基于旋转多元阵列探测器的快速光声成像系统

为了快速得到高质量的光声重建图像,采用旋转多元线性阵列探测器,可改善投影不均匀的影响,重建复杂吸收体的光声像。由旋转不同角度数的光声像的仿真和实验表明,利用多元线性阵列探测器旋转扫描的光声像,能够更好地反映生物组织的光学吸收分布。该系统有望为组织的在体功能成像提供一种更方便快捷的装置和方法。     

生物组织高对比度的快速光声层析成像

为了得到高对比度的快速光声层析成像,采用甘油增加组织的透明度,结合多元相控技术的成像方法,获得了活体动物不同直径血管的光声重建图像.成像系统的横向分辨率为0.5mm,光声采集成像时间为5s.实验结果表明,该成像方法与现有的方法比较,具有成像对比度高、快速方便等特点,并有望成为一种组织功能在体成像的新方法.     

多传感器线结构光视觉测量系统全局校准

针对现有多传感器线结构光视觉测量系统全局校准过程中通常需要三维测量设备、校准过程复杂等问题,提出了一种基于一维靶标的多传感器线结构光视觉测量系统全局校准方法。此方法以一维靶标为中介,首先由每个线结构光视觉传感器得到光条与一维靶标相交点在各自测量坐标系下的三维坐标,然后由交比不变性得到相交点在一维靶标坐标系下的坐标,进而...     

YDT318-9AU扬声器异音故障检测方法的研究

将扬声器经过信号源扫频激励后得到的响应信号进行短时傅里叶变换得到响应信号的时频图.由于各阶响应频率的能量值不同,因此可以根据时频图按照各阶能量值划分出不同的区域.为全面获得扬声器的异音故障特征,对时频图中划分的各区域中的各列能量求均值和标准差,可得出能量均值曲线的上限和下限,进而得到待测扬声器能量均值曲线与标准能量均值曲线之间的距离差值,该参数的大小反映扬声器偏离合格的程度,实验表明:该方法可有效检测出YDT318-9AU扬声器的异音故障.     

采用条形光栅相位图的液晶空间光调制器的标定

为了提高液晶空间光调制器（LC-SLM）的校准精度,采用条形光栅相位图对LC-SLM进行了标定。首先基于傅里叶光学模拟计算得出了条形光栅相位图对比度与零级衍射光斑光强之间的对应关系,然后搭建实验光路并在LC-SLM上加载了条形光栅相位图,测量LC-SLM控制程序中加载的灰度图所对应的零级衍射光斑光强值,经过分析计算得出计算机灰度信号与相位调制量之间的映射关系,并最终得到了针对488 nm激光的LC-SLM的标定文件LUT。经过标定之后,相位调制曲线的线性相关度可达0.996 4,校正误差仅为0.224 0 rad。结果表明,在LC-SLM上加载复杂的高阶相位,并结合LUT文件可以调制生成高质量的双螺旋光斑。此研究结果表明:针对特定波长,利用条形光栅相位图标定的LC-SLM得到的LUT文件可以使LC-SLM根据加载的相位对光束进行有效调制,且其方法更简单。     

光栅式双目立体视觉传感器的立体匹配方法

光栅式双目立体视觉传感器的难点之一在于立体匹配问题,为此,提出了一种基于极线约束和空间点最小距离搜索的立体匹配方法.该方法将光栅式双目立体视觉传感器看作两个光栅结构光传感器,分别标定后可测定光条中心点关于某个结构光模型的三维坐标,若两点匹配,则其三维坐标间的距离理论上为零.引入极线约束,在左摄像机成像光条上找一个特征点,在右摄像机所成像中便可计算出一条极线与之对应,在极线与各光条中心的交点中寻找匹配点.该方法在三维空间进行匹配,计算量小,能够实现点与点的唯一匹配.仿真实验表明了该方法的有效性.     

应用于光声成像的图像处理与分析

光声成像技术是新一代的无损伤医学成像技术.其中,使用声透镜的光声成像技术是目前国际上一种新的成像方法,具有实时成像的优势.但获得的光声图像存在像素不足、图像尺寸小等缺点.使用MATLAB软件对原始的光声图像进行插值变换和空域图像增强,使图像得到不失真的放大,并且消除背景噪声干扰,突出图像细节部分.结果表明,放大后的光声图像清晰、对比度高,解决了光声图像像素不足、尺寸太小等硬件上目前无法克服的缺点.     

基于改进Census变换的局部立体匹配算法

针对基于传统Census变换的立体匹配算法鲁棒性差和精度不高的问题,提出一种基于改进Census变换的自适应权重立体匹配算法.首先,用Census变换窗口中邻域像素的中值来替换中心像素的灰度值,克服了邻域像素对中心像素的依赖;然后用自适应权重的方法分别计算匹配代价和进行立体匹配,得到初始视差;最后通过左右一致性校验和亚像素提精的方法得到稠密的视差图.实验结果表明,该算法有很强的鲁棒性和很高的匹配精度.     

利用斜方棱镜实现平行光管校准

平行光管是光学实验及计量检测的重要设备.平行光管处于离焦状态将给检测结果带来诸多不良影响.文章提出斜方棱镜校准法,利用斜方棱镜的光轴平移作用,将平行光管的两束边缘光分别入射到同一个CCD中,分划板成像在不同位置则说明分划板偏离物镜后焦面,根据成像位置调整分划板位置,实现平行光管的校准.对可能产生的误差进行了分析,得出在增加8倍望远镜的情况下精度可以达到2”以内,并通过实验验证了该方法的可行性和准确性.     

结合高位深相位光栅图的LC-SLM标定

为了提高对液晶空间光调制器（LC-SLM）的校准精度,采用高位深相位光栅图对LC-SLM进行了标定。在LC-SLM上加载16位深度相位光栅图,并使光束经LC-SLM调制后生成衍射光斑;测量衍射光斑中心光强,经过计算分析得出计算机灰度信号与相位调制量之间的映射关系,最终得出针对488nm激光的LC-SLM标定LUT文件（LUT16）。结果表明,在LC-SLM上加载0~2π涡旋相位,并结合LUT16文件调制光束可以得到光斑质量很好的中空光斑,这与结合LUT8文件调制的中空光斑相比,光斑质量从0.53提高到0.76,提高了1.43倍。针对特定波长,利用高位深相位光栅图标定LC-SLM得到的LUT文件可以使LC-SLM根据加载相位对光束进行有效调制,且调制效果优于结合LUT8对光束进行调制的结果,对LC-SLM的校准精度得到提高。     

基于ISAR图像的矢量脱靶量算法研究

ISAR作为成像雷达的重要分支,其在军事上的应用越来越受到人们的重视,利用ISAR图像实现矢量脱靶量的测量就是其重要应用之一。在获取ISAR图像的基础上,利用同一帧“画面”将靶修正到其几何中心,弹修正到战斗部中心,并给出了修正方法。通过坐标中心平滑与坐标微分求解遭遇段坐标与速度;求取弹靶的分速度和加速度后给出了遭遇段参数相对距离、相对速度和角度的计算公式与方法,最后进行了参数精度分析。     

声场全息重构方法与实验研究

声场全息重构是通过近场声全息重构声源的声辐射特性的一种声场反演方法,是近年来的研究热点问题.基于近场声全息声场重构模型,研究声场全息重构方法;再运用LabVIEW虚拟仪器软件平台,开展了传声器阵列各通道标定校准、数据采集、全息面复声压的获取和声场可视化等声场全息重构实验研究.实验结果表明,声场全息重构实验具有较高的定位精度,同时也验证了声场全息重构方法的有效性和实用性.     

基于Hartmann-Shack传感器的人眼离轴像差测量研究

人眼是一个不完善的成像系统,存在着各种像差,包括轴上像差及轴外像差, 这些像差都会影响视网膜的成像质量。而现阶段大多数人眼像差的检测方法主要针对轴上视场像差的测量,比如离焦、像散以及部分高阶像差的测量。因此提出了基于Hartmann-Shack波前传感器的人眼离轴像差的测量方法,建立测量系统并进行实验研究,当离轴角度从0°偏离到左右各5°、10°时,均方根（RMS）值分别从1.12变化到1.36（1.52）,1.41（1.96）,结果表明随着离轴角度的增加人眼外围视野的成像质量显著下降,原因一方面是人眼离轴像差的增大,另一方面是由于外围视野的感光细胞密度降低。     

频率域光声成像系统的研究

频率域光声成像是指使用连续波激光器输出激光光源,利用该调制后的激光信号辐射组织,在频率域对激励的光声信号进行处理并成像的方式。首先阐述光声成像和频率域光声成像的原理、发展以及研究现状,然后介绍频率域光声成像的具体实验方法和基本重建算法。为了弥补时域光声成像成本高、伤害性大、便携性差等缺点,提出了频率域光声成像的两种成像方式,给出了完整的实验系统结构图,展示其相对于传统时域光声成像不同的研究特点与方向。最后对频率域光声成像进行展望,为光声成像在国内的研究和发展提供一定的借鉴和引导。     

高速列车动态位姿测量方法及校准技术研究

针对高速列车动态位姿测量中高速、大视场和高精度的测量需求,构建由两台高速相机组成的双目视觉测量系统,通过同步捕捉由大功率线激光瞬时光源构造的测量特征,实现对高速列车动态位姿的实时测量。提出基于非成像模型的相机校准方法,重构相机光学成像过程,构造三维空间成像光束和图像像点之间的一一对应关系,通过建立入射光束角度值与像点坐标的数学模型,实现大视场相机的高精度校准。基于光束平差原理,利用已知长度的基准尺实现双相机位置关系的快速精确校准。实验结果表明,采用上述方法可达到±5"的相机校准精度和±0.2mm的双相机校准精度,整个系统能达到±0.5mm的测量精度,为高速列车动态位姿的测量提供了一种全新有效的手段。     

基于背景先验与中心先验的显著性目标检测北大核心CSCD

针对传统的图流行排序显著性目标检测算法存在先验信息单一,显著目标检测不完整的问题,提出一种新的基于背景先验与中心先验的显著性目标检测算法。首先将图像边界节点作为背景种子进行流行排序获得粗略的前景区域,将其再次流行排序得到初步显著图;然后利用Harris角点检测、聚类实现中心先验显著性检测,捕获中心显著信息;最后在初步显著图上融合图像中心显著性,得到最终显著图。本文对综合指标、精确率-召回率曲线、F-measure值以及平均绝对误差(mean absolute error,MAE)值进行实验评估,在公开数据集MSRA-10K和ECSSD上进行的实验结果表明:对比10种主流算法,本文算法在不同的评估指标上都具有较好的表现,且能准确地突出显著目标,提升背景抑制效果。     

基于透明超声换能器的光声显微镜设计

光声显微镜结合了光学成像的高分辨率和声学成像的组织穿透深度,在生物医学领域有着广泛的应用。随着技术的发展,其小型化系统有着新的发展机遇。然而,传统光声显微镜的光路受超声换能器的不透明影响,声-光共聚焦扫描需要复杂的模块,不利于光声系统的小型化发展。提出了基于透明超声换能器的光声显微镜,自主制作了7 MHz透明超声换能器,实现了小型化、低成本、大视场的同轴共焦成像模式。实验结果表明：基于透明超声换能器的光声显微镜,横向分辨率为18.0μm,信噪比高达38 dB,成像范围可达16 mm×16 mm。对小鼠鼠耳皮下血管的成像实验验证了系统具有成像生物组织网络的能力。     

基于正交柱面成像相机空间后方交会的三维坐标测量方法

针对多线阵CCD相机应用于航空、航天等大型装备测量过程中普遍存在的视场遮挡问题,提出一种基于正交柱面成像的单目坐标测量方法。该方法由一个正交柱面成像相机和一个光立体靶组成,应用空间后方交会原理,无需多相机交会即可完成测量。分析了正交柱面相机的测量原理和内参校准过程,设计了光立体靶的结构参数和标定方法。重点研究了正交柱面相机与光立体靶之间的配合测量过程,并推导了坐标解算的数学模型。最后在测量场距离相机3 m的1 000 mm1 000 mm1 000 mm空间内,在水平与竖直方向的距离测量精度优于0.4 mm,深度方向的距离测量精度优于0.7 mm,三维坐标测量误差小于0.5 mm。实验验证结果表明:该方法有效,可被灵活应用,具有良好的测量精度。     

基于互质位置非同步测量的低频声源成像方法

针对声学成像受限于传声器阵列孔径和阵元密度不足，导致在低频、低信噪比条件下声成像分辨率较低的问题，提出一种基于互质位置非同步测量的低频、低信噪比声源高分辨率成像方法。首先，移动原型阵列在互质位置处接收声信号并计算数据缺失的互谱矩阵，然后利用改进的加速近端梯度算法对缺省互谱矩阵进行补全，再对补全后的完整互谱矩阵进行矢量化，最后建立虚拟阵列信号模型并求解。仿真结果表明，在低频、低信噪比条件下，所提方法与以往方法相比，具有更低的定位误差、更高的成像分辨率以及更好的鲁棒性和抗噪性。     

基于Bayes分析的测量仪器的测量过程控制

在两次计量校准间隔期内,采用测量过程控制方法保证测量仪器的精度.针对传统Shewhart控制图方法在统计分析中容易出现“误发警报“错误的问题,提出一种基于Bayes分析的控制图方法,并进行了实验验证.Bayes分析充分利用先验信息,进行分布的参数估计,从而优化控制限.实验表明,与传统的Shewhart控制图相比,改进后的控制图控制限变宽,降低了“误发警报“错误的概率,适合用于小样本核查数据的统计分析.