基于盲信号分离的复波恢复方法

本文提出一种基于盲信号分离的新的复波恢复方法.首先通过CCD获取同一物体的3幅干涉全息图构成观测信号,然后采用独立分量分析方法从观测信号中分离出只包含复波振幅和相位信息项,有效抑制了零级项,最后用该方法实现了一个纯位相波阵面.实验结果表明,该方法能较好地恢复原复波的振幅和相位信息,即使在频谱混叠情况下,也能有效恢复原复波信号.     

位相复原技术在光学成像质量测评中的应用

对于大口径或特殊波段成像的光学系统,采用常规测试手段难以实现对光学系统成像质量的评估。而光学系统波像差是表征光学系统成像质量的重要指标之一。本文基于信息光学基础理论采用傅立叶变换和迭代算法通过对光学成像系统星点图像（光强点扩散函数PSF）计算分析,从而实现对光学成像系统位相的复原获得波像差信息。本文论述了有关的理论依据和分析计算公式;并研制了位相复原分析计算软件。通过计算机仿真与误差分析论证了研制的位相复原计算方法的正确性,复原误差小于5%。提出了在实际应用中采用此方法时减少复原误差的一种途径。通过实际采集的光学系统星点图像的位相复原实验验证了位相复原分析软件的适用性。此方法为非常规光学成像系统波相差的评估工作提供了新途径。     

Phase Retrieval with a Diffractive Micro Lens Array

Multi-plane phase retrieval is a well established technique for reconstructing both, amplitude and phase of an object wave. This standard technique works best, if the intensity of the object wave changes rapidly along the optical axis. For slowly varying intensities, the iterative procedure may not converge at all. To overcome this limitation we combined the standard technique with a periodic phase element. We demonstrate that a binary diffractive micro lens array with overlapping aperture significantly improves the convergence of phase retrieval and thus the quality of reconstruction. Thus multi-plane phase retrieval can be applied for both rough and smooth phase distributions.     

基于级联相位检索与关联成像的多图像加密研究

光学信息处理技术本身具有高速度、并行性、信息容量大的特点。同时,光波又具有振幅、相位、波长、偏振等多种属性,是多维信息的载体。因此,光学加密在信息安全传输领域意义重大。现有的图像加密方法存在效率低、安全性差、加密容量小等问题。为了实现多图像二次加密传输,提出了一种基于级联相位迭代与计算关联成像的多图像加密算法。该方法可以同时对多幅图像进行高效加密,计算简单,安全可靠,传输数据少。利用相关系数指标评估了该方法的加密效果,并通过仿真实验验证了该方法的有效性和安全性。     

Phase resolving microscopy by multi-plane diffraction detection

An easily applicable quantitative phase-contrast microscopy is presented. A bright-field microscope with a coherent illumination is used. Only a series of diffraction images is taken in different distances from the sample. For reconstruction, a conjugate gradient technique as a new variant of phase retrieval technique is developed. The technique is experimentally investigated in detail. A phase accuracy up to 0.07 rad or a height accuracy of 13 nm in transmission for a binary test sample is reached, respectively.     

基于EPP和计数器8254相位差的高精度测量

论述交流信号的周期、时间差及相位差的高精度测量方法,给出了信号检测电路、EPP与计数器8254的接口电路和主程序流程图。     

周期测量误差对周期信号相位谱的影响

从离散傅氏变换定义出发,探索了周期测量误差对周期信号频谱的影响,并推出了各谐波分量的初相位误差与周期测量误差、一周内采样点数、样本长度所包含的周期数和分量阶数之间的简化关系式,便于工程应用。仿真结果表明,该简化关系式适于工程实际应用。     

条纹投影三维形貌测量的变分模态分解相位提取

针对条纹投影三维形貌测量涉及的相位提取,提出了一种基于变分模态分解的单幅条纹投影相位提取方法。通过建立变分模态分解模型和极小化变分模态分解将单幅投影条纹图分解成背景部分、条纹部分和噪声部分。然后对得到条纹部分进行Hilbert变换和反正切变换得到包裹相位;对其进行质量导向相位解包裹和Zernike多项式去载频得到解包裹相位。将该方法与Fourier变换、连续小波变换进行了对比,结果显示:本文提出的相位提取方法相位误差为3.14×10-4,小于Fourier变换和连续小波变换方法对应的误差3.30×10-4和6.52×10-4。模拟和实验结果表明:本文提出的方法在处理具有边缘信息投影条纹图时具有优势,能够提取出更准确的相位信息,可有效地用于含边缘不连续和突起的三维物体测量。     

基于RGB三基色的实时相位测量轮廓术

提出一种基于彩色三步相移算法和DLP Light Crafter 4500的实时相位测量轮廓术。在测量系统中,DLP Light Crafter 4500快速有序地投影MATLAB生成的三帧相移量为2π/3的R、G、B调制正弦相移光栅条纹到被测物体表面,一台与DLP Light Crafter 4500投影光栅条纹信号同步的高速黑白CMOS相机拍摄受被测物体面形调制的变形条纹。由于捕获的变形条纹间存在颜色失衡,需要采用校正算法进行校正。基于传统的三步相移技术,利用校正后的三帧变形条纹图像可以实时重建被测物体的三维形貌。     

基于微分干涉相衬的相位分析法研究

通过对微分干涉相衬显微定量测量方法进行研究,提出了一种更有效的相位分析法。即在不对双光束干涉光路进行改造或处理的前提下,通过对光学成像进行处理而得到理想的结果。即把图像中的光强信号转变成相位信号,并通过维纳滤波对噪声进行了消除,最后获得表面微观形貌定量参数。     

基于星点图像的小像差复原

提出了一种基于星点图像的小像差光学系统像差复原方法.应用标量衍射理论和Bessel级数,推导了以波像差的Zernike系数为参量的小像差光学系统点扩散函数的解析计算公式,利用该公式给出了基于星点图像的小像差复原问题的目标函数及梯度函数的表达式,并采用最优化方法进行求解.分别在理想情况和噪声情况下数值模拟了光学系统的像差复原,验证了本文提出的像差复原方法的有效性,并分析了星点目标尺寸对复原效果的影响.该方法以波像差的Zernike系数为优化变量,并利用推导得到的解析表达式计算目标函数及其梯度值,避免了常用像差复原算法中所需的傅里叶变换和有限差分等数值运算,提高了复原算法的运算速度.     

基于互相关理论的超声波气体流量测量电路系统

介绍一种基于互相关理论的超声波流量测量电路系统。该系统以数字信号处理器(DSP)为核心,通过采集上、下游流动信号并做互相关运算,计算出互相关函数峰值对应的渡越时间,间接测出流量。采用抛物线插值计算互相关函数峰值,减少测量误差。它对流场不敏感,测量精度高,在气体的测量实验中,取得了比较理想的效果。     

基于ART1神经网络的设计检索

深入研究了基于ART1神经网络的设计检索 ,并对ART1网络的算法进行了改进。改进后的算法可大大减少不必要的零运算 ,提高网络运行效率。与基于BP、Hopfield设计检索系统相比 ,ART1网络具有较大的优越性。主要体现在设计师可根据自己的意图 ,通过调节警戒参数得到所希望的检索结果。文中给出了齿轮类锻件的设计检索实例。     

基于扩展傅里叶变换的可变带宽滤波器设计

本文提出了一种基于扩展傅里叶变换（EFT）的可变带宽滤波器（VBF）设计方法。文中定义了扩展傅里叶变换和线性准时不变（LQTI）系统,分析了线性准时不变系统在扩展傅里叶变换域的频率特性,并利用线性准时不变系统的可变带宽频率特性来构建可变带宽滤波器,同时详细分析了可变带宽滤波器的通带变化情况。这种可变带宽滤波器基于一种简单的更新机制,能够有效降低运行时的复杂度。实验结果证明了基于扩展傅里叶变换的可变带宽滤波器的有效性。     

基于状态图的自动化立体仓库存取方式的研究

在自动化立体仓库管理与控制系统软件的设计中 ,会遇到如何管理各种形式的出入库存取方式和如何有效地使用货位的问题。以状态图的方法详细分析了现有的各种存取操作方式。通过合理的扩展 ,取得了包罗所有情况的出入库存取操作的货位状态转移图 ,从而得出具有实用价值的 8种出入库操作方式。     

Nonstationary multiscale turbulence simulation based on local PCA

Turbulence simulation methods are of fundamental importance for evaluating the performance of control strategies for Adaptive Optics (AO) systems. In order to obtain a reliable evaluation of the performance a statistically accurate turbulence simulation method has to be used. This work generalizes a previously proposed method for turbulence simulation based on the use of a multiscale stochastic model. The main contributions of this work are: first, a multiresolution local PCA representation is considered. In typical operating conditions, the computational load for turbulence simulation is reduced approximately by a factor of 4, with respect to the previously proposed method, by means of this PCA representation. Second, thanks to a different low resolution method, based on a moving average model, the wind velocity can be in any direction (not necessarily that of the spatial axes). Finally, this paper extends the simulation procedure to generate, if needed, turbulence samples by using a more general model than that of the frozen flow hypothesis.     

Optical 3D profilometer for in-process measurement of microsurface based on phase retrieval technique

We have proposed an optical method that can be applied to in-process or in situ measurement of the microsurface profile. The present method is based on optically performed spectral analysis and the phase retrieval technique. Spectral information of a surface profile is obtained by measuring the Fraunhofer diffraction intensity. The phase retrieval technique is used to reconstruct the surface profile from the measured spectrum. We have developed an instrument on the basis of the general principles of the present method, and measured the surface of a reference standard having rectangular pockets 44 nm deep at intervals of 10 μm. The measured surface profile was in good agreement with the nominal dimensions of the specimen as well as the surface profile obtained by atomic force microscopy (AFM).     

基于TRIZ知识库的实例检索研究

为弥补以TRIZ为核心的CAI在实例检索中的不足,通过对TRIZ、CAI及CBR的分析,提出了分析与计算当前问题与成功实例的相似度与匹配度算法,构建了基于当前设计问题与实例间匹配度的功能本体知识库实例检索机制。同时,构建了基于CBR的解题流程。     

相位恢复算法在仿真与实验上的研究

相位恢复算法一直存在着精确度不高,收敛速度慢甚至停滞不前等问题。将基于光强传输方程(TIE)法与G-S迭代算法混合提高了相位恢复的精确度,梯度算法的提出加大了迭代步长,使得收敛速度加快。采用GS-TIE算法和振幅加成梯度算法分别从仿真和实验的角度去比较分析恢复的效果。通过对二维图像仿真得出,振幅加成梯度算法在收敛速度上是GSTIE迭代算法的3倍,精确度是GS-TIE迭代算法的10倍。从实验结果得知,GS-TIE恢复的相位清晰可见,轮廓明显,在边缘处过度均匀,而振幅加成梯度算法相对比较模糊,在轮廓边缘处过度不均匀,悬差较大。     

基于CAN总线的特种自动化立体仓库设计

随着各行业对自动化立体仓库功能的要求越来越高,以及某些特殊货物在存储时的特殊需求,设计并实现了一种特种自动化立体仓库。系统以直线运动单元为运动载体构建了整体机械架构;以CAN总线作为现场总线,构建系统局域网,实现了高安全级别的分布实时控制;最后,采用有限状态机（FSM）的方式对自动化立体仓库控制器进行了建模和设计,实现了一种低成本、高性能的特种自动化立体仓库。