摘要:为激光惯性约束聚变(ICF)诊断,研制了一台 大动态范围X射线皮秒条纹相机系统。分别使用130fs 和8ps的紫外激光器搭建了X射线条纹相机的动态测试系统,标定了条纹相机的性能。两组 标定条件下, 实验结果显示,X射线条纹相机极限时间分辨率为5.0ps,动态范围 分别为513.7∶1和2237.1∶1。理论分析了 实验结果的差异由于光电子的空间电荷效应导致,其中包括时间弥散和技术时间分辨率中的 空间展宽。在 飞秒和皮秒激光激励条件下,飞秒电子脉冲的发射电流密度是皮秒电子脉冲的 61.5倍,飞秒电子脉冲的空 间电荷效应导致的条纹相机时间弥散和空间展宽更大,对条纹相机极限性能作用程度更大。 本文研究结果对 分析X射线条纹相机中时间和空间信息的物理机制具有重要作用,对优化设计条纹相机系统 ,激光测试和标定条纹相机性能具有指导意义。

摘要:为提高薄膜电池对光的捕获能力, 将平面硅薄膜电池制 作成矩形空芯波导结构,对其太阳光注入方式、光捕获能力和光-电转换效能进行了理论和 实验探讨。基于 多层膜反射理论和波导反射模型对波导电池光捕获效果的预测表明,波导电池能够将入射光 限制在空芯结 构内多次反射和吸收,具有较平面电池更高的光捕获能力。测定了不同平行光束在不同入射角度 下平面和波导 电池的光捕获功率和光-电转换效能的结果表明,波导电池对入射光功率近似全部捕获,其 光-电功率转换效能 较对应的平面电池有3～5倍的提升。对不同截面尺寸和长度的单结空芯波导电池光捕获率 进行了计算,提 出从电池膜层结构和空芯几何尺寸参数优化硅薄膜矩形空芯波导电池的思路,通过优化有 望实现用小于多结平面电池外形尺寸的单结空芯波导电池达到更好的光捕获效果。

摘要:提出了一款由输入单模光纤(SMF)-多芯光纤(MCF) -多模光纤(MMF)-输出SMF错位熔接构成的光纤Mach-Zehnder 干涉仪(MZI)结构,实现了环境温度和折射率的同时测量。实验结果表明,随着环境温度的 变化,传感器透射谱峰值波长线性漂移,灵敏度达 到54.238pm/℃,而透射谱峰值强度随温度变化不敏感；随着环境折 射率的变化,传感器透射谱峰值 强度线性变化,灵敏度达到10.704dB/RIU(RIU为折射率单位),而透 射谱峰值波长随环境折射率变 化不敏感。通过同时监测传感器输出光谱的峰值波长漂移量和峰值强度变化量,能够实现温 度与折 射率的同时测量。在温度与折射率测量时分别利用波长调制法与强度调制法,因此它们同时 测量不 存在交叉感染。本文传感器具有结构简单、制作容易和灵敏度高等优点,在生物、化学和医 学等领域有广泛的应用前景。

摘要:高效视频编码(HEVC)的编码效率极高,但编解码 复杂度也急剧增加,且在解码时间里用了较多时间进行去方块滤波。本文提出一种去方块滤 波(DF)的优化算法。先计算滤波基本单元中首末两行的像素梯 度之和,再决策滤波开关。若开关打开,则计算首末两行的边界差值并与其梯度值共同判断 滤波强度,若 为强滤波则不用限幅函数,弱滤波则算法不变；否则,进行下一基本单元的操作。仿真结果 表明,与HM16.0 相比,本文算法在低时延P 帧模式下,编码性能没有很大变化,解码时间平均减少 2.39%,DF的时间平均减 少14.56%。本文算法在保证编码性能和视频质量基本不变的情况下, 有效降低了DF的计算复杂度。

摘要:为了实现 废弃塑料的快速分类识别,利用激光诱导荧光(LIF)光谱技术对不同材质塑料进行分类和鉴 别,通过搭建LIF测量系统,使用发射波长为266nm的ND:YAG固体激 光器作为光源,Ocean Maya2000 Pro光谱仪 作为荧光检测装置,探测了9种塑料荧光光谱。对获得的荧光光谱进行均值化处理和平滑处 理,消除数据 误差、减低光谱噪声。然后根据欧式距离对9种塑料样品光谱特征值进行聚类分析,结果显 示,同元素构成 的塑料聚类效果较好,其中5种塑料只含C、H元素为一类,剩余4种多元素塑料归为另一 大类,此外荧 光峰数目、位置、强度可作为塑料种类鉴定的依据。实验结果表明,LIF光谱技术可应用于识 别不同塑料样品的材质,为塑料制品的快速识别分类提供一种新的方法。

摘要:采用回流法成功制备甲苯胺蓝(TB)-羧甲基壳聚糖 (cmCs)-碳纳米管(CNTs)复合光敏剂,研究CNTs直径对复合光敏剂光谱性能的影响。通过透 射电镜(TEM)、红外吸收光谱和可见光吸收光谱对复 合光敏剂的形貌和光学性质进行分析表征,并通过实验观察其在水溶液中的分散性和稳定性 。结果表明:TB可较好地复合到cmCs修饰的CNTs；CNTs直径的不同对复合光敏剂的合成影 响较小,但其半径较小时,复合光敏 剂在水中易团聚；复合光敏剂在可见光波段的吸收峰位于611nm处； 复合光敏剂在水溶液中有较好的分散性。本文研究将 为TB-cmCs-CNTs复合光敏剂在生物医学的应用提供重要的实验依据。

摘要:设计了一种太赫兹(THz)波段的超材料,可以实现 对垂直入射THz波的电、磁场局域化协同增强。数 值仿真表明,在线偏振的THz脉冲垂直辐照下,利用本文超材料的结构能得到强显著增强且 高度局域化的电、磁场 分布,入射THz波的电、磁场分量可以分别增强20倍；被增强的电、磁场局域化 在μm²尺度范 围内,且在空间上不重叠。基于等离激元理论分析了超材料内部的面电流分布以及超材料内 部电 荷的积累,给出了电磁场协同增强及局域化的理论解释,即超材料的特殊结构产生的 电容效应及面 电流的汇聚作用分别是导致电、磁场协同局域化增强的原因。最后,具体分析了超材料关键 的几何参数对 于场增强效果的影响。本文提出的超材料方案,有望应用于THz波段近场光学、非线性光 学及THz波与磁有序介质相互作用等领域。

摘要:为了实现结构光系统的三维重建,针对传统标定方 法结构复杂、标定过程繁琐等问题,提出一种基于光束直线跟踪 的两步标定方法。本文方法首先在前后两个平面上分别对投射侧模式上的每个检测点进行 标定,建立投射侧光线方程；然后在 前后两个平面上分别对平面上的每个目标点建立接收侧CCD的光线方程。在三维测量时,光 场中的一个点分别映射为投射 侧和接收侧前后平面上的两个点,连接前后平面上的两个点各得到一条空间直线,通过求解 两条空间直线的交点即可求得三 维空间点的坐标。分析了系统结构在标定时可能产生的误差,系统误差主要来自角度偏移和 水平偏移,并提出了误差解决方 案。实验结果表明,与传统的基于针孔模型的标定方法相比,本文方法无须考虑系统的成像 模型及其参数求解,简洁、高效。标定产生的景深相对误差小于0.2% ,能够改善结构光系统的几何标定精度。

摘要:提出了一种光纤入侵信号检测及识别算法,并根据 算法的处理时间及运算特点分解映射在现场 可编程逻辑门阵列(FPGA)和数字信号处理(DSP)组成的嵌入式处理器上进行实现。处理 流程分为3部分:首先对原始信号进行3Hz高通滤波,将经过高通滤波后的信号平均分成两部分分别由 两块DSP板并行处理以节省时间开销,且后续所有操作均采用并行方式,将滤波后数据进行 标准化并与检测阈值进 行比较,大于阈值则判为振动并置1,否则置0,从而得到单路检测结果；然后根据上述检测 结果提取用于 识别的数据；最后将数据输入识别模块进行机械、走路和镐刨信号的特征提取并得出识别结 果。实验结果表明, 本文算法可以有效检测和识别光纤入侵信号,且提高了运算速度,满足了光纤预警系统(OFPS )对检测及识别信号类型的实时性要求。

摘要:为保证交通安全,设计了一种基于单目视觉的车道偏离检测系统,利用 车载前视摄像 头获取图像,实时对动态图像进行处理,在驾驶员非主观偏离车道时进行报警。首先研 究了图像预处 理技术,包括灰度化、截取有效区域、滤波去噪、图像灰度增强、边缘检测和边缘修复功能 。其次对预处 理后的图像进行车道线检测,为有效识别具有车道线特征的图像,提出了一种改进的Hough 变换算法；对 没有车道线特征或车道线特征不明显的图像,采用了动态检测方法。在此基础上,提出 了一种车道线 纠正算法,即四点标定逆透视变换,将车道图像转化为俯视图,建立图像坐标系与实际俯视 坐标系之间的 关系,得到实际车辆的位置和偏移角度,判断该车辆的情况并作出指示。最后,在实际道路 中对设计中关 键技术以及整个系统进行了实验,大量实验结果表明,本文系统能在多种环境的道路中实现 车道线的准确识别和偏移判断,具有良好的实时性和鲁棒性。

摘要:针对红外弱小多目标图像背景杂波干扰严重、弱 小目标检测率低和目标跟踪困难的问题,提出一种 基于噪声方差估计的红外弱小目标快速检测与目标跟踪算法。首先采用改进的形态学 滤波抑制背景噪声, 对处理后的多帧图像进行方差估计初步突出目标像素；然后对其进行信噪比(SNR)估计得到整个图像序列像素得 分,图像中像素SNR高的被标记为目标像素；再对标记过的图像进行分块分析 ,准确提取出连续图 像序列中的目标像素；将检测出的目标像素作为Hough变换的目标跟踪算法的输入,设置双 阈值实现目标 的有效跟踪。实验结果表明,在复杂背景下的红外弱小目标提取中,基于噪声方差估计的目 标检测拥有较 高的检测概率和较低的虚警概率,将其获得的目标像素作为Hough变换的输入,不仅可以有 效跟踪目标, 而且简化了算法的复杂度,实现目标的快速提取和跟踪,具有很高的应用价值。

摘要:在国内首次报道了可对30多 种有毒气体连续监测的基于DOAS(differential optical absorption spectra)技术的车载消防应急救援多气体快速遥感仪,仪器采用长光程紫外差分吸收光谱 法痕量气体分析 技术,光发射器和光接收器共用一个卡塞格林望远镜,以减少大气紊动对测量数据的影响； 仪器的反射系 统可以灵活地设置在任意需要区域,分析系统设置在救援车内,在需要长时间监测时,避免 了工作人员近 距离暴露在危险环境中。多气体DOAS仪器特别适合各类气体泄漏事故的消防应急处理。

摘要:为了有效填补虚拟视点图像中的公共空洞,提出 了一种基于逆向映射的空洞填补方法。 首先利用深度图像绘制(DIBR)技术将左、右参考视点映射到虚拟视点位置,利用图像膨胀方 法将映射的虚拟视图中的空 洞区域进行扩大,以消除虚拟视点图像中的伪影瑕疵；然后,提取出膨胀后空洞区域的边界 ,并将其逆映 射到原始的参考图像中,根据空洞与边界的相对位置,选取原始图像中相对位置上的像素来 填充虚拟视图 中的空洞区域；最后,将空洞填补之后的左、右视点映射的虚拟视图进行融合获得最终的虚 拟视图。实验 证明,本文方法有效解决了传统空洞填补方法容易将前景像素填充到背景区域的问题,能 够获得较好的视觉观看效果和较高的客观峰值信噪比(PSNR)值。

摘要:由于高光谱图像的丰度特性,盲源分离算法 不能直接用于高光谱图像解混。同时,在解混过程中用 梯度算法对目标函数进行优化时易陷入局部最优。为此,本文提出了一种基于多目标蝙蝠优 化算法的高光谱图 像解混算法。该算法将高光谱图像模型中存在的丰度非负约束及丰度和 为一约束作为解混的两个目标函数, 将解混问题转化为对目标函数的优化问题,同时引入多目标蝙蝠优化算法来求解,从而实现高光谱图像解 混。实验结果表明,本文算法能有效解决上述问题,并且当改变图像的信噪比 、像元纯度和像素数时,观察光 谱角距离与均方根误差值的变化情况,与其它解混算 法相比,本文算法具有更高的解混精度和很好的抗噪性,在像元纯度很低的情况下也有很好 的性能。

摘要:为了更好地凸显复杂环境的红外目标特征,提出 一种融合局部和全局特征的红外图像 显著性检测方法。在获取图像超像素的基础上,提取每个区域空间距离加权的邻域对比度特 征,并考虑区域大小和位置的影响,构建局部显著图；然后提取每个区域空间距离加权的全 局灰度特征,构建全局显著图；最后融合局部和全局显著图,实现图像显著性检测。实验结 果 表明,本文方法的显著图结果目标区域一致高亮且边缘清晰,同时背景杂波抑制效果好。无 论 主观评价还是客观指标,本文方法都优于当前流行的图像显著性检测方法。

摘要:基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出随机高斯-谢尔模 型(GSM)涡旋光束在生物组织中交叉谱密度矩阵元的解析表达式,并用以研究了 随机GSM涡旋光束在生物组织传输中的偏振态变化。详细研究了生物组织折射率结 构常数C²_n、光束波长λ、空间相关长度σ_yy和传输距离z对 偏振度P、方位角θ和 椭圆率ε变化的影响。研究表明,λ=10μm的远红外 光束在人体表皮组织传 输中P、θ和ε的值在一段传输距离内几乎不变；λ=0.325μ m的紫外光在传输中,ε的值急剧减小。随着z的增大,C²_n越大,即生 物组织湍流越强,P值越小,θ绝对值越大,ε值越大；当z足够大,P、θ和ε在不 同生物组织传输中的值分别趋于一定值。此外,P、θ和ε曲线变化和σ_yy与σx x的相对大小有关。