基于旋转上升式光路的小型光杠杆

将传统光杠杆中平面镜和标尺之间的平面光路立体化,设计了多次反射、旋转上升式光路.以Solidworks软件为设计手段,利用3D打印技术,制作了激光器为光源的小型光杠杆装置.利用传统光杠杆和小型光杠杆对钢丝的杨氏模量进行了对比测量研究.实验结果表明,设计制作的小型光杠杆装置空间尺寸小,操作简单,仪器制作方便,测量结果准确.对于开拓学生思维,提高学生的创新能力有一定的借鉴意义.     

平面镜演示实验仪器的研制和成像分析

阐述了平面镜演示实验仪器的设计与制作、使用方法及观察到的实验现象,并从光学成像的角度分析和探讨了相应的物理原理.     

CT计算机断层扫描成像实验

根据投影和断层成像原理,设计了CT计算机断层扫描成像原理性装置.使用该装置学生可以做硬件调试,软件编写、算法研究和系统测试等一系列实验,研究样品的投影成像和断层成像.本文从教学内容和教学方法上对CT计算机断层扫描成像实验进行了探讨.     

平面镜成像观察范围的确定

利用平面镜观察镜前的景物(即景物的虚像),其观察范围既与平面镜的口径有关,又与观察点在镜前的位置有关.下面以实例来说明如何确定平面镜成像的观察范围.     

单目多视点立体图像提取及应用

设计并实现了一种基于广角相机和平面镜的单目多视点立体图像摄像系统,给出了硬件装置的设计指标和优化方法;同时,在研究了硬件系统的标定方法基础上,实现了其在三维测距方面的应用。多枚平面镜构成的对称斗型腔体被放置在广角相机前面,物体光线经过不同平面镜反射后,投影到相机图像平面的不同区域,在相机投影平面上生成物体多个影像,形成单目多视点投影图像。该类图像等价于视点不同的多幅图像,可以使用多视点立体视觉算法实现三维测量。     

自制声音振动演示装置

用橡皮筋将薄胶膜 (有弹性 ,足够薄 )紧扎在塑料圆筒的一端 ,用胶水将小平面镜粘贴在橡皮膜的正中央 ,如图 1所示 .图 1　演示装置演示时 ,将激光玩具枪发出的激光对准小平面镜入射 ,让其反射光在教室的白色墙壁上形成光斑 .人正对塑料圆筒另一端讲话 ,注意观察光斑跳动情况 .分析说明 :讲话时 ,声音使薄胶膜产生微弱振动 ,入射光斑经平面镜反射后在墙上形成的光斑大幅度的不停跳动 ,直观地表明了声音是由物体振动产生的 .该装置能使声音的微弱振动得到放大 ,提高了演示实验的可见度 ,且取材容易 ,制作简单、方便 ,演示效果较好 .自制声音振…     

3D偏振演示实验

剖析了3D立体效果的形成原理,设计了3D演示实验装置.通过光偏振技术、透镜成像规律以及视觉暂留现象的运用,演示了3D立体效果形成过程.     

聚束模式合成孔径激光雷达实验演示

采用线性调波长的1.55μm光纤激光和一个控制照明光束方向的旋转平面镜,建立了聚束模式合成孔径激光雷达(SAL)成像演示实验室装置。该装置运转稳定,能够产生与其成像理论预期完全相符的高分辨率成像。给出了典型的聚束模式SAL高分辨率成像结果,包括合作目标成像、非合作目标成像、对同一目标的持续跟踪成像以及相干叠加成像与非相干叠加成像。     

像再次成像的条件分析及讨论

以平面镜以及平面镜与凸透镜组合为例,对像再次成像的条件进行讨论,以加深学生对成像概念的理解.     

互成角度的两平面镜间物体成像规律解析

1平面镜的成像规律 物体在平面镜中成像的必要条件是：物体在平面镜的前面;要使物体在第一个平面镜中的像在第二个平面镜中继续成像,第一个物体的像必须在第二个平面镜的前面……;     

再添两支蜡烛效果更好——“平面镜成像”案例分析

对于"平面镜成像"的教学,凭着以往的经验以及以前的教学后记可知,学生记住平面镜成像的特点比较容易,但要真正灵活运用却有困难.学生虽然知道像与物体的大小相等,但还是根深蒂固地认为:人离镜子越近,像就越大;镜子越大,像也越大.也就是学生并没有真正理解平面镜成像的规律,只是靠机械的记忆.如何改变学生的错误认识呢?我作了以下尝试.     

L波段三维ESR成像系统的研制（Ⅱ）——L波段三维ESR成像系统

叙述了一个L波段（1.05 GHz）用于ESR和ESR成像的装置，用这套自制装置实现了3D ESR成像. 该装置由L波段ESR谱仪、三组梯度场线圈及控制单元和PC机数据采集系统组成. 样品腔是一个3-环2-缝再进入式谐振腔，可放入直径为20 mm、 长30 mm的H₂O样品，空谐振腔的频率是1.05 GHz. 微波振荡频率用自动频率控制（AFC）的方法自动锁在有载腔的频率上. 梯度场线圈沿X-，Y-和Z-轴产生线性梯度场，在中心40 mm球形范围内梯度场强度为2 mT/cm. 依照Lauterbur's方法进行3D ESR 图像重建. 用该系统检测了样品中TEMPO氮氧自由基的3D空间分布. 得到了TEMPO的2D、3D ESR图像、用像素灰度表示的自旋密度分布图及3D ESR-CT图像.     

多角度投影三维显示技术的研究

设计和制作了多角度投影三维显示系统,用4个网络摄像头对一个动态的物体的4个面进行拍摄,利用视频处理软件处理视频,通过单屏投影设备将视频投影到用透明膜制作的四棱锥投影装置上,显示出三维立体的动态影像.     

快速光固化3D打印的探究与实现

在光固化3D打印技术的基础上,搭建了基于投影仪的快速、一体化的光固化3D打印装置.自制了可见光响应的光固化树脂,并对其性质进行了吸收和红外光谱的表征.借鉴CT断层扫描原理,通过构建3D模型,使用投影仪将该3D模型每个截面以环绕方式投影至光固化树脂上,使光固化树脂聚合形成具有3D立体形貌的打印成品.该打印方案打印速度快,成品一体化性强,打印仪器简单,成本低.     

关于双平面镜成像特性的研究

引言 双平面镜的成像机理较简单,但对于成像个数的讨论较为繁琐,文献[1]给出了在360°/θ（θ为双平面镜的夹角）为整数时成像个数的计算方法;笔者认为该计算方法有其不完善和不确切之处．本文将对双平面镜的成像规律、成像个数进行讨论,并给出普遍适用的成像个数计算方法．     

实时测量的X射线针孔相机信号强度估算

 对用X射线CCD作测量设备的在线针孔相机信号强度进行了估计。利用激光原型装置柱腔能谱曲线、PI-SX1300型号X射线CCD的量子效率曲线分别对在CCD加Be滤片和加不同材料的平面镜两种情况下的针孔相机成像获得的Ｘ射线信号在CCD上的信号强度计数进行了估算,结果表明：厚度不大于200 μm的Be滤片只能将信号强度的计数降低一个量级;3°入射的金平面镜,5°入射的镍、碳平面镜和硅平面镜虽然也可将信号强度计数降低一个量级,但这两种衰减方法得到的强度计数超过了CCD的饱和计数值。计算了不同厚度的Be滤片结合平面镜的针孔相机对信号强度计数的衰减情况,结果表明：Be的厚度在20～40 μm时,平面镜选择3°入射的金平面镜或者5°入射的镍平面镜,两者结合可以较好地衰减信号。     

投影式幻影成像中局域几何畸变的校正方法研究

在幻影成像系统中,投影式成像装置具有制造成本低、成像系统操作便捷的优点,但由于投影光线发散和光源处光束偏轴角的存在,投影图像照射到四棱锥斜面时会发生几何畸变,导致三维模型失真.针对该问题,提出一种投影图像局域几何畸变的校正方法.通过提取投影图片,分析并建立投影图像形状和三维模型失真程度的映射关系,利用透视变换,构建投影...     

评平面成像的目域及视场问题的求解思路

平面镜成像的目域及视场问题既是高中几何光学的重要内容也是学习中的难点.教学实践表明,理解掌握平面镜成像的规律是解决这两类问题的基础,总结归纳其解题思路是求解的关键.     

基于主动散斑投射的水下双目视觉三维成像

基于主动散斑投射的双目立体视觉成像技术仅需一次投影拍摄即可实现三维重建,适合于动态成像,但在水下应用时,存在小孔模型失效、极线约束匹配条件不满足,以及投射散斑左右图像因受水下环境吸收、散射影响产生退化等问题。本文重新建立了基于主动投射散斑图案的水下双目视觉成像模型,分析了散斑图案对水下双目对应点匹配精度的影响,搭建了主动散斑水下双目视觉动态三维成像系统实验装置。实验结果表明,基于主动散斑投射的水下双目立体视觉技术具有较好的动态3D成像效果,动态误差在该双目立体视觉实验装置本身结构和系统参数决定的静态误差之内。     

激光3D投影高精度校准建模方法

为了提高激光3D投影校准系统的校准可靠性、获得最佳校准参数,根据校准系统的基本原理,提出了一种将激光3D投影观测值求解模型与校准参数求解模型结合的方式,来建立激光3D投影校准模型的方法.该方法采用两个步骤进行激光3D投影校准系统的校准参数的求解.第一步是通过等距法建立激光3D投影观测值求解模型,引入模型初值的求解,这种初值的设计结果避免了该求解模型运用的牛顿迭代法呈现的弊端.第二步通过四元数法建立校准参数求解模型.仿真结果显示,在H、V上施加服从正态分布的均值为0、标准差σ=0.5″的误差后,该激光3D投影校准系统求解模型误差RMS在0.3mm以内,同时,采用激光跟踪仪作为对比基准验证了本方法的可靠性及校准精度,在3m至5m的定位空间范围内,最大误差在0.4mm以内,满足激光3D投影系统的投影定位精度.即该校准模型可实现对激光3D投影校准系统校准参数的求解,且校准精度高,校准方法收敛速度快,提高了系统校准工作速率,为激光投影系统的研制提供了新的算法思路.