PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
散射介质中的可见光偏振模拟数据集较为匮乏,这限制了开发和验证散射介质中偏振成像算法。针对此问题,分析了散射环境中的散射退化、光照等对偏振成像的影响,提出了一种散射介质中偏振图像模拟方法。首先采用物理渲染器精确模拟光的传播路径,得到经偏振滤波片的无退化偏振图像;之后利用真实散射环境数据集(水下及雾天环境),计算不同环境下的散射退化参数;最后结合散射退化模型得到不同偏振态下的模拟散射退化图像。结果表明:模拟数据集准确反映真实散射环境中的图像特征,偏振度和偏振角图像有效呈现了真实散射环境中的退偏现象。相应的模拟偏振图像为分析散射介质中目标和背景的偏振特性提供了可靠基础,也为改进偏振去散射算法提供依据。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
基于编码复用的多光谱鬼成像 (multispectral ghost imaging, MGI) 是一种新型成像技术,其通过巧妙设计的编解码策略,显著提升了光谱成像性能,具有简单化和智能化的特点。从MGI的基本原理和关键技术出发,详细探讨了多种编码复用策略及其重构算法,主要包括基于随机散斑、Hadamard散斑和傅里叶散斑的编码复用策略,以及相应的重构算法,如压缩感知、傅里叶逆变换和深度学习等。这些方案在提取目标场景的空间结构及光谱特性时各具特色,展现了不同的成像优势和适用场景。然而,MGI技术仍存在投影效率低、计算复杂度高等挑战,未来有望通过更高效的图像重建算法、智能化技术及先进光学器件,进一步提升MGI系统的成像性能,以满足复杂场景的高质量成像需求。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
偏振去雾成像算法中的偏振参数图像极易受噪声干扰并且去雾后图像的亮度不稳定,这导致算法无法普遍适应不同的光照条件。针对此问题,提出了一种新的偏振去雾算法,其中引入基于低秩近似的新型偏振参数图像用于降低噪声干扰,并且采用多重虚拟曝光融合方法来压缩图像动态范围。对比实验表明:该方法能够有效地去除图像中的雾霾,具有较强的鲁棒性,显著提高不同环境下拍摄到的含雾霾图像的整体质量。在标准差、图像信息熵、自然图像质量评估器评分、基于感知的图像质量评估器评分4项图像质量指标上,所提方法相对于Schechner等的方法与暗通道方法分别平均提升了22.99%、4.06%、17.42%、32.89%与33.33%、2.80%、12.31%、76.14%。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
提出一种大视场结构照明光切片显微(large-field optical sectioning structured illumination microscopy, LF-OS-SIM)技术,以实现对厚样品的三维层析显微成像。该技术利用一维光栅投影生成条纹结构光场,并结合空间光调制器(spatial light modulator, SLM)对结构光的频谱进行快速相移。与传统的结构照明光切片显微技术相比,LF-OS-SIM的成像视场(field of view,FOV)提升至原有的4.7倍。同时,利用空间光调制器(spatial light modulator,SLM)进行数字相移,获得了20 帧/s的切片速度。利用LF-OS-SIM对硬币、三维分布的荧光小球、生物样品进行了三维层析显微成像,结果发现LS-OS-SIM的成像视场达1 030×780 μm2,轴向层析成像精度达4.0±0.39 μm。由于其大视场、高分辨率和快速切片速度的优势,LS-OS-SIM有望在工业微器件和生物样品的三维成像中得到广泛应用。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
为实现对组织微阵列无损且迅速地鉴别,利用穆勒矩阵的偏振成像原理,构建了全自动穆勒矩阵显微成像系统。通过集成自动控制的偏振光学组件及成像设备,该系统能够进行自动成像。对收集的偏振图像数据,采用穆勒矩阵极分解与穆勒矩阵变换算法进行处理,以提取描述样本的关键偏振特征参数。结果发现:在区分宫颈癌组织样本与正常宫颈组织样本的实验中,等效波片快轴方位角θ和线相位延迟δ是有效的偏振参数;利用统计分析、灰度共生矩阵分析和Tamura图像处理方法对偏振参数图像进行处理,可以获得诊断宫颈癌的明确指征。全自动穆勒矩阵显微成像系统通过整合多个样本,无需频繁更换切片,且不需要切换到高倍物镜,从而达到对癌症的快速诊断。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
针对分焦平面多光谱相机在成像过程中存在的图像空间分辨率较低问题,提出了分焦平面马赛克图像的高分辨率重构方法。该方法首先通过拍摄漫反射白板对分焦平面马赛克式传感器进行定标,获得了无马赛克的场景反射率图像;之后将场景反射率图像和分焦平面马赛克图像代入多光谱图像与高光谱图像的融合模型进行高分辨率重构。分析了基于超像素分割算子的2种重构方法(最小二乘-多光谱数据融合法和正则化最小秩-多光谱数据融合法)的重构结果。结果发现:最小二乘-多光谱数据融合法的求解过程简单,求解速度较快,针对反射率较为均一的场景可以取得较好的重构结果;正则化最小秩-多光谱数据融合法求解过程复杂,求解速度较慢,针对复杂场景可以取得较好的重构结果。研究提出的2种重构方法的平均像素误差约为0.12,小于其他典型重构方法,且重构评价参数也具有明显优势,表明这2种重构方法在光谱图像高分辨率融合模型的迁移上取得了较好的结果,实现了待重构图像在空间信息和光谱信息上的高度还原。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
传统镍基材料和稀土基材料磁致伸缩系数小、涡流损耗大、制备成本高,采用钴铁氧体作为磁致伸缩超声换能器的驱动核心可实现在高频条件下的稳定服役和大功率输出。基于钴铁氧体磁致伸缩特性,设计了谐振频率30 kHz的纵振磁致伸缩超声换能器,使用有限元仿真对钴铁氧体磁致伸缩换能器进行动力学与磁场分析。对钴铁氧体磁致伸缩超声换能器进行阻抗匹配并测试其输出特性,实验测试了样机谐振频率、输出振幅与工作温度。结果表明:换能器采用钕铁硼建立的偏置磁场,磁感应强度为0.1~0.25 T(301~653 Oe),使钴铁氧体处于最佳驱动区内(250~750 Oe);换能器振幅输出和工作温度随着驱动电压的增大而增大,在驱动电压为12 V、信号增益为20 dB条件下换能器实际谐振频率为29.8 kHz,输出振幅可达3.75 μm,稳定工作温度60 ℃,该实验结果验证了钴铁氧体在磁致伸缩换能器领域的可靠性与应用潜力。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
Janus-Helmholtz(JH)换能器和Janus-Hammer Bell(JHB)换能器外观结构类似,但两者振动模态不同。为明确二者振动模态的不同,分析了其结构参数对振动模态的影响。结果表明:在其他参数确定的条件下,JH换能器中圆环壳轴向长度L与圆环壳内侧半径a的关系应满足2<L/a<5.7,JHB换能器对应圆环壳长径比L/a的取值范围为0.1<L/a<0.3。利用有限元方法并设置特殊边界条件分析了JH换能器与JHB换能器谐振峰对应的振动模态,发现JH换能器中较低频振动模态为Janus纵振模态,高频振动模态为液腔谐振模态;JHB换能器中较低频振动模态为Janus纵振模态,较高频振动模态为圆环呼吸模态。进一步对比了JH换能器和JHB换能器的径向与轴向发送电压响应,发现JH换能器可以实现更宽的工作带宽和更高的发送电压响应;JHB换能器工作带宽较窄,但径向方向发射电压响应起伏较小。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
将超声振动叠加在微细刀具上进行小结构件的精密加工是超声加工的典型应用。刀具的超声参数是影响超声加工结果的重要因素,通常需要在加工前对其状态进行测量。但由于刀具几何形状的复杂性,目前还没有合适的方法对微细刀具的超声振动状态进行直接或间接表征。为解决此问题,基于辐射声压提出了一种微细刀具超声振动状态的表征方法,理论研究了刀具超声振动参数与其辐射声压之间的关系,分析了在不同测量条件下声压测量值与理想刀具辐射声压的差异。测量了不同形状微细刀具辐射的声压分布,提出了表征微细刀具超声振动的声压测量策略,并根据此策略搭建了实验平台,结果实现了对不同直径(0.1~0.9 mm)微细麻花钻工作频率的准确识别和对刀具振动相对幅值的定量描述。结果说明基于辐射声压的表征方法可以在低成本和高适应性条件下实现对微细刀具超声振动状态的在位表征。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
将旋转超声与磨削、电解作用有效复合,可以实现难加工材料、异形面零部件的精密且高效加工。设计了旋转超声复合电解磨削加工系统,对硬铝合金和铝基碳化硅颗粒增强复合材料(SiCp/Al)进行机械磨削、超声磨削及旋转超声复合电解磨削加工。分析了旋转超声复合电解磨削成形机理,研究了不同参数对加工精度、效率及表面质量的影响机制。进一步对旋转超声复合电解磨削加工系统进行了参数优化。结果发现:旋转超声复合电解磨削加工能有效减少切削力和发热,保证极间材料及时去除及电解液循环更新,增强了加工效果。当电压为3 V时,表面加工精度最好;采用优化参数,加工某型航空发动机叶片精度可达0.01 mm,表面粗糙度可小于0.80 μm。结果说明旋转超声复合电解磨削加工方法具有显著技术优势。
PDF全文 (
)
HTML
(
)
可视化
收藏
为明确心率变异性在有氧运动治疗青少年抑郁症中的动态变化及其临床意义,选取某高校2022年新入学的60例轻、中度抑郁症学生为研究对象,分为研究组30例(脱落5例,完成研究25例)与对照组30例(脱落2例,完成研究28例)。研究组给予12周有氧运动治疗,对照组不接受任何治疗,比较两组的临床疗效、心率变异性指标。结果表明:12周末研究组治疗有效率及痊愈率显著高于对照组(P<0.05);两组的17项汉密尔顿抑郁量表(HAMD-17)评分均较基线显著降低(P<0.01);与对照组相比,研究组12周末HAMD-17下降程度更显著(P<0.001)。12周末研究组正常R-R间期标准差(standard deviation of NN intervals,简称SDNN)值、正常R-R间期平均值标准差(standard deviation average of NN intervals,SDANN)值以及相邻R-R间期的均方根(root mean square of successive RR interval differences,RMSSD)较治疗前显著增大(P<0.001);与对照组相比,研究组12周末SDNN、SDANN以及RMSSD前后差值更明显(P<0.001);基线HAMD-17评分与SDNN、SDANN以及RMSSD值呈显著负相关(r=-0.343,P=0.012;r=-0.328,P=0.017;r=-0.401,P=0.003)。研究结果说明12周有氧运动可显著改善青少年抑郁患者抑郁症状,改善自主神经功能。抑郁症严重程度与自主神经功能受损有关,心率变异性可成为评估有氧运动治疗抑郁症疗效的生物学指标。