人脸检测中盲解卷积的点传输函数和光学传输函数分析

分析了高速实时人脸检测系统中的光学衍射、离焦和采样效应.通过理论分析,构造了表征光学成像系统空间和频率特性的近似点扩展函数和光学传输函数.在假设这些近似点传输函数已知的基础上,提出了两个盲解卷积滤波器,并且和拉普拉斯算子以及最优聚焦算子的光学传输函数作了对比研究.该系统采用一个马达推动光学镜头来获得高清晰度图像,并在预处理级进行了内插滤波.演示系统在较高的准确率时检测帧率达到15.6fps,实验结果验证了理论分析.     

图像传输方法测量海水的点扩展函数

海水水体的点扩展函数（PSF）及光学传递函数（OTF）描述了海水中光或图像传输的性质,是研究海水光学性质及水下图像系统的基本参数。探讨了用图像传输的理论测量海水点扩展函数或光学传递数的方法,在实验室中建立了一套测量和计算系统;对不同长度的散射水体进行了测量,得到了一维和二维的海水点扩展函数曲线,测量结果与理论分析相符合。     

带电粒子束传输的相图函数理论

带电粒子束发射相图的形状可用相图函数描述.本文利用相图函数理论和Lie代数研究非线性传输系统中束相图的变化.同时研究了它的逆问题──根据束特性选择传输系统参数.作为例子,讨论了利用非线性元素改善束质量和非线性周期场系统中的束匹配问题.     

高斯光束通过多光阑B=0成像系统传输的解析公式研究

采用将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法和A0CD矩阵分解的技巧，推导 出了高斯光束通过多光阑B=0光学成像系统解析的传输公式，并用典型数值计算例加以说明. 最后，指出了所用方法的优点. 关键词： 硬边光阑 复高斯函数 传输方程 矩阵分解     

分波前干涉法中空间互相关函数的传输

 在光学干涉技术中,被检信息主要包含在干涉波面的互相关函数中,并最终体现为干涉场强度分布的调制。由Fresnel衍射理论出发,运用Collins公式,分析了分波前干涉法中空间互相关函数的传递性质。得到了用光线矩阵元表示的空间互相关函数传输公式,并以此对迈克耳逊干涉仪和横向剪切干涉仪中的干涉图强度分布进行了分析。     

近场头相关传输函数的测量与分析

设计了测量距离可调整的头相关传输函数的实验测量方法，并采用人工头进行近场头相关传输函数的测量，建立了高空间分辨率的近场头相关传输函数数据库，为进一步开展双耳听觉的研究和虚拟听觉的应用提供了数据基础。根据实验数据，初步分析了远、近场情况下，距离、仰角、方位角等参量对头相关传输函数的影响规律。     

球谐函数法解点源辐射传输方程的P3近似及其在生物组织中的应用

辐射传输方程在球坐标下的P3近似是一个非线性微分方程组,其齐次解为球Bessel函数.需要将球Bessel函数分解为指数函数,才能用参数变异法求出它的特解.由于球Bessel函数在r=0的奇异性,无法利用Marshak和其它近似边界条件,因此直接利用能量守恒,和当介质的吸收系数比约化散射系数小得多时P3近似等于P1近似这个特点,确定全解中的常数.比较Monte Carolo模拟和P3近似理论的解析解发现,P3近似能处理约化散射系数与吸收系数之比介于2~10之间的生物组织.     

沙尘天气下激光信号的传输特性

以小角度近似为条件,利用逐级递归的方法推导了激光信号在沙尘天气下的辐射传输方程,得到了多次散射下的光强分布函数,以及波长和不对称因子对光强的影响。同时,通过比较不同散射相位函数及沙尘粒子的散射特性,采用了修正的TTHG(Two Term Henyey-Greenstein)散射相位函数,更加全面地反映了沙粒散射后光强的变化规律。研究结果表明,随着光学厚度的增加,散射光强呈现出先增大后减小的趋势,且多次散射的比重相比于单次散射而言逐渐增大。当散射次数超过3次以上时,接收光强的变化可以忽略不计。相对于Mie理论下的结果而言,采用小角度近似理论,从辐射传输的角度分析沙粒的散射特性误差更小,实现了准确描述沙尘天气下激光信号传输特性的目的。     

小阻尼界面房间声传输函数和声脉冲响应函数的有限元素法

有限元法可用于以声波动方程为基础通过数值计算求解室内声场,适用于分析界面阻抗非均匀分布和复杂形状房间内声场的低频特性。本文首先介绍了小阻尼界面条件下室内声场简正方式、声衰变系数、混响时间的ＦＥＭ计算方法。在此基础上导出了房间内两点之间声传输函数和声脉冲响应函数的ＦＥＭ计算模型,并以矩形房间为例详细讨论了有关细节。本文所讨论的计算模型可以映房间内不同的声源点,接收点位置上的声压频谱特性和脉冲响应的时     

感应电能传输系统多谐振点及其自治振荡稳定性分析

以串联型感应电能传输(IPT)系统为例,用非线性动力学的方法研究了IPT系统的多谐振点的判断及稳定性分析问题.建立了系统的频闪映射模型,根据不动点理论推导出了系统的稳态响应分段解析函数式,并在此基础上,给出了系统谐振工作点的理论判据,结合系统庞加莱映射的雅可比矩阵特征值分布情况,给出了谐振点的稳定性判据.结合具体实例系统,讨论了其多谐振点现象,并通过仿真和实验进行了验证,证明了本文理论分析结果的正确性.本文所提出的分析方法也可为其他类似谐振变换电路的建模及稳态工作点分析提供一定的理论参考. 关键词： 感应电能传输(IPT) 频闪映射 雅可比矩阵 稳定性     

编码孔径成像系统中的点扩散函数

在X光编码孔径成像系统中，系统的点扩散函数决定成像系统的成像质量。由于系统的点扩散函数可用来求解系统的传递函数，并可由此制作实现图像重构的滤波器，因此点扩散函数的精确程度直接影响重构过程中图像的质量。本文以标量衍射理论为基础，从理论上推导出了衍射效应条件下编码孔径中圆环的点扩散函数，并将它用于制作光学系统的滤波器。最后利用Wiener滤波函数对编码重叠像的频谱分布进行滤波处理，再经过逆傅里叶变换得到了重构图像。     

离焦模糊图像的维纳滤波恢复

为消除离焦误差产生的图像模糊,介绍了基于逆滤波和维纳滤波的离焦模糊图像复原方法。从光学成像原理出发,根据高斯方程计算离焦误差,建立离焦误差与光学传递函数之间的关系。讨论了离焦误差对光学成像系统传递函数的影响。通过建立线性空间不变的模糊模型,构建点扩散函数和光学传递函数,采用与模糊过程相反的处理方法进行图像复原,消除离焦误差造成的图像模糊。测试实验中,对标准样本Lena图像进行了离焦模糊处理,采用维纳滤波算法复原图像,选择不同的离焦半径和维纳滤波参数进行对比。实验结果表明:维纳滤波方法可有效消除离焦模糊;抑制噪声干扰和"振铃效应";可把图像峰值信噪比提高到6dB以上。     

Reconstruction of the Point-Spread Function of the Human Eye Using a New Phase-Retrieval Algorithm

The double-pass method is thought to obtain the point spread function (PSF) in human eyes based on two techniques: the symmetric double-pass method using the same pupil size and the asymmetric double-pass method using a different pupil size. The symmetric double-pass method provides autocorrelation of the retinal PSF and, thus, the modulation transfer function. The asymmetric double-pass method provides low-frequency partial-phase information and the partial phase-retrieval algorithm is applied to obtain the complete-phase information, and to estimate the PSF. The partial phase-retrieval algorithm is based on the iteration method proposed by Fineup and Kowalczyk and requires a lengthy computation. In this study, we propose a new high-speed phase-retrieval algorithm based on the property that the real and imaginary parts of optical transfer functions (OTFs) continuously change in value.     

共焦扫描显微成象系统的点扩散函数再商讨

针对共焦扫描显微成象中物体相对于被扫描点的位置矢量是反向移动的特性,探讨了物体移动后的物函数在此基础上,根据成象的理论进行了计算,得到新的系统点扩散函数表达式,最后根据计算结果分析成象的性质,得出了系统成象的相干性.     

谱域光学相干层析系统中基于解卷积方法的像质优化

谱域光学相干层析（spectral domain optical coherence tomography, 简记为SD-OCT）系统的轴向点扩散函数（point spread function, 简记为PSF）并不具备空不变特性,无法直接应用于解卷积运算.为实现SD-OCT系统成像质量基于解卷积算法的优化,本文采用数值校正后的轴向扫描信号和轴向有效PSF来实施基于Lucy-Richardson算法的解卷积运算,进而实现了SD-OCT系统中图像质量尤其是轴向分辨率的改善.本文理论分析了SD-OCT系统中导致轴向有效PSF随成像深度增大而下降和图像模糊的因素,阐述了利用解卷积算法实现图像质量优化的过程,基于建立的SD-OCT系统实施了不同成像深度位置处PSF的标定,并利用离散轴向位置处PSF的峰值拟合了轴向有效PSF的调制函数.利用调制函数对所有轴向扫描信号进行数值校正,然后根据轴向有效PSF进行解卷积算法.典型样品的解卷积图像重建结果表明,提出的解卷积方法能有效提高系统的轴向分辨率,同时有效抑制系统灵敏度随成像深度增大而下降的趋势. 关键词： 谱域光学相干层析 Lucy-Richardson解卷积 有效点扩散函数     

谱域光学相干层析系统中基于解卷积方法的像质优化

谱域光学相干层析（spectral domain optical coherence tomography, 简记为SD-OCT）系统的轴向点扩散函数（point spread function, 简记为PSF）并不具备空不变特性,无法直接应用于解卷积运算.为实现SD-OCT系统成像质量基于解卷积算法的优化,本文采用数值校正后的轴向扫描信号和轴向有效PSF来实施基于Lucy-Richardson算法的解卷积运算,进而实现了SD-OCT系统中图像质量尤其是轴向分辨率的改善.本文理论分析了SD-OCT系统中导致轴向有效PSF随成像深度增大而下降和图像模糊的因素,阐述了利用解卷积算法实现图像质量优化的过程,基于建立的SD-OCT系统实施了不同成像深度位置处PSF的标定,并利用离散轴向位置处PSF的峰值拟合了轴向有效PSF的调制函数.利用调制函数对所有轴向扫描信号进行数值校正,然后根据轴向有效PSF进行解卷积算法.典型样品的解卷积图像重建结果表明,提出的解卷积方法能有效提高系统的轴向分辨率,同时有效抑制系统灵敏度随成像深度增大而下降的趋势.     

图像式海水小角度散射函数测量仪

根据海水辐射传递理论和光学信息处理方法所建立的海水水体点扩展函数（ＰＳＦ）和海水小角度散射函数之间的关系，研制了一台基于图像测量处理原理的新型现场海水小角度散射函数测量仪，通过对点扩展函数（ＰＳＦ）的测量及运用本文作者的计算方法获得了海水小角度散射函数。与以往的同类仪器相比，这台仪器具有０．０１°的角度分辨率、５％的精度，同时结构简单可靠，并已经获得了东中国海的典型海区的海水小角度散射数据。     

全视角高精度三维测量仪光学系统误差分析研究

大视角、高分辨率、低畸变光学成像系统是全视角高精度三维测量仪中最为关键的核心器件。现有三维测量仪实际使用过程中不可避免会产生各种误差,因此科学合理地评估和降低全视角高精度三维测量仪的测量误差具有十分重要的科学及工程应用意义。通过多角度、全方面分析定量研究了相机内方位元素标定误差对几何定位误差的影响,以及相机光学系统MTF分析、点扩散函数分析、波像差分析和公差分析对匹配误差产生的影响。研究结果表明,在各种影响三维测量仪光学成像系统测量误差的因素当中,相机的传递函数是影响系统三维定位误差最主要的因素,当系统MTF_N值大于0.4 lp/mm、系统几何畸变小于1个像素,PSF能量集中在以3 μm为半径的圆环内(小于1个像素),且PSF峰值达到了0.9时,三维测量仪的定位误差可达到秒级精度。