摘要:光学积分器是实现太阳模拟器辐照面均匀 性的关键元件, 构成光学积分器的元素透镜的数量和形状直接影响太阳模拟器的均匀性。本文采用仿真分析 的方法研究了 6种不同数量的元素透镜对辐照面均匀性的影响,并得出了5个重要结论；同时研究了采用两 种不同形状 的元素透镜对辐照面均匀性的影响,指出当要求辐照面为圆形时,正六边形元素透镜较正方 形元素透镜的 结构更佳。本文研究结论可为太阳模拟器中光学积分器的设计和选型提供重要参考。

摘要:采用碳纳米管(CNT)替代ITO作为OLED阳极可以 解决ITO薄膜存在的可弯曲性能差,可靠性低等缺 点,使得柔性显示成为可能。本文采用混合型CNT导电薄膜作为阳极,探讨了CNT薄膜的制备 工艺、掺 杂方式及表面修饰等因素对绿光OLED性能的影响。实验结果表明,P型掺杂对CNT薄 膜的导电性能影响 有限；而PEDOT修饰层可以很好的提高CNT导电薄膜的平整度；此外,采用“十字交叉 ”的阳极形状有助于降低 阳极拐角处毛刺。通过优化器件各参数,制备的PET/CNTs/PEDOT/NPB/ALq₃/LiF/Al绿光OL ED发光效率达 到了195 cd/m²,结果表明采用混合型CNT作为OLED阳极是可行的。

摘要:基于双CCD对光纤夹持运动系统进行五维初步定 位,通过计算机控制运动平台和飞秒 激光,采用改进型的逐点扫描 方法在未经载氢的SMF-28光纤纤芯区域进行矩形区域扫描,降低了逐点刻写法对聚焦光点 与纤芯对准的敏感性,成功刻写出 在1250～1400nm波段主谐振峰值达－19dB的长 周期光纤光栅(LPFG),光栅长为16.5mm。对写制的LPFG进行高温 特性分析,实验获得其在300～800℃范围主谐振峰的温 度响应灵敏度达到139.27pm/℃,线性度为0.993。研究表明:改 进型的飞秒激光逐点扫描方法稳定可靠,刻写的光栅尺寸小,并且光栅在高温范围有很高 的响应灵敏度,特别适用于高温检测。

摘要:频率分辨率是声光频谱仪的一个重要指标。声 光布拉格器件实际衍射光宽度远大于 理论宽度,因 此对声光频谱仪频率分辨率的估计需根据实际衍射光的宽度来判断。本文在现有光学测试平 台下,对单频信号 产生的衍射光,通过高斯函数建立数学模型,利用二分迭代法得到两高斯函数在满足瑞利 判据条件下可 分辨的最小间距。根据光路系统衍射光偏转距离与对应频率带宽,估计系统频率分辨率与 实测系统频率分辨率基本一致。研究结果表明,本文方法能有效估计声光频谱仪的频率分辨 率。

摘要:采用超声波萃取法从29种天然植物中提取染料, 测试天然染料的紫外-可见光(UV-vis)吸收光谱,探讨天然染料所 含的色素种类。采用水热法制备了TiO₂薄膜电极,用所提取的29种天然染料敏化TiO₂光 电极并将其组装成染料敏化太阳电池(DSSCs)。测试天然染料敏化的DSSCs 的光电性能结果显示,天然染料敏化的DSSCs的开路 电压Voc为0.46~0.64 V,短路电流I_sc为0.07~3.61mA· cm－2,其中山竹皮敏 化的DSSCs光电性能最佳,对应的I_sc和光电转换 效率η分 别为3.61mA·cm－2和2.13%。从天然 染料中挑选出7种不同吸收波段色素的染料进行协同敏化,UV-vis吸收光谱测试结 果显示混合染料的吸收峰一般有微小偏移。光电性能测试结果表明,协同敏化后的DSSCs的 性能一般都介于天然染料单独敏 化的两个DSSCs的性能之间,其中山竹皮和芥蓝协同敏化的DSSCs的η最高,为1.70%。对实验结果进行深入分析,探讨提高天然染料 敏化的DSSCs光电性能的途径。

摘要:针对超薄LED 平板灯导光板价格昂贵以及传统直下 式LED 平板灯厚度厚和LED 数量多等 问题,设 计了新型直下式LED 平板灯。基于边缘光线理论,对光源和目标面进行网格划分并形成映射 关系,由Snell 公式推导出内外自由曲面的微分方程,采用迭代法计算出内外自由曲面数据,设计实现适用 于直下式LED 平板灯的大角度二次光学透镜。研究表明:双自由曲面大角度透镜可实现对LED 150°的大角度配光,其照 度均匀度为0.86,且能量利用率为99.5%。在 不同厚度下,利用大角度二次光学透镜的LED单元阵列距高 比(D/H)约等于3时,目标面上的照度均匀度均达到0.88以上。通过对新型直下式LED平板灯照明效果 进行模拟,结果完全满足国家建筑照明设计标准,且LED的使用数量为相同功率下传统直下 式LED平板灯的30%,减小了20mm的厚度,大 大降低了LED平板灯的生产成本。

摘要:针对传统液压系统流量测量中存在的传感器体积 较大、测量精度不高等问题,研究并设计一 种内嵌喷嘴差压式光纤 Bragg 光栅(FBG ) 流量传感器。在分析 FBG 及差压式流量测量原理的基础上, 选用标准喷嘴作为节流元件,通过将 FBG 沿径向粘贴于圆形平面膜片上,敏感被测流体经过喷嘴节流口 后在两侧所产生的压力差。推导了 FBG 中心波长偏移与被测流体流量变化之间存在的数学关 系,并通 过试验平台测量了传感器的静压特性以及动态流量特性。测试结果表明,传感器中 FBG 平面膜片的静压力 差压灵敏度为 0.712nm/MPa ,而差压式 FBG 流量传感器的灵敏度为 0.067L/s 。本文传感器具有测量精度高、 体积较小和环境适应能力强等优点,且易于实现传感复用并构成准分布式检测网络。

摘要:针对无导光板LED平板灯具设计中常规扩 散板对斜入射光线透过率低的问题,基于几何光 学和Fresnel公式,设计了一种具有高效抑制斜入射光线Fresnel反射的表面微结构扩散板, 并推导了获得 高光传输效率的三棱柱微结构参数计算公式。采用Solidworks软件进行建模,并结合TraceP ro软件对所设计 的扩散板进行光线追迹仿真,分析了扩散板微结构参数对光传输效率和照明面照度均匀度的 影响。结果表 明,入射表面微结构不等腰三棱柱的尺寸和形状、出射表面半凹球面微透镜直径对斜入射光 线传输效率都 有较大影响；参数优化后的扩散板,在距离出光面 1mm处的照明面上的光传输效率为0.92,照度均匀度为 96.8%,并且不同距离照明面上的照度均匀度均能达到80%以上 。根据理论分析得出的优化参数制作扩散板,得到传输效率为0.91。

摘要:设计并实现了基于无线可见光通信(VLC)的双向语 音对讲系统。上下行链路均使用普通的1W发光二极管(LED)手电筒作为发射端光源, 同时实现语音传输和照明功能。系统采用开关键控-非归零码(OOK-NRZ)调制方式,在测 试LED的光电特性后,设计了LED 驱动电路和接收电路；使用单片机控制音频编解码芯片实现语音信号的采集、处理和传输, 通过异步收发传输接口(UART) 进行数据传输,实现了最远通信距离为40m、最高传输速率为2.5Mbit/s的全双工实时语音 对讲。本文系统实现复杂度低、成 本低和功耗小,并可应用于其他数据传输场合,具有良好的实用性和广泛的适用性。

摘要:为了降低光组播路由 的光域网络编码代价和提高达到理论最大光组播容量的 概率,提出一种基于共享链路和网络编 码的优化光组播容量方法。首先设计一种从多条源－ 宿最短路径中选择能达到最大光组播容量的最短路径簇,然后在 最短路径簇中计算路径的共享度,选择共享度高的组播路径传输网络编码信息,构造网络编 码次数最少的光组播编码子图, 解决传统的网络编码组 播路由和最大共享度链路组播路由中存在的网络编码次数过多和达到最大光组播容量概率过 低的问 题。仿真结果表明:本文提出的方法具有最低的网络编码代价,能以最大的概率达到光组播 理论最大容量。

摘要:针对分布式卫星系统信息交换频繁、波长变换频 次高且由此导致信号损伤严重的特点, 提出了一种基于高非线性光纤(HNLF)和半导体光放大器(SOA)非线性效应的星上全光再生 波长变换方案。利用HNLF的自相位调制(SPM)效应对原始信号频谱进行展宽,通过 红移或蓝移滤波取出预变换信号,分别作为波长上变换或下变换的泵浦光信号,最后基于 SOA的四波混频(FWM)效应实现了对原始信号的波长变换。理论推导了波长变换方案的工 作原理,分析了波长变换性能与各结构参数之间的关系。仿真实验结果表明:本文方案在有 效 实现波长变换的同时能够一定程度地改善信号质量,Q因子改善 最高可达3dB以上,功率转换效率可达到20dB。

摘要:为了适应 60 GHz新型 WiFi 对频偏同步的要求, 提出了一种基于 IEEE802.11ad - 2012 修正案系统 的 线性回归频偏估计 (LROE)算法 。 算法将接收到的前导序列与本地序列进行互相关运 算,然后提取 互相关 值的 相位角进行线性回归计算 , 估计出频偏值。 从理论 推导了算法在高斯信道和多径信道下 的 抗噪声 和 抗多径 性能。 在 多径 信道仿真中, 本算法 的频偏 估计精度优于传统自相关算法 3个 数量级, 满足了系统 对高精度频偏估计的要求。 在全系统仿真中,对比研究了本算法和自相关算法对系统 误比特率(BER)性能 的影响, 并与无频偏对照组仿真进行对比。 LROE 算法的 BER 明显优于自相关算法。 仿真研究表明, LROE 算法基 本消除了频偏对系统BER的影响, 其性能 达到了无频偏 系统 的效果 ,达到了 60GHz 系统对频偏同步的 要求。

摘要:提出了一种基于双平行Mach-Zehnder调制器(DPMZM ) 和半导体光放大器(SOA ) 的四波混频(FWM ) 效应的 24 倍频微波信号光学生成方案,具有覆盖频段高、系统结构简单 和 频谱纯度较高等优点。在本方案中,低频率的微波信号 通过 DPMZM 对光源进行调制,调节直流偏置点使 DPMZM 的两个子 MZM 和主 MZM 均偏置在最大传输点,抑制 所有 奇数边带,进一步调节两个子 MZM 的调制深度和移相器的相移,完全抑制光载波和二阶边带,得到±4阶光边带；再经 过 SOA 发生FWM效应 , 产生±12 光边带,经过光电探测器拍频后可获得 24 倍频的微波信号。最后,通过仿真实验, 以 10GHz 的微波信号为驱动信号,得到了 240GHz 的微波信号,验证了方案的可行性。

摘要:焊接螺柱在汽车制造领域有着广泛的应用,其焊 接 后的位姿(位置和姿态)是否符合设计要求决定着 后续部件的装配效率及整车质量。为了实现在线测量焊接螺柱的位姿参数,研究了一种 基于单目视觉 的焊接螺柱位姿测量方法,首先通过摄像机获取焊接螺柱图像,然后通过边缘检测、特征提 取等技术提取 焊接螺柱特征信息,最后通过计算模型实现焊接螺柱的位置偏移量及倾斜角度偏移量的测量 。通过实验对 测量模型与方法进行了验证,结果验证了方法的准确性和有效性,位置精度和角度精 度分别为± 0.15mm和±15′,可以很好地满足汽车等制造工业领域在线、柔性、快速和高精度的焊接螺柱位姿参数的测量需要。

摘要:基于 压缩感知(CS)的正交匹配追 踪 ( OMP ) 算法,须以稀疏度 确定 为先验条件, 在 实际 应用 中稀疏度 不 易 确定 的情况下, 本文 提出了 稀疏度确 定方法和 二次正交匹配追踪 (TOMP)算法。 先 引入熵权法 采用 多指标融合并结合饱和值点法确定稀疏度 , 然后利用所提 方 法 对实验信号进行重构 。 实验 仿真结果表明: 与同类算法相比,本文所提 TOMP 算法增加 0.1s 运行时间降低了 12～ 22% 的重构误差,更好折中处理了重构误差和时间；与不同类算法相比,本文 所提方法重构的信号信噪比(SNR)最大可提升 22 dB ,且均方根误差(RMSE)降低 0.7,因此去噪效果更优。

摘要:针对普通石英光纤断裂应变较小在实际工程应 用中易发生断裂的问题,本文提出在结构裂缝监测 工作中运用塑料光纤(POF)代替普通石英光纤,设计了由光源、POF及光功率计组成 的塑料光纤裂 缝传感装置,并通过裂缝模拟装置对纤芯直径分别为0.25mm及0.5mm的POF在裂缝 监测中应用的可 行性进行了验证。实验结果表明,裂缝开度为0到6mm范围内,两种型号POF内部光 的强度随裂缝扩 展呈现逐渐减弱的变化,裂缝开展初期光强度变化明显,当裂缝宽度趋近于6mm时变化逐渐 减弱,符合理 论规律,且光纤直径较大时光强度变化更明显。因此POF可以有效感知裂缝的扩展 ,且光纤直径较大时对裂缝感知更敏感,将其应用在结构裂缝监测工作中是可行性的。

摘要:热阻是反映发光二极管(LED) 器件散热能力的综合参数。本文基于光-电-热(PET)理论,简化了热阻与光通量、电功率 之间的关系,提出了一种利用LED光电特性测量其 热阻的新方法。即利用 光效随结温的变化率 k e 、 热耗散系数 k h 、 散热器 的表面温度 T hs 和最大光通量对应的电功率 P d, 计算 得到 LED 热阻。对不同型号器件进行热阻测量,与标称热阻具有 很 好的一致性,证实了本文方法 的可行性和通用性。 该热阻测量方法简单,无需昂贵的热阻测量仪器,具有较强的工程应用价值。

摘要:针对锥束CT系统中机械结构的几何参数偏差校正 问题,提出一种基于空间解析几何算法的锥 束CT系统角度偏差的测量方法。利用一种校准模板,仅通过采集单一投影角度对应的投 影数据即 可得到锥束CT系统的角度偏差。仿真和实验结果 表明,利 用本文方法可以有效地获得待测锥束CT系统的机械角度偏差,其测量精度可达到分度量级。 与平面 解析几何法测量结果的对比分析可知,本文测量方法可实现角度偏差参数的有效分离。本文 方法具有较高的可靠性和测量效率,无需模板多角度旋转投影,具有较好的实用性。

摘要:提出采用长周期光纤光栅(LPFG)测量乙醇汽油与乙 醇柴油的研究。利用耦合模理论分析了LPFG的折射率敏感特性,得到LPFG谐振波 长漂移量与外界环境折射率的关系,并将其用于乙醇汽油 和乙醇柴油中乙醇含量的检测,得到乙醇汽油与乙醇柴油中乙醇含量与LPFG谐振波长漂移量 的 关系。实验结果表明,乙醇汽油中,乙醇含量每改变1%,谐振波长平均漂移量为0. 047nm；而乙醇柴油溶 液中,乙醇含量每改变1%,谐振波长平均漂移量为1.154nm。实验测量与 理论仿真的结果基本一致,验证了LPFG用于乙醇汽油和乙醇柴油检测的可行 性。

摘要:针对温度和光波长对光纤传输时延的影响,研 究了单波长单光纤时间双向传递方法,传输距离 为2km的单波长单光纤时间双向传递的同步精度为27.5ps,抖动峰 峰值为209ps,测试结果显示单波长单 光纤时间双向传递方法能减小温度和波长对光纤传输时延的影响和提高时间传递精度。随温 度和波长变化 的光纤传输时延是影响光纤时间双向传递精度的主要因素,用Matlab定量分析了温度 和波长对材料色 散、折射率及光纤传输时延的影响,并且理论分析了单波长单光纤时间双向传递的同步精度 。

摘要:针对关键帧提取问题,提出了一种基于压缩感知理 论和熵计算的关键帧提取算法, 首先通过构造符合有限等距性质要求的稀疏随机投影矩阵,将高维多尺度帧图像特征变换为 低维多尺度帧图像特征, 并形成视频镜头低维多尺度特征列向量组；然后通过随机权值向量与低维多尺度特征向量的 阿达玛乘积运算生成各 帧图像的匹配特征,并根据匹配特征的相似性度量完成镜头内部的子镜头分割；最后通过交 叉熵计算在每个子镜头 中得到可能的关键帧,并由图像熵计算确定最终的关键帧。实验表明,与传统方法相比,本 文算法提取的关键帧能够更精确、更稳定描述视频镜头内容。

摘要:视频质量评价(VQA)的研究对于视频系统的发展起 到重要作用。为了更有效地分析评价视频系统性能,本文提出了一种结合人眼视觉特性的三 维小波变换(3D-DWT)客观VQA方法。首先利用3D-DWT对视频中各帧组(GoF)序列进行分解； 计算分解产生的各子带序列质量并将其筛选组合得到GoF质量；再结合时域人眼视 觉特性,利用各GoF的平均亮度以及运动剧烈程度等特征对各GoF质量进行加权组合,得到最 终的视频质 量。本文方法利用了3D-DWT进行视频时域特征的表述,在一定程度上解决了VQA时 域信息描 述困难的问题。在LIVE视频数据库上的实验结果表明,本文评价方法对于视频数据库中所有 失真视频评价 结果与其主观质量的线性相关系数(LCC)值在0.8以上,Spearma n等级相关系数(SROCC)值在0.79以上。与 已有相关方法相比,所提出方法更接近于主观测试结果,具有更好的评价性能。

摘要:针对传统粒子滤波(PF)算法采用单一颜色特征建模 跟踪目标性能差的缺陷,提出一种颜色特征与纹理特 征相融合的PF目标跟踪新算法。首先,采用一种具有抗噪声和保护纹理边缘的全局中值二值 模式 (GMBP)纹理算子,对模板图像进行局部差绝对值处理,得到幅 值序列模板,将幅值序列模板内的中值作为模板的阈值,与模板邻域比较获得新的纹理图像 ；然后,与 具有光照不变特性的局部二值模式(LBP)纹理算子结合,形成一种(GMLBP)新的纹理描述算子 。最后,分别计算GMLBP纹理特征粒子权值和HSV颜色特征粒子权 值,并依据权值大小确定融合系数,对纹理特征粒子权值和颜色特征粒子权值进行线 性融合,再对融合后粒子权值进行归一化处理,从而得到目标位置状态的最终估计值。对比 实验结果表明, 相对于单一颜色特征的目标跟踪算法,所提算法捕捉目标位置准确且具有更低的平均跟踪误 差,其平均误差降低了近2倍。

摘要:在基于稀疏表示分类的模式识别中,字典学习(DL) 可以为稀疏表示获得更为精简的数据表示。最近的基于Fisher判别的字典学习(FDDL)可以学 习到更加判别的稀疏字典,使得稀疏表示分类具有很强的识别性能。核空间变换可以学习到 非线性结构信息,这对判别分类非常有用。为了充分利用 核空间特性以学习更加判别的稀疏字典来提升最终的识别性能,在FDDL的基础上,提出了两 种核化的稀疏表示DL方法。首先原始训练数据被投影到高维核空间,进行基于Fisher 判别的核稀 疏表示DLFDKDL；其次在稀疏系数上附加核Fisher约束,进行基于核Fisher判别的核稀疏表 示DL(KFDKDL),使得所学习的字典具有更强的判别能力。在多个公开的图像数据库上的稀疏 表示分类实验结果验证了所提出的FDKDL和KFDKDL方法的有效性。

摘要:针对基于单时空特征的人体动作识算法的不足,提 出了一种基于多时空特征的人体动 作识别算法。通过在KTH与YouTube action公共动作数据集上的实验表明,本文提出的多时空特征的动作识别算法在较小码书的 情况下,具有 较好的区分性、鲁棒性以及实时性,且比一些且具有代表性的算法性能更好。

摘要:针对传统均值漂移(mean-shift)算法存在 对目标 特征描述不完整、目标模型不能动态更新、无法解决目标遮挡 等问题, 本文提出多特征自适应均值漂 移算法的目标跟 踪。首先利用人体躯干侧影改进模型核函数,采用目标颜色特征与纹理特征建立目 标直方图模型,提高算法对目标描 述能力；提出选择性模型更新策略,自适应地调整目标模型,改善了传统整体更新策略由于 过度更新导致的跟踪发散；最后 利用扩展卡尔曼滤波 (EKF,extend Kalman filter) 提取目标运动特征确定目标位置。与传统算法相比,本文所提算法能在背景 干扰条件下准确跟踪目标；同时, 图像处理平均速度 达140frame/s ,满足实时性要求。实验结果表明,本文算法可以实时准确地 跟踪目标,对环境干扰、目标遮挡具有鲁棒性。

摘要:针对现有异源图像融合多以光学 图像为主、合成孔径雷达 (SAR)图 为辅和 光学图像 极易受 传播媒介 干扰 且 不 能同时保留纹理细节与颜色信息 等 问题, 提出一种新的基于局部特征差异的异源图像融合算法。 首先通 过 自适应分割 将 SAR 图像划分为规则特征区和不规则特征区两个区域；然后 进行 平移不变 离散 小波变换(SIDWT), 再根据 局部特征差异 性 设计 融合规 则,将 SAR 图像与全色遥感(PAN)图像的 小波系数 进行融合 , 以期保留图像的特征 信息与色彩信息 ；最后 通过 信息量 、 清晰度等 客观 评价指标 对 融合结果进行评价与分析 。 仿真实验 证明 了算法的有效性。

摘要:在不损失彩色图像颜色信息的基础上,通过定义一 种全四元数模型 将四元数的3个虚部以及实部全部用于表示彩色图像的结构信息,从而在完整保留颜色信息 的基础上提高了四元数矩阵的信息承载量。为了进一步增加与主观感知的一致性,将彩色图 像的细节信息和颜色分量合并作为四元数的实部和虚部,进而改进传统的图像质 量评价结构相似度(SSIM)方法,采用四元数结构相似度方法 实现了对待测图像的质量评价。实验结 果表明,本文方法既保留了彩色图像的颜色信息,又增强了图像内容中人眼 敏感的细节信息,采用LIVE数据库和IVC数据库验证了本文方法的评价指标,实验结果 表明, 所提指标与人眼主观感知的一致程度要好于传统的图像质量评价方法以及纯四元数SSIM方法。在交叉失真实验中,量化评价结果的Kendall等级相关系数 (KRCC),Spearman等级相关系 数(SRCC)以及均方根误差(RMSE)为0.6929、0.881以及 7.506,均好于实验中采用的其它几种方法。

摘要:在铜带表面缺陷检测系统中,针对仅硬件改善缺 陷图像精细特征信息,受制造水平、成本等因素制 约以及传统超分辨复原方法实时性不强等问题,提出一种基于粗糙集(RS) 与纹理特征预分类的快速超分辨率(SR)图像复原方法。本文方法利用RS属性约简原理,选择并优化对弱纹理缺陷目标 描述性较好统计特 征参数,并在匹配搜索时根据纹理特征对样本库进行预搜索分类,然后在分类得到的纹理内 容相近的样本 子集中对输入的低分辨率(LR)样本块精确匹配搜索。理论和实验结果表明:本文方法应用 于铜带缺陷在线 检测系统中,可使缺陷区域的高频信息增强、边缘和细节更加清晰,且算法实时性较好,在 兼顾图像复原质量和运行效率上具有优越性和可行性；并可用于其它金属表面的图像复原。