摘要：为了实现对近景目标物的三维测量,研制了一种小型仿生复眼系统。介绍了该复眼系统的结构及其参数设计原则,并对该系统采用的标定、三维测量等算法进行研究。首先根据复眼成像特点搭建了标定和测量平台,并分别使用张正友的方法、直接线性变换法、Tsai式两步法三种摄像机标定方法对复眼的中心子眼进行标定,通过比较实验结果发现Tsai式标定方法精度更高,更适用于本复眼系统的标定。然后针对边缘子眼光轴与图像传感器不垂直问题,提出了一种新的图像畸变数学模型,有效的提高了边缘子眼的标定精度。最后建立了多子眼三维探测模型,并探索了多子眼成像对复眼相机测量精度的影响,认为三子眼可获得比双子眼更高的精度和稳定性。实验结果表明,在距离复眼相机150?260 mm范围内,该复眼探测系统的三维测量相对误差在2%左右,在满足仪器小型化的同时能基本实现近景三维测量。

摘要：利用近红外光谱进行无创血糖检测时,人体自身状况的变化对测量结果的准确性造成非常大的影响.浮动基准法意在测量血糖的过程中寻找一个径向基准点,在这一位置处的漫反射光对葡萄糖浓度的变化不敏感,可以作为内部基准来消除各种背景变化的干扰.以intralipid溶液作为人体组织模拟液,用蒙特卡罗方法以及实验验证了径向基准位置的存在,并研究了不同光学参数对它的影响.模拟结果表明,1300nm波长下径向基准位置距光源1mm,且生物组织的散射特性对它的影响比吸收特性明显;设计的双光纤连续移动测量样品漫反射光能量的实验确认了模拟结果的正确性,证明了径向基准位置的存在.

摘要：漫反射光谱人体成分检测研究中,光纤探头接收漫反射光子穿透深度及传输路径对检测效率及灵敏度影响较大,而传统的检测光纤探头无法实现对特定深度漫反射光子选择性接收。针对人体成分检测需要,提出了采用一定入射-接收角度及半球透镜耦合的漫反射测量光纤探头结构。在三层皮肤模型基础上,结合光纤探头形式改进Monte Carlo程序,计算光纤探头接收漫反射光子穿透深度,有效光子比例,有效信息载荷以及真皮层检测灵敏度。结果表明,设计的光纤探头可实现真皮层漫反射光子选择性接收,检测效率以及测量光谱受非目标层组织结构及光学参数影响较小,可有效提高人体成分无创检测灵敏度。

摘要：事件识别是分布式光纤传感的重要应用,现有的模式识别手段存在泛化性差和对弱振动识别的准确率低两个主要难题。以马赫-曾德尔干涉仪为应用对象,从样本来源的角度改善传统的分类器,以时域信号经经验模态分解所得的本征模态函数构建训练样本,使用卷积算子提取信号的波形特征、频域特征、时频域特征,构建深度学习网络,并在相同的神经网络框架下以原始信号为输入设计了4个对照组。所提识别方案在测试集和验证集上对6种目标信号的准确率分别为97.02%和94.88%,泛化性和分类精度均处于最优状态。分类器的平均样本响应时间低于0.07 s,具备良好的可行性与发展前景。

摘要：本文基于高温红外窗口热辐射红外成像探测器干扰机理,开展高温红外窗口成像分析、仿真与实验验证研究工作.根据流体仿真计算获得的高温窗口温度及实验测得的窗口发射率、吸收率等参数,开展窗口热辐射计算;建立了光学窗口介质内部辐射传输路径和强度计算模型,并给出了窗口辐射出射模型以及相应红外成像模型;基于光学追迹方法,把窗口热辐射成像的计算问题转换成了光学计算问题;设计了一种基于高温蓝宝石红外窗口的加热实验,对红外成像仿真结果进行了检验.通过仿真结果与窗口加热实验结果对照,将基于模型分析获取图像与实验结果图像作差,得到的平均每个像素误差值为0.45;实验发现在窗口约773 K条件下,设计的中波红外成像系统的信噪比、对比度分别降低到原来三分之一左右,而整个红外成像系统NETD值由原来的约52 mK上升到了954 mK.本文提出的窗口热辐射分析方法可以有效估计窗口热辐射对中波红外成像的影响,设计的实验对成像系统的指标验证有较好的用途,同时对红外成像系统波段细化优选和成像参数调整,降低图像退化程度,都有着重要的指导意义.

摘要：按双半球结构设计了猫眼逆反射器 ,并指出当折射率n =2时 ,猫眼可以设计成一个完整的球体。详细研究了猫眼逆反射器的各种因素对光路光程的影响 ,指出加工时必须要控制两半球的对心偏差 (包括胶合厚度偏差 )。对猫眼返回光束的发散角进行了研究 ,详尽讨论了返回光线的发散角与球半径、材料折射率以及入射高度的关系。以猫眼返回光束的发散角最小为优化目标进行了优化设计 。

摘要：系统地给出了满足平行切线动量匹配条件下的声光相互作用关系曲线 ,发现仅当光的入射方向与晶体光轴间的夹角约为 5 6°时 ,在可见至近红外光谱范围内 ,同一声波矢量可使o光入射e光衍射和e光入射o光衍射同时满足平行切线动量匹配条件 ,并且这两束衍射光的波长相等。称这一特殊的角度为声光可调谐滤光器理论设计的等值点 ,并通过实验验证了这一分析结果的正确性。应用等值点原理设计声光可调谐滤光器 。

摘要：为了给组织液的透皮抽取提供负压值,本文研究了结构简单、加工方便的PDMS微型文氏管的优化设计.首先理论推导了文氏管的结构参数对输出负压的影响规律,然后采用Fluent进行模拟计算,接着用模塑法设计加工了PDMS文氏管,并搭建了文氏管输出负压的检测系统,最后对实验结果进行分析讨论.通过对比测量,给出了适用于本文的微型化文氏管结构,即喉管长×宽×高为6 mm×0.25 mm×0.25 mm、收缩角30°、扩散角30°.本文设计加工的文氏管在220 kPa的正压下可输出87 kPa的负压,提高了组织液透皮抽取的效率.该微型文氏管同以往的真空发生装置相比既能满足系统小型化和集成化要求,又能在相对较小的输入压强下,为组织液透皮抽取提供足够高的真空负压输出,为驱动微管路内流体输运提供足够大的抽取速率.

摘要：误差滤波和分离技术是超精密加工中的关键技术之一。采用误差递减法修正加工路径,利用修正的高斯权函数对测量表面进行滤波处理,设计并完成了整个误差递减系统,实现非球面的超精密车削加工,并在很大程度上提高其表面精度(P-V值)。通过实验验证,利用该加工方法,提高了加工效率,可明显地提高非球面的表面精度,最终达到面形精度小于200nm。

摘要：提出一种消除物体表面纹理接缝,重建高精度真实感三维模型的纹理融合方法.首先将不同视场的深度图像匹配到同一坐标系下,经过深度图像融合获得物体完整的几何模型;然后确定深度图像和纹理图像的映射关系,并定义复合权重进行纹理融合来获取整个纹理映射图,并进行模型的纹理映射.该方法可消除物体表面重叠区域由于光照变化、几何模型的非完全漫反射以及拍摄视场的改变等外界因素引起的色彩差异,重构真实感三维模型;且对物体的几何形状、拍摄视场没有限制,能够自由拍摄,并实现高精度三维纹理模型.实验结果表明,文中方法是有效和鲁棒的.