基于折射补偿的水下结构光三维测量系统

针对结构光技术在水下三维测量中的应用,提出了一种基于折射补偿的水下结构光三维测量方法。考虑到水下三维测量时,由于光线在不同介质交界处发生折射,采用平面网格靶标对系统进行陆上标定的结果不能直接应用,必须进行折射补偿,补偿被测物体在CCD摄像机靶面上成像点的像素坐标,按所建立的水下三维测量模型进行测量。通过实验证明,本文的折射补偿方法有效地克服了折射对水下三维测量的影响,实现了水下结构光高精度三维测量。     

基于HSV颜色空间的水下物体识别技术研究

为了辨识水下物体,需要把物体和水下环境进行分离,在此基础上才有可能对物体进一步分析.因此为克服水下电视监视系统中仅适用物体反射光光强信息的不足,本文提出了一种水下物体的光学识别技术,该方法将斯托克斯成像技术和HSV颜色空间相结合,将同种颜色但材料不同的物体的偏振信息在HSV空间中展现出来.由于HSV色彩空间的色度、饱和度和亮度三者相互独立,我们用饱和度代表反射光的偏振方位角信息,色度代表其偏振度信息,两者随物体种类不同而有一定差异,反射光的偏振信息为不同物体的识别奠定了基础.实验测量了在线偏振光照射下不同材料的水下斯托克斯图像,实验时光同时照在介质和金属反射面上.用软件实现了偏振信息在HSV空间的转换,实验表明,可以根据HSV空间中呈现的不同的偏振信息有效地区分物体的材质和种类.基于斯托克斯成像和HSV颜色空间结合形成的水下不同物体的识别技术,由于大大提高了水下物体成像的识别度和对比度,有望在套管井检测、海洋探测等领域中发挥重要作用.     

电磁波在高速运动金属板面上的反射

本文依据狭义相对论的基本观点,从特殊洛仑兹变换中的四维波矢量出发,研究了真空中的单色平面电磁波入射到高速运动金属板面上的反射现象,导出了反射规律。并对特殊情况下的问题作了一些讨论。 众所周知,真空中传播的单色平面电磁波入射到相对观察者静止的理想导体板面上时,其反射规律为     

用B样条曲线构造几何物体模型的方法

根据Ｂ样条曲线原理,提出了先用若干个截平面去切割几何物体,得到一组与几何物体轮廓线相交的点。根据这些点,再用Ｂ样条曲线去构造几何物体的近似轮廓线,从而得到几何物体模型。该方法方便、精确,便于在计算机几何造型系统中应用。     

光波在复折射率物质界面反射的讨论

用复折射率讨论了光波在两种介质分界面上的反射行为 ,认为物质的光学常数———折射率的数学表示应为复数 ,在正常色散区透明介质的折射率是虚数近似为零的一种特殊情况 .     

激光雷达中含时截面引起的时差和成像失真研究

基于激光辐射理论,推导了单像素激光脉冲测距中与时间相关的激光反射横截面关系式. 在高斯基模强度分布、高斯时间分布及平面反射的近似条件下,研究了含时截面引起的反射脉冲形变及时间测量时差,给出了误差的解析解. 针对脉冲测距的激光成像雷达,对时差导致的图像失真,给出了相应的仿真结果. 结果表明,时差随激光脚印面积和反射倾角增加而增加,随激光脉宽的增加而减小,其带来的成像失真变现为图像形变和方向性差异两种典型现象.      

激光在弯曲液面的反射效应及应用

基于激光在润湿效应形成的凹形弯曲液面上边界反射,研究了凹形弯曲液面的特性.结果表明,当平行激光束入射到由圆柱形玻璃管壁润湿效应形成的凹形弯曲液面上时,边界反射可产生特殊的反射图样,且图样半径随入射光束半径的增大迅速变大.通过测量反射图样的半径和入射光束的半径,可实时描绘弯曲液面的性质.利用弯曲液面的边界反射可测得弯曲液面的斜率曲线、弯曲液面上升的最大高度和接触角.     

基于物体对称性实现旋转多普勒效应的优化测量

为了快速高效地测量对称物体的转速,基于数字螺旋成像理论,提出了一种测量旋转多普勒频移的优选方案.通过在空间光调制器上加载多重对称性物体的旋转光栅来模拟旋转物体.实验中通过测量三重对称物体和十重对称物体的反射谱,分析其频谱特性,验证了该方案可以快速高效地得到高信噪比的信号,进而测得转速,且测量误差在0.7%左右.该方法对测量具有多重对称性的物体的转速高效准确,有望应用在遥感技术领域,甚至在天文领域探测天体转速.     

斜爆炸波与超音速圆锥相互作用

本文讨论了斜爆炸波与超音速圆锥相互作用的问题.提出用分层均匀的模型来近似锥型流区,利用透射爆炸波通过各层的折射和反射来计算透射爆炸波的形状并得到其在物面上反射所产生的峰值压力.最后将计算结果与实验数据和数值计算结果进行了比较.     

用光学方法测量液体表面张力系数

激光器光束照射在振动的液体表面上 ,表面回波对衍射光可产生干涉现象 ;扩束后的激光束入射在插有金属细丝的较大区域液面上 ,其反射光场分布近似为椭圆形的暗场 .利用此原理对液体表面张力系数进行了测定     

球面波照射下实现非精确分数阶傅里叶变换

利用菲涅耳衍射知识对球面波照射下物平面和观察平面光场分布问的非精确分数傅里叶变换关系进行了定量的分析,并将其与精确傅里叶变换相比较,得出结论：观察平面上的强度分布是相同的,但复振幅分布存在相位差．定量的给出了球面波照射下实现任意阶非精确分数傅里叶变换时系统参数的选择定则．     

空间滤波实验中光栅像频率变化的讨论

从空间频率滤波的博里叶分析出发，讨论了空间滤波实验中光栅像频率的变化。理论分析和实验结果都表明，在４ｆ系统的输入面上放置一堆黑白光栅，当滤去频谱面上的±１级频谱时，输出面上光栅像的频率并未发生变化。     

散斑相片中杨氏条纹的计算机分析

采用双曝光散斑照相法对物体进行平面内微小位移的测量，用付里叶光学技术使该散斑相片产生杨氏条纹，利用计算机对杨氏条纹进行了自动分析与处理，采用Ｒａｄｏｍ变换的一维付里叶变换求得该物体在二维频域中的位移场分布的计算方法，并给出计算结果。     

'Big Bang' tomography as a new route to atomic-resolution electron tomography

Until now it has not been possible to image at atomic resolution using classical electron tomographic methods, except when the target is a perfectly crystalline nano-object imaged along a few zone axes. The main reasons are that mechanical tilting in an electron microscope with sub-?ngstr?m precision over a very large angular range is difficult, that many real-life objects such as dielectric layers in microelectronic devices impose geometrical constraints and that many radiation-sensitive objects such as proteins limit the total electron dose. Hence, there is a need for a new tomographic scheme that is able to deduce three-dimensional information from only one or a few projections. Here we present an electron tomographic method that can be used to determine, from only one viewing direction and with sub-?ngstr?m precision, both the position of individual atoms in the plane of observation and their vertical position. The concept is based on the fact that an experimentally reconstructed exit wave consists of the superposition of the spherical waves that have been scattered by the individual atoms of the object. Furthermore, the phase of a Fourier component of a spherical wave increases with the distance of propagation at a known 'phase speed'. If we assume that an atom is a point-like object, the relationship between the phase and the phase speed of each Fourier component is linear, and the distance between the atom and the plane of observation can therefore be determined by linear fitting. This picture has similarities with Big Bang cosmology, in which the Universe expands from a point-like origin such that the distance of any galaxy from the origin is linearly proportional to the speed at which it moves away from the origin (Hubble expansion). The proof of concept of the method has been demonstrated experimentally for graphene with a two-layer structure and it will work optimally for similar layered materials, such as boron nitride and molybdenum disulphide.     

基于FFT求取直导线散射体极点的一种新方法

传统的理论求解极点的方法一般都来源于奇点展开法，采用矩量法化积分方程矩阵方程，然后利用迭代法、围线积分法或Ｋｕｈｎ法等方法求解超越方程。这样不可避免地引入了很多计算误差，影响了极点提取的精度。     

频谱扫描的物体面形测量方法研究

根据正弦投影栅成像及其傅里叶变换的特点，提出了一种利用频谱扫描测量物体面形的方法．使用CCD摄像机采集一幅待测物面的图像，利用傅里叶变换法求出其空间频谱．扫描频谱图，确定参考平面投影栅线的空间频率，进而利用余弦函数模拟参考平面上的投影栅线分布．由待测物面上和参考平面上投影栅线的相对变形可求出物体的高度场分布．该方法不需要相位分布测量，也不需要解包裹运算，只需一幅图像即可实现物体的面形测量．笔者介绍了该方法的原理并进行了实验验证，给出了实验过程和实验结果．实验结果表明，该方法可实现物体面形的快速识别，有自动化程度高、计算速度快、对环境要求更低的优点．     

液晶数字投影三维形貌测量技术

提出一种新的投影栅三维形貌测量的实现方法．由计算机生成标准正弦分布的栅线条纹，利用数字投影仪投射到参考平面上；由CCD摄像机分别采集放置待测物体前后的两幅栅线图，根据傅里叶变换法解调出物体的三维形貌．实验系统对环境要求低，投影栅线所含的噪声较小。测量精度较高，具有一定的实际应用价值．     

圆薄板非对称的非线性问题

本文首先用Fourier复级数将非线性问题化为线性问题,从而得到各级近似的边值问题,进而提出圆薄板非轴对称大变形问题的修正迭代法,讨论了圆薄板非轴对称的非线性问题。作为算例,在均变荷载、周边可移夹紧、位移在平面内不受约束的条件下对圆薄板非轴对称的非线性问题进行了求解,并绘出了特征曲线。本文的结果与相应的线性问题进行了比较,证明本文提出的理论和方法是正确的。     

多维离散傅立叶变换神经网络函数逼近

利用多维离散傅立叶变换原理构造新颖的神经网络模型用于函数逼近,网络结构为分层前向网络。给出了网络的学习算法,网络的大部分权值都是固定的,只有输出层与最后隐层之间的权值需要调节。     

基于周期阵列抽样孔的非迭代实时相干衍射成像

提出了一种从远场衍射强度图样实现实时相干衍射成像的非迭代方法．该方法利用特殊设计的周期正方阵列抽样针孔对待测物体的菲涅耳衍射场的波前进行抽样,用CCD记录其远场衍射图样．在计算机中对其处理,可以直接从远场衍射图样的逆傅里叶变换中提取物波的抽样复振幅数据,再利用标量衍射理论对物体重现．因为该方法只需要对一幅远场衍射图样进行测量,避免了迭代算法,而且从理论上不需要透镜,它可以在较广的波长范围内实现实时相干衍射成像．