基于偏折角修正迭代的层析重建算法族研究

研究非完全数据光偏折层析重建技术,提出了基于偏折角修正迭代的重建算法族,并结合抑制噪声、减弱重建模糊性和边缘效应、优化松弛系数等发展出多种重建迭代形式,使重建精度得到有效提高。在有限角投影、随机噪声数据和无平滑处理等重建条件下,应用该族算法对复杂温度分布进行数值重建,对不同算法的重建效能和重建误差进行对比,分析了各算法与相关的改进代数重建技术在重建性能上的明显差异,并得出最优的偏折层析重建算法。     

光偏折层析重建流场中的两阶段降噪技术

光学层析技术中,包含在投影信息中的噪声会严重影响重建精度。针对偏折层析的关键环节,提出分两阶段对噪声进行抑制的方法。其一是在数据提取阶段使用小波分析技术对偏移量进行降噪,其二是重建时使用偏折角平均修正算法抑制噪声对迭代计算的影响。模拟实验中使用莫尔层析重建技术对三峰温度场进行了重建,结果显示降噪处理能够明显改善噪声对重建造成的不良影响,对误差曲线的分析表明,该处理使得100次迭代后误差的降幅高达45%。结合8邻域求导算法和降噪处理技术,对小型防风喷焰进行实际测量,证实了莫尔偏折层析技术在流场测量领域的实用价值。     

基于相位展开和一种新的迭代重建算法的流场莫尔层析术

使用莫尔层析方法测量温度场。设计了一种旋转莫尔偏折仪,该装置可以获取180°范围内的莫尔条纹图。采用傅里叶变换相位展开技术处理莫尔条纹,提取轴向任意截面的投影信息,使用一种新的莫尔层析迭代算法重建温度分布,该迭代算法与已有的代数重建算法不同,它由莫尔偏折基本公式和网格重建技术推导得出,直接使用光线偏折角进行迭代,可以直接实现对非完全投影数据的层析重建。实验中使用8个方向的莫尔条纹图对双峰结构温度场进行重建,得到了截面的温度分布,峰值的重建误差低于5%。测量结果证明这是一种准确、适用性广的层析重建方法。     

复杂密度场测量中的莫尔层析重建技术

将一种新的莫尔层析重建算法应用于复杂流场测量.该算法由莫尔偏折原理和网格重建技术推导得出,直接使用光线偏折角进行修正迭代,适用于有限角采样和包含遮挡物等非完全数据条件下的层析重建.应用该算法,对火箭燃气射流场和高超音速流场的莫尔偏折图进行了处理和计算,重建出流场截面的密度分布,并对重建结果进行了分析.     

预混燃烧火焰的光偏折层析三维动态可视化

使用光偏折层析(CT)方法研究了非稳态预混燃烧流 场的参数测量及火焰结构表征。建立了适用于瞬态流场层 析的叠栅光偏折投影条纹图有序阵列采样系统,实现了单光栅副、单CCD、多方向、同时和 同光路条件的动 态采样。构建适用于少数投影光偏折计算层析的混合正则化重建算法。实验测量中,对C 4H10/空气预混燃烧 流场进行6视角动态采样,使用混合正则化算法对燃烧流场进行截面二维温度分布重建,使 用Sobel梯度 算子进行火焰内外区域温度分布的阈值分割。对4个不同时刻共计150 条莫尔条纹进行信息提取并重建出 20个截面的温度分布,使用移动立方体面绘制算法和光线投射体绘制 算法对三维体数据进行 显示,实现了燃烧流场参量分布及火焰结构的三维动态可视化。     

应用非线性自适应迭代重建算法层析热流场

为了提高光学计算层析技术(OCT)对热流场的诊断能力,采用非线性自适应迭代重建算法(NAIRT)重建热流场的截面温度分布。应用准直激光束扫描待测热流场,应用双光栅衍射获得莫尔条纹。为了获得层析投影数据,对莫尔条纹进行了包括傅立叶变换、数字滤波、逆傅立叶变换、相位分析和截面提取,最终获得扫描光线偏折角信息,即层析投影。应用NAIRT对偏折角迭代重建热流场的折射率分布,应用G_D变换进一步转换为温度分布,从而获得热流场的截面温度层析信息。结果表明,NAIRT不仅能精确重建实验热流场的截面温度分布,还可以层析热流场的任意截面。所以,NAIRT能够有效诊断热流场。     

高超声速飞行器楔面激波的光线偏折校正模型

天文定姿是飞行器实现高精度自主导航的重要技术手段之一。高超声速飞行器在飞行过程中会产生激波,造成光线偏折,影响星敏感器的观测和天文定姿导航的性能。现代高超声速飞行器多采用乘波体设计,其载荷舱部分可简化为楔面结构。论文聚焦高超声速飞行器上楔面激波,基于空气动力学理论,给出了高超声速楔面激波结构参数的解析计算方法,以及激波对光线偏折影响的量化测算模型。提出了一种利用解析计算结果控制光线偏折的校正模型,讨论了激波角测量误差在该模型中的传播,证明了激波角测量误差与其引起的校正效果偏差其呈负线性相关。仿真试验表明,在高度20 km、马赫数5-8的条件下,楔面上方形成稳定的激波结构,对入射光线造成的偏折可达6.8";解析计算方法获得的激波角参数与试验结果误差在0.1"以内。这意味着运用该模型来校正光线偏折的误差可以控制在激波角观测误差的量级,可以显著提升观测精度。     

一种基于压缩感知的迭代重建算法

迭代重建算法是一种经典的CT图像重建算法,适合于不完全投影数据的图像重建,其缺点是重建速度慢。为提高图像重建的质量和速度,文中利用压缩感知理论提出了一种改进的基于图像全变差最小的迭代重建算法。该算法在迭代的不同阶段对迭代初始值做不同处理,并在每次迭代结束后采用梯度下降法调整全变差。实验结果表明,该算法不但提高了图像重建质量,同时也加快了迭代图像的收敛速度。     

一种基于压缩传感和SART的图像重建迭代算法

滤波反投影算法已被广泛应用到CT图像重建领域,但由于算法需要大量的投影数据,会延长扫描时间和累积高剂量的辐射。为了降低辐射的剂量,文中提出一种基于压缩传感和联合代数重建方法 (SART)的迭代算法,将图像的梯度稀疏性与SART图像重建相结合,减小梯度图像的l1范数直至算法迭代结束。实验结果表明,文中算法能利用少量的投影数据准确地重建出图像,减少了由于投影数据不充分而造成的条状伪影。     

基于SL0压缩感知信号重建的改进算法

SL0算法是一种基于近似L0范数的压缩感知信号重建算法,它采用最速下降法和梯度投影原理,逐步逼近最优解,具有匹配度高、重建时间短、计算量低、不需要信号的稀疏度这个先验条件等优点。但是,它的迭代方向为负梯度方向,存在“锯齿效应”,并且SL0算法及其改进算法(NSL0)中的连续函数“陡峭性”不大,使近似L0范数的估计不精确、收敛速度慢。本文采用“陡峭性”大的近似双曲正切函数,结合修正牛顿法和阻尼牛顿法,提出一种更快速高效的信号重建算法(ANSL0)。数值计算结果表明,在相同的条件下,相比SL0和NSL0算法,ANSL0算法在匹配度、峰值信噪比和信噪比方面都有了较大提高。      

压电微镜薄板的大挠度弯曲偏转角解析

通过弹性力学对自由边界条件下的矩形薄板结构进行理论分析,建立了薄板结构的几何、物理及平衡方程。通过分析薄板纯弯曲情况,求得其挠度曲线函数表达式。运用COMSOL软件对基于压电陶瓷(PZT)材料的方形薄板在该条件下进行仿真分析,并通过参数辨识对仿真与理论进行曲线拟合,验证了理论与仿真的一致性。通过实验测试验证了仿真数据的真实性,并在此基础上解出方形薄板的偏转角度,实现了薄板在激光通信领域中对光束的偏转,进而达到精确控制光束偏转角度的功能。     

Deflection routing in hypercube networks

An approximate analysis of the transient and steady state behavior of deflection routing in hypercube networks is presented, under a uniform traffic model. In deflection routing congestion causes packets admitted to the network to be temporarily misrouted rather than buffered or dropped. The approximations show that deflection routing performs remarkably well in hypercube networks, for small as well as large networks and for the whole range from light to heavy load. Simulations suggest that the approximations are quite accurate     

A Traveling-Wave Electron Deflection System

Several types of traveling-wave electron deflection structures that can be used in microwave oscillographs are described and compared. An interaction structure consisting of a folded wire over a plane is considered in detail, both theoretically and experimentally. A general analysis of the interaction of electrons with sinusoidally varying transverse electric fields is presented and is applied to traveling-wave deflection systems. This analysis gives quantitative information about the interdependence of deflection and drift space lengths, beam velocities, frequencies and phase velocities along the structure. Limitations on the design and performance of traveling-wave deflection systems can be determined from this analysis.     

便携式激光路面弯沉测定仪

叙述了激光路面弯沉测定仪的原理、仪器结构以及技术关键。利用计算机数字图像技术对激光成像进行处理,提高了路面弯沉量的测量精度。实测表明,与传统方法相比,其精度由原来的0.01mm提高到0.007mm。     

OBS网络中偏射路由的研究

目前光突发交换（OBS）技术作为下一代光互联骨干网最有前途的交换方式受到广泛关注。偏射路由是一种有效的竞争解决方案。根据已有的研究,首先介绍了偏射路由的概念;然后探讨了偏射路由解决方案的关键问题,如偏射路由时间、控制分组的格式、节点的功能模块和实现算法;最后将偏射路由与其他竞争解决方案进行了比较。     

Deflection routing in IP optical networks

This paper deals with optical packet switching in a full-IP transport network scenario. Given the technological limits of accomplishing packet buffering in the optical domain, deflection routing is here explored as an alternative technique for resolving packet contentions without buffering packets. Two different network topologies have been considered here, that is a regular six-node network with different connectivity factors and the classical NSF network. A limited amount of optical buffering is considered in the switching nodes that performs both input queuing and shared queuing of packets to be switched. The performance improvements that can be obtained by deflection routing have been evaluated considering different methods for choosing the alternative paths where to deflect packets that cannot be transmitted onto the shortest path to the addressed destination.     

超大偏转角象差理论

本文采用曲轴电子光学理论,研究了超大偏转角情况下的偏转象差.给出了曲轴二级和三级象差公式.计算了均匀偏转场的曲轴二级、三级象差以及屏上光栅.并与一般直轴三级象差理论和解析公式的结果相比较.结果表明,随着偏转角的增大,曲轴三级象差的影响亦增大.当偏转角大于120°时,必须考虑曲轴三级象差的作用.     

电子束曝光机静电偏转系统

以静电极板为电子束曝光机偏转负载，用双通道扫描原理进行扫描，并使用计算机辅助设计研究电子束曝光机聚焦偏转系统的结构。由SDS-3电子束曝光机试验结果表明，复合静电偏转可以达到磁偏转相似的像差水平。     

磁极自会聚偏转系统设计研究

本文对具有较高偏转灵敏度的多段式磁极自会聚偏转系统的结构形式、设计原理、偏转像差的校正方法进行了介绍，并对５１ＦＳ，９０°偏转角的两段式磁极偏转系统计算机辅助设计结果进行了讨论。     

棱镜型光热偏转光谱法的研究

采用棱镜的光色散特性建立了棱镜型光热偏转光谱法的理论框架,研究了激励光源对待测样品表面周期性照射情况下的探测光偏转角与光热信号之间的解析关系。得到了棱镜型样品表面周期性变化的偏转角表达式,探讨了调制频率,样品表面和探测光之间的距离对输出信号强度的影响。结果表明,该方法比传统型光谱法具有理论模型简单、试验容易实现、分辨率高、灵敏度高、测量方便快捷等优点。