全息扫描成像的三维空间变换

全息扫描成像系统具有体积小、重量轻、结构简单等特点，它可用于小型物体的三维成像、大型物体某一侧面的浮雕式图像及地貌图的制作等，同时它又能克服传统电子扫描摄像系统无法采集三维空间信息的缺陷，这为计算机进行三维图像处理提供了必要的条件。为此根据给定参数设计了全息扫描装置，并讨论了物体成像点的三维空间坐标转换。     

三维图像全息扫描成像的研究

激光扫描成像系统可用于物体的三维成像、大型物体某一侧面的浮雕式图像及地貌图的制作等，它克服了传统电子扫描摄像系统无法采集三维空间信息的缺陷，为计算机进行三维图像处理提供了必要的条件。利用Nd：YAG激光器作为发射源，用二维全息扫描的方式对目标进行数据采集，经透射变换后在计算机屏幕上形成三维立体图像。     

用于三维成像的激光传感器旋转扫描系统

以实现物体三维成像为目的,设计用于三维成像的激光传感器旋转扫描系统。激光传感器采集物体光条图像,将光条图像传到上位机,使用旋转扫描测量模型获取物体光束的三维空间坐标数据,使用OpenGL开发图形库构建物体三维云图,将光条图像按照3D轮廓扫描顺序获取物体红、绿、蓝分量,将这些分量与物体3D空间坐标数据整合后,完成物体三维云图着色。实验结果表明：该系统具备较丰富的伺服控制功能,且标定物体光平面坐标误差仅为0.005 mm;物体三维成像逼真度较高,与实物颜色较为接近,三维成像效果优秀。     

基于迈克耳孙干涉仪的非相干数字全息显微成像

采用基于迈克耳孙干涉仪的非相干数字全息显微成像系统能够得到物体在非相干光照明下的全息图。对基于迈克耳孙干涉仪的非相干数字全息显微成像系统进行了理论和实验研究。利用标量衍射理论计算了该系统在记录过程中的点扩展函数,获得了系统横向放大率及重建距离的具体表达式。搭建了基于迈克耳孙干涉仪的非相干数字全息显微成像系统的实验光路,利用CCD记录全息图,用广义相移数字全息干涉术去除孪生像与零级像,并用角谱算法得到了清晰的重建像。实现了分辨率板和洋葱表皮细胞等样品的非相干全息显微成像,验证了该系统的可行性。分辨率板的成像实验表明,该系统的横向分辨率可达512lp/mm。微米洁面刷软毛的成像实验表明,该系统具有呈现物体三维结构的特性。     

三维海洋侦察扫描管激光雷达

直到最近海中物体高分辨率三维成像还是一个让人难以捉摸的目标。然而,激光器和接收器技术上的进展才使得这种成像能力达到了力所能及的程度。有两种传统海洋遥感系统,即线扫描成像系统和选通照相成像系统。在线扫描系统中,在它的发射/接收结构中分别配置一个窄光束连     

全息真三维显示系统

电脑屏显实际上是平面显示,尽管其有“立体”的视感,然而那只是一种具有心理景深的“伪三维”平面显示。真三维显示技术是在三维立体空间对物体成像,具有真正的物理景深。本文研究的是真三维的全息显示系统,分别介绍了五种真三维显示系统,对真三维全息显示中关键技术问题进行了分析和讨论。     

基于环形光瞳的光学扫描全息系统实现边缘提取

提出一种在光学扫描全息系统中采用环形光瞳滤波器来实现选择性边缘提取的方法,基于双光瞳外差扫描技术使用单个二维光学扫描来获取三维物体的全息信息。首先,采用小孔滤波器和环形光瞳滤波器作为两个光瞳来形成复合光场对物体进行扫描,以提取物体的边缘信息;其次,通过移动并破坏环形光瞳滤波器的对称性,并选择两个完全相同的环形光瞳滤波器来实现对物体各向异性的选择性提取。计算机仿真实验的结果表明,通过在光学扫描全息系统中使用环形光瞳滤波器,可以很好地实现各向同性与各向异性的选择性边缘提取。     

非相干全息术成像特性及研究进展

非相干光照明的物体或者自发光物体可以认为是由无数多个点源构成,任意两点发出的光波之间不具有相干性,但同一物点发出的光被分束后是空间自相干的。非相干全息术通过某种光学技术将来源于非相干物体上同一点的光波分为两束,由于这两束光是空间自相干的,因而两束光可以干涉实现点源全息图的记录,所有点源全息图的非相干叠加构成物体的全息图。对全息图进行光学或数值重建可以恢复原始物体的三维信息。近年来,非相干全息术已经在非扫描荧光显微成像、非相干彩色全息显示和自适应光学领域展示了其应用的潜力。阐明了非相干全息术记录和再现的基本原理,介绍了记录非相干数字全息图的系统与方法,重点分析和讨论了基于自参考光的同轴数字全息成像系统的成像特性、应用的优势和局限,并介绍了这些方面的研究进展。     

结构光三维成像技术

近年来,结构光三维成像技术被深入研究和广泛应用,通常采用的技术方案是投影一个载频条纹到被测物体表面,利用成像设备从另一个角度记录受被测物体高度调制的变形条纹图像,再从获取的变形条纹图中数字解调重建出被测物体的三维数字像。与全息三维成像对应,结构光三维成像过程也是两步成像过程,先获取物体被结构光条纹调制的二维图像,再从包含变形条纹的二维像中通过数字重建方法得到物体的三维数字像。主要回顾了本课题组在基于结构光三维成像技术研究中的进展,讨论了基于傅里叶条纹分析、相移条纹分析和动态过程三维成像的方法,给出了相关应用的实验结果,分析了结构光三维成像的特点以及该领域今后的发展动向。     

数字全息显微中自动调焦技术及其应用 （封面文章） （特邀）

数字全息显微技术(Digital Holographic Microscopy, DHM)将光学干涉和光学显微技术相结合,为微观物体的三维形貌、透明物体的厚度/折射率分布提供了一种快速、无损测量手段。数字全息显微可以通过计算机模拟物光波的衍射传播以实现对被测样品的数字调焦。然而,这一过程需要事先知道全息图到物体像面的距离(文中称为离焦距离)。如何自动获得离焦距离一直是数字全息显微技术中的研究热点。为此,文中着重介绍了基于锐度度量、能量集中度、振幅模量分析、稀疏度测量以及不同照明调制的离焦量获取方法。利用该离焦量可以实现对运动样品或动态过程的自动调焦,为运动物体或动态过程的跟踪观测和实时干预提供了有力手段。此外,文中还介绍了数字全息显微自动调焦技术在细胞、三维粒子场上成像、识别和追踪以及生物组织三维成像等方面的应用。     

参数法P3P模型在视觉坐标测量中的应用

P3P问题的求解是视觉坐标测量系统建模的数学理论基础,传统上利用通用余弦定理和正弦定理求解.为快速精确地求取控制点三维坐标,提出一种利用参数法求解P3P模型解析解的计算方法,并将该模型应用到视觉坐标测量过程中,通过精确求解共线三控制点在摄像机坐标系下的坐标.进而求出与其位置关系已知的被测点三维坐标.介绍了该测量系统的结构、测量原理、计算模型、实验过程以及实验结果,并与传统的利用通用余弦求解模型的计算结果进行了比较,说明本计算方法不仅简单直观,而且精度较高,非常适合应用在视觉坐标测量过程中.     

光电式倾角传感技术研究

介绍一种二维光电倾角仪,该仪器采用液体摆原理,由激光器、望远镜、二维PSD器件等部分组成,可获得良好的精度与稳定性,角分辨率小于1角秒     

脱离传统显微镜的微型光镊微操作仪的研制

脱离了传统商业显微镜系统,成功研制一套具有单光束梯度力阱核心功能的微型光镊仪器,同时实现了对微粒的三维捕获和pN力的测量。系统采用无穷远光学成像设计、半导体激光光源和LED照明,千分尺三维操控平台,形成全封闭光路,一体化工艺设计的整机系统。操纵稳定,结构紧凑,可定量测量,抗干扰能力强,使用调节方便。仪器体积小巧,制造成本低,便于光力学效应的认知教育,也可用于微米微粒的操作探测等科学研究和应用,有利于专业光镊仪器的市场推广。     

基于隐马尔可夫高斯随机场模型的模糊聚类高分辨率遥感影像分割算法

本文利用隐马尔可夫随机场和高斯模型分别建立标号场和特征场的邻域关系,提出了基于隐马尔可夫高斯随机场模型的模糊聚类分割算法。该算法用隐马尔可夫随机场模型定义先验概率,并将该先验概率作为尺度控制因子引入到KL（Kullback-Lerbler）信息中,在目标函数的定义中,KL信息作为规则化项,其系数表示算法的模糊程度。在基于高斯模型的后验概率中,像素相关性被定义在空间和谱间,并用该概率的负对数值表征像素点到聚类中心的非相似性测度。通过对合成遥感影像和高分辨率遥感影像进行分割实验,证明了算法的有效性和普适性。     

Fabrication of a 3-dimensional microstructure by sequential anodic oxidation (SAO)

Scanning probe lithography (SPL) has considerable potential for producing small features (<100 nm) with a high spatial precision, and would be useful for fabricating 2-dimensional (2D) structures. However, it has not been used successfully in the fabrication of 3-dimensional (3D) structures due to the low aspect ratio of the resulting feature. Herein, we describe a simple 3D pattering method with repeated SPL, in which precise layer-by-layer alignment is not needed. Results and processes of the pattern can be readily observed in real-time. Using the proposed method, we successfully fabricated a 3D pyramidal structure. Additional growth for repeated oxidation was observed due to the superposition of energy absorbed on the pre-oxidized species.     

Reliability evaluation of combined k-out-of-n:F,consecutive-k-out-of-n:F and linear connected-(r, s)-out-of-(m, n):Fsystem structures

Based on a real industrial application, three new system reliability models are proposed: combined k-out-of-n:F and consecutive-k _c-out-of-n:F system; combined k-out-of-m·n:F and linear connected-(r,s)-out-of-(m,n):F system; and combined k-out-of-m·n:F consecutive-k_c-out-of-n:F and linear connected-(r,s)-out-of-(m,n):F system. Reliability evaluation algorithms are provided for these models. The computation times of the algorithms for these models are, respectively: O(n·k), O(k·n·2 ^m·s^m-r+2), O(k·n·(2k_c )^m·s^m-r+1). The algorithms are used for system reliability evaluation of furnace systems. The concept of the combined k-out-of-n:F and 1-dimensional and 2-dimensional consecutive-k-out-of-n:F systems can be extended to other variations of the consecutive-k-out-of-n:F systems, e.g., the consecutive-k-out-of-n:G system and 1-dimensional and 2-dimensional r-within-k-out-of-n:F systems. The concept of Markov chain imbeddable (MIS) systems is another excellent tool that can be used for analysis of such combined system structures     

Systematic generation of linear allocation functions in systolic array design

Linear allocation functions are commonly used in mapping programs expressed as systems of recurrence equations to systolic arrays. The interconnections in a systolic array are usually required to belong to a small set ofpermissible vectors. Thus, the design space of all systolic arrays that can be derived from a given program is limited, regardless of the program being mapped. By investigating the nature of this constraint of permissible interconnections, we derive upper bounds on the number of possible systolic arrays that can be derived. These bounds are surprisingly small: there can be no more than 4 linear systolic implementations of 2-dimensional recurrences, and no more than 13 (purely systolic) planar arrays for a 3-dimensional system of recurrences. We present an efficient procedure to utilize thse bounds to generate all possible linear allocation functions for a given system of recurrences, and show how it may be used for the computer-aided design of optimal systolic arrays.Supported by NSF grant MIP-8802454. Authors' email address:     

融入曲率尺度空间算法的图像配准方法

为了满足图像配准对于实时性的要求,提出融入曲率尺度空间算法的图像配准方法.首先使用曲率尺度空间算法提取图像角点特征,然后使用改进的加速稳健特征算法生成64维角点特征描述子向量并将描述子向量降维到24维,最后使用改进的相似性距离算法和随机采样一致性算法进行匹配.仿真实验一表明:在图像配准准确度方面与传统尺度不变特征变换算...     

基于BP神经网络的空时分组码识别算法

针对多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统中空时分组码（Space-Time Block Code,STBC）的盲识别问题,提出了一种基于BP神经网络的空时码识别算法。首先对先前学者提出的基于空时相关矩阵的F范数在新的空时码集下的区分性进行了验证,并基于该范数设计了用于空时码识别的六维特征,最后使用BP神经网络对提取的六维特征进行分类以获得识别结果。相比于传统算法,本文算法可识别的空时码集更大;相比于深度学习的算法,本文算法在较为恶劣的瑞利信道下具有更高的识别率。仿真结果表明,所提算法在信噪比为10 dB时可达95%以上的识别率,且算法对不同的调制方式及不同程度的定时同步误差均具有较好的鲁棒性,识别过程无需要对信道信息进行预估计,在电子对抗等非协作场景下具有较好的应用价值。     

基于DSP的便携式二维条码识别器设计

二维条码技术正在渗透到社会的各个领域,快速精准的二维条码识别器具有很好的应用前景。以TI公司的TMS320VC5416 DSP芯片为核心,采用COMS图像传感器采集二维条码数据,用CPLD实现系统整体的逻辑控制,实现了一种带有USB接口的便携式二维条码识别器的设计。识别器本身可以存储一定容量的数据,也可通过USB 2.0接口同PC连接共享数据。