马铃薯近红外光谱无损检测影响因素研究

为提高马铃薯近红外光谱快速无损检测的准确性和稳定性,对比了光纤光源、卤素灯杯光源和环形光源三种光源条件下的光谱,结果显示环形光源的光谱噪声最小,辐照强度与均匀度最好。该工作对光源功率、光源距马铃薯表面距离以及光纤距马铃薯表面检测点距离进行研究,通过三因素三水平响应面试验,评价不同因素水平条件下对马铃薯可溶性固形物含量的光谱模型预测效果,得到最优参数组合为光源功率238.33 W,光纤探头距样品表面距离8.17 mm,光源距样品表面距离370 mm,并建立可溶性固形物定量预测模型。在最优参数条件下,预测偏最小二乘回归模型(PLSR)的相关系数优化到0.867,均方根误差0.149°Brix。为进一步消除设备及环境噪声,通过不同预处理算法降低噪声的干扰,结果显示标准变量排序法去噪效果最好,PLSR预测相关系数可达0.914,预测均方根误差降低到0.132°Brix,既能有效去噪又有较好的预测效果。试验结果表明,响应面试验优化检测环境和条件能有效提高马铃薯品质检测的预测精度,为近红外光谱马铃薯无损检测环境搭建和设备选型提供技术参考。

面向同步辐射光源图像的可并行智能压缩方法

在建的高能同步辐射光源预计会产生海量原始数据,其中硬X射线实验线站产生的图像数据占比最高且具有高分辨率和高帧率的特点,亟需有效的无损压缩方法缓解存储和传输压力,然而现有通用无损压缩方法对该类图像压缩效果不佳,基于深度学习的无损压缩方法又耗时较长。结合同步辐射光源图像的特点,提出一种在保证图像压缩比前提下的可并行智能无损图像压缩方法。通过参数自适应的可逆分区量化方法,大幅缩小图像经过时间差分后的像素值分布范围,能够节省20%以上的存储空间。将以CNN为基础架构的时空学习网络C-Zip作为概率预测器,同时以数据集为单位过拟合训练模型进一步优化图像压缩比。针对压缩过程中耗时较长的算术编码过程,利用概率距离量化代替算术编码,结合深度学习进行无损编码,增加编码过程的并行度。实验结果表明,该方法的图像压缩比相比于PNG、FLIF等传统图像无损压缩方法提升了0.23~0.58,对于同步辐射光源图像具有更好的压缩效果。

基于蒙特卡罗的脑血氧检测光源——探测器最优距离研究

为提高近红外光谱技术的脑血氧检测装置测量精度,需要选择最优的光源—探测器(SD)距离。传统的脑血氧检测装置,其传感器探头部分的SD距离是固定的,且在选择SD距离时没有经过研究,多根据经验进行选择,因而会造成实际使用中测量结果的不准确。根据光在头部组织中的传输特性,选定一组颅脑组织的特性参数,利用蒙特卡罗方法对5层颅脑组织模型进行仿真,研究光在头部组织中的传输特性,根据光子传输路径分析光子在组织中传输的最大可达深度和散射传输距离。通过分析有效深度比(EDR)和灰质层信息比(GMLIR),选择出适合此组选定颅脑参数的一组最优距离SD=1cm和SD=3.5cm。与传统检测装置相比,通过优化光源—探测器之间的距离,为脑血氧检测装置的传感器设计及装置测量精度优化提供了一个新思路。

三维光学模型的激光图像边缘检测研究

常规方法对激光图像进行边缘检测时,边缘检测会发生模糊,影响激光图像中心点的定位精度,为此设计基于三维光学模型的激光图像边缘检测方法。通过三维光学模型获取激光图像内部参数,分析激光粒子跃迁的能量变化过程,将图像分解过程用维矩阵模型进行表示,使用Gabor滤波器对激光图像进行滤波预处理,利用卷积神经网络完成采样运算,对比结果判定像素点是否为边缘点,完成检测。测试结果表明:本方法图像检测边缘检测得到的图像中心点定位横纵距离偏差都在0.1 mm以下,检测精度高于90%,检测时间低于1.25 s,验证了方法的有效性。

不同光波、光源距离及环境温度对异色瓢虫成虫趋光行为的影响

异色瓢虫(Harmonia axyridis)是一种常见的农田天敌昆虫,了解不同光波、光源距离及环境温度对异色瓢虫成虫趋光行为的影响,为合理设计免伤天敌昆虫的安全杀虫灯提供理论依据。本研究通过设定16种单色光和2种固定的对照光波,将试虫置于3个不同光源距离的感光箱中,并设定稳定的温、湿度,通过多批重复试验,测定不同日龄和不同性别异色瓢虫成虫在不同光波和光源距离条件下的趋光率,同时还研究了不同温度下异色瓢虫对光波趋向性的变化情况。结果表明异色瓢虫成虫最为喜好的光波为500、605、550 nm,而异色瓢虫成虫最为忌避的光波则为473、407 nm;距离光源0.65 m的趋光反应率显著高于距离光源1.15 m与2.15 m处的趋光反应率;高温或低温对异色瓢虫的趋向性有一定的抑制影响。异色瓢虫成虫的趋光行为对光波、光源距离及环境温度具有较强的选择性。

光源距离对6种LED固化灯光强度衰减的影响

目的：评估6种LED固化灯光照射强度随光源距离的增加出现衰减的程度。方法：选择6种LED光固化灯：配置标准光导棒的Bluephase、Bluephase C8和Elipar S10,配置聚光透镜的Ascent PX,配置涡轮光导棒的Demi和Ti-Lite GT-1500。使用光强测量仪在距光源0、1、2、3、4、5 mm测量光固化灯的光照射强度,每一距离测量10次,并计算光强度平均值及相应的光强度衰减率。结果：6种固化灯初始光强度分别为859 m W/cm^2（Bluephase C8）、1 121 m W/cm^2（Bluephase）、1 133 m W/cm^2（Elipar S10）、1 300 m W/cm^2（Ascent PX）、1 497 m W/cm^2（Demi）和1 192 m W/cm^2（Ti-Lite）。除Ascent PX的1～3 mm光源距离外,光源距离每增加1 mm,6种固化灯的光照射强度均出现显著降低（P〈0.05）。距离光源5 mm时,只有Bluephase、Elipar S10和Ascent PX的光强度超过了400 m W/cm^2,光强度衰减率分别为56.7%、58.7%、53.8%,明显低于Bluephase C8（66%）、Demi（78.8%）和Ti-Lite（〉72.2%）。结论：临床中应尽可能选用高强度LED固化灯并延长照射时间以弥补光源距离增加所造成的光强度衰减,建议选择配置标准光导棒或聚光透镜的高强度LED光固化灯。

基于误差相消原理的光程倍增测量方法

针对大尺寸激光测距类仪器的量值溯源问题,研究了一种基于误差相消原理光程倍增的长距离测量方法,建立具有误差相消特性的测量模型,系统实现了4倍光程倍增,具有倍程结构简单、测量准确度高、测量稳定性好、连续测量等特点。实验复现了室内13m的虚拟长度基线,验证了测量方法的可行性,该方法有望将中远距离的基线场测距缩短至室内完成,将大空间的室内长距离测量缩短至小空间内的短距离测量。

基于虚拟现实技术的隧道内光源色温对司驾安全的影响

基于虚拟现实(VR)技术建立公路隧道内环境智能辅助决策系统,在不同色温的主灯照明下进行驾驶模拟试验,构建注意力增长率和光源色温之间的度量模型,并给出反应时间的分布规律。结果表明:在隧道入口和出口处,驾驶人的注意力增长率较高,行驶约1 200 m时驾驶人注意力达到最低值;不同的光源色温对驾驶人注意力影响差异显著,色温约6 300 K时最利于注意力的集中;低色温下(2 000~4 000 K)驾驶人对事故的反应时间约为0.78 s,而中高色温下(5 000~8 000 K)驾驶人对事故的反应时间约为0.58 s。

高架轻轨交通噪声对临街居民影响的模拟预测

本文根据几何声学的原理，利用直达声和重要的前次反射声声能的叠加方法，在高架轻轨交通沿线两旁具有基本连续平行立面的高层建筑环境中，模拟计算了由高架轻轨交通辐射的噪声，并对高层建筑各层的户外噪声级作出预报。

双棱镜干涉4种实验方法的研究与探讨

从理论和实验两方面对双棱镜干涉实验常用的4种实验方法进行了分析和比较,指出了各自的优缺点和不同之处,得出了双棱镜干涉测波长的最佳实验方案,并提出了2条提高测量精度的改进意见.

物像等大法测量双棱镜干涉中虚光源间距

对菲涅耳双棱镜干涉测钠光波长实验中应用二次成像法测量双虚光源间距的相对误差进行分析,指出小像的测量误差是影响测量双虚光源间距的主要因素,提出改用当虚光源位于透镜前2倍焦距时物像等大的测量方法,可较为准确的测量双虚光源间距和双虚光源到测微目镜的分划板的距离.

一种用于虚拟内窥镜的改进边界距离变换算法研究

虚拟内窥镜自动漫游的中心路径提取采用边界距离变换算法实现。通过判断与组织相关的体素点、计算体素点的ID值和灰度值、标记处理点并将其作为新的边界点的方法来缩短边界距离场的建立时间;利用下标与体素点的边界距离一致的结构体数组作为快速查找表,将体素点按照其边界距离链接到数组的相应位置,每次选取位于数组下标最大位置的点进行处理,利用数组查询时间复杂度低的方法提高建立源距离场的时间效率。实验结果表明该实现方法时间效率高,提取的中心路径漫游效果好,实时性好。

迈克耳孙干涉仪测折射率时的异常现象研究

针对迈克耳孙干涉仪以激光为光源测量玻璃板折射率所产生的异常现象,本文从几何光学理论出发进行了讨论,简明直观地给出了干涉条纹吞吐转折点与零光程点、光程、虚光源相对位置之间的关系,并与实验数据进行了对比.

菲涅耳双棱镜放置方式对实验结果的影响

用菲涅耳双棱镜测光波波长实验是大学物理实验中的基础实验,它是用分波面法获得相干光的典型实验.在实验装置中,双棱镜的放置方式有2种,即棱镜棱脊面向单缝还是背向单缝.本文通过详细的理论推导,得出双棱镜的放置方式对实验结果没有影响的结论,而且这个结论已得到了实验的证实.

双棱镜实验中等大成像法测光波波长

针对双棱镜干涉实验中二次成像法存在的缺陷,提出一种新的测量光波波长方法:等大成像法.通过对等大成像法原理阐述、误差理论分析,并与二次成像法作比较,得出该方法的优点:原理简单、操作简便、测量精度较高.该方法也是对二次成像法的进一步完善和补充.

双棱镜干涉中虚光源的测量方法对实验的影响

采用两种不同的方法分别测量了双光束干涉法中两个虚光源之间的距离,并对两种方法对实验结果的误差影响进行了比较分析,分析表明两种方法各有优劣,分别适合不同类型的学生。

双棱镜测钠黄光波长实验中的不确定度和准确度的研究

使用一次成像法和二次成像法对双棱镜测钠黄光波长实验的实验数据进行处理,指出虚光源所成实像的测量对波长测量的不确定度贡献最大;之后进行了误差分析,并将一次成像法和二次成像法相结合,用二次成像的共轭性对源像距离进行修正,可以提高实验的准确度,实验结果得到了较好的改进.

内窥式扫频光源光学相干层析系统的探头设计

利用自聚焦透镜和单模光纤搭建了基于光纤旋转连接器的内窥式扫频光源光学相干层析成像系统.利用Zemax模拟了内窥探头的光学性能,分析了光纤到自聚焦透镜的距离和自聚焦透镜节距对探头性能参量的影响.在综合考虑元器件成本以及成像要求后,选择无需定制,节距为0.24Pitch的自聚焦透镜,确定光纤与自聚焦透镜之间的距离为0.7mm.经实验测得该系统的横向分辨率约为19.5μm,纵向分辨率约为9μm,工作距离约为7mm,成像深度为6.2mm(空气中),与理论值接近.为了验证该系统对生物组织的成像性能,利用该系统对猪食道进行离体成像,重建后的层析图中可以明显地观察到猪肠道的表皮层和固有层.测量系统的各项成像性能参量以及对生物组织的成像性能表明该探头在内窥成像中是可行的.

双棱镜干涉实验中干涉光场的调控

针对双棱镜干涉实验存在的问题,在分析双棱镜分波前干涉原理和讨论双棱镜干涉光场的结构及其相干性的基础上,探讨了怎样通过优化实验参数调控干涉光场获得适于观测的干涉条纹.使学生更好地领略物理思想和学会实验方法,培养研究能力和启迪创新意识,促进光学教学的改革.

菲涅尔双棱镜干涉实验中双棱镜两种放置方法的讨论

在菲涅尔双棱镜干涉实验中,双棱镜有两种不同的放置方法,分析了这两种放置方法中两虚光源的距离、干涉区域范围、干涉条纹间距、干涉条纹数目应相同,因而得到双棱镜的两种放置方法是等价的结论。