基于全息光学元件的增强现实3D显示系统

设计了一种基于全息光学元件的透视增强现实集成成像3D显示系统。对基于反射体全息原理的全息光学元件的记录及再现做了理论分析,并通过搭建实验光路记录一块尺寸为20mm×20mm的全息光学元件。该全息光学元件仅对满足布拉格条件的光线体现出微透镜阵列成像功能,再现出虚拟的3D图像,而真实3D物体发出的光线可以直接透过全息光学元件,因此该全息光学元件作为图像融合元件实现了真实3D物体与虚拟3D图像的融合。该实验研制的透视增强现实3D显示系统能够再现出较好的虚拟3D图像,有效地融合虚拟3D图像和真实3D物体,实现增强现实的3D显示效果。     

一种半全息圆柱扫描成像新方法

在采用一维线阵进行圆柱扫描成像时,若一维线阵为一发多收或多发多收,并且所有线阵单元同时接收信号,则此时合成的二维柱面阵列为半全息阵列,即沿一维线阵方向为常规阵列或半主动阵列,沿柱面扫描方向为全息阵列,对于这种半全息阵列,现有的常规计算成像方法失效。虚拟透镜成像技术是一种全新的成像技术,可兼容不同的技术体制,并且适用于远、中、近以及超近距离目标的成像。为了解决上述半全息圆柱扫描成像难题,针对半全息阵列的特点,深入研究了虚拟透镜成像技术,提出了一种半全息圆柱扫描快速成像算法,最后进行了成像仿真,仿真结果验证了新算法的有效性。     

一种多体制兼容的微波成像新技术

虚拟透镜成像技术是一种可以兼顾远、中、近不同距离的成像新技术,但该技术是在被动成像的基础上发展起来的,适用于被动成像、半主动成像以及常规相控阵成像。在主动全息成像以及合成孔径成像系统中,由于天线单元依次工作并收发信号,目标回波信号具有不同的传播路径和相位延迟特性,因而不能直接采用虚拟透镜成像技术。文中对虚拟透镜成像技术进行扩展,针对主动全息成像和合成孔径成像的特点,引入了阵列属性参数,将其与信号传播路径和相位延迟特性进行关联,建立了一种多体制兼容的成像快速算法统一架构,并对相位加权算法进行了优化。所提出的新算法适用范围更广泛,且相位加权算法简洁易实现。最后进行了成像验证,实验及仿真结果证实了新算法的有效性。     

基于网络的虚拟接口实验室设计与实现

对接口实验流程进行建模,利用纯软件技术完全软件模拟实现硬件电路的设计与驱动．从而实现一个有较低成本,较好管理规范的基于网络的微机接口虚拟硬件实验室。利用软件模拟手段仿真一个程序设计、接口电路设计、连线检测和试验效果的可视化二维接口试验环境。     

基于网络的虚拟接口实验室设计与实现

对接口实验流程进行建模.利用纯软件技术完全软件模拟实现硬件电路的设计与驱动,从而实现一个有较低成本,较好管理规范的基于网络的微机接口虚拟硬件实验室.利用软件模拟手段仿真一个程序设计、接口电路设计、连线检测和试验效果的可视化二维接口试验环境.     

一种用于人体安检的三维稀疏太赫兹快速成像算法

太赫兹全息成像技术在人体安检成像、隐匿武器检测、无损检测等领域具有广阔的应用前景。该文提出了一种能够避免产生距离混叠现象的3维稀疏太赫兹快速成像体制和成像算法。该方法通过对太赫兹雷达的3维成像几何及相应回波模型的分析,利用随机稀疏频点数据来有效消除距离混叠现象;同时利用对稀疏回波数据的频谱搬移和插值来获得包含目标完整信息的3维数据,以实现对目标的3维分辨成像。通过对0.2 THz波段的仿真和实验数据的重建,验证了算法的正确性和有效性。      

基于双频融合的微波全息成像算法研究

针对单频微波全息成像算法在目标距离向分辨率的局限性,提出一种基于双频融合的微波全息成像算法。该算法通过将对目标的照射频率从单频扩展至双频,以获取目标高斯相位信息,并利用此相位信息增加对目标距离向的分辨能力,抑制在单频成像过程中出现的距离混叠效应。利用Matlab对基于双频融合的微波全息成像算法进行性能仿真,并通过在仿真中增加空间采样位置抖动作为非理想因素来检验该算法的实际应用鲁棒性,最终利用实验平台验证该算法在目标探测应用中的有效性。实验结果表明,基于双频融合的成像算法可减少相近目标距离向之间的干扰,有效抑制在单频成像过程中出现的距离混叠效应。     

连续太赫兹波同轴数字全息相衬成像

太赫兹同轴数字全息成像是基于太赫兹波干涉记录的一种新型成像技术,具有光源相干性要求低、光路结构简单、成像分辨率高、实时定量获取物光波复振幅信息等特点,非常适用于太赫兹波段成像。搭建了一套连续太赫兹波同轴数字全息成像装置,通过全息图预处理和相位恢复算法,获取了样品的振幅和相衬图像,有效抑制了共轭像,并进一步探索了太赫兹同轴数字全息技术在生物医学检测上的可行性。     

基极调幅电路性能仿真分析

为了使基极调幅电路输出直观形象,基于LTspice软件对其进行可视化仿真分析.通过合理设置电路参数,仿真高频谐振功率放大器的3种工作状态和基极调幅特性曲线,并分析了特性曲线的影响因素以及实现调制功能的特性曲线的线性范围;结合基极调幅仿真电路分析了节点电压、电流波形和影响输出调幅信号的因素及原因.虚拟仿真可以形象、直观地...     

基于三维虚拟的机械结构模拟仿真软件设计

为了提高机械设计的精密度和机械故障诊断的准确度,提出基于三维虚拟的机械结构模拟仿真软件设计方案。软件设计分为机械结构的视觉成像采集部分、图形三维渲染部分和实体建模部分。在Multi Gen Creator三维建模软件中进行机械结构三维虚拟视景仿真的软件开发,根据机械结构的外形测量参数配置工程文件,使用批处理模块进行信息加载和图像处理,实现机械结构三维虚拟模拟设计。仿真结果表明,该软件能有效实现机械结构的三维模拟,对各个部位的拟合程度较高。     

生物细胞定量相位测量与恢复方法研究进展

细胞定量相位测量与恢复方法采用免标记非干预式的检测手段,实现静态及动态生物样本空间形态的定量重构,为细胞动力学过程中复杂生物物理信息的可视化检测提供了实现条件。重点介绍同步相移式、数字全息式和流体聚焦式等新型动态生物细胞相位检测技术,同时简要综述同轴干涉与离轴干涉式的传统静态细胞相位检测技术的发展。对各种方法的采样速率、成像分辨率、细胞检测精度等关键参数进行比较,阐明不同测量方法适用的生物信息检测类型及应用领域,同时介绍动态与静态细胞相位检测中对应各类相位恢复方法的特点与发展。     

连续太赫兹波合成孔径数字全息成像方法

太赫兹波数字全息成像技术结合了太赫兹成像技术和数字全息成像技术的优势,是一种新型相衬成像技术,具有光源相干性要求低、光路结构简单、实时定量获取物光波复振幅信息等特点,非常适用于太赫兹波段成像。影响数字全息成像技术分辨力的因素有多种,其中一个主要因素是探测器靶面尺寸的大小,因此,提出合成孔径方法扩大探测器靶面尺寸,提高太赫兹数字全息的成像分辨力。文中搭建了连续太赫兹波同轴数字全息成像装置,获取了样品高质量、高分辨力的振幅和相衬图像。实验结果有效说明了合成孔径方法可以提高太赫兹数字全息成像分辨力。     

内部微缺陷的超声与数字全息成像检测系统设计

微机电系统与微机械零件的内部微缺陷需要高精度、强穿透性的非接触检测技术。目前缺少这样内部微缺陷的检测方法。针对上述问题,设计了超声与数字全息成像的复合系统。该系统结合了超声检测的强穿透能力和数字全息成像技术的高分辨率。该系统包括近场超声子系统、数字全息子系统和同步控制子系统。在近场超声子系统中,产生的近场超声波场穿过样品的内部缺陷,在样品表面形成表面超声波场,再通过数字全息子系统测量和分析这个表面超声波场的瞬态形貌,分析声波场中包含的内部缺陷信息。实验结果表明:该系统通过对超声波场的分析,可以测量出超声波场的瞬态三维形貌,并且可以有效的检测出50 μm的内部缺陷。     

基于三维镜框建模的眼镜虚拟试戴系统

在虚拟试戴系统中,虚拟眼镜需要精确地叠加到人脸图像上,这决定了虚拟试戴系统的体验感,其中的关键技术在于构建真实的眼镜模型以及快速准确地估计图像中人脸的三维空间姿态。针对该要求,文中提出了将三维镜框建模与基于人脸特征检测的头部空间姿态估计相结合的虚拟试戴技术,并实现了一个虚拟试戴系统。首先采用ERT级联回归定位人脸图像面部特征点;然后通过VTK可视化工具构建三维镜框,根据人脸特征点的信息和头部的旋转信息将处理后的镜框图像准确融合到人脸图像上;最后使用AFLW人脸数据库检验姿态估计的精确度。结果表明,该算法精度高、速度快,其在大角度、背景干扰物较多、光线条件差等复杂情况下仍能快速准确地实现三维多角度虚拟试戴,效果自然逼真,基本满足虚拟试戴技术的要求。     

综艺节目中全息投影技术的应用

全息投影技术是一种全新的虚拟成像技术,目前在国内虽然还未得到广泛的应用,但是很多商业演出、综艺晚会、开幕式已经开始尝试将这种技术用于舞美效果的呈现。本文主要对全息投影技术进行全面剖析,解释和分析了全息投影技术的原理、系统组成和实现效果。最后通过对综艺节目中已有的全息投影技术应用案例进行分析,总结出一些主要的使用方法。     

符号仿真在电路教学中的应用

介绍了符号运算语言的特点,并利用MATLAB的符号运算功能编写一MATLAB程序“Circuit.m”,通过节点列表法,实现了任意线性电路的自动解析求解,为电路分析及电路教学提供了一个有效的辅助工具。另外,该电路符号仿真软件的电路描述文件采用了与PSPICE一致的格式,故易于为广大电路分析及电路教学工作者所接受。     

海量数据信息管理系统设计与实现

为了提高不同场景的绘制效率,对网络中海量数据信息进行可视化管理,设计一种基于三维虚拟的海量数据信息管理系统。系统分为三维图像处理模块、信息感知模块、数据交互模块、三维模型重构渲染模块和输出程序控制模块。采用视景仿真渲染工具Vega Prime进行海量数据信息管理系统的三维立体建模和视景分析,采用3ds MAX软件进行海量数据信息管理建模,结合自适应图形跟踪渲染方法实现网络中海量数据可视化三维图形绘制,提高对海量数据信息的跟踪能力,构建视景分析模型数据库,实现对海量数据信息进行实时管理。仿真结果表明,设计的系统具有很好的三维虚拟重构能力,提高了海量数据显示与交互操作的绘制效率。     

基于TV-维纳滤波的散斑噪声抑制

数字全息具备成像方便、分辨率高和实时观测等优势,已广泛应用于信息加密、显微观测、医学诊断、元器件测量等领域.但在数字全息成像中,散斑噪声严重影响了再现像的信噪比和成像分辨率,因此为了提高数字全息成像质量,迫切需要抑制再现像的散斑噪声.本文提出了一种基于TV模型和维纳滤波融合的散斑噪声抑制方法.仿真实验表明经该算法处理的再现像平滑效果好,去噪声能力强,和原图的相似度高.     

全息技术综述

全息技术又被称作幻影成像,属于3D技术的一种,严格意义上讲,全息技术是一种利用激光干涉和衍射原理记录并再现物体光波的3D成像技术,其终极目标是将物体光波的全部信息记录下来,不借助屏幕,在空间中呈现360°的真3D虚拟影像.该技术最早于1947年由匈牙利物理学家丹尼斯·加博尔(Dennis Gabor,见图1)提出,他因...     

近场毫米波三维成像算法

介绍了一种近场毫米波三维成像算法。首先对目标进行二维成像,然后提出一种基于局部信息联合BM3D自适应滤波滑窗算法,有效保留了图像信息并抑制杂波,实现三维成像重构。分别从系统平台、信号回波模型、后向投影与全息成像算法及成像结果、图像滤波、三维成像重构展开介绍,所得结果验证了实验的可行性和准确性,在诸多场景中具有广阔的应用价值。