软分割约束边缘保持插值的半自动2D转3D

半自动2D转3D将用户标注的稀疏深度转换成稠密深度,是解决3D片源不足的主要手段之一.针对现有方法利用硬分割增强深度边缘引入误差的问题,提出像素点与超像素深度一致性约束的边缘保持插值方法.首先,建立像素点深度和超像素深度传播的能量模型,通过像素点与所属超像素间深度差异的约束项将二者关联起来;其次,利用矩阵表示形式将两个能量模型的最优化转换成一个稀疏线性方程组的求解问题.通过超像素提供的约束项,可避免深度传播穿过低对比度边缘区域,从而能保持对象边缘.实验结果表明,本文方法对象边缘处深度恢复的准确性优于融合图割的随机游走方法,PSNR改善了1.5dB以上.     

一种新型结构长周期光纤光栅光谱特性研究

基于长周期光纤光栅(LPFG)包层有效折射率与包层半径、折射率和环境折射率的良好相关性,提出一种LPFG的新颖结构。利用传输矩阵法和三包层光纤的色散方程对其建模,mathcad15计算软件进行数值仿真和模拟。得到新型结构LPFG谐振峰发生分裂,即一个透射峰分裂为两个;两个分裂峰谐振波长间距随着腐蚀段包层半径的减小或填充材料厚度的增大而增加,模式越高增加越快;同时分裂峰间距在填充材料折射率小于1.4和大于1.48时基本不变,而在1.4和1.48之间分裂峰间距变化显著,在1.44附近达到极值。此种结构LPFG设计上的特殊性即可弥补半腐蚀LPFG容易断的不足,又可通过填充敏感材料且利用分裂峰间距定标而提高气体或液体浓度传感灵敏度。     

一种两段式FBG应变和温度同步测量的实现

为解决光纤布拉格光栅(FBG)的应变和温度交叉敏感性问题,本文基于FBG纤芯有效折射率与纤芯半径的良好相关性,提出一种半腐蚀FBG的新颖结构。即一根FBG被分成等长两部分,用HF酸腐蚀其1/2区域直到纤芯半径。采用传输矩阵法和纤芯基模有效折射率的色散方程对两段式FBG建模,利用Mathcad 15计算软件进行数值仿真和模拟。仿真结果表明,FBG反射峰发生分裂,即一个反射峰分裂为两个,且当纤芯半径变小时,腐蚀段FBG谐振波长蓝移,而未腐蚀段FBG谐振波长基本不变;纤芯半径越小,两段FBG谐振波长的间距越大。实验结果表明,实现了应变和温度的同步测量,得到应变和温度的传感精度分别为7.2με和1.1℃。     

提高学生自主学习能力的课堂教学改革与实践——以“光电信号检测”课程为例

大学生拥有自主学习能力是将来适应社会,成为可持续发展人才的重要因素,但现状却令人堪忧。本文首先指出被动教学模式是造成学生自主学习能力低的主要原因,然后以"光电信号检测课程"为例,提出在课堂教学中进行多种形式的课堂教学模式和CDIO实践教学模式等教学改革措施,使学生的自主学习能力、创新设计能力都得到锻炼和提高。     

金属核壳结构在不同介质环境中的表面等离子体消光特性研究

本文利用Mie散射理论计算了在不同介质环境中银纳米核壳结构的表面等离子共振消光谱,研究了内核的直径、金属壳层的厚度以及周围介质折射率对表面等离子共振特性的影响,结果表明,对于内核尺寸较小的核壳结构,外界折射率的增加所导致的自由电子振荡回复力的减小,不仅会引起共振峰的红移,还会导致消光强度的增大。同时,外界折射率环境对核壳的球模式和腔模式的耦合作用影响显著,折射率越高,耦合分裂越强烈,反对称模式共振峰越明显。     

图像引导的二阶总广义变分稀疏深度图的稠密重构

利用图像颜色信息进行深度图重构,可以恢复对象边界处的深度不连续性,但无法保证对象内部的深度均匀性。为解决该问题,提出图像引导下总广义变分正则化的深度图重构模型。该模型利用扩散张量将图像提供的边缘信息引入二阶总广义变分正则项,使得重构深度在保持对象边缘的同时逼近分段仿射平面,从而保证恢复深度既保持对象边界处的不连续性,又具有对象内部的均匀性。通过Legendre-Fenchel变换将模型转换成等效的凸凹鞍点问题,从而得到高效的一阶原始对偶求解算法。实验结果表明,该方法能够恢复尖锐的对象边缘,同时保持对象内部的深度均匀性。与现有算法相比,所提方法具有更高的峰值信噪比、归一化互协方差和更低的平均绝对误差。     

半腐蚀长周期光纤光栅光谱特性研究

基于长周期光纤光栅(LPFG)包层有效折射率与包层半径的良好相关性,提出一种半腐蚀长周期光纤光栅的新颖设计。将一根长周期光纤光栅分成等长的两部分,用HF酸腐蚀其中的一半区域,此时整根LPFG可看成具有不同谐振波长的两个半长度LPFG的级联。利用传输矩阵方法和三层介质光纤模型的色散方程分析了该种LPFG的光谱特性:随着腐蚀段包层半径的减小,两个分裂峰谐振波长之间距离增大,且模式越高间距越大。同时实现了应变和温度的同步测量,得到应变和温度的传感精度分别为±8.9με和1.4℃。因此半腐蚀LPFG传感器可为解决LPFG交叉敏感问题提供有效方法。     

微纳双FBG高灵敏度折射率传感特性研究

光纤布拉格光栅(FBG)的倏逝波场随着其半径的 减小而增强,从而对环境折射 率响应灵敏度同步提高,但其对折射率敏感的同时存在温度交叉敏感性;而微纳双FBG传感 器实现高灵敏度折射率传感的同时又可解决温度交叉敏感问题。本文利用2层和3层光纤纤芯 基模的色散方 程分析了微纳双FBG的折射率传感灵敏度与其半径之间的关系,发现其半径越小,折射率 传 感灵敏度越大。实验研究了不同半径的双FBG在温度补偿情况下的折射率传感灵敏度,得到 半径为0.3μm的双FBG折射率传感灵敏度为1.057μm/RIU。     

渐变光栅区长度和形状对双锥型FBG光谱特性的影响

提出一种双锥型光纤光栅(FBG),利用传输矩阵方法分析了其渐变光栅区长度和形状对光 栅 反射谱的影响规律。研究表明:随着渐变光栅区长度的增大,两主峰中间的次级峰幅值按不 同比例增大, 中间部分比例大,两侧比例小。当渐变光栅区长度增大1个数量级后,中间次峰有明显的交 联趋势,随 着长度进一步增大,中间次峰完全连接在一起,并与两个主峰等幅变化;渐变光栅区为线性 和指数两种 形状时,双锥型FBG光谱分布几乎相同,而当渐变光栅区为抛物线形状时,各次级 峰右移至右侧主峰两侧,且幅度以主峰为中心逐渐降低。利用实验初步验证了理论分析的正 确性。     

超宽带太阳能电磁吸收器优化设计研究

基于不同材料和尺寸的三光栅级联顶层结构设计 了一种太阳能超宽带吸收器。采用时域有限差分法FDTD数值 模拟了铬膜厚度、缓冲层折射率和厚度、吸收器单元周期及三光栅宽度比和高度比等结构设 计参数对共振吸收光谱带宽 和吸收率的影响规律。同时借助选取波长下的电磁场分布规律、结合局域表面等离子体共振 探究了宽光谱、高吸收率产 生的物理机制。仿真结果表明,材料和结构参数不同的三个单光栅级联可明显拓宽入射光的 吸收光谱带宽;优化吸收器 结构设计参数后,获得了横跨部分紫外光、全部可见光和部分红外波段的宽频带,高达2.2 μm的吸收谱宽,近1μm红外频 段的吸收率可达完美吸收;并且吸收器在较宽的入射角范围内依然能保持良好的吸收性能和 极化的敏感特性。本文所设 计的吸收器结构简单,尺寸小,易与芯片集成,可在光伏发电、太阳能热处理和光探测等方 面均具有潜在的应用前景。