弱光Hartmann-Shack波前传感器的阈值选取

研究以像增强CCD为光电探测器的弱光Hartmann-Shack(H-S)波前传感器在质心同探测过程中阈值选取对质心探测精度的影响,首先给出了阈值选取对质心探测系统误差和随机误差的影响,一义质心测量精度的评价指标,并根据此指标指出阈值选取的最佳范围为－3σr≤Tm≤-σr,并以实验验证了理论分析结果。     

基于模型参考和卡尔曼滤波的动态测量方法

在传感器动态补偿时,传感器频带的扩展将会引起严重的高频噪声干扰,为有效地抑制噪声,研究了一个基于模型参考和卡尔曼滤波的动态补偿方法.补偿器的参数通过参考模型和系统辨识的方法得到,同时,利用参考模型建立卡尔曼滤波器,消除高频噪声对测量精度的影响.通过仿真实验以及对硅加速度传感器的动态测量误差补偿,验证了该方法的有效性.     

低采样率心电非稳态T波交替分析方法

心电T波交替现象与室性心动过速和室颤易发性有关,已成为预测心脏性猝死的一个无创的临床指标。目前T波交替变异性分析中常用平均功率谱分析方法,为弥补其不具备时间分辨率的不足,将Wigner-Ville时频分布(WVD)应用于T波交替变异性分析中,可反映T波交替随时间的动态变化。并提出基于相位谱修正的波形对准算法,降低了低采样率下心电信号误对准噪声对T波交替检测的影响。经仿真实验及MIT-BIH数据验证,该方法可使T波交替分析的应用范围从原先1kHz以上的高采样率心电数据扩展至200Hz及以上的低采样率心电数据。     

两种提高扩展信标波前探测信噪比的方法

为了空对地观测相机在工作时达到接近衍射极限的高分辨率成像,采用扩展信标和相应的H-S波前传感器探测成像系统入瞳面上的波前畸变,以实现动态补偿.基于这种波前探测、重构的模式下,推导和分析了波前探测系统焦面上子孔径图像信噪比的估算公式.根据模拟实际的一组参数值,表明该图像信噪比过低,不能满足探测精度的要求,继而提出减小探测系统的垂轴放大率和增加测量次数提高图像信噪比的方法,实例计算验证了其可行性.     

基于频域分析的波前像差快速重建

波前重构是测量自由曲面面型及人眼像差中的重要环节,随着微机械制造的发展,波前传感器的微透镜阵列不断扩展,为了保持自适应光学系统中像差的重建精度并提高重建速度,实现波前像差的实时测量,本文提出一种通过快速傅里叶变换的波前重构方法并进行仿真,并与求广义逆矩阵最小二乘解法进行对比.结果表明：该方法在提高重构速度的条件下,能够保持一定的重构精度.从而可以在现有的技术条件下通过该方法实现波前像差的实时测量.     

一种新的基于模型的T波定量分析方法

T波的定量分析是T波交替定量分析的基础.针对T波定量分析中面临的T波非对称性、逐搏间动态变化以及动态监护环境下的脉冲噪声干扰问题,从随机系统动态建模与估计理论出发,提出一种新的适用于T波定量分析的心电信号动态模型,建立逐搏T波波形检测与分析的非线性Bayes估计框架,实现强噪声背景下单通道T波的逐搏定量分析,为动态监护环境下基于简单导联的逐搏T波交替信号定量分析奠定理论与技术基础.最后通过实测数据验证了文中算法的有效性.     

基于Hartmann-Shack波前传感器的实时人眼像差测量

为实时、准确地测量人眼的像差,保证人眼像差校正时数据的准确性,依据Hartmann-Shack波前传感器测量像差探测原理,设计搭建了一套基于Hartmann-Shack波前传感器的人眼像差实时测量系统。用该系统对人眼的动态像差进行了测量实验,对实验的结果进行了分析。实验结果表明:为了满足传感器获取光斑图及保证人眼的安全,入瞳的激光功率80μW较为合适;像差测量的结果折算成屈光度与主观方法验光值结果基本相符;动态像差连续测量观察像差波动的时间约在0.2~0.5 s,与人眼的波前像差变化频率在5 Hz左右的结论基本相符。结果表明该系统满足了人眼像差测量的可行性和准确性要求。     

一种提升CMOS图像传感器动态范围的方法

分析了CMOS图像传感器动态范围的限制因素,介绍了目前常用的动态范围扩展技术.针对多次曝光法和多斜率积分法提升动态范围时存在的问题,提出了一种提升动态范围的新方法——多次多斜率积分法.采用基于LUPA 1300-2的相机系统对该方法进行了验证实验;并对实验结果进行了分析.结果表明多次多斜率积分法提升系统的动态范围效果明显.     

星载激光对潜通信的多径效应研究

利用半解析蒙特卡罗方法计算光子在地球大气和海水中传输的多径时间扩展效应,大气和海水信道的散射相位函数采用修正Henyey-Greenstein函数,根据标准大气数据对散射和衰减系数进行加权处理.结果表明:光脉冲在地球大气和海水中传输时的多径时间扩展与卫星高度、水下深度及大气和海水的散射强度有关;水下接收信号的平均多径时间扩展可达33.4～34.9 μs,最大时间扩展可达160μs;星载激光对潜通信下行链路的多径时间扩展效应不能由大气和海水各自的多径时间扩展效应和表示.     

无波前传感器自适应光学在生物成像中的应用

获取生物体的高质量图像对生命科学的研究至关重要,但成像光学系统和生物体本身都含有像差,导致成像分辨率和对比度下降.由于不同生物体引入的像差不同且可能随时间变化,因此无法通过传统的光学设计手段进行补偿.发端于天文成像观测的自适应光学技术具有克服动态像差影响的能力,因此也可以用于生物成像中提高成像质量.传统自适应光学一般用波前传感器(如夏克-哈特曼传感器)测量波前误差,而近年来发展的无波前传感器自适应光学技术则省去了专用的波前传感器,不但简化了系统结构,降低了成本,还可以克服传统自适应光学的一些限制,具有良好的应用前景.本文在介绍无波前传感器自适应光学原理的基础上,重点讨论该技术在眼底成像和荧光显微成像方面的应用并对未来的发展提出展望.     

光子噪声受限的波前传感器的实验研究

以自适应塑远镜技术中应用最广的哈特曼(Hartmsnn)型波前传感器为例,利用光子计数技术对单孔径望远镜在光子噪声受限条件下所能探测到的目标星等极限、探测灵敏度极限以及探测速率极限等基本问题作了实验和理论研究。结果表明,利用文中所述的刀口式哈特曼波前传感器,在光子噪声受限条件下,在1ms探测时间内,在波前误差探测灵敏度为十分之一波长的情况下,可探测到八等星目标。为了在光子计数技术基础上准确标定实验目标的星等,研究分析了进入波前传感器的光通量与探测到的对应光电子通量之间的关系,给出了计算模式、计算机模拟结果和实验结果。     

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。     

提高波前探测精度的双立方插值方法

哈特曼-夏克波前传感器通常采用CCD相机作为探测器件,CCD像元之间的离散性,导致连续灰度图像被抽样成离散图像.文章提出用多项式插值对光斑图进行插值处理来降低图像灰度的离散度,可以平滑光斑图噪声,提高光斑阵列的探测精度,从而提高波前探测精度.仿真和实验结果证明,双立方插值方法很大程度上提高了波前探测的精度,选取合适的插值密度可以减小计算机处理时间.光斑图插值处理的研究为在实验中提高波前探测精度提供了有益的参考。     

自适应光学多共轭波前传感的层析技术

以分层大气的相关长度与整个大气层相关长度的关系为基础，在湍流集中于两薄层的假设下，给出待确定相位分布与测量结果之间的矩阵方程及方程的系数矩阵，通过求解此超定方程，可望得到各层大气湍流所引起的相位畸变．     

瑞利导星和钠导星共用的多层波前探测技术

目的 提出一种对分层大气湍流所引起的波面畸变进行有效探测的技术。方法 假设大气湍流主要集中有两薄层中,用同一束发射激光通过时间选通既产生钠导星,又产生瑞利导星。前可探测两层湍流引起的光波波前总畸变后,后则用于探测低层湍流单独引起的波面相差,建立这些畸变量之间的耦合方程,并进行求解。结果 得到高层湍流单独引起的波前畸变。结论 用这种方法可以方便地探测两层大气湍流所引起的波面畸变,从而为分层校正宽     

高斯-谢尔光束通过湍流大气任意粗糙目标的散射统计特性

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和任意粗糙目标模型,考虑大气湍流对激光从发射机到目标和从目标到接收机的影响,研究部分相干高斯-谢尔光束经任意粗糙目标散射后的统计特性.我们假设相位结构函数占优,推导了接收场处互相关函数的表达式,平均强度以及波前相干长度大小,并对此进行数值模拟.结果表明,接收面的平均强度与粗糙面的横向相关长度与表面高度均方根有关;接收场的波前相干长度与湍流强度、表面粗糙度、传播距离和光源相干度有关.     

一种新的文本数字水印标记策略和检测方法

根据汉字文本的特点，对基于空间域的行移标记策略和质心检测方法进行了改进和简化，提出了一种新的行移标记策略和相应的质心检测方法。新的标记策略不使用参照行，从而可以提供2倍于原方法的标记空间；对质心噪声模型进行了放大处理，从而简化了检测方法，大大降低了计算量。新方法只需要检测每行的质心相对距离，从而实现了盲检。实验结果表明，新方法的判断准确率达95％以上。     

基于操纵稳定性的EPS转向系统鲁棒控制策略研究

针对电动助力转向(EPS)系统存在传感器噪声、路面干扰、参数摄动等不确定性,以及对系统动态特性的要求,设计一种基于操纵稳定性的电流H∞鲁棒控制器。分别建立EPS转向系统及简化的二自由度整车动力学模型,以驾驶员路感良好、汽车操纵稳定性强及EPS系统鲁棒性优越为控制目标,构建系统的状态空间方程和被控对象增广模型,并对EPS控制系统进行仿真。结果表明,所设计H∞鲁棒控制器不仅能够保证满意的路感、良好的操纵稳定性,而且可以有效抑制传感器噪声和路面干扰的影响,从而提高EPS系统的稳定鲁棒性。     

氢冷器回路调节阀开闭过程流场及噪声特性

为研究某核电站常规岛氢冷器回路调节阀在关闭和开启过程中的流场特性及引发的水力噪声特性，使用计算流体力学方法捕捉流场中的流动细节。通过六面体和四面体混合网格对管道和调节阀流体域进行离散，采用压力基求解器结合半隐格式求解连续性方程和动量守恒方程（N-S方程）得到压力和速度场，使用标准k-ε湍流模型对N-S方程进行封闭。阀门开闭过程由并行化用户自定义函数和动网格方法进行控制，噪声特性通过声学类比模型获得。结果表明，在调节阀的运动过程中，其内部流场具有周期性，调节阀流场水力噪声类型为典型的宽频噪声，且内部噪声水平高于调节阀下游区域约8%；调节阀整体噪声水平随开度的降低逐渐升高，且阀门内外的噪声水平差距逐渐增大。     

无线传感器网络动态调度分簇算法

提出了一种基于K均值的无线传感器网络动态调度分簇算法(DSCA),不但考虑了能量感知这一重要问题,还针对无线传感网络的稳定性和可靠性,提出了节点的同步失效概念,通过采用K均值得到更加平衡的分簇,使得能量消耗更加平衡.该算法发展了一种基于信号接收强度指标(RSSI)而无需知道节点坐标的簇质心求解方法,提出了基于局部信息集中的动态多簇头选举机制和动态时分复用(TDMA)通信轮数分配机制,这些机制使无线传感网络的能量消耗达到了高度均衡,保证了节点的同步失效,提高了传感网络的稳定性和可靠性.仿真结果表明,算法可以减少约70%的簇重构次数.