衍射法测径中的光场偏振效应

本文给出了金属细丝的电磁场衍射公式。对金属缝和互补屏窄条或细丝的线偏光衍射作了实验和理论研究,定量给出衍射法测量细金属丝直径的偏振效应。理论计算与测量结果基本一致。 关键词：     

动态激光衍射法测量细丝直径

基于夫琅禾费衍射理论和巴比涅互补原理,提出了利用激光衍射对细丝直径进行动态测量的方法.该方法具有测量精度高、速度快、非接触、使用方便且易于微机联接实现自动化测量等优点.     

测量细丝直径的一种新方法

利用力敏传感器的电压输出特性与受力之间的关系结合静力称衡法,从理论上推导出了测量细丝直径的公式,然后设计出了相应的实验方案并进行了验证.利用该公式测量出的细丝直径与常规方法测量出的细丝直径相比较,二者的测量结果相差甚小,说明测量细丝直径的方案确实可行.这种测量细丝直径的新方法,在实际生活和教学科研方面有一定的参考和应用价值.     

用激光单缝衍射实验仪做扩展实验

在大学物理实验中,单缝衍射实验仪一般用来测量衍射光强分布和缝宽,本文对实验内容进行了扩展,增加了测量细丝直径、He-Ne激光束的光强分布、激光束光斑尺寸及发散角等内容.     

劈尖干涉测量细丝直径新法

劈尖干涉测量细丝直径,通常涉及到测量交线至细丝的距离L。而在实验中,由于劈尖两端被夹座掩盖,无法准确测量出L的长度,进而影响到直径的准确度。采用移位法进行二次测量,既能准确方便的测量出细丝直径,又避开了测量L。     

阵列细丝直径实时快速检测系统设计

为实现并行化、非接触、实时的细丝直径测量,设计了一种基于复杂可编程逻辑器件（complex programmable logic device,CPLD）的阵列细丝直径实时快速检测系统。阵列化传感系统,使用CPLD解算直径,并行测量多条细丝。显著降低了系统的数据传输量,缩短了直径解算时间,提高直径检测频率至5 kHz,实现了对24根细丝阵列并行测量。在0.1 mm～0.3 mm及0.3 mm～1.0 mm的直径范围内动态测量重复精度分别为3.5 μm和8.3 μm,动态重复性误差百分比绝对值分别低于1.21%与1.43%,满足了实时快速检测阵列细丝直径的需求。     

从单缝衍射到动态测量单丝直径

本文通过单缝夫琅和弗衍射的光强分布实验，引伸出在远场接收的条件下，若屏距ｘ与单丝直径ｄ之比为定值，其标准光强分布就被唯一地确定．反之，当我们已知光强分布，就可以求出单丝直径．本文以“单维衍射的光强分布”实验为基础，引出连续测量细丝（如铜丝、尼龙丝等）直径的装置．     

对《氦氖激光束通过细丝所产生的衍射现象及其应用》一文的补充

<正> 《光学技术》1985年第3期登载任克勤同志的《氦氖激光束通过细丝所产生的衍射现象及其应用》一文,笔者拜读后,觉得作者利用细丝对激光束的衍射现象,提出了测量细丝直径的一种方法是很可取的。当笔者打算把它移植到本校的普通光学实验上时,笔者觉得原作者提出的经验公式是否可取尚值得探讨。由于原作者未在文章中反映出经验公式得来的任何线索,所以,笔者无法也不打算就经     

用衍射法测量细丝直径

正1主要内容用衍射法测量细丝直径实验是广西师范大学物理实验教学示范中心于2008年开设的实验项目.该项目要求学生在掌握单缝衍射实验原理的基础上,学会利用衍射法测量微小量.实验首先要求学生根据单缝衍射的原理自行组装实验仪器,然后进行单缝宽度的常规测量,帮助学生从实验上理解单缝衍射的原理和物理意义.在此基础上,指导学生利用该套单缝衍射装置对特定金属丝的直径进行测量,从而帮助学生加深对单缝衍射的理解,及如何应用该方法对微小量进行测量.     

高精度丝径测量中的偏振效应

本文主要研究光束偏振方向对高精度丝径测量的影响,将给出简要的实验结果:钢丝直径的实测值随光振动方向与细丝轴线的夹角呈正弦变化;振动平行细丝轴线的偏振光的实测值比垂直的小0.36μm;钢质狭缝宽度测量结果则与钢丝情况相反。在此基础上着重对这种影响进行了理论分析。计及细丝表面反射和不同偏振方向光波反射时产生的不同位相变化,细丝的夫琅和费衍射图也发生了微小的改变,致使直径测量值不同。由此对钢丝的分析表明：光振动平行千丝轴时的直径理论值比季直的小0.33μm，与实验值0．36μm。相差0．03μm；光振动平行缝边时的宽匿理论值比垂直的大0．19μm，与其实验值0．21μm相差0，02μm。它们都接近或小于仪器的测量误差0．04μm，理论与实验符合得很好．     

彩色全息图的计算机产生和数字再现

提出了一种基于色彩合成以及菲涅尔衍射原理,用计算机产生全息图并用数字方法再现彩色全息图的方法。该方法的第一步是将物体的彩色RGB图像分离为三基色强度图,再利用博奇编码的方法制成修正离轴参考光分色计算机全息图;第二步是分别对分色全息图在频域进行调制以实现用原参考光真实再现原始物光波。通过滤波消除零级衍射及共轭像的影响,获得了所需要的实像并提高了像质。提供的实验是选用一幅RGB图像作为原始物体,给出了用博奇编码法制成的全息图以及最后经色彩合成获得的再现像。结果表明,该方法能使各分色全息图的再现像准确重合,解决了在色彩合成时容易出现的色串扰问题。     

基于双光栅成像的RGB模型色彩还原效果的研究

基于双光栅衍射成像的实验方案,利用双光栅的色散和汇合光谱效应特性,用电脑摄像头拍摄作为物体的RGB模型,得到了RGB颜色模型的像。利用Photo shop软件将RGB颜色模型和得到的像进行颜色通道分离,再进行数据化分析处理,探究双光栅的RGB色彩模型色彩还原情况以及不同光栅组合对RGB颜色模型的色彩还原效果的影响。     

Color-image encryption scheme based on channel fusion and spherical diffraction

A secure encryption scheme for color images based on channel fusion and spherical diffraction is proposed in this paper. In the proposed encryption scheme, a channel fusion technology based on the discrete wavelet transformation is used to transform color images into single-channel grayscale images, firstly. In the process of transformation, the hyperchaotic system is used to permutate and diffuse the information of red—green—blue (RGB) channels to reduce the correlation of channels. Then the fused image is encrypted by spherical diffraction transform. Finally, the complex-valued diffraction result is decomposed into two real parts by the improved equal module decomposition, which are the ciphertext and the private key. Compared with the traditional color image encryption schemes that encrypt RGB channels separately, the proposed scheme is highly secure and robust.     

一种新型数字式便携光学实验仪

介绍了一种新型数字式便携光学实验仪，该仪器具备光学实验、课堂演示、光学研究和光学测试等多种功能，可完成波动光学中干涉、衍射、全息、散斑以及几何光学中成像等工作。该仪器设计了“又”形布置的轨道以及“工”形支架，实现了3维无级可调，可对光路进行精确调节。此外，以三基色调色原理为理论基础，自行开发了图像处理软件和层式仪器结构。将PC主板与光学台融合为一体，可对图像进行实时数字采集与处理。与传统实验设备相比，该仪器极大地拓展了数字光学实验的应用空间。     

基于非线性光谱字典学习的单幅RGB图像光谱重建方法研究

针对单幅RGB图像重建光谱图像中的病态问题,提出一种基于非线性光谱字典学习的非线性重建方法。为了适应线性和非线性数据,该方法首先改进了基于自联想神经网络模型的非线性主成分分析算法,并利用其从训练光谱集中学习低维光谱字典,用于光谱重建的求逆方程中,以缓解病态状况。再在此光谱字典基础上,利用阻尼高斯牛顿法结合截断奇异值分解的正则化方法,进一步缓解该非线性反演的病态问题,实现单幅RGB图像重建光谱图像。在实验中,采用Munsell以及Munsell+Pantone两个光谱训练集学习光谱字典,同时利用CAVE和UEA光谱图像库进行光谱重建测试。该方法测试结果与现有方法比较发现,该方法在不同光谱训练集下重建CAVE和UEA两库光谱图像的均方根差的平均值最低,分别为0.212 4,0.255 4,0.229 4和0.294 9,均方根差的标准偏差接近最好方法的效果,分别为0.068 5,0.084 7,0.066 8和0.087 0。此结果表明该方法针对单幅RGB图像重建光谱图像在重建精度和稳定性上均存在优势。     

基于光饱和影响校正的作物叶绿素分布光谱成像检测

叶绿素含量是作物光合能力与营养评价的重要指标,因此快速检测作物叶绿素含量与分布可为作物营养动态分析与长势评估提供支持。基于RGB(Red, Green, Blue)和NIR(Near Infrared)多光谱图像的获取,开展玉米作物营养状态分布光谱学成像检测。构建了多光谱图像采集平台获取RGB和NIR图像,研究了基于光饱和校正算法的RGB图像的光饱和校正与NIR图像去噪方法,通过图像的匹配分割,冠层的提取校正,建立了基于冠层图像的作物SPAD值检测模型与分布成图。采集15株玉米植株RGB-NIR图像,并同步获取不同植株,不同位置共68个叶绿素含量指标SPAD值。首先对RGB图像进行光饱和校正,再对NIR图像进行滤波和图像增强,其次对RGB和NIR图像进行了SURF(speeded-up robust features)和RANSAC(random sample consensus)图像匹配,利用RGB图像的颜色特征,采用ExG(Extra Green)和OTSU算法生成分割掩模,对RGB图像和NIR图像进行分割提取,提取图像的R, G, B和NIR分量,利用4阶灰度板进行反射率校正,然后计算作物图像中像素级P_SPAD值,并建立图像P_SPAD值与叶绿素仪SPAD值的拟合模型,最后绘制作物SPAD分布图。通过HSI(Hue, Saturation, Intensity)彩色模型中的I分量直方图对比去饱和前后光分布范围,以作物SPAD值分布图验证光饱和校正算法对作物叶绿素含量分布检测提升的效果。RGB图像光饱和校正前I分量集中在[140～180]之间,光饱和校正后的RGB图像I分量集中在[85～130]之间, 校正了相机成像时产生模糊和RGB图像饱和。对分割后的RGB图像和NIR图像提取R,G,B,NIR分量进行4阶灰度板校正,相关系数分别为0.829,0.828,0.745和0.994,进而生成R,G,B和NIR四波段的反射率伪彩色图像,反射率R_NIR＞R_C＞R_R＞R_B。体现了作物的在蓝光和红光区域吸收光,在绿光区域和近红外区域反射光的光谱特性。校正前后的R和NIR分量反射率计算图像P_SPAD值拟合叶绿素含量指标SPAD值的模型结果显示,校正前R2为0.332 6,校正后R2为0.619 3,绘制作物的SPAD特征分布图,可为作物的营养动态快速分析与分布检测提供技术支持。     

用于数码显微镜的白平衡校正方法

提出了一种用于数码显微镜的非线性白平衡方法.以标准D65光源光照下孟赛尔色卡每个色块的XYZ三刺激值和所成图像中的RGB值为训练样本,用神经网络建立不同数码显微镜拍摄的RGB输出与XYZ三刺激值之间的关系;再通过Estevens矩阵把XYZ三刺激值转换成人眼感光器所接受到的刺激值,并进行非线性计算;最后把计算结果转换回RGB空间,从而得到白平衡后的图像.实验结果表明,该方法所得的白平衡校正结果更加接近标准白光照射下的图像颜色.在光源色纯度较高的情况下,采用调整通道增益的方法变化幅度较大,而采用本文提出方法结果更加稳定;特别是当光源的色纯度过大使得图像中某个颜色通道的值接近0的时候,用调整三通道增益的方法已经完全失去了校正作用,而采用本文中的非线型方法仍然可以得到好的校正结果.同时,此方法中建立的神经网络模型反映的是成像设备的RGB空间到XYZ空间的转换特性,对于不同的光照条件,此特性不变,因此对于不同光源不需要分别建立神经网络模型.     

基于低照度三基色图像去噪及融合彩色图像增强方法研究

现有的各类彩色图像增强方法,主要用于对光照不均匀或弱光条件下已获取的彩色图像进行直接增强,而低照度彩色成像系统获取的彩色图像是由单独采集的三基色图像融合而成。为此提出了基于低照度三基色图像去噪及融合彩色图像增强方法。利用小波变换对低照度条件下独立采集的三基色图像进行去噪;然后将去噪后图像融合成彩色图像,将彩色图像由RGB颜色空间转换为HSV颜色空间;在HSV空间对V进行MSR增强,再对增强后的图像进行S调整;最后再将其转换回RGB颜色空间。采用客观评价方法对选取的去噪增强后图像进行了评价。结果表明:经过去噪和增强后的彩色图像在均值、方差和熵3项指标上均优于三基色直接融合的彩色图像,平均提高幅度为均值11.37%、方差8.46%、信息熵0.44%。该方法可移植到低照度彩色成像系统中,对成像质量的提升具有指导意义。     

用于数码显微镜的白平衡校正方法

提出了一种用于数码显微镜的非线性白平衡方法.以标准D65光源光照下孟赛尔色卡每个色块的XYZ三刺激值和所成图像中的RGB值为训练样本,用神经网络建立不同数码显微镜拍摄的RGB输出与XYZ三刺激值之间的关系;再通过Estevens矩阵把XYZ三刺激值转换成人眼感光器所接受到的刺激值,并进行非线性计算;最后把计算结果转换回RGB空间,从而得到白平衡后的图像.实验结果表明,该方法所得的白平衡校正结果更加接近标准白光照射下的图像颜色.在光源色纯度较高的情况下,采用调整通道增益的方法变化幅度较大,而采用本文提出方法结果更加稳定;特别是当光源的色纯度过大使得图像中某个颜色通道的值接近0的时候,用调整三通道增益的方法已经完全失去了校正作用,而采用本文中的非线型方法仍然可以得到好的校正结果.同时,此方法中建立的神经网络模型反映的是成像设备的RGB空间到XYZ空间的转换特性,对于不同的光照条件,此特性不变,因此对于不同光源不需要分别建立神经网络模型.     

Dispersion compensation for an ultrathin metal film using LCD—CCD system

A dispersion compensation method is introduced to correct the distorted image passing through an ultrathin metal film.An LCD-CCD system is modeled by the back propagation network and used to evaluate the transmittance of the ultrathin metal film.Training samples for the network come from 729 images captured by shooting test patches,in which the RGB values are uniformity distributed between 0 and 255.The RGB value of the original image that will be distorted by the dispersion is first transformed by mapping from the LCD to the CCD,multiplied by the inverse matrix of the transmittance matrix,and finally transformed by mapping from the CCD to the LCD,then the corrected image is obtained.In order to verify the effectiveness of the proposed method,ultrathin aluminum films with different thicknesses are evaporated on glass substrates and laid between the CCD and LCD.Experimental results show that the proposed method compensates for the dispersion successfully.