硬X射线同轴相衬成像相位恢复的模拟

基于角谱传播的概念, 分析了硬X射线同轴相衬成像过程, 将基于角谱传播的相位恢复算法－迭代角谱法(IASA)用于硬X射线同轴相衬成像, 进而又将此算法与强度传播方程(TIE)算法相结合进行相位恢复, 计算机模拟研究了相衬成像和相位恢复过程, 验证了这两种相位恢复算法, 并与已有的多种相位恢复算法进行了比较, 得出对于硬X射线同轴相衬成像来说, IASA与TIE相结合的算法是收敛速度最快、误差精度较高的相位恢复算法.     

基于高阶强度传输方程改进的相位物体层析重建算法

经典的层析成像方法通常只考虑物体的强度重建,往往丢失了包含物体更多信息的相位。强度传输方程作为一种经典的相位恢复算法,能够直接从强度反演出相位。文中提出了一种能够层析重建物体相位信息的新算法,该算法在高阶强度传输方程的基础上进行改进,通过将高阶强度传输方程求解得到的初始相位值代入多平面迭代来降低系统误差,恢复出具有更高精度的相位结果,再经过滤波反投影重建物体的三维相位信息,在反投影重建过程中加入了旋转中心校正的步骤以使重建结果更为精确。实验结果表明,该算法在解决由于强度微分近似约束造成的相位精度低问题的同时,可以获得高精度的物体三维相位重建结果。     

光散射的镜面反射分量与随机表面高度分布的表征

从理论上分析了随机表面散射光强的镜面分量与表面高度概率分布的关系. 表面高度分布的提取需要用到镜面反射分量的振幅和相位. 由镜面反射分量的强度随波矢量的垂直分量变化的实验数据恢复光波的相位, 实现了表面高度概率分布的光散射表征. 相位的恢复采用了Gerchberg-Saxton 迭代算法. 实验上分别对具有Gauss高度分布和准二值高度分布的两个样品进行了高度概率的测量, 测量结果与原子力显微镜的测量相吻合. 这对于随机表面的非接触标定与研究有重要意义.     

一种由明暗恢复形状的改进变分算法

针对变分算法可能丢失表面细节信息的问题,提出了一种由明暗恢复形状的改进变分算法,使用接近实际的混合反射模型描述的反射图方程和图像梯度方程构造了新的目标泛函,由于图像梯度反映了二维图像的细节信息,新目标泛函比仅使用反射图方程的目标泛函蕴涵了更加丰富的三维形状细节信息.然后,使用变分原理求解该目标泛函,得到由明暗恢复形状的改进变分算法.所提出的算法比基本变分算法三维形状恢复的精度有显著提高.合成半球图像的实验表明,新算法在相同迭代次数时恢复三维形状的平均相对误差比基本变分算法减小了13.45%.实际复杂图像的.三维形状恢复结果表明,新算法在恢复表面三维细节时比基本变分算法更加准确.     

不同结构的夫琅禾费三缝衍射光强分布及光强计算机模拟

运用光的衍射理论,推导出光通过不同结构的三缝衍射屏衍射的光波场分布的复振幅一般表达式,得出当平行光垂直照射在不同结构的三缝衍射屏上时,衍射光波场的光强分布规律,讨论光强分布的特点,对衍射图样和光强分布进行计算机模拟,并对模拟结果进行分析.     

大口径束匀滑元件相位结构高精度测量方法

为了满足惯性约束聚变对制作的大口径束匀滑元件误差检测的要求,针对现有的检测手段的不足,引入基于旋转差异的相位恢复技术,通过对旋转的相位板在不同位置时频谱面光强的测量,在迭代中对实际输入光场用圆形光阑进行修正,从而对待测元件进行高精度的恢复.仿真实验结果表明:检测结果精度较高,跟利用传统的GS相位恢复算法相比,在精度上提高了两个数量级.未来的研究将进一步着重于优化测量参数,在进一步的实验中提高此方法的可靠性和处理速度.     

用部分相干光成像理论计算刀口法中的光强分布

利用部分相干光成像理论,推出Ｆｏｕｃａｕｌｔ刀口相位检测时非相干入射情况下的像面光强分布．分析表明,在一定条件下,可得到输入物函数相位变化率分布的信息．     

干涉型分数傅里叶变换计算全息及其数字再现

根据Lohmann I型分数傅里叶变换(FRFT)光学单元,在FRFT数值算法的基础上获得了物光波在FRFT域的离散复振幅分布,以干涉型计算全息编码方法制作出了分数傅里叶变换计算全息图(CGH),并在计算机中进行了数字再现。仿真实验结果表明:干涉型CGH能记录下物光波的振幅和相位的完整信息,输入平面上的物光波经过任意阶次FRFT后,按照干涉型CGH编码方式产生的全息图能够通过相应阶次的逆FRFT实现再现。     

复图像基于多级次分数傅立叶变换振幅的相位恢复

研究了在分数傅立叶域中如何利用复图像多个级次的分数傅立叶变换振幅恢复其相位的问题.当级次的个数为2时,可使用著名的Gerchberg-Saxton(G-S)算法.数值模拟表明,G-S算法不能对所有的级次都能取得较好的效果.本文利用复图像多个级次的分数傅立叶变换振幅,通过并行和串行地组合G-S算法,得到了并行G-S算法和串行G-S算法,对级次个数为3的情形进行了大量的数值模拟,对误差随级次变化的规律进行了归纳,并给出了如何选取级次才能重构出较精确相位的方法.     

夫琅禾费单缝衍射光强分析与探讨

在夫琅禾费单缝衍射实验中,如果在透镜的物方焦面内沿着某一圆周改变光源S的位置,让透镜出射的单色平面光波都以相同的入射角θ0入射到单缝衍射屏上,则单缝衍射光强分布均会发生改变,说明衍射图样的光强分布不仅和入射角θ0以及衍射角θ有关,而且和光源S的位置有关;考虑单缝衍射屏上光波相位的分布和平面光波的入射方位(即光源S的位置)的关系,采用矢量图解法对单缝衍射因子进行分析及计算,得到了全面的夫琅禾费单缝衍射光强公式.     

单光束位相反演技术研究

单光束位相反演技术是物体经反射或者透射后,在轴向上对物体进行多平面采样,通过应用基于角谱法传播的迭代位相恢复算法再现振幅和位相的技术。通过仿真和实验分别比较了再现位相与原位相的误差平方和,从而研究位相恢复算法的迭代次数和采样平面数对位相再现的影响。在理论仿真情况下,迭代次数与采样平面数越多,再现位相与原位相的误差平方和就越小,再现效果越好,但在实验中,迭代次数和采样平面数在一定范围内是越多越好,但迭代次数和采样平面数太多会导致实验误差叠加,引入过多噪声,使得再现效果越差。     

Ba(Y1-xCex)2Si3O10的光声光谱分析研究

室温条件下测定了Ba(Y1-xCex)2Si3O10(x=0.05,0.07,0.09)的漫反射吸收光谱、光声振幅谱和光声相位谱.由于高浓度掺杂使得Ce3+与Ce3+之间发生有效能量传递,从而导致Ba(Y1-xCex)2Si3O10(x=0.05,0.07,0.09)的漫反射吸收光谱强度依次降低,光声光谱强度依次增大.利用光声振幅谱结合相位谱的方法研究发光效率随掺杂浓度的变化,发现Ba(Y1-xCex)2Si3O10(x=0.05,0.07,0.09)3种不同掺杂浓度试样的发光效率依次降低.     

激光谐振腔光场及远场分布的数值模拟系统

利用数值迭代法和有限元法,对激光圆形镜球面谐振腔的光场分布及远场光束进行数值求解。采用Matlab编写了具备图形化用户界面(GUI)的功能全面的激光谐振腔模拟系统,系统可以选择和设置谐振腔类型及谐振腔参数等。系统运行后给出谐振腔内光场达到稳定状态时的渡越次数、腔镜上光场振幅和相位分布以及远场光强分布的三维图像。对输出镜反射率均匀分布以及输出镜反射率沿径向逐渐降低的激光谐振腔模式及远场光强分布进行模拟并做了对比分析,结果表明,输出镜反射率变化的激光谐振腔模式形成较快,远场光强分布更集中。     

城市卫星遥感图像融合处理质量评价研究

常用的遥感融合方法常导致较严重的光谱畸变,为减少融合图像光谱特征的扭曲,提出三种新融合方法即合成变量比值法(SVR)、平滑滤波亮度调制法(SFIM)和Gram_Schimdt变换法(GS)。采用定量分析方法,分别对中等分辨率Landsat ETM+数据和高分辨率Quickbird数据的融合效果进行了评价。结果表明,不同方法具有不同的光谱保真度和空间信息融入度。同一种方法对于不同分辨率的遥感数据具有不同的融合效果。对中等分辨率Landsat ETM+数据,SFIM能产生较高的空间信息融入度和光谱保真度。利用中等分辨率Landsat ETM+数据进行融合处理时,SFIM优于合成SVR和GS;在高分辨率Quickbird数据的融合中,SVR能产生较高的空间信息融入度和光谱保真度。利用高分辨率Quickbird数据进行融合处理时,SVR则优于SFIM和GS。在中等分辨率Landsat ETM+数据、高分辨率Quickbird数据融合处理中,基于SFIM、SVR融合方法能分别获得较好的视觉效果,又能改善目视解译和遥感分类精度。     

谐波分析重金属铜铅胁迫玉米的污染效应

提出了谐波分析法监测玉米的重金属污染效应。通过设置不同浓度Cu和Pb胁迫下的玉米盆栽实验,测得了玉米冠层叶片光谱、叶绿素以及Cu含量。利用谐波分析技术将玉米叶片光谱特征信息转化为以振幅和相位的能量谱特征信息,提取低次谐波振幅和初始相位,分析了振幅和相位与玉米的健康状况以及重金属污染效应之间的关系。实验结果和分析表明,振幅反映着光谱的能量信息,与叶片中的Cu离子含量有很强的相关性;初始相位携带着光谱辐射峰值的位置信息,与玉米叶片中重金属含量以及叶片光谱的红边位置具有一定的线性比例关系。因此,可以通过光谱谐波分解的振幅和相位间接的判断Cu和Pb胁迫玉米的污染程度。     

光电子成像方法研究N2多光子电离过程

利用速度映像成像技术实验探测了N2在70 fs,410 nm,场强(1-3)×1014W/cm2范围内的光电子成像,获得了光电子的动能分布和角分布.研究表明分子强场电离有一些和原子相似的性质.电子产生于两步过程,中间态有真实布居.在低场强非共振布居转移起主要作用,在较高场强共振布居转移起主要作用.光电子角分布体现中间态的角量子数特征.     

驻相近似下二维海面后向散射增强效应研究

基于驻相近似下得到的考虑遮蔽效应时的粗糙面散射一、二阶基尔霍夫公式,研究了满足半经验海谱分布的二维介质粗糙海面的电磁散射,分析了海面散射出现后向增强效应的条件,计算了不同极化状态的散射系数角分布,并进行了比较,详细讨论了二阶散射系数角分布及后向增强效应随风速、入射频率和入射角的变化规律.     

改进的矩不变阈值分割图像算法

介绍图像的矩以及在保持图像的矩不变的条件下对图像进行两级阈值分割的方法,指出利用该方法分割出来的图像具有过多的无用背景信息.为此,在矩不变阈值算法的基础上提出了两种改进算法,一种是根据特征点检测函数进行迭代;另一种是根据特征点检测函数的均值进行调整,以达到尽量保留图像前景物体信息,去掉无用背景信息的目的.     

三维中子输运方程的非结构网格离散纵标数值解法

从一阶三维中子输运方程出发，对方向变量采用离散纵标方法展开，得到一系列关于空间变量的偏微分方程，从而避免了二阶方程由于分母上存在截面，不能准确描述内含真空介质的问题．对这些关于空间变量的方程采用最小二乘有限元方法进行离散，形成的刚度矩阵是对称的，因此可以采用快速迭代方法求解．据此编制了三维中子输运方程的非结构网格离散纵标计算程序，并采用三棱柱元素和四面体元素剖分对一系列基准问题做了验算．计算结果表明，该方法能用于非结构网格，并具有较高的计算精度，对多数问题，有效增值系数的误差都小于0．3％，通量误差都小于3．0％．     

潮流计算编程的常见问题及解决方法

在采用P-Q分解法进行潮流计算时,修正方程中涉及到三角函数计算,在计算电压相角的正弦值和余弦值时,采用角度制计算能引起潮流计算迭代次数的增加.选择弧度制相角迭代形式才能使潮流计算有效收敛.