了串扰测量平台,分别对偏振式立体投影仪、金属屏幕以及偏振眼镜3部分带来的串扰进行了测量及分析,得出3部分的串扰大小依次递减。分析结果表明,偏振式立体投影仪在减小串扰方面有待进一步提高,并印证了在立体显示中金属屏幕性能对系统再现质量起着决定性作用。本文为偏振式微型3D投影系统再现质量好坏的评价提供了性能参数及量化指标,也为偏振式立体投影仪性能参数研究及测量提供了方法。

摘要:为提高脉冲激光测距的精度,采用一种新的高精度时间间隔测量方法。在脉冲计数法的基础上,利用温补晶振生成与计时量化时钟同步同频率的参考正弦波信号,将提高时间间隔测量精度问题转化为初始相位估计;通过伪非均匀采样方法对参考正弦波信号采样,并针对研究中所采用的伪非均匀采样方法推导出相应的理论公式,然后利用最小二乘法对采样数据进行曲线拟合,将伪非均匀采样信号还原成被采样的参考信号,实现相位估计,从而实现高精度时间间隔测量。将本文方法应用于脉冲激光测距仪中,实验表明,测距仪的测距精度优于±5mm。

摘要:提出了一种基于Kinect的实时深度提取算法和单纹理+深度的多视绘制方法。在采集端,使用Kinect提取场景纹理和深度,并针对Kinect输出深度图的空洞提出一种快速修复算法。在显示端,针对单纹理+深度的基于深度图像的绘制(DIBR,depth image based rendering)绘制产生的大空洞,采用一种基于背景估计和前景分割的绘制方法。实验结果表明,本文方法可实时提取质量良好的深度图,并有效修复了DIBR绘制过程中产生的大空洞,得到质量较好的多路虚拟视点图像。以所提出的深度获取和绘制算法为核心,实现了一种基于深度的立体视频系统,最终的虚拟视点交织立体显示的立体效果良好,进一步验证了本文算法的有效性。本文系统可用于实景的多视点立体视频录制与播放。

摘要:针对数字图像的版权保护问题,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST,non-subsam-pled shearlet transform)和QR分解的零水印算法。首先,采用NSST对宿主图像进行分解;然后利用Logistic混沌系统从分解后的低频逼近分量中随机抽取出一幅子图,并将其分割成互不重叠的子块;最后对每一个子块进行QR分解,通过判断各个子块R矩阵中第1行元素向量的l1范数和所有子块R矩阵第1行元素向量l1范数的均值之间的大小关系构造零水印。实验结果表明,本文算法对添加噪声、滤波、JPEG压缩和剪切具有很强的鲁棒性,同时还能抵抗一定程度的旋转、缩放和平移(RST)几何攻击。

摘要:提出了一种基于湿纸编码的多像素值差(MPVD,multi-pixel value differencing)密写方法。首先用光栅扫描的方式将载体图像划分为若干不重叠的四像素的小块,再将每个小块的4个像素值分别与其中最小像素值求差,应用湿纸密写原理,通过选择适合人眼分辨能力的"干燥区域",将改进的Arnold方法置乱的秘密信息嵌入。模拟实验结果表明,和最低有效位法(LSB)和像素值差法(PVD)相比,本文方法嵌入量高,安全性好,提取简单。

摘要:针对传统积分投影方法易受眉毛、睫毛、阴影、遮挡及噪声等干扰的问题,提出了一种梯度积分投影与最大期望(EM)算法相结合的人眼精确定位方法,可以在人脸图像中分割出人眼区域,并精确定位人眼位置。首先,采用一种新的梯度算子计算人脸图像的行梯度积分投影粗略定位人眼区域;然后计算人眼区域的列梯度积分投影函数,用EM算法将所得列梯度积分投影函数曲线拟合成两个高斯曲线,并根据高斯曲线精确分割出人眼窗口;最后,利用我们提出的加权质心法在所得人眼窗口中精确定位双眼位置。在YaleB人脸数据库及自采数据库上的实验结果表明,本文方法不易受眉毛及噪声干扰,并能有效克服眼睑和睫毛的遮挡,对不同光照条件及头部姿态都有很好的鲁棒性。

摘要:针对三维人脸识别中单一特征信息不足,采用一种基于整体信息和局部信息相融合的识别算法,以提高识别率。首先将预处理的三维点云用多层次B样条曲面拟合,获取精确的人脸曲面拟合函数,将控制点映射为深度图像,并根据人脸曲面函数和生理特征提取过鼻尖的中分轮廓线和水平轮廓线;其次对深度图像采用二维主元分析(2D-PCA)算法提取整体信息,对轮廓线采用改进的ICP算法匹配,作为局部信息;最后用加权求和法在决策级进行信息融合。采用CASIA3D人脸库完成识别测试,实验结果表明,本文算法明显优于单一特征信息下识别算法,且对姿态有较好的鲁棒性,同时不增加算法复杂度。

摘要:为解决复杂场景中目标跟踪问题,提出了一种噪声未知情况下的自适应无迹粒子滤波(A-UPF)算法。算法采用改进的Sage-Husa估计器对系统未知噪声的统计特性进行实时估计和修正,并与无迹Kalman粒子滤波器相结合产生优选的建议分布函数,降低系统估计误差的同时有效提升了系统的抗噪声能力。实验结果表明,本文方法对于复杂条件下的目标跟踪问题具有较高的精度和较强的鲁棒性。

摘要:提出一种角膜反射和虹膜中心估计算法相结合的视线估计方法,使用单相机、双辅助光源构建了头部可自由运动的视线估计系统。在准确提取两个反射光斑位置和虹膜中心坐标的基础上,以多项式函数的形式建立视线特征向量与测试屏上注视点坐标之间的映射关系。实验结果表明,系统在水平方向上视线估计的平均误差为0.91°,在垂直方向上平均误差为1.1°,达到了良好的视线估计效果。

摘要:针对Mean-Shift算法在目标跟踪中出现由于目标运动速度过快或尺度明显变化以及目标遮挡时导致跟踪失败的问题,结合光流场估计,提出了一种自适应Mean-Shift跟踪算法。本文方法在基于传统均值漂移矢量法的同时,引入光流法,在目标上找寻特征点,通过特征点前后变化的信息,修正跟踪窗口中心位置和大小,再根据Bhattacharyya系数二分法分别自适应得到更为精确的窗口长宽;而针对目标被静止物体遮挡,通过色差分析观测目标被遮挡区域,利用Bhatta-charyya系数重新捕捉目标。实验结果表明,本文方法在对目标移动方向较明显或由透视变化而导致的尺度变化具有较其他算法更优异的表现。将本文方法应用到铁轨跟踪实际中,测试结果表明,结合本文方法可显著提高轨道跟踪的可靠性。

摘要:提出了一种识别遮挡图像表情的方法。先用主元分析(PCA,principal component analysis)算法对遮挡图像重建;然后根据正态分布理论检测出遮挡区域,并根据图像的部分相似性,将遮挡图像嵌入到流形空间中;最后用支持向量机(SVM,support vector machine)实现表情分类。本方法较好地消除了遮挡区检测误差对表情识别的影响,对遮挡图像的表情识别具有良好的鲁棒性。通过Cohn-Kanade和JAFFE人脸库上的表情识别实验,验证了本方法有较强的鲁棒性、较高的识别率和较高的运行效率。

摘要:针对由于物体在不同方向移动速度不同导致退化的CCD图像空间移变特性的运动模糊,提出一种基于隔行扫描空间移变特性的CCD图像恢复方案。方法主要依据隔行扫描图像分为上下两场的特性,借助插值算法将单幅图像按场拆分为两幅存在时间差的图像,然后引入视频处理中基于图像序列确定运动向量的块匹配算法,估计模糊参数,从而实现应用图像序列算法估计单幅图像点扩散函数,最后利用最小二成方算法进行复原,其中引入了图像定向信息测量操作保持边缘。仿真实验结果表明,本文算法比以往算法具有大的信噪比(SNR)和图像保真度(IMFID),以及小的平均绝对差(ABSDIFF)和均方误差(MSE)。

摘要:为了得到更好的图像修补结果,提出了一种在分形仿射变换框架下引入两类约束的图像修补算法。分形仿射变换包含几何、同构和亮度3种变换。首先,对选取的定义域块进行前两种分形仿射变换,利用所得的数据块构造码本,并将其作为新的搜索匹配范围。其次,采用改进的双边滤波器,抽取待修补图像的细节图,继而构造权值图。然后,在亮度变换过程中,为待修复块与码本块之间的误差能量函数引入两类约束条件,并通过最小化约束能量函数,导出新的亮度变换参数。引入的两类约束,一是待修复块与码本块在已知像素点上的加权一致性约束,权重为从权值图上获取的权值块;二是待修复块的邻域块与码本块在丢失像素点上的相似性约束。最后,采用约束能量最小的估计块来填补待修复块。实验结果表明,与已有的同类算法相比,本文方法能更好地保留结构特征的连续性,新填充区域与源区域过渡更加自然,修补结果的主观质量和客观评价指标都得到了显著提高。

摘要:提出一种基于两步双向查找表预测的高光谱图像无损压缩算法。将谱段内预测和谱间预测有效地结合,去除了高光谱图像强的谱间相关性。根据高光谱图像特点,首先,在光谱线的第1谱段图像采用JPEG-LS中值预测器进行谱段内预测,其它谱段图像采用谱间预测。谱间预测采用两步双向预测算法,第1步预测,采用一种双向四阶预测器,利用该预测器得到参考预测值;第2步预测,采用一种8级查表(LUT)搜索预测算法,得出8个LUT预测值。然后,将参考预测值与其比较得出最终的预测值。最后,将预测差值进行熵编码。实验结果表明,本文算法的平均压缩比达到3.05bpp(bits per pixel),与传统高光谱图像无损压缩算法比较,平均压缩比提高了0.14～2.91bpp,有效提高了高光谱图像无损压缩比低的问题。

摘要:基于小波变换和尺度空间理论,提出了一种尺度与旋转不变的图像特征点的检测方法。首先对图像进行多尺度的M进制小波变换,然后根据M进制小波变换系数的能量构造对应的二阶矩阵,最后通过考察该矩阵的特征值确定图像的特征点。实验表明,与目前最常用的方法相比,本文方法对图像的旋转变化与尺度变化均具有更好的不变性,在光照变化和噪声干扰等外部条件影响下也能保持较高的鲁棒性。

摘要:利用相衬CT分别获得了轻度和重度肝纤维化样品的血管三维结构,并对它们的血管内壁纹理参数进行了测量和分析,同时对重度肝纤维化样品中的血栓进行了测量和分析。实验结果表明,相衬CT清楚地展现了不同病变程度的肝纤维化血管三维微观结构,精确地显示了血管内壁和血栓的结构,在肝纤维化疾病辅助诊断中具有应用前景。