一种基于时域滤波的红外序列图像去噪算法

红外图像是现代光学设备常用的图像源,图像显示效果直接影响设备的用户体验,而红外序列图像中的噪声会导致显示效果的下降。为了减轻噪声对红外序列图像显示效果的影响,通过历史多帧灰度值的加权和当前帧无噪声图像的估计,提出了一种基于时域高斯滤波的去噪方法。参考空域双边滤波的权值分配方法,引入了灰度值的影响对时域高斯滤波的权值进行修正,解决时域滤波导致的序列图像中运动目标拖尾和模糊。实验结果表明,时域滤波方法能够有效平滑帧间噪声,减轻噪声导致的红外序列图像显示效果的恶化,引入灰度值的影响进行滤波权值修正之后,能够解决时域滤波导致的运动目标拖尾和模糊问题。     

Electromechanical Behavior of Interdigitated SiO2 Cantilever Arrays

Bending and first flexural mode vibration behavior of electrostatic actuated nanometer-sized interdigitated cantilever arrays are characterized under vacuum conditions. The pull-in＇＇ effect in dc driving and the hard spring effect＇＇ in ac driving are observed. A mass sensitivity of 20 fg is expected for our devices due to the ultra-small mass of the arm and relative high Q factor. The mass-spring lump model combined with Green＇s function method is used to fit the dc driving behaviors including the pull-in voltage. For the ac driving case, the polynomial expansion of the capacitive force is used in the model. The successfully fittings of the pull-in voltage and the hard spring effect prove that our simulation method could be used for guiding the geometrical design of cantilever-based sensors.     

应用角点匹配实现目标跟踪

角点特征是图像的一个重要局部特征,因其具有计算量小、匹配简单以及旋转、平移、缩放不变的性质,而在图像配准与匹配、目标识别、运动分析、目标跟踪等应用领域都起着非常重要的作用。本文提出了一种新的基于角点特征的向量匹配方法,该方法利用Harris算子检测出目标角点,通过角点的矩特征形成目标的特征向量,最后通过对序列图像的目标特征向量进行匹配来实现目标跟踪。此算法在一般情况下能匹配80%以上角点,在遮挡情况下仍能正确匹配70%左右,处理速度达到20 frames/s,满足了实时要求。实验结果证明此方法可有效地抵御目标的变形和遮挡情况。     

一类张量特征值互补问题

矩阵特征值互补问题在力学系统领域有广泛的应用.在本文中,我们提出了一类特殊的四阶张量特征值互补问题,它是矩阵特征值互补问题的推广.我们对该特征值互补问题解的存在性,计算复杂度等性质进行了初步的研究.在一定条件下,我们建立了该互补问题同一类非线性约束优化问题的等价性联系,并由此提出了平移投影幂法来求解该特征值互补问题.     

离子型共价有机框架材料的制备及对染料吸附性能的研究

茜素红(Alizarin Red,AR)作为蒽醌类染料中的重要组成,由于其具有优异的特性,在染料和酸碱指示剂等方面被广泛使用。但是AR具有毒性高、结构复杂以及化学需氧量(COD)值大等原因,使其成为了主要污染物之一,去除水体中的茜素红染料污染物已经成为了目前亟待解决的问题。共价有机框架材料作为一种新型的多孔有机材料,由于其具有比表面积大,孔径均一和可设计的独特优势,已经广泛应用吸附和分离等方面。因此,以三醛基间苯三酚和溴化乙锭为构筑单元,通过水热的方法合成一种二维离子型共价有机框架材料(TpEB-COF)。对制备的TpEB-COF进行相关表征,包括X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)等。然后将制备的TpEB-COF作为固体吸附剂,将其应用对水中AR的吸附,研究了不同吸附时间和不同pH值对吸附过程的影响。实验结果证明制备的离子型共价有机框架材料具有良好的晶型结构。同时,对实验数据分析表明,离子型共价有机框架材料对于茜素红的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir吸附模型,吸附效率为82.8%,最大吸附量为828 mg g-1。本研究不仅为共价有机框架材料的设计和合成奠定坚实的基础,而且拓展了离子型共价有机框架材料的应用范围,促进共价有机框架材料的发展。     

Bidirectional highly-efficient quantum routing in a T-bulge-shaped waveguide

Quantum routing in a T-bulge-shaped waveguide system coupled with a driven cyclic three-level atom and a twolevel atom is investigated theoretically.By employing the discrete-coordinate scattering method,exact expressions of the transport coefficients along three ports of the waveguide channels are derived.Our results show that bidirectional high transfer-rate single-photon routing between two channels can be effectively implemented,with the help of the effective potential generated by two atoms and the external driving.Moreover,multiple band zero-transmission emerges in the scattering spectra,arising from the quantum interferences among photons scattered by the boundary and the bulged resonators.The proposed system may suggest an efficient duplex router with filtering functions.     

紫甘蓝花青素-铁(Ⅲ)络合物在光谱分析法中的应用

在pH 4.7的乙酸-乙酸钠缓冲体系中,Fe(Ⅲ)能与自紫甘蓝中提取纯化的花青素形成稳定的络合物,本文研究了该络合物的吸收光谱和分子荧光光谱,建立了一种测定Fe(Ⅲ)的方法。在阳离子表面活性剂CT-MAB存在下,经过XAD-2大孔树脂纯化后的花青素与Fe(Ⅲ)在乙酸-乙酸钠缓冲体系中显色,络合物最大吸收波长630 nm,摩尔吸光系数6.16×103L.mol-1.cm-1,Fe(Ⅲ)含量在2-10 mg.L-1范围内与吸光度呈良好的线性关系,相关系数R2=0.9995,定量检出限0.91μg.mL-1。该方法用于测定国家岩矿标准样品(超基性岩DZE-2),相对标准偏差1.65%,岩矿样品加标回收率在93.8%～105%。花青素溶液具有荧光性质,与Fe(Ⅲ)反应可引起花青素溶液荧光猝灭。     

可见近红外波段无人机载成像光谱仪设计

为了满足地物成像光谱分析的需要,设计了同轴安装、体积小、重量轻的适用于无人机载的棱镜-光栅-棱镜型可见近红外成像光谱仪.通过角放大率选择、光焦度分配、相对孔径计算设计了视场较大的前置物镜;通过光栅方程求解、体相位全息光栅布拉格条件约束、棱镜折射定律设计了光谱系统的初始结构;通过工作光谱上下限出射角与探测器光谱维宽度的关系确定了成像物镜的焦距;通过出射光角度明确了出射光谱的非线性.设计的无人机载成像光谱仪工作光谱范围为400~1 000nm,视场角为40°,全工作波段在空间截止频率20.8lp/mm处的传递函数值均大于0.67,光谱分辨率小于3nm.装调了无人机载成像光谱仪对室外绿化树木进行光谱推扫成像实验,实现了树叶的多光谱成像.该成像光谱仪能够有效实现光谱成像,性能良好.     

激光共聚焦近红外荧光扫描系统光学设计

为了实现对近红外荧光的高分辨率扫描,设计了工作在近红外光谱区的激光共聚焦光学系统。采用结构简单的凹凸双透镜物镜实现了照明光路和发射光路的设计,并采用Zemax软件进行了光学设计和仿真。实验表明:照明光路的聚焦弥散斑小于1 m,照明针孔处的聚焦光斑小于40 m,满足照明针孔的尺寸要求;发射针孔处的聚焦光斑小于10 m,满足探测针孔尺寸要求;同时照明光路和发射光路的MTF曲线的截止频率都分别满足其衍射极限分辨率的要求,照明光路在全视场空间分辨率420 lp/mm处MTF0.08,发射光路在全视场空间频率400 lp/mm处MTF0.07。     

结构光数字栅线法对物体三维形貌的高精度测量

为了对物体的微观三维形貌进行高精度测量,开发了基于结构光的数字栅线三维纹理测量系统,该系统利用解位相的方法进行物体三维高度信息的计算。首先对相位主值的计算,采用了4步等步长相移法采集16幅等步长的相移图像,分成4组分别计算相位主值,再求其平均值作为最终的相位主值。为了滤除噪声及投影仪、CCD相机畸变等各种影响,对采集的条纹图像采用了自适应维纳滤波和小波多阈值方法进行预处理;其次对于位相展开,提出了基于多频的梯度导向相位展开算法,能够有效避开相位间断点,具有稳定的展开结果。实验结果表明,此系统所使用的方法在条纹图的P₀=22.7 mm-1时,获取的三维信息分辨率为2.75 μm,高度信息精度优于0.5 μm,同时具有测量快速,操作简单,无接触等特点,能够满足高精度的微观三维形貌测量的要求。