激光片光三维传感中提高深度分辨率的方法

提出了两种在激光片光三维传感中降低散斑噪声、提高深度分辨率的方法。第 1种方法采用宏观上相同、微观上受物体微结构面元影响的多帧散斑图像叠加 ,用于三维测量系统的标定。第 2种方法利用动态采集方式 ,使CCD对微结构元进行时间积分 ,可有效地降低散斑噪声的影响。实验证明 ,综合利用这两种方式 。

利用激光片光技术进行双三角翼剖面流动显示研究

进行双三角翼翼面流动显示研究的目的是为了揭示前、后翼脱体涡的干扰机理和详细结构 ,进而达到控制表面涡分离的目的 ,并为计算流体力学建立数学模型提供依据。介绍了采用激光片光技术在风洞中进行双三角翼剖面流动显示研究的方法和主要结果。研究表明 ,在较大攻角下 ,由于后翼涡的强度远远超过前翼涡的强度 ,后翼涡对前翼涡的诱导作用比前翼涡对后翼涡的诱导作用强 ,最终两涡将合并在一起 ,成为单一的旋涡。试验给出了很好的涡结构瞬态流动显示图片 ,两对涡的干扰合并明显可见 ,这对分析双三角翼涡的合并和破碎机理以及建立计算模型均有重要意义。

片光反射遮挡式超高速亚毫米粒子探测技术

为满足在超高速碰撞靶上开展航天器抗空间碎片防护性能试验,需要准确测量速度3～10km/s,以及更高速度的毫米级或亚毫米级粒子的飞行速度,在可以实现毫米级粒子探测的片光遮挡式粒子探测技术基础上发展了片光反射遮挡式粒子探测技术,通过采用提高粒子直径与激光光束宽度的比值,解决了探测粒子直径小于1mm时探测信号弱不能识别等关键技术,研制了试验装置并开展了验证试验,研究结果表明该技术在0.2～10km/s速度范围内可实现直径为0.1mm量级粒子的有效探测。

基于片光的货车侧面防护栏安装尺寸测量

提出了一种基于片光的货车侧面防护装置安装尺寸的测量方法;将线激光光源和摄像机固定在线性传动机构上,通过装置的线性移动,使激光光束在货车侧表面上产生移动,并用相机采集运动过程中的图像,利用激光三角法原理,对采集到的时序图像进行处理,实现对货车侧表面轮廓的三维重建,从而实现对货车侧面防护装置安装尺寸的测量;该方法避免了在普通视觉二维测量过程中,由于防护栏与前后轮胎不共面而造成的测量误差;通过对搭建的实验平台进行的研究表明,测量误差小于1mm,远小于原二维测量方案测量精度10mm,完全满足系统设计的要求。

瞬时浓度场的激光片光测量研究

根据粒子的光散射、散斑成像理论,建立了两相流动粒子相对数量浓度与粒子散斑图像强度之间的线性关系, 通过数字图像分析和处理技术进行污染扩散相对瞬时全场浓度的测量。利用粒子散斑成像测量原理自行设计了大范围瞬时浓度场测量系统,并利用该系统对烟雾扩散的瞬时浓度场进行了实际测量。

空间流场显示的一种新方法──激光片光运动法

用一套能在气垫滑轨上平稳运动的激光片光运动系统，对湍流边界层及其拟序结构进行了空间流场显示，并对其应用范围、使用方法和技术等进行了研究。实验结果表明，这种空间显示法不仅能够较好地揭示流场的空间结构，而且与其它空间流场显示法相比，具有费用低，操作方便，应用范围较广，易于对照片进行准确的定量分析等优点。

片光法构造缺陷态光折变光子晶格

实验上利用四孔的掩膜和柱透镜成功的在LN晶体中构造了不同类型的缺陷态光折变光子晶格,发现当缺陷的写入角度与c轴垂直时,写入的缺陷最好,平行时最差,并描绘了折射率随时间变化曲线,发现写入时间为40分钟时为最佳写入时间。推导了四孔掩膜的电磁场分布并在理论上模拟了四孔掩膜和柱透镜的空间光场分布,验证了此方法的可行性,这对缺陷态光子晶格的研究和应用有一定的意义。

激光片光浓度场测量系统及其在风洞模拟中的应用

为在大型环境风洞中模拟大气污染物迁移扩散状况,开发出污染物浓度激光片光测量系统和污染物发放系统。基于激光片光浓度场测量系统,风洞模拟得到城市环境下点、线和面源污染物的扩散分布图案。基于风洞试验工况的边界条件,计算流体动力学(CFD)仿真得到污染物扩散分布,CFD仿真结果和激光片光浓度测量结果,两者定性一致,达到了相互印证的效果。将研究开发的激光片光浓度场测量系统和定量采样方法相结合,有望实现风洞试验中污染物浓度场的定量测试。

激光片光技术在非对称分离实验研究中的应用

主要讨论激光片光技术在细长翼身组合体前体非对称分离实验研究中的应用。通过激光的片光显示非对称分离涡，使研究人员能够清晰地看到细长翼身组合体前体的非对称涡的形成和形态。实验采用了四种前体的翼身组合体模型。通过片光显示，得出了每一种模型出现非对称涡的起始迎角。研究表明：l：3尖锥、l：3尖拱、l：3顶点倒圆的尖拱、l：l顶点倒圆的尖拱四种头部出现非对称涡的起始迎角各不相同，它与各自的分离特性关系密切。

基于激光片光成像的脉冲防暴水炮粒度测量

根据PIVS方法,搭建了适用于脉冲射流的粒度测量系统,提出了相应的粒度测量算法.利用计算机生成的标准粒子图像,进行了算法验证.分别利用该系统和激光粒度仪对小型喷壶的稳态流场进行了比较测量.结果表明:该系统能够得到瞬时粒度图像,可以实现非稳态流场的粒度测量.

视差图像的片光物体三维重构

提出一种基于视差图像结合片光技术的方法来重构物体的表面形貌。利用一组连续的图像对应的立体匹配点来计算视差值,并用于构建的片光模型中。提供两组不同高度的共面的光点,结合奇异值分解的算法来得出更精准的光平面,并用两幅描述同一运动的标定板图像来求更精准的对象移动位姿。采用对ROI区域精准定位有效部位,减少野点误差。实验证明,用此种方法能够有效准确的对物体表面进行重构,平均误差可达0.395mm。

基于片光模型的三维标定方法研究

三维标定参数精度对3D视觉测量的作用至关重要。为解决传统激光三角法标定原理复杂、过程繁琐以及在倾斜平面标定精度不稳定问题,提出一种基于片光模型的三维标定方法。采用曲面灰度值拟合算法,结合标准量块几何尺寸与视差图像中的深度信息映射关系生成标定系数,解决激光三角检测系统在不完全水平基准面标定精度不稳定问题。利用经验值加标定矫正方式保证标定精度。实验结果表明,该标定方法能准确测量物体高度,Z轴平均绝对测量误差为0.0018mm,倾斜平面标定精度较高,能满足高精度测量需求。

阴影遮挡条件下半片光伏组件横竖向安装时的发电量对比分析

为提高光伏电站投资收益,针对阴影遮挡条件下横向、竖向不同安装方式对半片光伏组件发电量的影响进行了研究。基于太阳电池工作原理,利用LTspice电路仿真软件搭建了半片光伏组件等效电路仿真模型,并通过实测数据对模型进行了验证;结合实测数据与仿真数据,分析讨论了阴影遮挡条件下,不同排布方式时光伏组串发电量产生差异的原因;通过实际光伏发电项目进行了实验测试,验证了所建立的光伏组串阴影遮挡仿真模型具有较好的准确性。结果表明:在光伏组串数量相同条件下,半片光伏组件采用竖向安装、一字型排布与采用横向安装、C字型排布相比,在不同光伏阵列前后排阴影遮挡条件下各有优势;环境中散射光占比越大,竖向安装、一字型排布时光伏组串的抗阴影遮挡优势越明显;环境中的散射光占比及阴影遮挡面积均是造成光伏组件横向、竖向安装发电量差异的主要原因。

一种大径厚比低温分光片支撑结构的设计与试验

空间相机大径厚比低温分光片支撑结构设计时,需要在刚度和柔度方面进行平衡,既要保证能通过力学振动考核,同时还要保证低温下面形精度。针对这一需求,文章设计了一种新的支撑结构,利用不同结构材料热膨胀系数差异进行变形适配,实现无热化支撑,同时在不同材料连接环节设计多级径向柔性卸载结构,实现分光片高刚度、高低温面形精度支撑。对该结构进行了仿真分析,结果表明:分光片组件一阶基频达到191 Hz,从常温293 K到工作温度133 K,分光片面形RMS变化0.032λ(λ=632.8 nm)。该结构的低温面形测试结果显示:温度从293 K降到130 K,分光片面形RMS变化0.028λ。分光片组件随相机主体完成鉴定级力学试验考核,分光片组件安装点最大加速度响应达到16gn,试验前后分光片组件状态无变化。文章设计的大径厚比低温分光片支撑结构刚度、低温面形精度和环境适应性均满足空间相机应用要求。

多卷积神经网络的胸部X光片肺结核检测方法

由于肺结核病灶区域与正常肺部区域之间的差异微小,导致肺结核疾病难以准确检测。针对此问题,提出了一种基于深度可分离卷积和图卷积相结合的肺结核疾病检测算法。使用深度可分离卷积模块提取图像的局部特征;使用图卷积模块提取图像的全局特征;通过一个捷径分支操作,将提取的局部特征和全局特征进行融合;将融合后的特征经过线性层输出检测的结果。算法模型在中国广东省深圳市第三医院收集的公开可用的正面胸部X光片数据集上进行了充分的实验与验证。实验结果表明,所提算法模型与基准模型相比,在Accuracy、Precision、Recall和F1-Score四个评价指标上分别提高了2.98、3.23、2.94和3.08个百分点,从而证明了所提方法的有效性。

基于X光图像的继电器簧片间距检测方法

针对磁保持继电器中的簧片在经过高强度测试后会发生形变,而形变量的检测较为困难的问题。提出了一种针对簧片X光片图像的处理方法。首先对X光片图像进行灰度提取,以减少图像的数据处理量;再通过图像模式匹配精准定位,以截取出目标簧片所在位置的图像区域;最后通过轮廓提取,获取到较为精准的簧片轮廓曲线,此曲线中包含有簧片轮廓的像素点坐标信息,直接计算两曲线的像素点坐标距离,就可得到两簧片间的最短距离,即所要检测的簧片形变量。经过实验验证,此方法可以准确而高效地完成对簧片形变量的检测。

面向温度均衡的光片上网络映射

光片上网络具有带宽高、时延低和传输稳定等优点,然而光信号在光片上网络中进行数据传输时存在串扰噪声和插入损耗,影响通信性能和能耗,且在环境温度发生改变时,影响将进一步加大。光片上网络中的IP核映射将直接影响网络的流量分布,从而对网络的插入损耗和串扰噪声造成影响。文中提出的趋边快速映射算法以温度均衡为目标,通过将网络中的流量均匀分散到网络中以均衡网络温度。仿真结果证明:文中提出的映射算法在实现快速映射的同时,还能减少温度对网络传输能耗的影响。

融合改进变分自编码器与影像组学的X光片肺部疾病筛查算法

计算机辅助技术在肺部疾病筛查方面已经取得显著成效,然而现有研究大多面向已知类型的疾病进行建模,对未知类型疾病极易带来误诊及漏诊风险,且主要以追求高准确率为目标,对误诊及漏诊未加以约束,导致其难以应用于实际临床场景。针对以上问题,该文提出更适用于临床的计算机辅助肺部疾病筛查目标,即保证零漏诊率的同时降低误诊率。为完成上述肺部疾病筛查目标,该文基于单类别分类思想提出改进变分自编码网络对肺部疾病初筛,并提取X光片图像的深度编码特征,接着,融合基于医生经验的影像组学特征以及深度学习特征之间的互补优势,构建一个集成学习模型,最终完成肺部疾病的筛查。在仅有正常X光片图像参与训练的情况下,提升了所构建模型的分类效果,降低了模型的漏诊率。实验结果AUC值为0.9848±0.0023,漏诊率为0时,误诊率降低至0.1498±0.0057,证明该方法可以有效达到该文的肺部疾病筛查目标。与此同时,对比了所构建的集成模型以及单独的深度学习模型的筛查效果,发现集成模型明显优于深度学习模型,进一步凸显了融合医生经验的有效性。

光片荧光显微镜研究进展

传统落射式荧光显微镜的探测光路和照明光路处于同轴位置,成像质量会受到非焦平面荧光的影响。光片荧光显微镜(Light sheet fluorescence microscopy,LSFM)区别于传统的荧光显微镜,它的探测光路和照明光路呈直角排布,照明光为一个薄片,成像时只有光片区域的样本被照亮,这种照明方式能够有效降低非焦平面荧光激发。同时,激光每次只照亮一个平面,能够有效降低样本的照射时间,由此降低光毒性和光漂白性的影响。本文首先介绍了光片荧光显微镜的基本光路组成结构,以及在这些结构基础上进行的优化创新;之后介绍了针对离体样本和活体样本发展出的多种解决方案。得益于这些创新,光片荧光显微镜能够在较长时间范围内对荧光标记的生物样本进行3D成像。最后提出了光片荧光显微镜发展的潜在方向以及局限性,希望能给研究人员提供更为系统的光片荧光显微镜方面的知识以及一些有益的参考。

780 nm波段高分光比消偏振分光片的制备及测试

消偏振分光片是空间光学中的重要分光元件,为了实现780 nm波段激光在大分光比条件下的稳定分光输出,设计并制备了一种高分光比消偏振分光片。使用TFCalc软件仿真设计了双面消偏振分光膜系,通过离子束辅助电子束热蒸镀技术制备了消偏振分光片样品。然后,使用透射电子显微镜、分光光度计对所制备样品进行了测量表征,得到了分光片的实际薄膜结构及透射光谱,光谱结果显示该分光片的透射率接近98%,s偏振光与p偏振光的透射率偏差小于0.3%。最后,搭建测试光路对分光片进行变偏振方向、变波长及长时间稳定性等测试。实验结果表明:该分光片在目标波段内的透射率接近98%,偏振方向大范围变化时透射率偏差小于0.2%,波长在772~792 nm内变化时透射率波动小于0.12%;10 h长时结果显示,当平均时间为100 s时,分光比与透射率的Allan方差分别为1.41×10-3和4.12×10-5。所提出的消偏振分光片具有良好的消偏振性能,可直接应用于光学测试计量和量子传感探测等精密测量领域。