高速运动物体的视觉形象的讨论

对运动物体的视觉形象,在非相对论和相对论两种条件下,分别采用了洛仑兹变换和光行差公式两种方法进行分析讨论.     

关于高速运动物体的视觉形象

静止物体的视觉形象不随时间改变,视网膜所感受的和照相底片所记录的相同。对于运动物体的视觉形象,由于视网膜对感受有持续性,它所感受的和照相底片所记录的会有不同。下面讨论物体的视觉形象时,指的是照相底片的记录而不是视网膜的感受。实际上照相机的曝光时间也会改变视觉形象,因此要假设使用理想的快速照相机。高速运动物体的视觉形     

Lorentz变换修正公式

Lorentz变换的根源在于,当t’=t=0时,两惯性坐标系K’和K的原点O’与O重合,这时,在其公共原点发出的是一个传播速度为光速c的光信号。经过Lorentz变换,认为光速c是一切实际物体运动速度的极限。本文假设,当t’=t=0时,两惯性坐标系K’和K的原点O’与O重合,这时,在其公共原点发出的是一个超光速信号。由此导出了Lorentz变换修正公式,并证明了超光速没有极限值,ds2仍然是Lorentz不变量。同时还导出了相对论速度变换修正公式。由此还可以导出在超光速条件下,惯性坐标系之间的其它变换公式。     

声光都卜勒效应的统一形式

如果只看真空中光的传播,则其都卜勒效应中仪器所接收的频率只与光源和观察者之间的相对运动速度有关.但讨论声的都卜勒现象时,众所熟悉的经典公式说明:仪器的接收频率既和观察者对介质的运动速度有关也和声源对介质的运动速度有关,并非只决定于声源和观察者之间的相对运动速度.本文从狭义相对论的时空概念出发,考虑声的都卜勒效应的相对论修正,证明了光在介质中传播时的都卜勒效应和声的都卜勒效应可以归结为同一形式,而光在真空中传播时的都卜勒效应只是光在介质中传播时都卜勒效应的一个特例.     

运动物体观测论

为了解决运动物体的观测问题,文章先论述了光速是光子相对于光源的速度,介绍了光在纯粹的空间中和介质中的传播特性;提出了运动参考系时空、视时空和静止参考系时空的概念;分别导出了物体在纯粹的空间中和移动的介质中运动时,运动参考系时空、视时空与静止参考系时空的相互关系。运动物体观测论解决了运动物体的观测问题,运动不会产生长度变化、时间变化和质量变化,不存在光障。     

对聂补吾同志《关于“光速不变”的证明和实验》与《关于“同时性的绝对性”的证明》两文的讨论

<正> 读了聂补吾同志的两篇文章[1][2],有一些问题,值得提出来讨论。由于这两篇文章所涉及的问题有联系,在这里一起讨论。作者在这两篇文章中讨论的是狭义相对论的问题,一个是光速不变性原理,一个是同时性的概念。所谓光速不变性,是指在所有的惯性系内,光在真空中的传播速度具有相同的数值c。这是爱因斯坦1905年在《论运动物体的电动力学》[3]一文中提出来的基本假设之一。这一假设指出了光速与通常物体运动速度有一个本质的差别,即其他物体速     

关于高速运动质点的表观运动

许多作者都讨论了高速运动物体的视觉形象,[1]中讨论了高速运动尺杆的视觉长度。共同指出,在狭义相对论中要把“观察者”和“观看者”加以区别;把观察(测量)结果和观看结果加以区别。并指出观看结果是光对视觉神经系统作用的反映。本文目的在于讨论高速运动质点在动力学上的表观描述。     

恒力作用下物体的运动

研究分析了经典力学、相对论力学中物体在恒力作用下的运动特征。结果表明,在经典力学中,恒力作用下物体的运动速度将不断增大,而按照相对论力学,物体的运动速度则存在一个上限。     

基于光照辐射模型的光流场估计

为完成多种环境下针对不同物体的运动检测,提出了基于光照辐射的光流场模型.首先,经由通用动态图像模型在克利福德代数域上的分析,解释并修正了通用模型的参数;然后,利用克利福德代数域上的推导结果与后期实验数据,结合运动视觉产生原理与光照辐射理论,提出了基于光照辐射的光流场模型,并利用梯度场提高其准确性;最后,对此模型给出总变...     

嵌入式视觉实时跟踪系统

在差分得到的二值图像基础上，采用快速搜索算法确定运动物体，并用光流场方法跟踪运动目标。作者选择TMS320作为视觉跟踪系统的硬件平台，采用摄像机获取场景图像，通过软件捕捉场景图像中的运动物体，识别物体运动的方向和距离，实现了视觉实时跟踪功能。在此基础上，完成了分立器件构成的嵌入式视觉实时跟踪系统的设计，对于视觉技术的实际应用具有一定工程意义。     

Q&A

<正>Q:光速永远是最快的吗?引力之类的是否会让光减速?A:根据相对论,没有任何物体或信息的运动速度可以超过真空中的光速。物体的引力只会改变空间的"形状",不会使得光传播的速度改变,它仍然以最高速度和最短路径通过空间。当背景光源发出的光在星系、星系团及黑洞之类具有较强引力的天体附近经过时,光线会像通过透镜一样发生弯曲,产生可以观测到的引力透镜效应。但是通常情况下,光并不是在真空而是在介质中传播的,此时光传播的速度就不再是真空中的光速,而是和介质的折射率有关的一个小于真空光速的速度了。     

迈克尔逊干涉仪测速的研究

本文是对迈克尔逊干涉仪应用的拓展,利用迈克尔逊干涉仪测量运动物体的速度.以运动的物体替代迈克尔逊干涉仪的一反射镜,形成动态的干涉条纹,用光电二极管探测变化的条纹强度,得到随时间变化的电信号,用示波器记录,采用傅立叶变换方法处理实验信号,计算多普勒频移,测出物体的运动速度.实验表明测得结果误差范围在2%内.     

改进的动态过程三维面形重建技术

提出一种采用标记条纹进行跟踪的动态过程三维面形重建方法,能有效地解决因成像设备拍摄速度跟不上物体运动速度以及物体表面破裂等问题对动态过程三维面形重建所带来的影响,从而获得物体运动过程中正确的三维面形分布．计算机模拟和实验证实了该种方法的正确性．     

季灏“带电粒子高速运动时能量和轨道异常”实验的意义和解释——需要引入运动电荷概念,对洛伦茲力公式进行修正

季灏完成的三个"带电粒子高速运动时能量和轨道异常"实验表明,带电粒子运动速度接近光速时,能量和运动轨迹偏离狭义相对论的预言。本文对其中的两个实验进行分析,指出该组实验实际上并不意味着狭义相对论的质速关系被破坏,而是意味着电荷与运动速度有关,不是一个常数。带电粒子运动速度接近光速时,电荷明显偏离现有理论认为的常数值。本文通过引入运动电荷的概念,修改经典电磁理论的洛伦茲力公式,在不违背狭义相对论质速关系的前提下,较好地解释了季灏实验。洛伦茲力公式的修正意味着电磁场运动方程也必须修正,修正后的电磁场运动方程显然不可能满足洛伦茲变换的不变性。因此季灏实验意味着相对性原理可能不成立,但光速不变原理仍然成立。季灏这组实验涉及到物理学最基本的核心问题,如果能够证实这类异常现象的存在,对物理学基础理论和高能粒子物理学实验的影响将是震撼性的。建议国家有关科研机构予以重视,尽快组织力量进行重复性实验。     

高速匀速运动的正方板、等边三角板和圆盘的视觉形象

本文为前文《关于高速运动物体的视觉形象》的补充,讨论正方板、等边三角板和圆盘作高速匀速运动时的视觉形象会发生畸变,并可能显示洛仑兹收缩。     

氢负离子在非均匀电场中的光剥离

在闭合轨道理论的基础上对氢负离子在非均匀电场中的光剥离进行了研究,推导给出了体系的光剥离截面的计算公式,并且对体系的光剥离截面进行了计算和分析.研究表明,除了氢负离子在均匀电场中的闭合轨道外,在非均匀电场中会产生一些额外的闭合轨道.与氢负离子在均匀电场中的光剥离截面相比较,体系中的光剥离截面的振荡情况更加复杂,表现出一个多周期振荡结构.为了清晰的表明这个系统中氢负离子的光剥离截面振荡和剥离电子的闭合轨道的关系,对这个体系的光剥离截面做了傅里叶变换.经过傅里叶变换,得到了一系列峰,其中每一个峰都对应着一个闭合轨道.     

基于并联机构的三维视觉重构系统点云自动配准

目前点云配准方法需要在相邻的两幅深度图像上有重叠的区域来保证最后的正确匹配,不能在有平坦区域或重复几何特征的深度图像上得到正确结果.针对这一问题,将并联机构与结构光视觉技术相结合,构筑一个三维视觉重构系统.利用并联机构运动过程中的位姿信息,通过坐标变换,将各点云数据独立的变换到适当的坐标系,实现多视点点云同时自动配准.     

基于纹理和小波变换的阴影检测去除算法

在基于视频处理的室外场景运动物体检测系统中,对运动物体的阴影进行检测与去除是一个关键环节。文中提出了一种基于纹理自相关和整数小波变换相结合的运动物体阴影检测与去除算法,算法中首先使用纹理自相关对运动物体的阴影进行预提取,再对阴影预提取结果进行统计判别,对判别为阴影误检的区域再进行基于整数小波变换的阴影再检测,最后将两次检测结果相结合实现对运动物体阴影的检测与去除。实验结果表明：文中的方法不仅能够准确地检测出与背景灰度差别比较大的运动物体的阴影,而且能够较好地检测出与背景灰度相近的运动物体的阴影,较好地克服了使用单一方法进行阴影检测与去除时常见的阴影误检问题,获得了很好的阴影检测与去除效果。     

关于高速运动物体视觉形象的评论

讨论高速运动物体的固有形象、测量形象和视觉形象之间的区别与联系,并给出它们的数学描述.同时对有关Terrell转动和Lorentz收缩的不可见性的一些观点进行评述.     

磁场中轴向运动导电梁非线性自由振动的位移响应

在磁场环境中,给出轴向运动导电梁的动能、势能及电磁力虚功的表达式,在此基础上,根据Hamilton原理,建立磁场中轴向运动导电梁在两端铰支边界条件下的非线性自由振动方程.应用Galerkin方法离散运动方程,单自由度时,得到一个含3次非线性项的带阻尼的Duffing方程,利用改进的微分变换方法给出位移的近似解,并与Runge-Kutta数值方法进行比较.最后通过算例给出梁的轴向运动速度及梁的截面惯性矩对位移的影响.