基于立体视觉的水下三维测量系统研究

随着我国海洋战略的提出,对于海洋观测技术和装备的需求日趋迫切。针对现有水下成像系统无法实现精确三维测量这一难题,该文提出了一种基于双目立体视觉原理的水下三维测量系统研究方法,并对其可行性进行了验证。针对水下成像过程存在的水体界面折射问题,该文提出了相应的相机成像模型及系统参数标定方法,建立了防水深度达 30 m 的双目水下测量及照明装置,并在水池、近海条件下进行了实地测试。实验结果显示,在水体条件较好的情况下,系统观测距离可达 8 m 以上,有效测量距离为 0.5～4.5 m,在 0.5 m 和 4.5 m 距离处的测量误差分别为 2 mm 和 20 mm。实验验证了 水下双目成像模型、立体标定、测量模型等方法的有效性和精确性,可为水下检修作业等海洋工程行业提供一种有效的三维测量技术手段。     

空间欠采样太赫兹时域光谱成像方法

文章针对传统太赫兹时域光谱成像技术存在的扫描时间长以及数据存储量大等问题,提出了一种基于压缩感知理论的空间欠采样太赫兹时域光谱成像方法。首先通过扫描电机获得目标非等间隔欠采样信号,然后利用压缩感知方法来重构缺失像素点的太赫兹信息。实验结果显示,当压缩比为0.5时,所重构的太赫兹信号与全采样条件下的信号相关性可达99.95%。通过对压缩重建图像的显示分析,时域图像中的缓变区域和频谱成像中的低频信号恢复效果较好。该方法为快速太赫兹光谱成像提供了一种有效的技术手段。     

多光束傅里叶望远镜的移频设计

多光束傅里叶望远镜(MFT)对运动的深空暗目标快速成像有着独特的优势,但光学、电学、机械、软件等未突破的关键技术制约着其发展。根据傅里叶望远镜的成像原理和戈洛姆法则(Golomb ruler),分析选取了多光束成像下每束光的移频量,并设计了符合系统要求的声光移频器。结果表明,采用Golomb ruler时,31束光系统下的最大相对移频量为7.47MHz,设计的声光移频器通光孔径为8mm,全频带下最低衍射效率为0.9021,各指标都能满足系统需求。因此,多光束傅里叶望远镜的移频技术可行。     

基于浮标平台的海洋生物化学要素原位监测仪器研制与近海实验研究

海洋生物化学要素是海洋环境与生态监测的重要对象。传统的监测方法多基于人工操作,需 要使用化学试剂,不仅测量时间长,而且无法及时准确反映海水的当前状态。该文基于光学传感的方 法,研究无需化学试剂的海洋叶绿素 a、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)原位传感器和水下浮 游生物成像仪,并基于浮标平台在近海开展了海洋原位测量实验和示范。在海试过程中,通过采用环 境友好的生物涂料和机械刷设计,克服了生物附着对传感器连续工作的影响,实现了传感器连续原位 工作 6 个月以上,实验结果准确反映了海水的真实状态。     

空调铝箔用高耐水性含氟丙烯酸疏水涂料的研制

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)以及丙烯酸十八酯(SA)为原料,甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)为羟基功能单体,含氟丙烯酸酯单体为有机氟改性剂,通过溶液自由基聚合反应制备了含氟丙烯酸树脂溶液,再与固化剂配合使用制得高耐水性疏水涂膜。研究了不同含氟丙烯酸酯单体对涂膜的水接触角和水溶率的影响,讨论了甲基丙烯酸全氟烷基乙酯(PFMA)与HEMA不同用量对涂膜的疏水性和耐水性的影响,获得了最佳反应配方:MMA 57%,BA 12%,SA 4%,PFMA 20%,HEMA 7%。对优化配方下制备的涂膜进行了红外光谱分析,与市售涂料相比,测试了涂膜的综合性能。结果表明,最佳反应配方制备的涂膜的水接触角为132.7°、水溶率为4.1%,综合性能与美国Ultratech公司生产的空调铝箔用超疏水涂料Ultra AC系列透明清漆相当。该涂料满足空调铝箔表面处理要求。     

弹性产品用聚酰胺树脂3D打印通用型粉末材料及黏结溶液的研究

以工业上通用的聚酰胺树脂和聚乙烯醇为原料,不需要经过特殊化学处理,直接复配成粉末材料,并以完全无污染的去离子水作为黏结溶液,然后经3D打印制取产品。考察了粉末材料原料配比对产品的弯曲强度和成型精度相对误差的影响规律,确定了粉末材料的最佳配方;并研究了黏结溶液表面张力对液滴成形及其铺展行为的影响规律,确定了黏结溶液最佳物化参数。最佳3D打印产品的弯曲强度为0.8~1.8 MPa,各方向精度误差小于10%,基本满足弹性产品实用需求。