Multiple-beam optical tweezers generated by the generalized phase-contrast method

We demonstrate the application of the generalized phase-contrast (GPC) method to the implementation of a multiple-beam optical tweezer system. Experimental results show the generation of four optical tweezers from a fixed phase mask in conjunction with a GPC system to trap and hold 1-microm-sized polystyrene beads in solution.     

Multiple-beam X-ray interferometry for phase-contrast microtomography

The first successful operation of an X-ray interferometer under conditions of non-planar three-beam diffraction for phase-contrast X-ray microtomography is reported. Intrinsic phase differences of the reflections used cancel from the three-dimensional phase image of the specimen. With simultaneous hkl and hkl reflections of a synchrotron radiation beam in a side-by-side geometry, the size of the usable field of view is doubled and the investigated specimen volume is increased by a factor of four. As an example, the reconstructed slice of a mouse kidney is shown in phase contrast at 71 keV. Optimized choices of three-beam reflections and matching interferometer geometries useful for applications are presented.     

一种实现干涉条纹扫描的新方法

本文提出一种新的干涉条纹扫描方法.该方法通过在光源光路中放置旋转波片实现相位调制,从而避免了在干涉光路中引入扰动.该方法与现有方法相比,具有精度高、成本低、性能可靠等优点.     

Multiple-beam Ramsey interference and quantum decoherence

We study the effect of photon scattering from a path of a four-beam atomic interference setup, which is based on a cesium atomic beam and two subsequent optical Ramsey pulses projecting the atoms onto a multilevel dark state. While in two-beam interference, any attempt to keep track of an interfering path reduces the fringe contrast, we demonstrate that photon scattering in a multiple-path arrangement cannot only lead to a decrease, but - under certain conditions - also to an increase of the interference contrast. The results are confirmed by a density-matrix calculation. We are aware that in all cases the “which-path” information carried away by the scattered photons leads to a loss of information that is contained in the atomic quantum state. An approach to quantify this “which-path” information using observed fringe signals is presented; it allows for an appropriate measure of quantum decoherence in multiple-path interference. Received: 27 July 2000 / Published online: 6 December 2000     

相位物体的相位检测分析方法

介绍了相位物体的相位检测方法,包括传统的暗场法、纹影法和相衬法,重点介绍基于图像处理的相位物体的双点源光束干涉测量与扫描成像方法,并比较它们的优缺点,同时对目前的研究进展进行了综述.     

光学图像中的抛物线目标特征检测方法研究

针对光学图像中的抛物线目标特征检测问题,提出一种基于最小二乘法的抛物线检测方法。采用Canny边缘检测算子进行边缘提取,对提取到的边缘点采用最小二乘法确定抛物线方程的系数,通过对二次曲线施加抛物线约束,使得算法不需要经过迭代就能得到最优解,并对抛物线方程进行坐标变换推导,计算出抛物线的参数。仿真数据实验和实际图像的实验表明:该算法能够检测到光学图像中的抛物线目标特征,各个参数的计算精度均在98%以上。     

多光束法布里-珀罗干涉实验的计算机模拟简

用计算机数值计算的方法,模拟了法布里-珀罗多光束干涉实验的光强分布,并与双光束等倾干涉条纹进行了比较,分析了薄膜反射率对法布里-珀罗干涉实验的波长分辨率影响。     

利用F-P干涉仪测量固体材料线膨胀系数

利用固体线膨胀时的长度改变引起入射到法布里-波罗干涉仪的激光光束角度发生变化的特点,设计了一种测量固体线膨胀系数的装置,并使用CCD精确测量干涉光斑发生的位移,测量了固体棒的线膨胀系数.实验结果表明该方法具有较高的可靠性和精确性,同时介绍了一种可以用于精确测量两平行平面间距的方法.     

SEM扫描云纹法的相移技术研究

提出一种扫描电镜(SEM)扫描云纹法的相移新技术,通过SEM系统控制电镜电子束扫描线移动,对获取的云纹图像实现0-2π范围内的四步相移,从而获得了更高的位移测量灵敏度。同时对SEM扫描云纹法的测量原理以及相移实验技术的原理进行了详细的阐述。并将该技术应用到电子封装试件栅的相移分析中。实验结果证明了该方法的可行性,该方法为微米云纹法的条纹处理提供了一种新途径。     

凝视观测图像空间弱小目标检测方法

针对凝视观测模式下光测图像中弱小目标的检测问题,提出一种多帧频域特征累积的目标检测方法。利用恒星匹配、临帧差分等方法消除背景变化的影响,通过图像时频域特征分析,推导出递归形式频域特征累积方程,并由此检测图像中的弱小目标。实验结果表明采用多帧频域特征累积方法能将图像信噪比提高3倍以上,有利于检测出弱小目标。     

一种新型光电侦察系统目标数据观测方法

针对在主要作战方向上工作的光电侦察系统，提出一种低成本的光电搜索设备获取目标数据的方法。采用光电探测器持续以固定角速度周转扫描的方法，多次连续捕获目标，不断迭代刷新目标方位和时间数据，完成对来袭目标相对侦察设备的角位置和水平距离的解算。推导出观测目标数据的数学模型，通过设计仿真软件，实验程序可在目标进入侦察设备观测边界范围后解算出其方位角，得出目标在不同时间的方位角、俯仰角和水平距离等信息，能够满足在侦察距离不小于20 km的状态下实现对速度不大于500 m/s、高度不超过5 km的目标进行跟踪，完成了对光电侦察设备的仿真验证，为后续火控计算提供了可靠数据。     

多光束非定域干涉反射光强分布

研究了多光束非定域干涉现象,得到了多光束非定域干涉的反射光强分布函数.数值计算结果表明:随着镜面反射系数的增加,多光束非定域干涉条纹半值宽度降低,条纹变得更加锐细,光谱分辨率提高;当镜面反射率较高时,除了暗条纹外,在低干涉级次处紧邻暗条纹还有很窄的亮条纹存在;亮条纹振幅逐渐衰减至背景光强度,干涉级次越低亮条纹振荡越明显;第一束反射光提供了一个均匀的背景,第二束反射光的加入产生了双光束干涉,干涉条纹较粗,对比度较低,更多光束的加入使干涉暗条纹变得锐细,在相邻暗条纹间出现了明暗相间的低强度明暗条纹;足够多光束的加入使相邻暗条纹间低强度变化的明暗条纹消失,同时在紧邻暗条纹处出现了振幅振荡衰减的亮条纹.最后,将多光束非定域干涉理论应用于光学滤波器的研究,结果表明:提高镜面反射率,可以显著降低多光束非定域干涉的滤波带宽;改变镜面间距,可以灵活调整多光束干涉仪滤波波长和相消波长间距.     

矩形测量面扫描测量声强时扫描路径研究

采用扫描法测量声强具有测量精度高、测量效率高的特点。扫描测量面的形式有多种,测量面上的扫描路径形式也有多种,扫描面形式及扫描路径的形式的确定是实施扫描测量前要解决的问题之一。矩形测量面是声强扫描时最常用和最容易实现的一种扫描测量面。对矩形测量面上几种扫描路径的分析研究结果表明:在速度恒定、声源稳定的前提下存在许多真实的扫描路径,只是有些扫描路径不能做到简单易行。扫描路径是否为真实的扫描路径与扫描速度无关,但扫描的收敛速度与扫描路径形式有关,在直线加半圆、方形、锯齿形三种扫描路径中,锯齿形扫描路径收敛速度最快,扫描面大小对扫描误差影响不大。     

一种自动分割跟踪视频运动对象的方法

针对视频图像中单个运动对象的分割和跟踪问题,提出了一种基于时空离散度的视频对象分割跟踪算法。该算法首先采用时空离散度进行运动对象区域的粗定位;然后通过形态学算子来进行细定位,并获取运动物体的二值模型;再然后使用部分Hausdorff距离实现后续帧中运动对象模型的匹配;最后为了容纳运动对象在视场中形状的变化,在图像距离空间中引入了欧几里德范数作为约束条件来完成运动物体模型的更新。实验表明,在运动对象跟踪过程中相邻位置差未超过2个像素点,从而验证了算法的有效性。     

微波器件微放电阈值功率自适应扫描方法

传统的粒子模拟软件在获得微放电阈值时需要进行多次微放电模拟,而且不具备自动功率扫描功能,在不考虑电子运动所产生的自洽场的情况下,提出了一种微波器件微放电阈值功率自适应扫描方法,对同一微波器件中的电磁场只计算一次并重复利用,改变输入功率,获得不同功率下的粒子数目变化的趋势,结合阈值功率判断方法,进而能够快速获得微放电阈值。首先,采用MSAT粒子模拟软件计算单位功率下微波部件中的电磁场分布,接着利用蛙跳法求解粒子运动轨迹,然后结合二次电子发射模型确定出射粒子数目。在微放电模拟过程中对粒子数目曲线进行分析,建立微放电阈值判据方法,根据二分法改变输入功率使得粒子模拟软件在给定初始功率后自动给出微放电阈值。以微波阶梯阻抗变换器与同轴腔体滤波器为研究对象,采用该方法分别计算其微放电阈值并与实验结果进行对比,结果表明,该方法具有准确性。     

复杂环境下运动目标偏振成像检测方法研究

针对低对比度、低信噪比等复杂环境下运动目标检测失检率较高的问题,提出了基于稳定性主成分寻踪的运动目标偏振成像检测方法。首先将预处理后的连续帧偏振图像组合成一个矩阵,依据帧间图像信息相关性,建立了稳定性主成分寻踪数学模型,将该矩阵分解成低秩、稀疏,噪声三部分,其中稀疏矩阵包含了帧间目标信息;再以低秩矩阵核范数与稀疏矩阵1范数的和为目标函数,利用增广拉格朗日乘子法求得目标函数值最小时的稀疏矩阵;最后采用马尔科夫随机场滤除稀疏矩阵中的噪声。实验结果表明,该方法对复杂环境有很好的适应能力,且检测准确率优于其他算法。     

An object tracking method based on guided filter for night fusion image

Online object tracking is a challenging problem as it entails learning an effective model to account for appearance change caused by intrinsic and extrinsic factors. In this paper, we propose a novel online object tracking with guided image filter for accurate and robust night fusion image tracking. Firstly, frame difference is applied to produce the coarse target, which helps to generate observation models. Under the restriction of these models and local source image, guided filter generates sufficient and accurate foreground target. Then accurate boundaries of the target can be extracted from detection results. Finally timely updating for observation models help to avoid tracking shift. Both qualitative and quantitative evaluations on challenging image sequences demonstrate that the proposed tracking algorithm performs favorably against several state-of-art methods.