用于纳米光刻的超分辨缩小成像平板超透镜研究

本文提出和研究了利用超分辨缩小成像平板超透镜,在i线光源波长下实现纳米尺度光刻方法.为了在超 分辨透镜像面位置获得高质量的光刻图形,采用超分辨透镜-光刻胶-反射银膜的结构方式,解决由于超透镜磁场偏振传输模式带来的成像光场畸变问题,大大提高了成像质量和光场对比度.采用掩模图形结构预补偿的方法,消除超分辨透镜的倍率畸变像差...     

微透镜列阵衍射效应所致的串扰

本文分析了微透镜列阵衍射效应的影响因素,推导出了微透镜焦平面上光强分布的解析表达式,对菲涅尔数评价衍射效应的物理含义给予了合理的解释.并利用ZEMAX软件对微透镜列阵进行仿真,基于惠更斯子波直接积分的算法计算得到了微透镜列阵焦平面上的光场强度分布.通过比较不同条件下所得到的计算结果,验证了以菲涅尔数作为微透镜列阵衍射效应评价依据的的合理性,同时验证了以菲涅尔数判断焦斑间串扰的可行性.     

基于点源成像的微球成像分辨能力仿真分析

基于微球透镜的显微成像技术具有方法简单、无需标记等优点,近年来受到了国内外众多研究者的关注。微球透镜成像系统参数变化将直接影响分辨能力,然而,目前缺乏此方面的仿真分析工作。因此,基于点源成像,提出了一种分析微球透镜成像分辨能力的方法,仿真分析了微球尺寸以及微球和点光源距离变化对成像分辨能力的影响。结果表明,成像分辨能力随微球尺寸的增大而下降,微球和点光源距离小于800 nm时,分辨能力随距离的增加呈下降趋势,当距离大于800 nm时,分辨能力不再发生明显变化。仿真结果对微球透镜显微成像实验具有指导意义,提出的方法为仿真分析微球成像分辨能力的研究工作提供了理论基础。     

微透镜列阵成像光刻调焦方法

本文分析了离焦量对微透镜列阵成像光刻图形质量的影响,给出了系统离焦量的容差.同时提出了一种结构简单、可应用于微透镜列阵成像光刻系统调焦的新方法.并将基于该调焦方法的实验装置应用于微透镜列阵成像光刻系统,进行了光刻实验.实验表明,利用该方法时微透镜列阵成像光刻系统调焦,可得到接近微透镜列阵极限像质的光刻图形.     

星载SAR对舰船高分辨成像研究

研究了星载SAR对舰船高分辨成像的难度和方法。在星载SAR舰船数据获取模型的基础上，着重分析了舰船航行以及船体在特定海情时三维转动对星载SAR成像的影响，研究了星载SAR舰船数据的ISAR成像方法，并给出成像算法流程，仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于MAPES的非均匀多基线SAR三维成像算法

多基线合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)通过在高度方向上的多次重复飞行形成了对目标观测的高度向合成孔径,具有高度向分辨能力,能够实现对目标的三维成像.本文针对各条轨迹非等间隔分布的多基线SAR数据,提出了基于缺失数据向量幅度和相位估计(Missing-data Amplitude and Phase Estimation,MAPES)的非均匀多基线SAR的三维成像算法.根据多基线SAR三维成像的信号模型和基于谱估计的三维成像原理,引人MAPES算法对非均匀采样的目标高度向观测数据进行空间谱估计,实现对目标的高程成像,从而得到了基于MAPES算法的非均匀多基线SAR三维成像处理流程.使用MAPES算法对非均匀多基线SAR的仿真数据和微波暗室数据进行了三维成像实验.     

基于喷射效应的太赫兹高分辨成像研究与进展

太赫兹(THz)成像技术,因其具有能量低、透射率高、波谱范围宽等独特的分析能力,已经在生物医学、安全检查、航空航天等领域展现出巨大的优势及潜在的应用价值,但是较低的空间分辨率制约了太赫兹成像技术的进一步应用。太赫兹波通过具有适当折射率的介质结构产生的“太喷射”效应调控亚波长尺寸太赫兹光场,突破衍射极限对显微系统空间分辨率的限制,同时不损失光场能量和光谱信息,实现高通量、超宽谱的远场太赫兹高分辨成像。本文首先介绍基于纳米喷射的微球透镜显微技术,接着介绍基于太喷射的太赫兹显微技术,最后对基于喷射效应的太赫兹高分辨成像技术的前景做了展望。     

短裂纹密度场建模与CT成像仿真

以不同时刻的短裂纹密度场CT仿真成像为研究对象,提出了密度场建模原理,得到了局部质量不守恒和局部质量守恒两种裂纹扩展模型;利用亚体素模型、裂纹离散化、亚体素级的短裂纹扩展算法并扩展了建模软件的文件建模功能,分别得到了相应的CT检测样本模型文件,实现了局部质量不守恒和局部质量守恒两种情形下的裂纹扩展建模;通过获取不同时刻的CT检测样本模型文件,利用CT仿真系统重建了不同时刻的密度场图像,建立了不同裂纹扩展阶段的演化记录.     

基于镜面折反射全景成像的三维重建方法研究

针对基于图像的三维重建过程中成像系统获得的双视点或多视点图像不能一次性完整建模、图像匹配过程中计算复杂度高、标定繁琐的问题,设计了一种基于镜面折反射全景成像技术的单目多视角立体视觉系统及三维建模算法。该方法根据立体视觉传感器获取被测物体表面信息图像,通过阈值分割将图像分割为5个基本视图,并建立空间几何约束关系;使用离散的体素来表示被重构物体的几何信息,采用光一致性约束进行物体表面点的判断;通过轮廓体素遍历获取物体三维模型。该方法能一次性获得物体不同视角全方位图像信息,根据空间几何约束、纹理颜色约束及物体曲线约束,快速重构出物体的三维几何模型。该方法降低了匹配计算的复杂度和硬件使用成本,其有效性已在实际系统中得到了验证。     

基于最小二乘准则的模糊估计和图像复原

在计算光学显微成像技术中,点扩展函数往往是未知的,且不易获取,从而给图像复原带来很大困难。基于最小二乘准则和最优化理论,提出了利用变尺度法的三维点扩展函数参数估计算法;针对传统EM算法存在复原效果细节丢失严重等问题,提出最小二乘共轭梯度三维图像复原算法。算法在点扩展函数参数估计和求解真实图像之间进行交替迭代,从而得到图像的最优估计。实验表明,新算法在较短时间内,能够较准确地估计出点扩展函数参数,并得到较好的复原结果。     

基于坐标变换法的红外成像模型

针对气动光学传输效应,本丈提出一种用坐标旋转法追迹空间任意若干条光线得到光学传递函数(OTF)来计算成像的模型.该方法根据几何光学成像和坐标旋转变换原理,采用基于计算流体力学(CFD)网格的超高声速流场密度数据建立了成像模型,模拟出了流场的降晰效应,并且对仿真结果进行了对比分析.实验结果表明,该模型在一定的精度内反映了现有的气动光学降晰现象.最后探讨了模型的精度及工程应用的意义.     

基于光场内联遮挡处理的噪声场景深度获取

光场相机通过单次曝光同时从多个视角采样单个场景,在深度估计领域具有独特优势.噪声场景下的深度获取是光场图像深度估计的难点之一.传统针对噪声场景的深度获取方法大多仅适用于非遮挡情况,无法较好处理包含遮挡区域的噪声场景.针对含遮挡的噪声场景深度估计问题,提出了基于内联遮挡处理的深度估计方法.该方法采用内联遮挡处理框架,通过...     

角度差异强化的光场图像超分网络

由于采用了更为先进的成像技术，光场相机可以同步获取场景的空间信息与角度信息。该技术以牺牲空间分辨率为代价，实现了更高维度的场景表示。为了提高光场相机拍摄场景的空间分辨率，本文搭建了角度差异强化的光场超分辨率重构网络。该网络先采用8个多分支残差块实现浅层特征提取，再采用4个强化的角度可变形对准模块实现深层特征提取，最后采用6个简化的残差特征蒸馏模块和像素洗牌模块完成数据重构。所提网络在利用光场角度差异完成空间信息超分时，更加强调视图自身特征的深入挖掘，以获得更加丰富的视图间差异特征。在5组公开的光场数据集上对本文所提网络的性能进行了验证，本文算法获得了PSNR、SSIM值更高的高分辨率光场子孔径图像。     

合成孔径成像中掩埋目标的深度误差分析

在掩埋目标三维成像过程中,沉积层底质的不同与掩埋深度的变化,会使成像结果中目标深度与真实深度出现偏差。针对这一问题,可以利用下视的面阵合成孔径三维成像算法,通过构建水下分层模型与声速剖面模型,对掩埋点目标进行三维成像仿真。通过改变沉积层底质与掩埋深度,从理论分析与仿真结果研究深度误差的变化。研究表明,深度误差随沉积层声速和掩埋深度的增加而不断变大。     

单层曲面复眼成像系统的优化设计

与传统曲面复眼结构不同,提出了在曲面基底上设计非均一微透镜阵列的构想.整个透镜阵列呈环状对称分布,沿径向排列的各级透镜其焦距由所处位置决定,与基底到光探测阵列的距离相吻合.根据几何光学成像原理计算了各级透镜的设计参数并通过光线追迹加以验证.仿真结果表明,这种设计可对全视场在光探测阵列上聚焦,解决了传统曲面复眼边缘视场成像质量急剧下降的问题.同时还论证了采用光刻胶热熔法在曲面基底上制作非均一微透镜阵列的可行性.     

机载下视三维成像合成孔径雷达空间分辨特性

介绍了基于阵列天线的机载下视三维成像合成孔径雷达(3D-SAR)实现三维分辨成像的基本原理,建立了机载下视3D-SAR的原始回波信号模型,得到了回波信号分别在方位向、跨航向和高程向上的波数域支持带,推导了机载下视3D-SAR的空间三维分辨率的解析表达式.结合计算机仿真,分析了机载下视3D-SAR的空间三维分辨特性,并重点分析了影响跨航向分辨率和高程向分辨率的系统参数,得出了机载下视3D-SAR在跨航向和高程向上的分辨率都具有空变特性的结论.本文的研究对系统参数设计和系统性能指标分析有一定的指导意义.     

结构光投影三维面形测量及纹理贴图方法

针对光学三维传感中的纹理映射贴图问题,文章在利用结构光投影双目视觉测量系统获取待测场景面形的三维点云数据后,探究完成物体纹理信息(灰度和彩色)的获取及映射方法。在无额外彩色成像设备的条件下,分别提出了两种(灰度和彩色)纹理获取方法。在使用额外纹理相机前提条件下,首先提出了通过增设标记点实现自由纹理映射的方案。随后,为了摆脱对于标记点的依赖,提出了利用物体本征特征信息实现无约束自由纹理映射的方案。本文提出了不同应用场景下三维点云数据纹理映射的三种实用、可行方案,实验证明了它们的可行性。这些纹理映射方案可为文物数字化、逆向工程等领域提供简单易行的含真彩色纹理的三维信息获取手段。     

嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节新方法

为了提高二维视觉测量的精度,本文提出了一种嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节的新方法(面积法).该方法将立体成像原理与数字图像处理结合,采用Harris算子与空间矩结合提取特征点亚像素坐标,利用海伦公式计算特定区域的面积,再根据相机镜头与被测物相对倾斜时特定区域的面积变化规律,准确的判断光轴与物面垂直度.实验证明,该方法操作简单,稳定性好,实用性强,能够很好的提高二维视觉测量的精度.该方法已应用在嵌入式机器视觉工业现场.     

接近式光刻图形失真的部分相干光理论分析

光刻过程中由于光的衍射效应产生的非线性畸变对光刻面形质量具有严重影响,是造成光刻微结构图形失真的主要原因之一,为此,研究了接近式紫外光刻中部分相干光的传播过程,建立了相应的光刻理论模型,对光刻成像中的误差产生机理进行分析．该模型综合考虑光源和照明系统对掩模微结构附近光场相干性的影响,将光刻模拟分为3部分．首先根据VanCittert-Zernike定理确定了光源经扩束准直系统传播到蝇眼透镜入射面时光场上任2点的互强度．然后应用部分相干光的传播理论,由Hopkins公式得到部分相干光经蝇眼透镜传播到掩模平面后其上任一点对的复相干度的分布规律．最后根据互强度传播定律,分析从掩模面到光刻胶表面的衍射效应,得到光刻胶表面的光强分布及变化规律,并且通过误差的仿真分析模拟得到光刻胶图形轮廓．结果表明,理论模拟结果与实验较为吻合．该方法能准确地得到衍射光场的分布,进行光刻误差分析,从而能较好地发现曝光图形缺陷．     

基于径向基函数的高效网格变形算法研究

在流固耦合时域仿真与气动外形优化中,网格变形技术得到了普遍应用。基于径向基函数的网格变形技术以其诸多优良的特性,在近年来得到了广泛的关注。其基本原理是采用物面网格节点的位移构造一个径向基函数序列,再利用此序列将物面的位移光滑的插值到空间网格上。其计算耗时与物面插值节点数与空间等插值节点数的乘积成正比,为了减少其计算量,目前多数文献集中于使用数据精简算法减少物面插值节点数。本文通过引入子空间逐级逼近思想,构造了一种精简空间待插值节点数的方案,该方案主要思想是采用多次插值,每一次插值的对象为上一次插值在物面产生的误差,并且通过限制每一次插值的插值区域来实现减缩空间节点的目的。计算结果表明此方案可以支持大变形运动,同时显著的减少了计算时间。