基于Excel的光学实验计算机仿真

以夫琅和费衍射实验为例,运用Excel数据表格功能组件实现光学实验的计算机仿真.通过该软件的数据计算和分析功能建立表征光强分布的数据工作表,用其图表功能绘制夫琅和费单缝、矩孔衍射的光强分布以及衍射图样,并对结果进行简要分析.仿真过程较为简单、直观、便捷.     

夫琅禾费衍射实验的Maple仿真设计

从惠更斯-菲涅耳原理出发,得到单缝、矩孔和圆孔夫琅禾费衍射的光强分布表达式.利用Maple软件编程实现了对单缝、矩孔和圆孔夫琅禾费衍射实验的计算机仿真.仿真结果的衍射图样和光强分布曲线细致逼真,并讨论了各种实验参数对衍射结果的影响,使整个物理过程直观形象,与实际实验结果一致.这为数字化仿真现代光学实验提供了一种好的手段...     

关于由衍射片背面反射光形成的衍射图样的讨论

在光的衍射实验中,一般看到的是由通过衍射片的直射光形成的衍射图样,但在衍射片的另一面,同样存在着另一个衍射图样,它是由衍射片的背面反射光形成的,两个衍射图样关于衍射片对称.文章给出了这种实验现象,并用巴比涅原理解释了这种现象.     

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．     

光学衍射图像的计算机模拟

本文基于电磁波标量衍射理论,利用计算机模拟仿真了光在圆孔和矩孔的夫郎和费衍射图样,分析了衍射光斑尺寸与波长、孔尺寸间的关系.     

关于由衍射片背面反射光形成的衍射图样的讨论

在光的衍射实验中，一般看到的是由通过衍射片的直射光形成的衍射图样，但在衍射片的另一面，同样存在着另一个衍射图样，它是由衍射片的背面反射光形成的，两个衍射图样关于衍射片对称．文章给出了这种实验现象，并用巴比涅原理解释了这种现象．     

多缝夫琅禾费衍射实验的计算机仿真

为了更好解释多缝夫琅禾费衍射的实质,利用Maple软件编程实现了对多缝夫琅禾费衍射的计算机仿真.绘制出其相应的衍射图样和光强分布曲线,通过改变可调参数详细分析了多缝夫琅禾费衍射的光强分布特点和缺级现象的影响因素.研究结果表明仿真实验与实际实验结果一致,程序简单,仿真效果直观形象,方便教学应用.     

关于细丝Fresnel衍射光强分布函数的讨论

在Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ衍射理论基础上建立了细丝衍射光强分布函数，解释了细丝Ｆｒｅｓｎｅｔｌ衍射图样中干涉条纹的分裂现象。     

基于Matlab的光学衍射仿真

光学衍射是光学的重要内容,对光学衍射的研究,做传统的光学衍射实验,对实验仪器和实验场所要求苛刻,但是实验效果却并不一定理想。计算机技术的引入为光学衍射研究提供了崭新的思路。就光学中的单缝衍射和光栅衍射建立了数学模型,利用强大的数值计算和图像处理功能软件Matlab,编制了Matlab仿真程序,输出了仿真图样。仿真结果表明,仿真图样清晰逼真,仿真结论和理论是吻合的。研究表明,借助计算机进行光学实验仿真,可以不受实验仪器和实验场所的限制,可以极大地促进光学的研究。     

一种针对不完善数据的基于全变分约束的相干衍射算法（英文）

X射线相干衍射成像(coherent diffraction imaging,CDI)技术是一种无透镜成像技术.其基本原理是使用高度相干的X射线光束照射孤立样品,在远场收集相干衍射图样的信息,使用CDI重构算法从衍射图样中还原出样品的真实结构信息.但是由于实验技术的限制,通常实验数据都是不完善的,所以相干衍射算法对于噪声和数据缺失的容忍能力是非常重要的.通过将全变分约束引入到CDI重构算法中得到了一种改进后的算法,以提升算法对噪声和数据缺失的容忍能力.并使用模拟数据与真实实验数据来进行验证,结果表明改进后算法可以加快算法的收敛速度以及提高对噪声和数据缺失的容忍能力.     

利用非线性降维方法预测膜蛋白类型

将氨基酸的组成含量以及它们之间的相关系数作为膜蛋白序列的特征向量,采用有监督的局部线性映射(SLLE)的方法对该向量进行降维,并使用最简单的欧氏距离分类器来预测膜蛋白类型．利用统计学中Self-consistency,Jackknife和Independent dataset 3种典型方法检验SLLE的降维结果,取得了明显的效果,试验结果表明,SLLE算法能够成功地预测膜蛋白数据类型。     

菲涅耳全息图的数字再现方法比较

基于标量衍射理论和快速傅利叶变换,详细分析了菲涅耳衍射积分的三种计算机模拟算法,并将这三种算法运用到菲涅耳全息图的数字过程中.理论分析表明,在全息图的像素数、抽样间隔以及再现波长一定的情况下,按抽样对象的不同,菲涅耳衍射积分的计算机模拟算法可分为卷积法、角谱法、直接傅利叶变换法.通过对相位函数局域空间频率的分析,给出了判定算法适用范围的特征再现距离,并分析得出,再现距离大于特征再现距离时,适合用卷积法;小于特征再现距离时,适合采用角谱法;等于特征再现距离时三种方法都适用.     

支持向量回归在圆形检测中的应用

对圆形的识别是机器视觉中最基本和最重要的任务之一,为了准确确定复杂背景图像中圆的位置,提出了一种将支持向量回归模型与三点拟合圆联合起来的新算法,通过支持向量回归模型训练不同类型的圆形样本,得到超平面方程f(x),以f(x)为中心线,构建一个宽度为2ε的近似圆环型间隔带,在此间隔带上的点都被认为属于圆形边界上的点,然后运用三点拟合圆几何算法计算出圆心和半径,从而达到识别圆形的目的。实验结果表明,联合算法通过对训练样本的学习,能够在噪声比较大的背景图像中得到圆形的边界信息,从而确定圆的位置,较仅使用某一种圆形识别算法有一定的优势。在以圆形作为定位的机器视觉领域,具有重要的理论研究价值与实践意义。     

基于支撑矢量机的路面破损识别

针对路面破损自动识别技术中的路面裂缝分类问题,提出了基于支撑矢量机(SVM)的路面破损裂缝分类方法,对于训练样本数很少的5种裂缝,建立了相应的支撑矢量机分类器算法,并分别构造了对应的分类器,根据最优分类面原则来获取最佳参数,确定出裂缝类型,从而实现对路面裂缝的正确分类。试验表明:4种破损路面的正确识别率均得到显著提高。     

用最小势能原理求解支承系统问题

利用弹性力学中的叠加原理和等效原理,将支撑系统看作一个整体来研究,基于弹性力学中的能量守恒原理,以约束力为桥梁,假定各个约束力是依次作用于支撑系统,借助多个位移的叠加,推导出了支承系统的势能泛函公式,并利用最小势能原理,给出了求解支承系统问题的一种新算法。该算法简便、准确,能够较为广泛地应用于各类工程计算。     

光的衍射的理论分析及Mathematica仿真模拟

首先利用旋转矢量从理论上推出了光的多缝干涉的光强分布公式,并将狭缝数N→!,从而得到光的单缝衍射光强分布,进而在多缝干涉和单缝衍射的基础上得到了光栅衍射光强分布.此外,将Mathematica仿真模拟应用到光的衍射课堂教学中.基于Mathematica软件的交互功能,利用Mathematica的Manipulate命令对单缝夫琅禾费衍射和光栅衍射做了仿真模拟,获得了相应的可以调节各参数(如波长、狭缝宽度、光栅常数等)的动态图形.这对学生建立清晰的物理图像,更好地理解光的衍射的物理规律有很好的促进作用.     

大数量圆柱绕射问题递推算法的理论基础

利用单根圆柱绕射问题的特征函数展开解,直接构造出浪散射的传输矩阵,进而利用Ｂｅｓｓｅｌ函数和Ｈａｎｋｅｌ函数的平移公式,对水波动力学问题建立了大数量圆柱波浪绕射的递推算法。作为算例,就不同方向、不同波数入射波情况下的双圆柱绕射问题进行了具体计算,并将计算结果与多柱绕射问题截面周线波动源分布法的结果进行了比较,计算比较表明,文中建立的大数量圆柱绕射问题的递推算法是有效的。该算法可以进一步拓广至其他形     

复杂多关节机械臂建模及逆运动学比较分析

针对含多种关节类型的复杂机械臂的建模问题, 在 D鄄H 参数法中引入虚拟关节建立运动学模型。 考虑机械臂逆运动学存在多解、 精度和实时性的问题, 通过4 种不同的 PSO(Particle Swarm Optimization)优化算法: 线性递减权重的粒子群(LPSO: Linear Decreasing Weight Particle Swarm Optimization)、 基于杂交的粒子群优化(CBPSO: Crossbreed Particle Swarm Optimization)、 基于模拟退火的粒子群(SAPSO: Simulated Annealing Particle Swarm Optimization)和混沌粒子群优化(CPSO: Choas Particle Swarm Optimization)进行计算。 随机选取工作空间的位置点, 验证优化算法能有效计算机械臂逆运动学解, 并对执行时间、 位置误差等方面进行了比较分析。 实验结果表明, 改进的 CBPSO 算法能有效计算复杂多关节机械臂的逆运动学解, 同时满足实际作业中对实时控制的要求。     

基于直接数字频率合成的变频条纹生成方法

针对时间相位重建算法存在的实时性差的缺点，提出了一种可以快速生成并获取二维编码条纹图的方法．该方法利用直接数字合成器驱动的声光偏转器使2束相干光分别发生布喇格衍射，2束衍射光相交后发生干涉，获得干涉条纹．通过调节直接数字合成器的频率控制字改变干涉条纹的空间频率．依据该原理建立的系统可以完成变频条纹图的实时投影与采集，对采集到的变频条纹图进行处理后可以获得物体的三维数字像．实验表明每幅条纹图的投影及采集用时10ms左右，该投影及采集装置可以应用于实时性要求高的三维传感系统中．     

有时间窗约束单车场单车型非满载车辆调度问题的遗传算法

有时间窗的车辆调度问题是一个典型的NP难题,一直成为运筹学与组合优化领域的前沿与研究热点问题,但传统的方法往往不能令人满意,利用遗传算法解决单车场单车型有时间窗约束的非满载车辆调度问题,构造了有创新性的染色体结构,并在遗传算法的迭代过程中与启发式算法交叉应用,现实应用中获得了很好的效果.