利用径向剪切干涉法测量液晶空间光调制器的位相调制特性

研究了一种测量液晶空间光调制器的相位调制特性方法，采用共光路径向剪切干涉仪，对经空间光调制器调制后的波面进行径向剪切干涉后，获得其干涉条纹图，并用迭代算法计算其波面的相位分布，从而得到液晶光空间调制器上的相位调制曲线。     

零相位滤波器在波潮数据处理中的应用

在波浪、潮位数据处理中采用零相位数字滤波算法,有效地解决了传统差分滤波器在波潮数据处理时存在的相位延迟和相位失真问题。通过Maflab仿真对滤波器的滤波效果进行了比较,验证了该算法在波潮数据处理中的有效性。     

Pr：Fe：LiNbO3晶体中由多波作用的相位共轭波

报道用Ｐｒ：Ｆｅ：ＬｉＮｂＯ３晶体（被红外灯加热的）由多波作用（如双泵浦和四波混频等）产生的相位共轭波以及相位共轭温度效应及得到的４８％的双泵浦相位共轭反射率，并对以上现象进行了理论分析。     

改进的区域解相算法及其在三维重建中的应用

解相位算法是位相三维轮廓测量技术的关键,基于区域的解相位算法是应用较为广泛的解相算法之一。但在实践中发现基于区域的解相算法存在一定问题:当被测物体表面存在阶跃形变结构或噪声较大时可能产生解相错误。通过对该算法解相过程的分析确定了错误产生的原因,并针对存在问题提出一种改进算法,在区域分割的基础上计算每点相位可靠度质量图,并根据计算的二阶差分质量图制定新的区域分割与合并策略对相位进行解算。实验结果表明,本文算法可显著提高基于区域解相算法的解相精度,对表面高度变化较为复杂、噪声较大的相位数据可进行有效处理,具有良好的重建精度和鲁棒性。     

基于相位割的相位检索

相位提升将具有非线性约束的相位检索问题转化为半正定规划问题,是一种研究相位检索的新方法.通过精确地分离振幅和相位变量,结合相位提升方法,相位检索问题成为一个类似于最大割半正定规划问题——相位割.随着问题尺寸的增大,相位割问题的计算量快速增大,为此,文中提出利用适合解决最大割问题的PURE-RBR-M算法来求解相位割.模拟实验结果表明:PURE-RBR-M算法可以成功实现相位检索,且对有噪声的测量是鲁棒的;与内点算法和贪婪算法相比,PURE-RBR-M算法运算速度快,可快速地实现信号的重构.     

定量相衬成像中自适应阈值翻转的相位解包裹算法

当原始相位超过周期π时,定量相衬成像中多峰相位分布与包裹相位会出现增减交替,存在多极值点.针对该问题,提出一种基于自适应阈值翻转的相位解包裹算法(SATR),实现了定量相衬成像中的真实相位重构,分析了相衬成像原理和自适应阈值翻转相位解包裹算法的实现过程.通过模拟验证计算,并与最小二乘法(LS)、横向剪切最小二乘法(LSBLS)以及四向横向剪切最小二乘法(FLSBLS)的结果进行对比,证明该算法的可行性与准确性.该算法在一定程度上提高了相位解包裹的精确度,为强干扰、高精度及大计算量的解包裹提供了新的思路.     

基于相位处理的颈动脉脉搏波提取方法

脉搏波反映了人体心血管的健康情况,其中很多参数对心血管疾病的鉴别有指导性作用,如周期性、RR间期等,基于图像光电容积脉搏波描记法(image photo plethysmography, IPPG)的非接触式脉搏波检测在计算机视觉和医疗健康领域具有很高的研究价值。针对目前非接触式检测算法抗光照干扰和微小运动干扰能力较弱的问题,文章提出一种基于相位处理的脉搏波提取方法。首先,采集颈部颈动脉视频,将视频微小运动放大后对其分块计算信噪比,选择信噪比最高的子块作为感兴趣区域;其次对感兴趣区域进行复可控金字塔分解,取水平方向的相位谱计算相位差;最后通过主成分分析算法提取主成分滤除噪声信号,在主成分中选择周期性最强的信号即为所提取的脉搏波,使用功率谱估计法计算心率值。通过和接触式检测设备对比以及与2种非接触式检测算法在不同光照条件下进行对比实验,实验结果表明该算法具有较高的抗光照和运动干扰能力,同时提高了脉搏波提取的精度和性能。     

径向剪切干涉测量中基于Zernike多项式的波前重建

径向剪切干涉波面不能直接反映被测光学波面,因此提出一种径向剪切干涉测量中被测波前重建的新方法．该方法基于Zernike多项式最小二乘法拟合的基本原理来确定波前重建表达式．推导出径向剪切相位Zernike多项式系数与被测波前Zemike多项式系数转换关系．对算法进行计算机模拟,并应用于实际径向剪切干涉测量,结果证明该方法具有可靠的波前重建精度．     

相位谱重构信号的迭代算法中初始值对重构结果的影响

讨论了在相位谱重构信号的迭代算法中,幅度谱初值的不同设置对重构信号的收敛速度产生的不同影响。     

相位截尾对DDS输出频谱影响的分析与计算

采用时域波形分解的方法，分析了相位截尾对DDS输出频谱的影响，给出了相位截尾误差频谱的分布规律，提出一组误差谱的高精度快速算法，并对其作了仿真，波表数据表地址字长较长时，可采用其中的近似算法，较短时则可采用精确算法。     

Aero-optical wavefront measurement technique based on BOS and its applications

A collimated light beam will be refracted if it propagates through a flow-field with index-of-refraction variations,and its wavefront will be distorted.If we measure the deflection angle of the light beam,the gradient of the wavefront can be obtained using the Malus law,and the wavefront aberration can be computed with a reconstruction algorithm.Two characteristics of background oriented schlieren(BOS) are conducive to wavefront aberration measurement:BOS can be used to measure the deflection angle of a light beam by measuring the displacement field between the reference image and the experiment image.Moreover,in a BOS system of Schlieren mode,only the ray perpendicular to the background image can be captured with a camera.This is helpful to measure wavefront aberrations that occur after a planar wavefront has passed through the flow-field.Based on these characteristics of BOS of Schlieren mode,a new wavefront measurement technique,which is called the BOS-based wavefront technique(BOS-WT),is proposed in this paper.It works by constructing the relationship between the displacement of the background image and the aero-optical wavefront gradient and uses the Southwell wavefront reconstruction algorithm.A BOS-WT system was assembled,and its temporal resolution was found to be 6 ns,and its temporal-correlation resolution reached 0.2 μs.A BOS-WT can measure the time-correlation transient wavefront quantitatively.It is simple and easy to operate.In this paper,we also present a study of the aero-optical performance of supersonic mixing layer based on our BOS-WT transient wavefronts at an interval of 5 μs.The results showed the wavefront was transient and distorted after it had passed through the mixing layer.Through the analysis of the data at the 5 μs interval,the temporal evolution of wavefront can be obtained.     

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。     

激光能量密度分布的测量方法

提出一种用于激光能量密度分布测量与分析的方法, 首先采用图像处理方法对激光光斑图像进行检测处理, 再对激光光斑波面进行拟合, 并采用伪彩色对激光能量分布进行三维显示. 采用Zernike多项式对波前进行拟合和重构, 讨论了拟合采样点的布设方法, 并用激光能量密度测试精度平均误差较小的同心放射状采样点布局方案. 采用伪彩色算法对二维光斑图像进行三维模型显示, 反映光斑不同区域能量分布的相对 大小和位置. 实验结果表明, 该方法基本满足激光能量密度分布检测的要求.     

一种三维复杂介质波前时间的高精度数值算法

基于水平集的波前扩展算法,如FMM(Fast Marching Method)、GMM(Group Marching Method),作为一类计算复杂介质波前时间的有效方法而被广泛使用。该类算法都是基于程函方程的有限差分格式来计算波传播时间,在介质离散单元尺寸较大的情况下,计算精度较低。为提高波前时间的计算精度,在一个长方体单元内,将任意点的波传播时间用已知节点上波前时间的插值函数表示,然后根据Fermat原理确定未知节点上的波前时间,再结合高效率的GMM算法,形成了一种计算三维复杂介质波前时间的有效算法。数值模拟实验表明,与原GMM算法相比,该算法大大提高了波前时间的计算精度,同时具有很强的稳定性和适应性。     

波前像差引导的激光眼屈光手术中角膜切削模型

基于改变角膜厚度可以改变眼屈光系统波前像差的原理,提出了一种矫正眼波前像差的角膜切削模型．首先给出理想参考平面波前和实际波前之间的位置关系,用一个通用的数学模型表示了波前像差;其次用Zernike多项式系列来描述眼像差结构,将波前像差表示成带权重的Zernike多项式系列累加和的形式;最后将眼波前像差转换为光程差的形式,用光程差表示了角膜切削厚度。并进一步得出角膜切削厚度同波前像差之间转换的数学模型(像差矫正模型)．该像差矫正模型在理论上能矫正包括低阶像差(近视、远视、散光)和高阶像差在内的35项像差．     

Vegetation reconstruction of Bronze Age by using microscopic structure of charcoals

The microscopic structure of charcoals was determined in two sites of Bronze Age, Chifeng area by using the scanning electronic microscope. The results showed that these charcoals are all timbers of Mongolian oak (Quercus mongolica). It has powerful climatic indicative significance. Based on the assemblage of pollen composition, their eco-climatic index and character of community, the vegetation reconstruction of Bronze Age was obtained. The reconstruction showed that the zonal vegetation was Mongolian oak forest and Chinese pine forest in the loess hills in the Chifeng area, which suggested that the climatic condition was warmer and wetter at that time than present time.     

傅里叶光学中波前滤波小波函数的构造

从惠更斯一菲涅耳的衍射理论出发，分析了受限孔径衍射现象，认为该现象相当于波前滤波。以矩形孔径和圆孔、正弦型位相光栅的夫琅和费衍射为例，研究得到了小波在波前滤波时应满足的条件，并给出了满足该波前滤波条件的母小波的构造方法，证明了小波变换用于光学信息处理系统的可行性。     

不同插值方法对降水量空间不确定性的影响

鉴于点状数据的降水插值方法在时间和空间两个方面具有不确定性,从空间角度出发,以山东省多年平均降水量为例,采用交叉验证方法,对反比距离权重法、克里金方法、径向基函数法、全局多项式法和局部多项式法5种常用插值方法的整体插值精度和分区后各分区的插值精度分别进行分析验证。研究认为:山东省整体插值的最优方法为反比距离权重法;分区插值的最优方法中,平原地区为克里金方法、丘陵地区为全局多项式法、鲁中山地为反比距离权重法。并在此基础上,对整体插值精度和分区插值精度作了比较。研究结果可为区域降水插值模型的选取提供指导,同时分区插值的思路可为后续相关研究提供借鉴。     

基于环扇域正交多项式的波前重构仿真

以Zernike多项式为基函数,利用Gram-Schmidt正交化方法推导出在环扇区域内正交的一组多项式;通过对比发现,同阶的新多项式与Zernike多项式在各自正交的区域内具有相似的分布和物理意义;分别用Zernike多项式、环域正交多项式、外接圆多项式和环扇域正交多项式拟合环扇区域内一组给定的波面畸变采样数据,并仿真加入不同扰动时各组拟合系数的变化情况,得到环扇域正交多项式的拟合系数最为稳定,有最佳的抗扰动能力.