微扫描光电技术研究

在介绍微扫描原理的基础上,用计算机模拟比较了采用微扫描方法合成的图像和单幅图像的差异．由于微扫描利用了同一景象的序列图像之间不同却相互补充的信息,可以更好地重建原始图像．为了定量分析微扫描对系统性能的影响,引入了像素传递函数的概念,详细考察和比较了填充因子不同时,不同的微扫描模式对像素传递函数的影响,同时比较了在Nyquist频率处的像素传递函数(PTF)随微扫描步数渐增时的改善情况．     

用光学调制传递函数描述激光扫描的成像质量

应用激光光学理论探讨了激光扫描像素的能量分布规律,从而给出了组成文字和图像的像素的几何形状。在此基础上,利用光学调制传递函数对激光扫描的成像质量进行了定量的描述,并举例说明了该调制传递函数曲线在文字和图像处理中的应用。     

周期性样品PSTM消假像数值模拟

以微扰方法为基础,利用双光束照射周期性样品消除由形貌引起的假像。给出了０－方位和π－方位照射下ｓ－极化和ｐ－极化在玻璃光栅上等强度和等高度扫描模式下的近场强度图像。通过比较得到了较好的结果,并讨论了各种参数如极化和针尖与样品之间的距离对光子扫描隧道显微镜图像的影响。此研究有利于显示真实的样品形貌。     

光学微扫描显微热成像系统超分辨力图像处理方法研究

为提高已研制光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力,基于改进的频域图像配准技术和凸集投影超分辨力算法,提出了显微热成像系统光学微扫描超分辨力图像处理方法。给出了该方法的原理及步骤,采用不同重构方法行了仿真研究,给出了评价参数和结论。利用光学微扫描显微热成像系统采集低分辨力显微热图像序列进行了超分辨力处理实验,实验结果表明本文提出方法的有效性,光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力得到提高从而可满足需要高分辨力显微热分析的场合。该方法还可以应用于其它不可控光学微扫描成像系统中,具有广泛的应用前景。     

基于光流技术和滤波器方法的多尺度微运动测量

将光流技术和多尺度方法相结合,提出了一种基于光流技术和梯度滤波器的多尺度高精度微运动测量方法.该方法将微运动测量看成是光流的计算,采用滤波器方法计算图像的梯度,并利用多尺度方法将较大像素的图像运动转化为多个小像素的图像运动进行估计,从而提高运动估计精度.该方法用于测量2个像素附近的微陀螺图像运动时,最大测量偏差小于0.008个像素.实验模拟结果表明,这种采用光流技术和多尺度相结合的方法能够实现高精度的微运动测量.     

桥梁变形图像监测系统调制传递函数

介绍了桥梁变形图像监测系统的工作原理和组成.根据线性系统理论,深入研究了光学系统、图像采集和大气等各个组成部分的调制传递函数,尤其是大气对系统调制传递函数的影响,给出了整个系统的调制传递函数.在一个实际的桥梁变形监测系统基础上,分析了晴、霾、雨、雾等天气情况下系统各部分和总体的调制传递函数.在待测点距离摄像机的距离为1 km时,理论上系统的极限分辨能力为厘米级.     

改进的SLIC超像素彩色图像分割方法

简单线性迭代聚类(SLIC)方法需要人为设定图像分割时所需超像素的数目,这样设定值容易过大或过小,不能保证待分割图像处理的要求。针对该问题,对SLIC超像素分割方法进行了改进,提出利用图像的颜色信息,对所要处理图像的横坐标和纵坐标进行随机扫描,然后分析扫描线像素的颜色信息,从而得到图像所需要的超像素数目。仿真实验表明,该方法可以获得图像所需要的相对合适的超像素数目,用这些超像素对图像进行分割,能达到较理想的分割效果。     

双光瞳系统的光学传递函数和扫描全息术

在单光瞳图像处理系统中，扫描系统与非相干成像系统具有等价性，在此基础上设计了图像处理系统中的双光瞳处理系统，并推导出了该系统在聚集和离集时的光学传递函数，提出了离集时该系统在光学扫描全息术中的应用。     

基于灰度与边缘的图像分割方法

提出一种基于多图像信息的图像分割方法，利用Ｂａｙｅｓ分类准则，根据每个像素的多图像信息向量将其分为目标或背景，并对动态图像组成的图像序列或静态图像的分割给出了不同的像素分类准则，同时给出了硬件实时实现的原理，该方法适用于图像序列、低对比度图像和其它难于用一种图像信息分割的图像。实验证明了该方法的有效性。     

数字图像相关法中的优化插值滤波器

针对数字图像相关方法中的亚像素插值误差,在复频域内利用滤波器的传递函数分析了亚像素位置和图像频率对插值误差的影响,在此基础上设计了一种基于B样条插值核的优化插值滤波器。为使该滤波器能自适应于不同散斑图像,提出了一种利用图像的频谱分析获取滤波器中权值函数的方法,以B样条滤波器系数为非线性优化插值滤波器的迭代初值,解算出图像的最优滤波系数。在不考虑数字图像相关法中其他位移测量误差影响的情况下,通过平移和单向拉伸两个数值实验,证实所提滤波器可以明显减小亚像素插值误差,更好地满足了实验力学中对利用数字图像相关法进行高精度位移测量的需求。     

非致冷IRFPA中硅微桥绝热结构的有限元数值模拟

介绍了硅微桥结构的传热物理模型及其理论计算方法,并利用MATLAB软件获得了数值模拟结果．分析表明,硅微桥结构一定的条件下,桥面所采用的热导材料和器件的封装方式对硅微桥结构绝热性能的影响是设计考虑的的重点．     

流体横掠顺排和错排方形微针肋阵列的流动传热和熵产分析

采用数值模拟的方法研究了流体横掠错排和顺排方形微针肋的流动、传热和熵产。结果发现,雷诺数Re≤50时顺排和错排微针肋阵的熵产接近,Re在50~100之间两者流动熵产和传热熵产的差距开始增加,Re≥100之后错排微针肋阵流动熵产远大于顺排微针肋阵,传热熵产小于顺排针肋。传热熵产数值大于流动熵产,总熵产趋势同传热熵产。以Re=100为例,详细分析发现错排针肋阵内速度场较顺排针肋阵均匀,产生的漩涡较小,温度场分布也较顺排针肋阵均匀。局部熵产分析发现错排针肋和顺排针肋传热熵产分布不同,流动熵产分布近似。     

自然环境中混凝土内微环境温度响应

研究了有/无遮挡条件对自然环境中一维混凝土内微环境温度响应的影响规律.基于傅立叶传热原理和第三类边界条件,推导出2种工况下的一维混凝土内微环境温度响应模型,并利用现场试验结果论证了所建模型的合理性;此外,还提出了利用实测结果求解混凝土的热扩散系数和表面换热系数等参数的方法.试验结果表明:所构筑的不同工况条件下的混凝土内微环境温度响应模型可表征混凝土内微环境温度响应变化规律,其理论拟合曲线与实测结果基本吻合;有/无遮挡条件对混凝土内微环境温度响应影响较大,主要体现在温度响应波幅、极值和出现时间等方面,这是因为主导混凝土与环境间的换热方式不同;基于理论推导和实测结果所解出的混凝土热扩散系数和表面换热系数等参数的精度较高.     

梯形与正方形像元CCD调制传递函数的比较

在给出任意像元形状的电荷耦合器件 (CCD)的调制传递函数 (MTF)一般公式的基础上 ,进一步比较了采样阵列为正方形 ,像元形状分别为正方形和梯形的CCD的MTF ,结果发现 ,像元形状为正方形的CCD的MTF优于梯形像元CCD的MTF .     

长菱形微针肋热沉的流动与换热特性

加工硅基长菱形微针肋热沉,并对其流动与换热性能进行试验研究和数值模拟。结果表明:在试验雷诺数Re范围内,长菱形针肋的换热系数随Re的增大而增大。雷诺数相同时,热流密度对换热系数的影响较小。热阻随泵功的增加不断降低;在泵功较小时,热阻降低的速度较快;当泵功增大到一定值时,热阻的变化趋于平缓。在一定的泵功下不同热流密度之间的总热阻没有太大的区别。努塞尔数Nu随Re增大而增大。与同样尺寸圆形、菱形针肋相比,长菱形针肋具有较好的换热性能,可以避免针肋尾部涡脱落造成的阻力损耗,同时长菱形针肋尾部延伸拓展了换热面积并扩大了固体导热区,从而提高换热效果。     

A Novel Bio-mimetic Wireless Micro Robot for Endoscope

A novel bio-mimetic wireless micro robot for endoscope is developed. Its autonomous manner is earthworm-like and driven by linear actuators based on DC motor. It is different from the conventional micro robot endoscope that wireless module is used for conanunicating and power transfer. The fabricated micro robot system is detailedly described, including structure, micro robot locomotion principle, communication control module and wireless power transfer module. The experimental results show that the driving force of the linear actuator can reach to 2. S5 N and supplying power is up to 480 mW DC power for receiving coil in the proposed system, which all fulfill the need of the micro robot system. The micro robot can creep reliably in the large intestine of pig and other contact environments.     

基于最大拉应变理论的岩石损伤机理

以岩石内部微元体为研究对象,研究了在宏观应力作用下微元体的应力分布特点.将微元体应力的分布按正态分布考虑,结合最大拉应变强度准则,提出岩石微元体破坏的控制条件是最大拉应变.据此建立了微元体的三种破坏方式,研究了不同破坏方式对岩石承载能力的影响,推导出各破坏方式发生的条件及概率,并将微元体的三种破坏与三个方向的损伤因子联系起来,实现了细观与宏观的结合.在此基础上,建立了考虑各向损伤异性的岩石损伤本构模型,推导了参数的求解方法.最后对该模型的合理性进行了验证,发现利用该模型能够很好地解释不同应力条件下岩石的破坏方式以及围压对岩石峰值强度和残余强度的影响规律.     

基于标记信息的快速轮廓跟踪算法

提出了三种利用标记信息加速轮廓跟踪执行过程的快速轮廓跟踪算法．算法的基本原理是：利用标记过程寻找连通区域中第一个像素出现的位置,在此基础上根据一定原则确定轮廓起点,省略了在图像中逐像素搜索轮廓起点的过程,达到加速算法执行的目的．三种算法分别适用于要求提供不同类型轮廓的应用中．仿真结果表明,大多情况下,快速算法能够将轮廓跟踪的执行时间减少40％以上．     

一种镜像立体匹配改进算法

基于图像视差的三维扫描技术中,计算样本外形需要从存在干扰的图像中寻找匹配对应点,提出一种镜像立体匹配改进算法,处理场景存在镜面的情况下物体和镜像的点点对应问题.新算法通过计算像素点与其邻域的灰度值之差,结合变权构建多维判别向量,通过判断物体空间和像空间中对应点的多维向量夹角的大小,来确定两个像素是否匹配.实验结果表明,相比传统的SAD,NSAD,SSD,NSSD立体匹配方法,新算法能够更好地处理有衰减模糊和色差的图像匹配问题,提高重现物体的几何外形精度.     

双色8×8点阵LED的动态显示

双色8×8点阵LED矩阵发光屏采用逐行扫描方式驱动,以8031单片机为核心,MAX7219作为行、列驱动器,完成了双色8×8点阵LED矩阵发光屏驱动板设计与制作,实现了LED显示器件的动态驱动。通过对驱动波形的测试与分析,加深了学生对显示像素4种状态（全选点,行、列半选点和非选点）的理解。通过对该实验系统功能的扩展,可以强化学生平板显示器件驱动技术方面的训练。