谱域光学相干层析系统深度扩展技术研究

对谱域光学相干层析系统(SD-OCT)进行成像深度扩展,能清晰地探测到更深层次的样品信息。提出结合去除复共轭镜像和焦平面叠加的方法来提高探测深度。首先通过光束偏移振镜中心,对样品添加载波频率,基于希尔伯特变换滤除负频信号,去除复共轭镜像,再对样品不同深度聚焦成像,实现聚焦平面的叠加,最终扩展成像深度。基于去复共轭成像系统测量不同样品的图像,验证了该方法的有效性和可靠性。针对透明片材料,系统有效成像范围扩大一倍,从1.97 mm达到3.94 mm,针对结肠组织,有效成像深度从0.51 mm扩展到0.65 mm。结果表明,深度扩展技术能够提升成像范围,同时也突破了焦深限制,样品深层结构信息也清晰可见。

干涉光谱仪动镜倾斜误差容限分析

本文从调制度和相位误差角度，系统分析了双光束干涉光谱仪中，当光束孔径为圆形和矩形时，动镜运动过程中发生倾斜的影响，讨论了动镜倾斜容限以及减小动镜倾斜误差的方法．

傅里叶变换红外光谱仪动镜倾斜和动态校准研究

分析了迈克尔逊干涉仪中动镜和定镜在圆形通光孔径情况下动镜在扫描过程中倾斜对干涉调制度的影响.为满足干涉调制度要求,理论计算发现动镜倾斜角度需控制在1″以内,对应的相位误差为±6.6°以内.为了解决此问题,使动镜和定镜保持准直,采用定镜动态校准系统对动镜倾斜误差进行校准.实验结果表明,校准后的XR和YR相位误差的均方根分别为1.02°和1.25°,满足系统要求.动态校准系统能够有效地校准动镜长距离运动过程中发生的倾斜误差,对高分辨光谱仪的设计和研制具有一定的指导意义.

傅里叶变换红外光谱仪动镜倾斜误差分析

通过建立傅里叶变换光谱仪中动镜、定镜和干涉面的坐标对应关系,对动镜存在多个方向倾斜时的干涉光路进行了详细的分析。建立了非准直状态下干涉面光强分布的二维数学模型,确立了干涉图函数的数学表达式,从调制度、相位误差和频率噪声的角度,对动镜倾斜造成的影响进行了系统分析。在动镜的运动中,左右方向的倾斜和俯仰方向的倾斜对系统的影响彼此具有独立性,又具有叠加性;干涉图中初相位因子随光程差改变缓慢变化或快速变化,对相位误差的影响也不全相同。在倾斜误差分析的基础上,对动镜的最大倾斜角度和减少误差的方法进行讨论,并提出了两种动态准直校正的思路。

迈克尔逊干涉光谱仪动镜倾斜误差容限分析

系统分析了迈克尔逊干涉光谱仪中平面动镜在运动过程中发生倾斜致使反射光束偏转时对干涉图的影响.结果表明,光束偏转带来的误差分为三部分:光束偏转导致整体增加的恒定光程差,垂直光轴方向因不同光线而引入的偏移光程差以及偏转光束中心相对于光轴的偏移量.从调制度和相位误差角度给出了平面动镜倾斜误差容限,并讨论了减小干涉图受光束偏转影响的方法.

关于制备1315nm 45°入射高反射镜的实验研究

从优化膜系、控制膜厚、改善膜面、均衡应力等四个方面开展了实验研究工作 ,为制备 1 31 5nm 4 5°高反射镜提供一些判断实验数据 ,并提出改进的方法 ,从而使制备的高反射膜取得满意的结果 :反射率大于 99.8%。

应用波前编码技术的离轴三反系统的设计及其分析

波前编码技术是一种新兴的"光学-数字"一体化成像技术,可以在保持光学系统相对孔径不变的情况下扩展其焦深,并控制与离焦有关的像差。这一特性使得该技术在空间相机上的应用有着广阔的前景。讨论了波前编码技术在空间用离轴三反光学系统上的应用,通过建立以次镜为波前编码元件的过渡模型给出了光学设计的结果,并以调制传递函数(MTF)为评价尺度对传统系统和应用波前编码技术的新系统的成像特性进行了对比;同时讨论了焦深扩展因子对系统焦深扩展程度以及成像质量的影响。分析结果证明了波前编码技术在空间光学系统上的巨大应用价值。

一种适用于并行文件系统的高可用机制

针对并行文件系统文件数据分布存储的特性所带来的系统可靠性和可用性降低的问题,提出了一种提高并行文件系统可靠性与可用性的机制.该机制采用数据镜像技术,应用逻辑镜像环来指定存储节点间的镜像关系,使得一个存储节点既存储自身的数据,也作为其他节点的数据备份节点.该机制还可以通过调整镜像深度,以满足用户对文件系统不同级别的可靠性和可用性要求.同时,建立了马尔可夫链模型,以评估所提机制的可靠性和可用性.数学求解表明,在镜像深度为2时,应用该机制的并行文件系统发生数据丢失的平均时间大大提高,约为原系统的32倍.

基于单视角点云镜像的猪只体尺测量方法

为了克服人工家畜体尺测量耗时、应激大和工作强度大等问题,提出了一种基于单视角点云镜像的猪只体尺测量方法。首先使用单Xtion深度相机采集包含猪体的场景点云图像序列,并人工筛选出包含背部弯曲程度较小猪体的场景点云图像,然后基于随机采样一致性算法和聚类分割算法自动化分割目标猪体并对其进行姿态归一化,检测单视角猪体点云对称面,并利用对称面镜像获取完整猪体,最后利用自主研发的体尺测量软件测量猪只体尺。试验结果表明,利用该方法测量体长的平均相对误差为5.00%,臀宽测量的平均相对误差为7.40%,臀高测量的平均相对误差为5.74%。该方法为猪只体尺测量提供了切实可行的新途径。

转镜式光谱仪端反射镜误差容限分析

系统分析了当转镜式干涉光谱仪端反射镜发生倾斜,致使反射光束偏转时对干涉图的影响·发现光束偏转带来的误差分为三部分:1)光束偏转导致整体增加的恒定光程差;2)垂直光轴方向因不同光线而引入的偏移光程差;3)光束中心相对于光轴的偏移量·干涉强度中的有效信号减小,同时直流分量不变,因此信噪比降低·最后从调制度和相位误差角度给出了端反射镜倾斜误差容限并讨论了减小干涉图受光束偏转影响的方法·

光谱仪动镜倾斜误差分析及其动态校正技术研究

采用了双光束干涉的迈克尔逊干涉仪系统的傅里叶变换红外光谱仪,在动镜运动过程中,动镜可能在三个方向发生倾斜。通过建立干涉面光强分布的二维数学模型,确立了干涉图函数的数学表达式,从调制度、相位误差和频率噪声的角度,对动镜倾斜误差进行了系统分析。在误差分析的基础上,对动镜容许的最大倾斜角度进行了讨论,并对其动态校正技术的要点做了分析。

投影深度向量分解融合PEMS的视角不变人体动作识别

针对摄像机内部参数的不确定性和投影平面选择难的问题,提出一种新的投影深度算法用于视角不变的动作识别,该算法采用对称镜面平面提取(plane extraction from mirror symmetry,PEMS)策略,有效解决了投影平面选择难的问题。首先通过摄像机组观察获得3D动作姿势,然后运用PEMS策略从场景中提取平面,相对于提取平面估计身体点的投影深度,最后使用这个信息进行动作识别。该算法的核心是投影平面的提取和投影深度组成向量的求解。利用该算法在CMU Mo Cap数据集、TUM数据集和多视图IXMAS数据集上进行测试,精度可分别高达94%、91%和90%,且在较少动作实例情况下,仍然能够准确定义新动作。比较表明,该算法的人体动作识别性能明显优于其他几种较新的算法。

物镜后型多面镜激光扫描系统的光学特性

本文从高斯光束理论出发,讨论物镜后型多面镜激光扫描系统的扫描像点轨迹、分辨率、场深、扫描非线性、过充满和欠充满等光学特性,以探讨设计的规律性。

不规则镜面物体的三维重建关键技术研究

对于不规则镜面物体,由于所拍影像纹理信息不丰富采用近景摄影测量方法进行三维重建不是最佳方案。本文基于结构光的测量方法,结合近景摄影测量探讨不规则镜面物体三维建模的关键技术问题,研究推导了像点到物方空间三维点的数学模型。该方法继承了传统摄影测量方法的优点,其灵活性以及无需匹配同名点的特点。

eXTP望远镜用W/Si多层膜

针对增强型X射线时变与偏振探测卫星(eXTP)项目中嵌套式聚焦成像望远镜对柱面镜片上W/Si多层膜的要求,在掠入射角为0.5°,工作波段为1~30keV条件下,设计了非周期W/Si多层膜并优化了薄膜制备工艺。首先,利用分隔板和掩模板对溅射粒子进行准直,同时优化了本底真空度和溅射工作气压,提升了薄膜的成膜质量;然后,通过调整分隔板间距和公转速率提升了在柱面基底上薄膜的沉积均匀性;最后,利用幂指数算法设计了非周期多层膜,并在北京同步辐射光源上进行了多能点反射率测试,得到了与理论设计基本吻合的测试结果。基于优化的制备工艺制备了周期数为80,周期为3.8nm和W膜层厚度占比为0.47的W/Si周期多层膜,其界面粗糙度仅为0.29nm,柱面镜薄膜厚度误差可控制在3%以内,基本满足了eXTP项目中嵌套式掠入射望远镜镜片用多层膜对于成膜质量、沉积厚度均匀性和能谱响应宽度的需求。

河北献县地热田地热异常的分布特征及成因机制

沉积盆地内地热田地热异常成因机制的定量研究对认识盆地浅部不同构造带之间传热与聚热的差异以及指导盆地中低温地热资源的勘探有着重要的理论与现实意义。河北献县地热田在厚1300~1500 m新生界盖层覆盖下发育蓟县系雾迷山组(Jxw)基岩热储,已开发区的井口水温多高达90~95℃,是一个典型的中低温传导型地热资源区。本文基于横穿献县凸起及邻区的地震剖面,运用2D有限元数值模拟技术,定量—半定量地分析了献县凸起带及邻区热传导与热聚集的差异,并简述了对地热勘探的指导意义。模拟表明,献县凸起带盖层内的地热正异常是高热导率的基岩凸起段所引起的热量快速传递、并在盖层内逐渐累积的结果;献县地热田Jxw组热储顶部的地层温度比饶阳凹陷的同深度地层至少高~20℃,与其近3600 m的基岩凸起幅度密切相关。献县凸起带的地温场在纵向上具“非对称镜像”分布特征,且盖层段的平均地温梯度约为热储层段的3倍,表明浅部盖层段的地热正异常越“富集”,则深部基岩热储段的地热负异常越“亏空”。“高导均化深度”代表了基岩凸起段深部与其相邻凹陷区平均地温梯度相等的热传导平衡线位置。有效盖层覆盖下的基岩凸起带是地热勘探的有利区带,基岩热储在凸起段顶部之下的500~800 m深度段是浅部地热开发的甜段区,而位于“高导均化深度”之下的深部高温热储勘探需极力避开基岩凸起带,而优选盆地低凸起带或凹陷带的有利储集相带。

基于波场延拓和反演的变深度缆地震数据鬼波压制方法

针对变深度缆采集的地震数据,基于不规则面的波场延拓和反演理论,提出了一套变深度缆地震数据的鬼波压制方法。该方法首先通过不规则面的波场延拓生成镜像数据,然后基于该延拓方法,通过共轭梯度算法迭代反演得到不含鬼波的地震数据,从而实现鬼波压制。模拟数据和实际数据算例表明,本文方法可以较好地压制鬼波,补偿限频带地震数据的能量,拓宽地震频带并提高地震数据的成像品质,尤其是中深层地震资料的信噪比,为后续地震解释和反演提供宽频地震数据。

边界条件对后端镀膜啁啾镜特性的影响分析

应用耦合模方程对光波在后端镀膜啁啾反射镜中的传播规律进行分析计算,在分析的过程中加入了边界条件的影响,推导出后端镀膜啁啾反射镜在理想情况下的反射率和穿透深度的解析表达式。分析和计算的结果都表明,考虑了边界条件后,对光波在后端镀膜啁啾反射镜中传输规律的描述更加完整,对后端镀膜啁啾反射镜的主要特性的分析计算更为精确。

条纹投影用于不同景深物体的三维测量

条纹投影轮廓术(Fringe Projection Profilometry,FPP)由于其非接触、测量精度高等特点被广泛应用于缺陷检测、逆向工程、计算机视觉等领域中。然而,传统的FPP单次测量只能获得有限景深范围内的被测物体的三维轮廓,无法完成视场范围内不同景深的多个被测物体的同时精确测量。文中在传统FPP系统的基础上增加两面反射镜和两个三棱镜,搭建了一种镜面辅助的FPP系统。所提出的方法能将摄像机不同景深范围内的被测物体转换到同一景深范围内,从而实现不同景深的多个被测物体的三维轮廓高精度测量。实验通过6层标准石膏阶梯模型验证了景深对三维轮廓测量结果的影响;同时分别采用传统FPP和提出的FPP系统对不同景深范围内两个标准乒乓球同时进行了轮廓测量,传统FPP测得的摄像机聚焦点处和未聚焦的乒乓球的拟合半径相对误差分别为2.9%、34.3%,而镜面辅助的FPP测得的相对误差分别为2.7%、5.3%。结果表明:文中提出的方法能补偿由于景深引起的误差,从而验证了该方法在不同景深物体三维测量中的可行性。

ELID磨削工艺参数对磨削力的影响

小口径非球面玻璃透镜因具有极高的成像质量和成像分辨率而被广泛应用于中高档镜头中。在线电解修整(Electrolytic In-Process Dressing,ELID)磨削作为高效的镜面磨削方法被广泛应用于硬、脆等加工材料的镜面磨削。在精密平面磨床上安装喷嘴电解ELID磨削系统对硬质合金材料进行了喷嘴电解方式ELID磨削试验研究。实验分析了磨削力随着砂轮转速、工作台进给速度、磨削深度三个磨削工艺参数变化的规律。同时,相同的磨削参数下,比较喷嘴电解方式ELID磨削和普通磨削的磨削力研究。试验结果表明,喷嘴电解方式ELID磨削能明显降低磨削力,与普通磨削相比较,能更好的实现硬质合金材料的超精密磨削加工。