Effect of Sound Source Scattering on Measurement of Near-Field Head-Related Transfer Functions

A simple spherical head and pulsating spherical sound source model are proposed to investigate the effect of multiple scattering between the head and the sound source on near-field head-related transfer function (HRTF) measurement. Multipole expansion method is used to calculate HRTFs of the model, then the relationships among the magnitude error of HRTF with frequency, source direction, source size, and the distance between the head centre and the sound source are analysed. The results show that to ensure the magnitude error of HRTF within 1.0dB up to 20kHz, for source distance not less than 0.15m or 0.20m, the radius of the sound source should not exceed 0.03m or 0.05m, respectively. The conclusion suggests an appropriate size of sound source in near-field HRTF measurement.     

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。     

矩形靶标测试CCD相机调制传递函数的研究

利用矩形靶标测量CCD相机的整机调制传递函数时,由于靶标与CCD像元之间存在初始角度误差与初始位置误差,实验测得的调制传递函数小于CCD相机实际调制传递函数。根据调制传递函数的定义,模拟CCD对具有初始角度误差与初始位置误差的矩形靶标成像,推导出了CCD像元的亮度分布公式,从而给出了调制度与初始角度误差和初始位置误差的关系,并分别对具有初始角度差、初始位置差的情况进行分析。最后利用像元间的亮度差推导出计算初始角度误差的理论公式并进行了仿真验证。     

广义基的多重散射理论

提出了任意函数基表象中的多重散射理论. 基于这个框架, 一组新基的多重散射计算表明其收敛性比传统的球谐函数基的要好, 从而可以实现更快和更节省物理内存的计算. 另外, 将多重散射矩阵分为传播矩阵和散射矩阵, 很好地描述了散射性质和减小了多重散射计算中块矩阵的尺寸.     

电子倍增电荷耦合器件的调制传递函数测量

基于傅里叶功率谱理论,提出应用随机白噪声图案透射靶标的测量方法分析倍增过程对系统调制传递函数的影响.通过建立系统综合模型,给出了倍增调制传递函数的分析方法,并利用实验测量获得了不同倍增增益时的倍增调制传递函数.实验结果表明,与无倍增时相比,倍增对系统调制传递函数的影响很大,尤其是在高倍增增益时,在Nyquist频率处,调制传递函数平均下降达30%.对实验中辅助成像光学系统的调制传递函数、混叠噪声和对焦判断的方法等也进行了讨论.     

一种光电成像系统调制传递函数的测量方法

调制传递函数(MTF)是设计和评价光电成像系统的重要参数,在证明了边缘图像的边缘扩展函数与累积直方图逆函数存在着线性关系的基础上,提出了一种基于统计直方图的MTF测量方法,设计了包括光学系统和探测器的仿真实验,搭建了包括积分球、靶标、平行光管和数字摄像机等装置的物理实验平台,以光电成像系统的设计参数和理论模型得到的理论...     

一种基于针孔像分析的光学系统调制传递函数测量的自适应背景校正方法

提出了一种基于针孔像分析的光学系统调制传递函数(MTF)测量自适应背景校正的方法。由CCD显微系统采集针孔目标经被测光学系统成像后的针孔像,计算线扩展函数,并对其进行自适应背景校正,获取MTF。该方法与传统方法相比,消除了周围环境光照变化的影响,提高了测量精度。为验证所提方法的有效性,对标准镜头进行MTF测试,将测试结果与理论设计值比对,测试结果差异极大值为0.01;与美国Optikos公司的测试结果比对,测试结果差异极大值为0.015;对大像差光学系统的轴上和轴外进行MTF测试,并将测试结果与美国Optikos公司测试结果比对,测试结果差异极大值为0.013。实验表明,该方法可满足对不同像差光学系统轴上和轴外MTF的测量。     

Mie理论递推公式计算散射相位函数

在激光雷达探测中,关于多次散射雷达回波的研究,散射相位函数是个非常重要的物理量。本文利用Mie理论的递推公式,对单一粒径介质的散射相位函数进行了计算,计算结果与散射理论中前、后向散射峰值大小随粒子半径的增大而增大相一致。同时,对非单一粒径介质的散射相位函数进行了计算,可用于大气、雾和云等气溶胶多次散射的研究。     

近红外线列探测器传递函数测试系统

器件的调制传递函数(MTF)表征了光电成像器件对空间频率的对比度传递特性,可以全面地评价其成像性能。随着器件的发展,用MTF来评价器件越来越受到重视。针对近红外InGaAs焦平面器件MTF的测试需求,搭建了一套用狭缝法测试该波段线列器件MTF的系统。系统采用全反射式Offner光学结构将狭缝高质量地成像在待测器件上。成像光学结构由两块共轴的球面反射镜构成,11成像,F数为4;在芯片工作波长为1.7 μm时,在高达8 mm×30 mm的宽视场内,20 lp/mm（对应尺寸25 μm×25 μm的芯片特征频率）处的实测MTF高于0.8,接近衍射极限。利用该系统对8元InGaAs线列探测器进行MTF测试（标称光敏元尺寸为100 μm×100 μm）,6次重复测试得到的MTF数据的标准偏差与均值之比,在截止频率10 lp/mm内小于2%,测量的相对不确定度小于4.7%。     

线性离散成像系统调制传递函数的随机条纹测试法

离散光电成像系统因其不再具有平移不变特性,它的调制传递函数测试具有相当的复杂性和不稳定性。为提高光学系统调制传递函数测试的灵活性和可重复性,在基于统计光学和随机信号相关性理论的基础上,分析了离散型空间随机信号经线性光学系统成像后的物像相关性,提出了应用随机条纹靶来测定调制传递函数的方法。并给出了计算数据结果。该方法从统计意义上考虑了离散采样成像器件的采样场景相位的影响,大大提高了现场测试的灵活性和自动化程度,具有很好的应用前景。此方法同样适用于一般光学成像系统的调制传递函数测量。     

一种用于地面散射特性分析的同步测试系统

基于G语言开发环境,以激光测距传感器、功率计探头作为外部采集设备研制了一套用于地面散射特性分析的同步测试系统;该系统在实时同步采集辐射场功率信息与接收天线高度信息的基础上,给出地面散射影响程度,具有同步精度高、自动化快速测量等优点;为验证所研制的测试系统的可靠性,开展小尺度地面散射测试实验;实验表明,该系统获取的实验数据与理论计算数据基本一致。     

Multiple Scattering Processes in Non-Stationary Radiation Field

With the aid of the time-dependent principle of invariance in a semi-infinite homogeneous atmosphere which scatters radiation anisotropically, an expression of the exact solution to the equation of time-dependent radiative transfer for the diffuse reflection function is obtained in terms of an infinite series, which corresponds to a process of multiple scattering. A statistical interpretation of the exact solution is made by the statistical meaning of the corresponding stationary solution.Presented at the 7th International Workshop on Multiple Scattering Lidar/Light Experiments (MUSCLE7), July 21–23 1994, Chiba, Japan.     

聚合物中多重光散射传导的Monte Carlo数值模拟

基于米氏散射(Mie scattering)理论,建立填充分散粒子群的聚合物对光散射传导的Monte Carlo数学模型.在此基础上,编写了一套仿真模拟程序.通过模拟单个光子在聚合物中的多重散射运动过程,把问题扩展到以激光束或线状光为入射源,得到在聚合物板块内的光传导情况,并且在计算机上图像化地重现整个物理过程,对输出光强的分布情况进行模拟统计分析.模拟结果表明,利用体散射机制,可以将点光源和线光源转换为平面光输出,输出光的状态可以通过对比计算结果实施有效控制.     

Optical Transfer Function of a Binary Markovian Mixture

A system of differential equations describing the optical transfer function (OTF) of a binary Markovian mixture is considered in a small-angle approximation. Its analytical solution has been found for the case where the mixture components have different extinction and scattering coefficients but identical scattering indicatrixes. The results of investigation show that the optical transfer function of the binary Markovian mixture depends strongly on the dimensions of nonuniformities and on the difference between the optical parameters of the mixture components, but it always markedly exceeds the optical transfer function of a uniform medium.     

舰船尾流气泡层散射相位函数及其后向散射信号特性分析

根据实测舰船的尾流气泡分布模型,利用米氏理论计算得到尾流气泡层的散射相位函数,并将其应用于尾流气泡层后向散射光接收信号的Monte Carlo仿真分析中,以便为实际海况下的舰船尾流气泡层后向散射光探测的实验设置与信号预测、分析提供可靠的依据.通过对不同距离处尾流气泡层的散射相位函数及后向散射光接收信号特性的分析,可以得出:尾流中气泡层散射相位函数的变化小明显,且对接收信号的影响较小;气泡数密度的变化导致的多次散射效应和气泡层衰减系数的变化是引起后向散射光强度变化的主要原因,数密度越大,散射光信号中的多次散射光成分越大;当气泡层厚度达到一定倍数的衰减长度时,继续增加气泡层厚度对后向散射接收信号的影响较小.     

Multiple Scattering Solution of Millimeter Wave Propagation in Strong Sandstorm

As the operating frequencies of communication systems more higher into the millimeter wave range, and the density of particles in medium is more denser, the effects of multiple scattering in sandstorm become more significant. This paper treats the problems of electromagnetic multiple scattering in strong sandstorm by the Monte Carlo method. Based on the analytical theory of multiple scattering, the millimeter wave propagation and scattering in discrete random media are investigated by means of the particle-tracking technique. The millimeter wave is regarded as a Markov chain of wave particle collisions in a medium in which it is scattered and absorbed. Considering the effect of multiple scattering, millimeter wave attenuation induced by strong sandstorm is simulated numerically. The values of theoretical calculation are in good agreement with the measured results of simulated experiment at 34 and 93 GHz.     

应用CCD的投影物镜调制传递函数测量系统

调制传递函数是评价光学成像系统成像质量的重要方法,因而测量光学系统的调制传递函数在各种成像光学系统生产实践中具有相当重要的作用。但是长期以来,投影显示设备的生产中缺少能够定量的检测投影物镜性能的标准化方法。根据线性系统和傅里叶变换的理论,结合液晶投影机投影物镜生产、检测的实际需要,提出了应用CCD图像采集系统的投影物镜调制传递函数测量方法,为生产实践提供了可行的定量判断投影物镜性能的手段。给出了实际物镜的检测结果,并与物镜的设计参量进行了比较,同时对影响系统测量精度的一些因素进行了分析。     

光束在尾流气泡中传输的复散射效应

为了了解光束在尾流气泡中的传输特性,为前向光尾流的探测提供理论依据,研究了光束在尾流中传输时传播方向上和横截面方向上的辐射强度分布特性.基于辐射传输方程的小角度近似解,得到了探测截面上的约化强度和漫射强度的表达式,其中漫射强度表征了复散射的强弱|针对典型的尾流气泡分布,通过数值计算分析了光束传输方向上的约化强度和漫射强度与接收视场角、光学厚度和光束大小的关系,也计算分析了光束横截面方向上的辐射强度随光束大小和横向距离的变化关系.结果表明,光束在尾流气泡中传输时复散射效应明显,且复散射的强弱与接收视场角、光束直径、光学厚度和横向距离密切相关.     

Lidar Multiple Scattering in Water Droplet Clouds: Toward an Improved Treatment

Although it has long been recognized that the effects of photon multiple scattering generally need to be accounted for in the analysis of lidar cloud returns, this is a difficult problem and current approaches are still rudimentary. The multiple scattering process is controlled by the size of the lidar beamwidth and the distance to the cloud, which jointly determine the lidar footprint, but cloud microphysical content (i.e., particle size, concentration, and shape) exerts a strong influence on the range distribution and depolarization of the returned energy. Since clouds are inherently inhomogeneous with height, it is our premise that vertically homogeneous cloud simulations based on idealized particle size distributions lead to misleading results. We offer a more realistic approach based on the contents of growing water droplet clouds predicted by a sophisticated adiabatic cloud model, which are offered for use as new standard vertically-inhomogeneous cloud models. Lidar returned signal and depolarization profiles derived from our analytical double-scattering method are given for inter-comparison purposes.Presented at the 7th International Workshop on Multiple Scattering Lidar/Light Experiments (MUSCLE7), July 21–23 1994, Chiba, Japan.     

光束在尾流气泡中传输的复散射效应

为了了解光束在尾流气泡中的传输特性,为前向光尾流的探测提供理论依据,研究了光束在尾流中传输时传播方向上和横截面方向上的辐射强度分布特性.基于辐射传输方程的小角度近似解,得到了探测截面上的约化强度和漫射强度的表达式,其中漫射强度表征了复散射的强弱;针对典型的尾流气泡分布,通过数值计算分析了光束传输方向上的约化强度和漫射强度与接收视场角、光学厚度和光束大小的关系,也计算分析了光束横截面方向上的辐射强度随光束大小和横向距离的变化关系.结果表明,光束在尾流气泡中传输时复散射效应明显,且复散射的强弱与接收视场角、光束直径、光学厚度和横向距离密切相关.