基于生成对抗学习的标准rPPG信号生成

为了提高生成远程光电容积脉搏波描记法(remote Photoplethysmography,rPPG)信号的波形规律性,降低心率计算难度,提出了一种标准化rPPG的信号生成方法。将人脸视频输入到生成对抗网络的生成器中,生成器通过有标签数据进行监督训练,预测得到人脸视频中蕴含的rPPG信号。为了进一步优化生成器的预测结果,使用数学建模方法生成标准的rPPG信号,并将其与生成器预测的信号同时输入至判别器中进行对抗学习,不断优化生成器参数,使得生成器能够学习标准信号的波形分布。这样,生成器预测的信号波形在形态上更接近于真实rPPG信号的波形分布,从而有利于后续心率计算。在不同数据集上进行的实验结果表明,该方法可以显著提高预测的准确性,且拥有更高的信噪比。     

一种高效实时脉搏血氧监测系统的研究

针对传统的脉搏血氧监测存在光电检测电路复杂、实时性差等缺点,本文提出了一种高效实时的监测方法。以光电容积脉搏波描记法(PPG)为基本原理,构建了以光频转换技术为核心的全数字硬件系统,采用零相移数字滤波和小波分析技术实现脉搏血氧信号的预处理,运用线性回归分析完成血氧饱和度的计算。采用Fluke的Index 2血氧模拟仪产生的标准信号进行测试,在70%~100%范围,误差小于2%。结果表明,该方法切实有效,具有电路简单、数据利用率高等优点,可以实现血氧值的秒级更新。     

一种基于嵌入式平台的非接触式心率监测系统研究

心率的长期监测对心血管疾病的预防和治疗具有重要意义。当前心率检测常用的监护仪、心电图机、智能手表和运动手环等均属于接触式测量装置,长期佩戴易产生压痕,甚至给使用者带来不适。在非接触测量方面,远程光电容积脉搏波描记法(remote photoplethysmography, rPPG)可以通过分析面部视频获取心率,是一种很有潜力的心率长期监测方法。目前,绝大多数对于rPPG的研究都在使用电脑做数据分析,体积过大不易摆放,难以满足医学临床和家庭日常使用的需求。针对这一问题,本文尝试在嵌入式平台上依据rPPG原理实现心率监测。监测系统主要由树莓派4B开发板、相机和触摸屏组成。采用AdaBoost算法实现人脸识别与追踪,选取额头和脸颊作为感兴趣区域(range of interest, ROI),利用巴特沃斯带通滤波去噪,根据POS模型提取BVP波形,对来自不同ROI的BVP波形做盲源分离得到最终的脉搏波,最后利用能谱分析计算心率。实验结果表明本文所研究的系统具有与PC端相同的心率检测准确性和鲁棒性。本文的研究成果可以为心率长期监测设备的小型化和普及做出自己的贡献,也可以为智慧医疗中的远程监测...     

多孔铝膜的偏振特性研究

用阳极氧化方法制备了多孔Al，并向其孔中镀入Cu，观察到了其表现出的偏振性质。实验结果表明，镀Cu多孔Al膜确实和线栅偏振器一样表现出偏振性质。未电镀的多孔Al，在650.0nm显示出较好的偏振特性；对于电镀的样品，在1500.0nm显示出较好的偏振特性。电镀后的多孔Al膜的透射率相对降低，但偏振度明显提高。     

基于人脸视频的非接触式心率测量系统研究

心率作为一项重要的生理特征信息,在医疗诊断方面有着不可替代的作用。非接触式心率检测无须与测试者直接接触即可测量出心率,避免了传统心率测量时测试者长时间接触仪器造成的不适,且成本更低,便携性更好。文章提出一种结合ICA和小波变换的算法,对摄像头输入的人脸视频依次进行颜色空间转换、降噪、时频域变换等操作,并搭建了一个基于人脸视频的心率测算系统,针对不同指标设计了多个实验。实验结果表明,系统能够快速实时检测人体心率数据,实现非接触式心率检测,满足心率检测需求。     

运动量和血氧饱和度监测系统实现方法

在运动过程中实时监测血氧饱和度可达到提高运动效率和保证运动安全的目的。文章提出一种运动量与血氧饱和度监测系统的实现方法。利用惯性传感器采集人体运动中的加速度信息,通过算法处理实现计步功能。用PPG(光电容积脉搏波)描记法测血氧饱和度,针对较难去除的运动伪差的影响,提出滤波法配合脉搏波区间分析以减小运动干扰。     

VCSEL偏振相关特性的实验研究

利用一套自己研制的实验装置对VCSEL的偏振相关特性进行了研究，包括偏振相关静态LI曲线、光谱以及时间响应等，分析了偏振模式分配噪声的产生机理。在此基础上提出了实现完全偏振稳定的设计思路。     

半导体光放大器的偏振调制特性研究

首先理论分析了半导体光放大器的非线性偏振调制（PolM）效应,导出了稳态条件下SOA的偏振转换矩阵。通过数值仿真,描述了包括非线性自偏振调制（SPolM）、互偏振调制（XPolM）导致的偏振态在庞加球上的变化形态。计算结果表明,SOA偏振调制效应表现为偏振旋转特性,偏振旋转的大小由入射光强和偏振态决定,旋转结果表现为输出光中的TM模分量增加,而TE模分量下降。文章同时讨论了SOA驱动电流变化对PolM效应的影响以及由其引起的电光偏振调制（IPolM）效应,并仿真得出了电流变化导致的输出光偏振态的变化轨迹。     

Co：MgF2晶体的光偏振吸收特性

以1320nm波长YAG激光为光源,测定Co:MgF2晶体几种吸收态的激光能量透过率及其吸收系数,高吸收态处于π偏振和光轴方向,吸收系数分别为135cm^-1和1.20cm^-1。     

VCSEL偏振相关特性的实验研究

利用一套自己研制的实验装置对VCSEL的偏振相关特性进行了研究,包括偏振相关静态LI曲线、光谱以及时间响应等,分析了偏振模式分配噪声的产生机理。在此基础上提出了实现完全偏振稳定的设计思路。     

可见光波段的矿石多角度反射偏振特性研究

为了研究矿石的多角度偏振反射特性,采用改变光源入射角和探测角的方法,测量矿石在可见光波段的反射偏振光谱,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,矿石的偏振度在可见光波段受波长影响较小,偏振度大小稳定,而入射角和探测角对矿石的偏振度光谱影响显著;随着入射角和探测角的增大,矿石均表现出先增大后减小的趋势,最大值出现在布儒斯特角附近;当入射角和探测角在55°~65°范围变化时,矿石偏振度差异显著,其中因组成颗粒较小结晶程度较高的玉髓偏振特性最强,而非晶质结构的蛋白石偏振特性最弱。该研究利用偏振度对矿石进行鉴别和分类,具有一定的可实行性,这为矿石检测提供了新的途径。     

抛物面反射天线的空域瞬态极化特性研究

以天线的空域指向为变化因素来分析研究抛物面天线的空域极化特性,采用表面电流法计算了天线远场的主极化和交叉分量,进而利用空域极化比分布,瞬态极化投影集等空域瞬态极化描述子研究了雷达坐标系下不同方位角和俯仰角下典型抛面天线极化特性的变化规律.通过计算和分析比较,结果表明,在空域指向的不同位置,抛物面天线的极化特性服从一定规律变化,这对抛物面天线空域极化特性的应用提供了理论依据和支持.     

PMD的统计特性及其对光脉冲传播的影响

由耦合非线性薛定谔方程可以得出与光纤参数有关的琼斯矩阵。文章采用此法得到的琼斯矩阵法研究了一阶偏振模色散(PMD)的统计特性,并通过求解耦合非线性薛定谔方程仿真了PMD对于光脉冲传输的影响。     

基于天线空域极化特性的虚拟极化接收技术

提出了一种基于天线空域极化特性的雷达虚拟极化接收方法,可使现有的单极化雷达具有一定的变极化能力.结合偏馈抛物面天线空域极化特性的计算结果,给出了修正的雷达观测方程,提出了虚拟极化接收的方法,对雷达虚拟极化接收的性能进行了分析,指出了等效噪声电平是接收极化的函数,并给出了具体的表达式,最后基于雷达虚拟极化接收提出了PIN最小化极化滤波方法,使干扰加噪声的能量最小,仿真结果表明:虚拟极化接收技术在INR较大时具有较好的抗干扰效果.     

磁光盘系统中偏振光能量传递的计算

本文通过对磁光盘系统中偏振光能量传递的计算,研制了实验光路。实验结果表明,理论计算和实验数据一致。     

光源谱型对保偏光纤应力传感信号的影响

保偏光纤对入射的线偏振光具有偏振保持能力,用白光干涉系统可实现准分布式应力、温度和位置传感。超辐射发光二极管(SLD)当驱动电流较小时,光谱服从高斯分布;随着驱动电流增加,中心波长向短波方向漂移,光谱畸变,可用两个高斯函数相加拟合。本文详细分析了SLD光源在不同驱动电流下的谱型分布及拟合曲线,并在保偏光纤应力传感系统中进行了实验,实验结果表明随着光源输出功率增加,在耦合点两侧对称分布着伪耦合点。当光源功率为15 mW时,伪耦合点的耦合强度比力致耦合点的耦合强度约小15 dB。     

部分相干光照明正弦振幅光栅偏振成像的研究北大核心CSCD

偏振成像由于其能检测物体偏振信息并可有效抑制背景噪声信号而受到了广泛关注。以往对正弦振幅光栅成像的研究基本都是在完全相干、非相干、或部分相干照明条件下进行,而本文基于偏振相干统一理论,在部分相干照明条件下考虑了光的偏振态,设计了部分相干光照明正弦振幅光栅的偏振成像系统,据此系统得出其斯托克斯(Stokes)频域计算模型,提供了一种计算Stokes物像频域关系的方法,通过透射交叉系数来描述其偏振成像系统的频率响应,说明偏振成像系统是非线性的,对光栅像强度中直流分量、基频、二次谐波进行分析研究,给出一组归一化Stokes参数下部分相干光照射正弦振幅光栅像面强度图,并利用MATLAB绘制出几组不同物体照明相干间隔与成像系统衍射图样大小比率下的Stokes像强度图,扩展了正弦轨迹分析在偏振成像系统性能评估中的应用。     

偏振三维成像技术的原理和研究进展

近年来偏振三维成像技术因具有精度高、作用距离远和受杂散光影响小等特点得以蓬勃发展,但利用目标反射光偏振特性进行法向量精确求解的问题一直没有真正得到解决,成为制约该技术发展的瓶颈.此外,由于目标表面镜面反射光与漫反射光间的相互干扰,造成高精度偏振三维成像实现困难.该综述介绍了偏振三维成像物理机理、目标表面出射光偏振特性,...     

基于光学偏振编码及解码系统的目标识别技术

本文研究了金属目标的后向散射特性与入射角之间的关系 ,为区分目标反射后初始偏振辐射和非偏振辐射 ,讨论了光束偏振编码及解码系统 ,利用该系统能够识别金属及非金属目标 ,这一研究成果对促进激光制导及目标识别具有重要的理论及实际意义。     

海面油膜的偏振反射特性仿真实验

为了给海面溢油污染识别检测提供理论基础,根据菲涅尔反射公式的偏振反射系数,结合偏振双向反射率因子和粗糙海面的概率密度分布函数,建立了完善的pBRDF模型,仿真在不同太阳入射角度、不同探测器观测角度以及不同海面风速风向等条件下海水和油膜的偏振反射分布函数。结果表明:海水和油膜太阳天顶角为53°和56°时P偏振反射率分别为1.0×10^-5和2.5×10^-5,S偏振反射率随着太阳天顶角的增加而增加;海面风速越大偏振反射率峰值越小;海面风向只改变pBRDF的空间位置;海水和油膜线偏振度空间分布有明显差异。搭建实验平台相机以40°拍摄时,得出海水和油膜的线偏振度分别在0.2~0.4, 0.5~0.7之间,同时表明利用偏振探测获取目标场景的偏振度和偏振角图可提高图像质量。