建筑外窗的节能性能分析计算研究

主要围绕节能主题,从保温、隔热和密封等方面探讨了建筑外窗的节能性能,给出了外窗主要节能指标的分析计算方法.     

面向乳腺诊断的时域扩散光学层析图像重建方法

为了克服传统的X射线乳腺成像术在灵敏度、特异性、安全性和舒适性等方面存在的重大缺陷，提出了一种面向乳腺成像的时域扩散光学层析（diffuse optical tomography，DOT）图像重建技术．该技术以拉普拉斯变换时域扩散方程的有限元（finite element method，FEM）数值解作为正向模型，采用基于牛顿-拉夫逊迭代格式的逆模型框架．通过对锥形压缩乳房光学层析模式的模拟实验研究表明，该方法可有效重构出乳腺肿瘤组织的吸收系数μa和约化散射系数μs′的层析图像，且成像目标的空间位置准确，具有较高的图像质量．     

挂钩式防电梯层门靴脱槽装置

针对近年来电梯层门受外力致使层门靴脱离层门地坎槽,导致层门异常打开事故频发的情况,设计一种防止层门靴脱槽的保护装置。该装置采用与层门启闭动作联动的强制性机械机构使保护装置进入或脱离工作位置,即装置的挂钩进入或脱出安装在电梯层门地坎上和门套上的防脱件。在层门受外力撞击时,在挂钩的作用下减少层门的变形量,进一步增强层门强度,防止层门靴脱离层门地坎,达到防止电梯层门受外力异常打开的目的。该工作方式既能杜绝层门靴脱槽,防止层门受外力异常打开,又能保证电梯的正常运行,具有本质安全的属性。     

一种基于共轭梯度最优化技术的三维时域扩散光学层析方法

扩散光学层析(DOT)中的图像重建是一个面向大参数集的非线性最优化问题,其标准求解方法为牛顿类迭代法,需要对整个Jacobian矩阵进行构建、求逆和存贮,这对大规模的三维问题是不可行的,为此常采用基于逐行线性逆策略的非创伤性填充(ART)技术,图像质量受到严重制约.采用共轭梯度算法,直接求解非线性目标函数梯度.可避免对Jacobian矩阵的操作,为有效降低步长因子求解引起的附加计算量,采用一维不精确搜索算法,通过对双非均匀目标体的平板模型进行模拟成像,与代数重建算法结果进行比较,表明共轭梯度法的重建质量、收敛速度和收敛性都优于ART算法.     

一种双波长数字锁相光学拓扑成像系统

光学拓扑成像方法作为现有脑功能成像模态的有益补充,可以直接同时提供脑组织中氧合血红蛋白(HbO2)和脱氧血红蛋白(Hb)的变化信息,对临床诊断和治疗有重要意义.目前推出的光学拓扑成像系统价格昂贵,难以推广,因此设计了一种结构简单、成本较低的双波长数字锁相光学拓扑成像系统.该系统采用数字锁相检测技术从叠加信号中提取各个分信号的幅值信息,并以修正的Beer-Lambert定律为模型计算每对相邻的源点和探测点之间脑组织的吸收系数变化量.对该拓扑成像系统进行了可行性验证和模拟的实验验证,结果表明,该拓扑成像系统不仅能实现双波长同步测量,还能在一定程度上对目标位置进行有效分辨,并准确反映其吸收系数变化趋势,在大脑皮层各调控区的应激反应过程定性研究中具有重要意义.     

基于数字锁相解复用的多通道近红外光并行检测技术

多波长光源照射下微弱光的准确检测是利用近红外漫射光进行人体疾病诊断时所面临的基本问题,而多光源并行检测是实现快速测量所要解决的关键问题之一.基于数字锁相的基本原理,提出了结合单光子计数技术和现场可编程门阵列(FPGA)平台的多通道数字锁相方案,不但可实现微弱光的准确检测,而且可实现多通道实时并行检测.基于此方案,搭建了多通道近红外光检测系统.实验结果表明,所搭建的检测系统对由仿体出射光的检测信噪比为24dB,同时对不同频率编码的光源具有很好的识别度,对不同调制幅度的测量误差小于9.13%.     

基于多级小波域变换的时域扩散荧光层析成像方法

本研究面向基于无限平板荧光扩散解析模型的时域扩散荧光层析成像的反演问题,提出了一种基于多级小波域变换的图像重建方法。与基于全空间域离散像点的传统重建算法不同,采用小波函数对未知参量的空间域进行多尺度分解,通过逐级细化分解尺度来减少重建的未知参量个数,从而有效地改善重建过程的病态性,提高图像的量化度和空间分辨率。仿体实验验证中采用了基于时间相关单光子技术的非接触模式时域测量系统和两个双目标体平板仿体。实验结果证明了所提的图像重建方法可以有效地改善荧光参数重建图像的空间分辨率,而且相较于传统算法其重建图像量化度有着显著地提高。     

面向乳腺肿瘤诊断的时域扩散荧光―光学层析成像系统

为了解决传统乳腺扩散光学层析成像可靠性低的问题,设计了一套基于多通道时间相关单光子计数的时域扩散荧光—光学层析成像系统.该系统采用32根同轴光纤均匀分布于组织体表面,作类似X射线层析工作方式的同层扫描,由此获得多角度下的时间分辨投影.通过测量不同仿体,应用相应的迭代图像重建算法,获得了可靠的重建结果.研究表明,该系统工作可靠,是进行乳腺肿瘤早期诊断研究的理想模式之一.     

基于插值数浮动的MTF精确测量方法

采用刀口法测量成像系统调制传递函数(MTF)时,刀口装置与探测器矩阵夹角的准确测量是难点和关键点之一.针对这一问题,首先模拟刀口图像倾角对应的理论基准插值,研究了加载噪声情况下插值数浮动与线扩散函数(LSF)波动性变化以及MTF曲线衰减特性的定量关系;接着对实际X射线数字化成像系统获得的特定倾角下的刀口边缘图像进行了基于插值浮动的MTF测量,并将由其获得的MTF值与线对卡结果进行比较,证明了该方法用于成像系统MTF测量的有效性.结果表明:角度测量误差造成实际插值数偏离理想基准插值,导致LSF曲线光滑性变差,MTF衰减程度高于实际衰减.通过插值浮动方法,能够有效地避免角度测量误差引起的MTF测量的误差,降低角度测量的高精密性要求.     

压缩倾角薄层光学层析成像系统

首先研究了LOT中光线倾斜角度对光在组织体内分布的影响,在此基础上设计并完成了压缩倾角薄层光学层析成像(cdaLOT)系统,提出了矫正扫描振镜枕型畸变的新方法,并发展了基于虚拟源-扩散近似技术和GPU的LOT快速图像重建算法.光路模拟结果表明,cdaLOT系统可使入射主光线倾角减小为传统LOT系统的1/2.cdaLOT系统将测量值与蒙特卡洛模拟结果的相对误差由传统系统的38%降低为18%,从而缓解了实际测量方式和正向数学模型的不匹配性.仿体成像实验表明:重建异质体的吸收系数、位置和形状与真实情况基本相符.