图解法分析自聚焦透镜的物像关系

从自聚焦透镜的成像特性出发,导出了自聚焦透镜与普通透镜相同的高斯物像公式.采用理想光具组图解法分析了自聚焦透镜子午光线的成像.该成像法只需要找出基点、基面的位置,利用两条特殊光线,便可以在确定物体具体位置和高度的情况下通过图解法,得出像的具体位置和大小.对直径为1.82 mm的自聚焦透镜的物像关系进行了实验研究,结果表明图解法能够很好地分析自聚焦透镜成像.     

凹凸厚透镜曲率半径和折射率的测定

观察凹凸厚透镜的球面反射成像及折反折成像,利用这一实验现象结合物像公式测定凹凸厚透镜前后表面的曲率半径和折射率。该方法不仅可以修正薄透镜测量中忽略透镜厚度所产生的误差,而且可作为测量透镜焦距和曲率半径的设计性、研究性和创新性实验项目,有利于学生深刻理解共轴球面系统成像,掌握符号规则和几何光学的成像计算。     

双凹厚透镜曲率半径和折射率的测定

观察双凹厚透镜的球面反射成像,利用这一实验现象结合物像公式测定双凹厚透镜前后表面的曲率半径和折射率。利用两次球面反射成像可求出双凹厚透镜的曲率半径,两种方法可比较。对于薄透镜,这种方法可以修正在实际测量中忽略透镜厚度所产生的误差。     

用图示法讨论球面镜和薄透镜的成象位置

球面镜和薄透镜是控制光路的主要光学设备,是光的反射现象和折射现象的具体应用。搞清楚球面镜和薄透镜在各种情形下所生成的象的位置和性质,对进一步理解光学仪器的构造和原理,有十分重要的意义。     

自聚焦透镜的三维相干成像特性分析

运用傅里叶光学方法，分析并推导了自聚焦透镜的三维相干成像公式。研究表明，虽然自聚焦透镜中介质折射率是径向渐变折射率分布，不同于薄透镜中的均匀分布，但是由于它的三维相干成像性质却类似于薄透镜，从而使自聚焦透镜可以在成像和光学信息处理系统中有效地代替薄透镜，实现光学系统的微型化。     

球面镜、透镜的座标图算法

在几何光学部门中,我们对球面镜、透镜成像的计算,常常是应用1/a+1/b=1/fg公式,式内a表示物体距镜面或透镜中心的距离,b表     

如何准确测定薄透镜的焦距

光学实验中,薄透镜焦距的测量是最基本的实验,常用的测量方法有:物距与像距法(简称为物像法),透镜二次成像法、自准直法、辅助透镜成像法、准直光管法等.除了自准直法和准直光管法外,无论使用哪种方法,都必须要直接测定像距.虽然从理论上说,物距和像距都可以近似地用从透镜光心算起的距离来代替而不必考虑透镜本身的厚度,因而测出的焦距一般较为准确,但由于视差、景深等因素的影响,使得在实验过程中难以准确地确定像的位置,故而使得实际的测量结果相当不准确.     

基于物像视差比较的透镜组焦距测量系统的设计

透镜组的焦距可以用测节器来测量,利用测节器测量的优点就是直观,在不用测节器的情况下,我们还可以用牛顿公式来测量,在利用牛顿公式时,需要知道焦点、物点、像点位置,常用的方法是对成像清晰程度进行判断,不同的人判断是不一样的,误差较大。文中采用物像视差比较的方法来判断,首先介绍整个测量系统,再介绍针尖系统,最后利用物像视差比较的方法,测出焦点、物点、像点位置,最终得到透镜组的焦距,相对偏差是0.13%,同时用测节器测量透镜组焦距,相对偏差0.45%。可以看出用物像视差比较的方法测量的结果更精确。     

用于ICF内爆诊断的质子成像磁透镜理论设计

根据加速器束流输运线设计的比例定律,设计了适用于ICF内爆DD反应产生的3.6 MeV准单能质子束成像的磁透镜系统。通过公式推导以及束流动力学追踪模拟,获得了类似于几何光学成像中的物像关系,并使用三维粒子追踪模拟验证了磁透镜成像的物像关系。物像关系的满足,使得可以对磁透镜系统进行封装,然后根据物像关系, 选择不同的物距以及相应的相距, 就可以对物体成不同大小的像。     

基于望远镜原理测量薄透镜焦距

当标准凸透镜与待测薄透镜(凸透镜和凹透镜)的焦点重合时会形成一个典型的望远系统。根据望远镜成像原理可知平行光入射时出射光线为平行光,利用这一特殊成像性质可以快速测定薄透镜的焦距。此实验方法原理简单、操作方便是一种实用的薄透镜焦距测量方法。     

基于图像质量评价的手术机器人系统磁共振兼容性分析方法

为保证手术安全及操作精度,基于磁共振图像导航的手术机器人系统需具备磁共振设备兼容性. 针对这一问题,本文提出了基于磁共振图像质量评价的手术机器人系统磁共振设备兼容性分析方法,扩展了图像数据集,并结合图像信噪比、图像变化因数、磁共振图像畸变量等评价参数,逐一分析机器人系统组件通电、机器人系统运动对磁共振图像质量产生的影响,建立图像质量评价依据. 实验结果表明,该质量评价方法可充分分析手术机器人及其系统组件的磁共振兼容性,且可为医疗手术机器人系统组件的磁共振兼容性分析提供测试方法与理论依据.     

月球目标的探测与跟踪技术研究

研究了月球目标探测成像及自动跟踪系统。利用CCD图像传感器、图像处理技术以及图像跟踪算法可以取代对月球的手动跟踪,无需预知月球的运动轨道,在自动跟踪的同时记录月球影像,便于对月球表面数据的记录和处理,并能进行实时图像处理,利于对月球图像的分析,为月球探测跟踪做了一次有益的新方法尝试。     

一种基于多分辨率分析的图像融合方法

图像融合通过综合各个图像的互补信息,合并成一个新图像来改善图像的视觉效果.利用拉普拉斯金字塔分解算法对图像进行多分辨率分析,对分解后的图像采用基于区域特征量测的方法进行融合.最后,通过实验证明该方法能够取得很好的融合效果,融合质量优于其他几种方法.     

基于多项式外推的Richardson-Lucy算法加速研究

提出一种新的可加速Richardson-Lucy(R-L)图像迭代恢复算法的方法.该方法基于阻尼R-L算法,通过存储阻尼R-L算法的前若干次(n次)迭代运算结果,利用多项式外推法分析这前n次迭代运算结果,并用一个多项式函数近似描述各结果之间的关系.通过该多项式的外推,预测以后的迭代结果,从而减少迭代运算的次数,取得了较好的加速效果.该方法可以实现几乎没有图像失真的复原,并能应用于其他类型的算法.     

Two identical conducting spheres with same potential in a uniform electric field

Interaction, polarization, and charges or electric field distribution of conducting spheres in applied electric field are in many fields including electrorheological fluids, electrophoresis, and electrical engineering. A system with two equipotential conducting spheres in an applied uniform electric field is analyzed by image method. A new method is put forward to calculate the image charges distribution when using image method, which ensures the validity of image method to analyze equipotential cases. An apparatus is constructed to measure the force experimentally as well. Results show that the distribution of electric field and electric interaction are different with the case not equipotential.     

曲率半径误差对平场全息凹面光栅分辨率的影响及其补偿方法

在平场凹面全息光栅的没计制作中,不可避免的存在曲率半径误差,严重影响光栅光谱仪的分辨率.为了从理论上分析并指导光谱仪器的设计和装调,运用几何光线追迹方法计算并分析了不同曲率半径误差下光谱像宽度的变化规律,发现在一个较大的误差范围内子午焦线的位置随着曲率半径的变化前后平移,同时其弯曲程度几乎没有改变.数值计算发现通过调整像面位置或人臂长度均能够补偿曲率半径的误差.数值模拟结果显示,修正使用结构后的光栅能够达到与设计结果相近的成像质量.     

基于多引导滤波的图像增强算法

图像增强技术可以有效地突出图像中的有用信息,已广泛应用于多个领域.现有的图像增强算法往往无法应对自然图像中复杂的梯度分布,难以准确保持图像中前景与背景的边缘信息.为了改善输出图像的边界过平滑问题,本文提出了一个基于多引导滤波的图像增强算法.首先,设计了一个以滤波核为变量的通用图像优化模型,现有的联合滤波器可视为该模型的解;然后,依据集成学习的思想,将联合滤波器中的单幅引导图像扩展到多幅,以更好地利用引导图中的结构信息进而获得更好的输出结果,并给出了一个多幅引导图的来源途径;最后,对多幅输出图像进行平滑,在图像优化模型中加入正则化项,以确保由多引导滤波得到的不同滤波输出保持一致.实验结果表明,本文算法在抑制图像噪声的同时,可以更好地保留物体的边界信息,从而使图像的信噪比进一步提升.     

基于成像机理的小波包变换多聚焦图像融合

由于可见光成像系统的聚焦范围有限,因而在成像过程中,除聚焦良好的物体能生成清晰的图像外,该物体前后一定距离外的所有物体都将呈现不同程度的模糊.为了获得场景内所有物体均清晰的图像,在分析了多聚焦图像成像机理的基础上,提出了一种基于小波包变换的融合方法.它是将成像系统先聚焦在一部分对象上,得到其清晰的图像;然后再将其聚焦在另一部分对象上,得到另一清晰的图像;最后把这两幅实验图像加以融合,从而获得场景内所有物体均清晰的图像.实验结果表明,基于小波包变换的融合方法能够将信号的频带进行多层次划分,对高频成分也能进一步地分解,可有效综合多聚焦图像.     

数据偏差对双随机位相解码重构图像噪声特性的影响

双随机位相编码解码技术是应用于图像隐藏领域的一种重要方法。在已编码信息的记录及传递过程中,由于复制、修饰、图像压缩等人为或非人为因素不可避免地会引入各种偏差,这些数据偏差最终反映为重构图像的噪声。分析并数值模拟了满足均匀分布、正态分布的随机偏差及因数据取舍而引入的偏差所导致的重构图像噪声分布。研究表明,这几种类型的数据偏差在重构图像中均会导致灰度值概率分布为高斯型函数的噪声。从理论分析和数值模拟结果来看,实施双随机位相解码运算不会降低图像信噪比,因此重构图像的噪声特性是由已编码信息在记录及传递过程中的信噪比决定的。