集成成像三维显示系统显示性能的研究进展

集成成像三维显示技术是利用透镜阵列获取和显示立体图像的一种三维显示技术。本文首先综述了集成成像三维显示系统的特点,考虑其系统性能主要受分辨率、景深和观看视场角的限制,对近年来集成成像三维显示系统在增大分辨率、景深和观看视场角方面的研究进展做了综合论述,比较分析了各种改进方法的优劣。最后,对我国集成成像三维显示技术的研究现状进行了总结,并简述了本研究小组在该领域取得的若干研究成果。     

大气湍流光学参数分析

利用两种不同大气湍流结构常数模型,讨论了不同高度的湍流对大气湍流光学参数的影响。通过理论计算得出:相干长度和对数振幅起伏方差主要由低层大气湍流决定,而等晕角、倾斜等晕角、格林伍德频率和泰勒频率由对流层顶附近的高层湍流决定。分析了垂直高度30 km以下的3部分大气湍流对等晕角的贡献比例,在给定的不同强度湍流下,对流层顶附近的高层大气湍流贡献比例都大于25％,而低层大气湍流的贡献比例都小于3%。     

高斯光束经圆形光阑衍射的远场发散特性

线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布,导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式,由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二阶矩的定义,给出了高斯衍射光束、TE项和TM项远场发散角的解析式以及三者远场发散角间的关系通式,重点分析了f参数和截取参数对远场发散角的影响。结果表明:随着f参数的增大,远场发散角先增大后趋向于各自的饱和值。截取参数对远场发散角的影响与f参数相关,当f参数较大时,截取参数对远场发散角的影响不明显;当f参数适中时,随着截取参数的增大,远场发散角先减小后趋向于各自的最小值;但当f参数较小时,高斯衍射光束和TM项二者的远场发散角出现一定的波动性。     

量子材料中的超快光谱学

亚皮秒激光脉冲能够选择性地激发强关联体系中的激发模式,操控材料从一个有序态进入另外的有序态． “量子材料的超快光谱学”,这仅仅是个老生常谈,还是一个可以促进设计和发现新材料的全新领域？本文列举的一些最新的进展都指向了后者．表面上,超快激光和量子材料是两个在特征和文化上有很大差别的领域,因为量子材料的传统实验是在屏蔽和寂静的低温实验室进行,而激光实验室则会让人联想起视频游戏厅．     

多体相互作用体系中的弛豫与扩散:一个尚未解决的问题

文章目的在于引起国内研究团体对一系列复杂相互作用体系中的弛豫和扩散的普适性进行关注.研究发现,无论是不同的化学结构(如无机物、有机物、聚合物、生物分子、胶体、金属和离子导电材料),还是不同的物理状态(如晶态、玻璃态、液体、熔体、混合体系和含水系统),以及不同的尺度(如从块体至纳米),这种普适性无处不在[K.L.Ngai.Relaxation and Diffusion in Complex Systems.NewYork:Springer,2011].该现象起源于多体系统的不可逆过程,取决于一些基本物理定律,与非简谐势引发的经典混沌有关.重新认识这种普适性不仅对众多不同领域的发展有利,而且能进一步弄清楚多体系统中的弛豫与扩散问题——一个重要而又未解决的物理问题.作者提出的耦合模型尽管不是一个严格而完整的答案,但却能够预测多体系统的弛豫和扩散特征,而且与实验结果吻合.基于该模型,绝大多数多体系统中的弛豫与扩散行为是相似的.该模型有望为这一难题的彻底解决奠定基石.     

双势阱中冷原子的关联隧穿

研究了在不同的相互作用和隧穿耦合强度比值情况下双势阱中冷原子的隧穿现象.两格点Bose-Hubbard模型不能完全解释实验.为此,对此模型做了高阶修正.取双势阱的基态和第一激发态作基矢,写出哈密顿量的表示,解释了用两格点Bose-Hubbard模型分析实验时参数不能定量符合的原因.另外,通过计算两阱中原子纠缠度的变化,结合三态上原子布居数分布,直观描述了整个隧穿过程.     

重金属铅离子胁迫下玉米叶片光谱弱差信息的DSAT甄别模型

光谱间微弱信息测度是当今高光谱遥感研究难点之一,传统光谱测度方法难以区分光谱信息的微弱差异。研究设计了不同浓度的铅(Pb)污染实验,并测量了不同浓度铅离子(Pb2+)胁迫下玉米叶片的高光谱反射率、叶绿素含量及Pb2+含量,但是从所测结果得出,不同浓度Pb2+胁迫下的光谱相似性相关系数均达到0.999,难以区分不同浓度Pb2+胁迫引发的光谱间微弱信息差异和污染程度。针对这一情况,基于光谱微分处理、正切函数增强、光谱角量度与波谱分段检测等,提出了一种新型的相似光谱测度方法,即微分光谱角正切(derivative spectral angle tangent,DSAT)法。为了验证DSAT在区分相关系数达0.99以上相似光谱的可行性和有效性,将DSAT用于不同浓度Pb2+胁迫玉米叶片的整体波形与光谱区间子波形的信息差异性度量与检测。实验结果得到,波形差异信息与玉米叶片中叶绿素相对浓度与Pb2+含量显著相关。进而也证明DSAT法在甄别较高相似性光谱间差异上具有更好的实用性和优越性。     

冷原子系综中偏振关联光子对的产生和测量

我们在~(87)Rb冷原子系综中进行了关联光子对的产生和测量。通过自发拉曼散射过程,产生了一个Stokes光子和一个原子自旋波激发。利用电磁感应透明效应将存储在原子系综中的自旋波转化为一个anti-Stokes光子。在两相互正交的偏振基下,测量了Stokes光子和anti-Stokes光子之间的交叉关联函数。实验结果表明,交叉关联函数g~(2)达到~75,表现了强的非经典关联。基于现场可编程门阵列(FPGA)的自编程的多通道符合器被用于光子脉冲信号的采集和逻辑处理,大大提高了偏振关联光子对的产生和测量速度,为以后量子中继技术中的高效信息处理提供了重要基础。     

基于ARM的四旋翼姿态控制器设计

四旋翼姿态控制器采用集成了加速度计和陀螺仪的惯性测量单元,实时采集姿态数据,传输给Cortex-M4内核的处理芯片,利用四元数姿态解算方法,对加速度和角速度数据融合解算处理。采用位置式PID控制算法,控制四个无刷电机的转速,实现控制四旋翼飞行器的飞行姿态。建立万向云台调试系统,通过实践调试验证该控制器能实现控制四旋翼姿态的稳定性。稳定飞行时,姿态角的平均振荡范围为5度。     

一种基于辐角的加性模型隐写分析算法

图像隐写分析理论研究越来越受到重视,分析特征的有效性的理论证明已成了隐写分析不可缺少的部分.本文根据图像在加性隐写模型下,隐写图像差分直方图傅里叶变换辐角等于载体图像差分直方图傅里叶变换辐角与秘密信息差分概率质量函数PMF(probability mass function)傅里叶变换辐角之和这一理论基础,提出一种新的隐写分析算法.根据隐写前后图像差分直方图傅里叶变换辐角的差异构造极大辐角矩最低有效位MSA(max sum of arguments)作为特征,从理论上对该特征的有效性进行证明,然后对典型的加性隐写算法LSB(least significant bit)替换算法和扩频图像隐写SSIS(spread spectrum image steganography)算法进行分析,在非压缩彩色图像库UCID(uncompressed colour image database)V2标准图库下进行仿真实验.实验结果表明,本算法对加性隐写模型具有很好的检测效果.