基于人工智能分析白念珠菌的表面增强拉曼光谱

目的构建一种基于白念珠菌拉曼强度数据的人工智能(AI)数据预处理架构,方便后续使用卷积神经网络(CNN)模型进行预测。方法采用患者临床样本分离出的白念珠菌,使用表面携带正电荷的纳米银作为基底液增强后进行表面增强拉曼散射(SERS)光谱数据采集。对收集的数据进行极值剔除,之后运用傅里叶变换将时域数据转换为频域,去除环境噪声。将平滑后的数据进行归一化处理后转换为极坐标的数值,利用格拉米角场提升原数据维度。结果将处理完的白念珠菌转换为热力图之后,数据维度得到提升,方便针对真菌类型分型。结论成功建立了白念珠菌拉曼强度的数据预处理架构,为白念珠菌拉曼光谱预测提供了一套非常可靠的工具。

计算全息快速获得不同形式再现像的研究

为了提高计算全息的运算效率,提出了一种新的计算全息快速获得不同形式再现像的算法,此算法只需对实验物体的傅里叶频谱进行一系列坐标变换,便能够实现对再现像的上下翻转、旋转、切变等操作,从而大大简少了计算量,并进行了实验验证。结果表明,这种新的算法是切实可行的。

三维点云物体频谱获取方法

为了简化三维物体计算全息数据和加快计算时间,提出了一种三维点云物体频谱获取方法.在分析频谱获取方法模型的基础上,由不同视角的投影图像(视图)与对应的平面波因子相乘积分的方法得到了三维点云物体频谱;介绍了视图获取算法,使用Matlab并行计算得到了一个三维‘鸟’的视图序列;根据实际物体频谱分布情况,采用高阶高斯概率分布减少视图获取数量;通过视图序列得到三维物体的频谱,采用傅里叶逆变换得到物空间内一个平面的复振幅分布,将其衍射一段距离,编码为菲涅尔全息,并进行了模拟再现和实验验证.模拟再现和实验结果表明:只需要原总视图的17.75%可以获得高质量的再现效果,验证了频谱获取方法的可行性及视图获取简化模型的正确性.所获取的三维物体频谱可以通过一定方式编码成多种全息进行三维显示,拓宽了该频谱获取方法的应用范围.

基于FPGA的频谱分析系统研究与实现

针对音频信号分析,提出了一种基于FPGA的频谱分析系统,该设计基于FFT和CORDIC算法;讨论在FPGA上进行高达4 096点的定点FFT运算和基于CORDIC算法的复数求模运算的系统架构和实现过程。通过Modelsim仿真,同MATLAB运算结果比较,本频谱计算方案的相对误差均值为4.11%。利用MCU进行信号采样与AD转换,并通过SPI接口将数据发送给FPGA进行频谱分析。当采样频率为60kHz时,本系统辨识的频率范围为14.65Hz^30kHz,频率分辨率为14.65Hz。对实际硬件系统进行频谱分析测试,成功实现对输入的音频信号的频谱计算。

基于傅里叶红外光谱的生物质环境协调功能材料制备机理及性能研究

以废弃核桃壳为载体材料、癸酸为相变材料,采用微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料。采用傅里叶红外光谱仪对癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程各阶段的合成物质进行测试,即活性炭前驱体制备阶段、多孔活性炭制备阶段和癸酸/多孔活性炭功能材料制备阶段。研究癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程中多孔活性炭复杂网络结构形成机理、癸酸嵌入方式、癸酸与多孔活性炭的嵌合机理,阐明微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料的相关机理。同时采用动态水分吸附分析仪、差示扫描量热仪和环境测试舱对癸酸/多孔活性炭功能材料的湿性能、热性能和吸附性能进行测试。结果表明:癸酸/多孔活性炭功能材料具有发达的孔结构和复杂的网络结构,其中部分孔隙吸附癸酸,部分孔隙吸附甲醛分子,孔隙表面具有亲水性的官能团吸附水分子。癸酸/多孔活性炭功能材料具有较好的湿性能、热性能和吸附性能,其在相对湿度40%~60%,平衡含湿量为0.063 1~0.257 0g·g^(-1);相变温度为27.42~33.96℃,相变焓为52.14~52.67J·g^(-1);经过4h对甲醛气体的吸附效率为50.57%。

电子学全息术用于三维物场分层再现的实验实现

基于电子学全息术 (又称数字全息术 )记录和再现光学全息图的原理和方法 ,设计了一种适合于用尺寸较小的 CCD靶面直接记录光学全息图的实验光路 ,并由此实现了三维物场清晰的分层再现。讨论了物场频谱的有效分离及提取方法 ,并提出了利用双参考光原理改善全息图再现像空间频谱带宽的新思路。与传统的光学全息术相比 ,电子学全息术借助于高分辨率 CCD记录及高速计算机数字处理技术 ,可以实现光学全息图的数字化记录和重现。同时在不改变光路的前提下 ,可以较高的重复频率完成光学全息图的记录 ,以便于记录三维物场的变化过程 ,并且可以接近实时地再现物场或对物场进行逐层分析 ,因而是一种准实时的新型全息成像技术。

计算全息图的球面重现

该文研究重现于球面的计算全息图(CGH)的生成和重现。当用平面波照射傅里叶全息图时,所重现的图像一般显示在平面上。该文利用坐标变换方法实现显示于球面的二维图像的计算全息图的生成,并由所生成全息图得到原始图像,从而实现整个全息记录和重现过程的计算机模拟。二维图像重现于球面实际上产生了三维显示,因此该文所提到的方法在从计算全息图重现三维图像方面起到了重要的作用。

基于功率谱获取海浪波长波向算法的改进

提出一种针对基于海浪图像功率谱获取海浪波长和波向的改进算法。算法首先假定海浪功率谱是一个密度不均匀的薄片平面,然后寻找其重心坐标,该坐标可等效为海浪主频位置,从而能够快速准确地得到海浪波长和波向。并经过大量的实验,验证该方法能够很好地解决基于二维傅里叶变换获取海浪图像波长、波向时主频不明显和大量频率分量没用上等缺点。

傅里叶变换全息术的应用──全息方位指示器制作

介绍一种制作全息方位指示器的新方法。它是利用傅里叶全息技术，将大量的方位信息按照一定的规律存储于一张全息干板上，形成全息图阵列，并通过观察不同方向入射光再现的全息像来判断其相对位置。

坐标变换在傅里叶计算全息中的应用

提出在傅里叶计算全息中，只要对虚拟物的频谱进行简单的坐标变换，就可获得虚拟物再现像的旋转、切变和翻转，阐明了此种坐标变换的原理，给出了与理论相符合的实验结果。

基于三角模型的计算全息快速算法

提出了一种新的基于三角网格结构的计算全息快速算法,此算法利用几何中的仿射变换原理,用解析表达式表示出三角网格的二维傅里叶频谱信息,不需要对物体中的每一个三角网格进行傅里叶变换,从而大大减少了计算量,提高了运算效率。实验结果证明,此算法简洁、快速,且能够取得较好的全息重建像,是一种提高计算全息运算速度的有效方法。

对傅里叶频谱的坐标变换

在傅里叶计算全息中 ,只要对虚拟物的频谱进行简单的坐标变换 ,就可获得虚拟物的多种形式的再现像 ,如切变、旋转和翻转等。本文阐明了此种坐标变换的原理和方法 ,给出了与理论相符合的实验结果 。

多三维物体菲涅耳变换数字实现方法

提出一种在同一张全息图上记录多个三维物体菲涅耳衍射分布的数字化编解码方法。首先利用一次快速傅里叶变换算法计算三维物体全息面上的物光波复振幅分布;然后对物光波数据预处理以克服频谱面上各三维物体数字频谱的混叠问题;最后控制不同的载频系数制作计算全息干涉图。数字再现通过在全息图数字频谱面的特定位置提取有效频谱分量,再计算离散菲涅耳逆变换的方法实现各原始三维物体的数字重建。仿真实验结果表明所提出的方法实现了不同制作参数的多个三维物体的同时记录,并且具有良好的数字再现质量,全息图制作参数如波长、再现距离、载频系数还可作为密钥,实现多个三维物体的加密存储。