模型人眼的视网膜自适应成像系统

为了更好的进行人眼视网膜成像探测及人眼像差校正,建立了一套基于液晶波前校正器的模型,模拟人眼眼底的自适应成像系统。该系统采用Shark-Hartman波前探测器进行波面探测,将探测所得波前畸变经过计算处理转化为灰度图通过电脑施加到LCOS上进行波面校正,通过校正人眼像差的方式来提高系统成像质量。经过校正后,系统波误差从1．92μm降低到0．048μm系统分辨率接近70lp／mm已经到达该光学系统衍射极限分辨。可以满足低阶大像差情况下的模拟人眼视网膜成像要求。     

液晶自适应校正在眼底成像中的应用

眼底视网膜的病变不仅会导致眼睛本身的大部分疾病,而且可以反映人体的其他疾病。对人眼视网膜的精确观察可以对这些疾病进行早期诊断和预防,但由于人眼波前像差的存在会使获得的眼底图像难以达到临床诊断的要求,因此与自适应像差校正技术相结合的眼底视网膜成像课题具有极重要的研究意义。研究了自适应光学在眼底成像中的应用,并分析了自适应成像系统存在的问题及未来的发展方向。基于自适应技术的人眼视觉科学设备难以普及和商业利用的原因是缺少一种有效而且低成本的波前校正器。液晶自适应光学技术能够有效校正眼底成像系统的实时波前误差,提升系统的成像质量。介于自适应光学技术在眼底成像广阔的应用前景,自适应眼底成像系统将逐步走向产业化。     

基于Hartmann-Shack波前传感器的实时人眼像差测量

为实时、准确地测量人眼的像差,保证人眼像差校正时数据的准确性,依据Hartmann-Shack波前传感器测量像差探测原理,设计搭建了一套基于Hartmann-Shack波前传感器的人眼像差实时测量系统。用该系统对人眼的动态像差进行了测量实验,对实验的结果进行了分析。实验结果表明:为了满足传感器获取光斑图及保证人眼的安全,入瞳的激光功率80μW较为合适;像差测量的结果折算成屈光度与主观方法验光值结果基本相符;动态像差连续测量观察像差波动的时间约在0.2~0.5 s,与人眼的波前像差变化频率在5 Hz左右的结论基本相符。结果表明该系统满足了人眼像差测量的可行性和准确性要求。     

基于频域分析的波前像差快速重建

波前重构是测量自由曲面面型及人眼像差中的重要环节,随着微机械制造的发展,波前传感器的微透镜阵列不断扩展,为了保持自适应光学系统中像差的重建精度并提高重建速度,实现波前像差的实时测量,本文提出一种通过快速傅里叶变换的波前重构方法并进行仿真,并与求广义逆矩阵最小二乘解法进行对比.结果表明：该方法在提高重构速度的条件下,能够保持一定的重构精度.从而可以在现有的技术条件下通过该方法实现波前像差的实时测量.     

无波前传感器自适应光学在生物成像中的应用

获取生物体的高质量图像对生命科学的研究至关重要,但成像光学系统和生物体本身都含有像差,导致成像分辨率和对比度下降.由于不同生物体引入的像差不同且可能随时间变化,因此无法通过传统的光学设计手段进行补偿.发端于天文成像观测的自适应光学技术具有克服动态像差影响的能力,因此也可以用于生物成像中提高成像质量.传统自适应光学一般用波前传感器(如夏克-哈特曼传感器)测量波前误差,而近年来发展的无波前传感器自适应光学技术则省去了专用的波前传感器,不但简化了系统结构,降低了成本,还可以克服传统自适应光学的一些限制,具有良好的应用前景.本文在介绍无波前传感器自适应光学原理的基础上,重点讨论该技术在眼底成像和荧光显微成像方面的应用并对未来的发展提出展望.     

自适应光学波面相位重构的区域算法

探讨了波面相位斜率数据重构原始波面相位的区域算法，以重构速度和精度两项指标比较了多种解法，其中尤以奇异值分解求广义逆阵法为佳，重构波面相位后，用最小二乘法分离出倾斜量和离焦量 ，解决了待校正的相位信号动态范围大的问题，给出了计算模拟重构波面以及波前传感器实时重构波面的例子，区域算法适用于较大阵列的自适应光学系统，以及光学测量的剪切干涉图形的处理。     

兴隆2.16m望远镜自适应光学系统

自适应光学系统是大口径天文望远镜克服大气湍流,提高望远镜成像质量的必备手段之一.本文针对兴隆2.16 m望远镜及其所在台址的大气视宁度,研制了一套自适应光学系统.系统的主要部件包括具有109个压电陶瓷驱动器的变形镜,具有100个子孔径的Shack-Hartmann波前传感器,以及基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的高速波前控制平台等.实验结果表明,该系统可以把大气扰动引起的波前像差的均方根值校正到0.1λ以下,获得接近衍射极限的成像质量.     

自适应光学在生物荧光显微成像技术中的应用

显微成像是开展微观生命科学研究的重要手段,其中荧光显微成像以其可特异性标记、暗场对比度高、动态示踪性能出色等优势在生物成像领域占据重要地位.由于活体生物组织通常是非透明、非均匀、各向异性的复杂三维结构,激发光和发射荧光在生物组织内传播时均会由于折射、散射、吸收等作用使得光波波前发生明显畸变,造成激发光点扩散函数以及荧光成像点扩散函数的性能显著降低.借助自适应光学技术可对上述经由生物组织传播产生的波前畸变进行实时探测和精确校正,从而提升激发光照明和发射荧光成像的空间分辨率和深度.本文归纳了生物荧光显微成像中的不同像差来源,介绍了自适应光学波前传感和校正的方法,概括了不同成像方式下波前校正的要求,重点讨论了自适应光学技术在不同类型荧光显微成像中的运用和实现方法,并对其今后的应用目标和发展方向提出展望.     

两种提高扩展信标波前探测信噪比的方法

为了空对地观测相机在工作时达到接近衍射极限的高分辨率成像,采用扩展信标和相应的H-S波前传感器探测成像系统入瞳面上的波前畸变,以实现动态补偿.基于这种波前探测、重构的模式下,推导和分析了波前探测系统焦面上子孔径图像信噪比的估算公式.根据模拟实际的一组参数值,表明该图像信噪比过低,不能满足探测精度的要求,继而提出减小探测系统的垂轴放大率和增加测量次数提高图像信噪比的方法,实例计算验证了其可行性.     

基于小波分形插值算法的大气湍流波前畸变重构

波前传感器自适应光学系统的波前畸变校正效果主要取决于重构波前的精度,而现有的模式法、区域法等方法重构波前精度较低,波前畸变校正性能有待提高。针对这一问题,提出一种基于小波分形插值算法的大气湍流波前畸变重构,在对原始波前进行小波变换的基础上采用分形插值的方法,能够有效提高精度,同时避免高频信息丢失,最后进行小波逆变换得到重构波前。仿真结果表明,与传统的最小方差估计算法相比,该方法重构波前的灰度平均梯度由0.065增加到0.765 4,均方根误差由3.249 2下降到0.634 6。     

用于自适应光学的钠导星激光器研究进展

 自适应光学技术在大型地基光学天文望远镜发展中扮演越来越重要的角色,589 nm钠导星激光器是此技术的关键。按产生方式的不同,综述了染料钠导星激光器、全固态钠导星激光器和光纤钠导星激光器,重点从激光产生难度与导星回波效率等方面对不同运转模式的全固态钠导星激光器进行了比较与分析。与连续波运转的钠导星光源相比,以微秒脉冲方式运转的钠导星光源可以采用时间选通机制提高钠导星成像精度,为自适应光学的校正提供了优良的信标。     

消像差光栅的波像差分析

波像差方法是M.Chrisp在研究超环面光栅的像差分析时提出的,采用像散面作为参考波阵面,发展了多元件系统波像差理论,是目前为止可以用来研究多元件系统像差分析的很好方法.在Chrisp波像差理论基础上,推导出二次曲面面型的变线距光栅的波像差表达式,讨论光栅面型和刻槽分布对成像特性的影响,最后介绍波像差方法在光学系统设计中的应用.     

多用户检测技术在光码分多址系统中的应用

在分析光码分多址（OCDMA）系统的多址复用光纤传输信道模型的同时，从最长似然检测的角度出发，推导了基于该模型的DCDMA最佳多用户检测器。该检测器可通过维特比（Viterbi）算法实现，在此基础之上，利用相关检测的原理，研究了一种较实用的次佳多用户检测器-多级检测器，在抑制多址干扰的同时，尽量降低检测器实现的复杂度，并分析了它对系统性能的影响，结果表明，由于传输环境的不同，DCDMA系统具有与无线CDMA系统不同的最佳多用户检测判决准则，而作为一种非线性多用户检测技术，多级检测器可以较理想地改善DCDMA系统的误码率性能。     

线阵扫描式激光成像探测系统建模与仿真

以激光成像引信为应用背景,在分析线阵扫描成像探测机理的基础上,建立了激光分束发射脉冲、线阵探测元接收回波信号及其检测算法、目标反射特性和大气传输效应模型,给出了固定成像视窗线阵扫描成像仿真方法.通过设置弹目交会以及各模型参数,以坦克目标为例进行了系统成像仿真.结果表明,仿真系统能够对线阵扫描成像方式进行有效模拟,生成目标的距离和强度激光仿真图像,并对影响成像效果的因素进行分析.     

中红外波伪装效果检测光学设计

本设计可用于中红外波伪装效果的检测,它以中红外波光学成像为原理,通过分析目标辐射源和计算外形尺寸,确定镜头初始结构,校正像差,使辐射源清晰地成像在探测器上,完成检测。     

铀矿尾渣胶结充填体塌落度影响因素及预测模型

采用生石灰中和后的铀矿尾渣为试验骨料,水泥为胶结剂,试验了不同渣浆质量浓度和灰渣质量比条件下尾渣胶结充填体试件塌落度。利用自适应神经模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system,ANFIS)预测不同渣浆质量浓度和灰渣质量比条件下塌落度。试验结果和模型预测结果表明,在同等条件下,铀矿尾渣胶结充填体的塌落度与渣浆质量浓度和灰渣质量比均成反比;随着渣浆质量浓度变小,铀矿尾渣胶结充填体流动性变大,如果再降低灰渣质量比,铀矿尾渣胶结充填体会出现明显离析现象;铀矿尾渣胶结充填体塌落度ANFIS模型的预测精度较高,结果唯一且可靠;如果不同矿山铀尾渣物理参数相似性较高,则已知的铀矿尾渣胶结充填体塌落度ANFIS模型可以预测该矿山尾渣胶结充填体的塌落度。     

微变形镜补偿激光器波前畸变

推导出热畸变与微变形镜镜面形变量及反射镜驱动单元上电压的关系,建立了补偿激光器腔内畸变的自适应光学系统试验平台．试验结果表明,给变形镜的37个驱动电极施加不同的控制电压,改变镜面弯曲程度．能有效校正激光波前畸变,为基于微变形镜的自适应光学在热畸变校正系统中的应用提供了必要的试验依据．     

基于自适应性模型的入侵检测系统研究

适应性模型是一种自动建立的基于数据挖掘的入侵检测系统检测模型。在利用入侵检测传感器收集相同数据的同时，系统自动建立适应性模型。由于不需要建立训练集，从而减少了配置入侵检测系统的花费。本文提出了一种自动模型及其系统结构的有效实现，并用算法自动建立了在噪声数据上的异常检测模型。