An error detection and recovery algorithm for the transmission of digital holography over noisy channels

Digitalization enables and expertise storage and transmission of holographic data. However, the reconstructed object image is vulnerable to transmission errors over the noisy channel. We present a novel algorithm of what we believe is the first approach to reduction of noise effects on digital holograms corrupted by transmission errors. To accomplish this work, we exploit new interdependencies on the interference holograms and develop a detection-based algorithm to detect error points and to identify the corresponding interference holograms with the largest errors. In the reconstruction process, the conventional four-step algorithm is used for the recovery of error-free points. In contrast, a three-step algorithm is employed to reconstruct error points by removing the largest error holograms. With accurate detection, the proposed algorithm is capable of recovering the object image from digital holograms with severe transmission errors. It is shown that the proposed algorithm provides much better reconstruction performances than the conventional four-step reconstruction algorithm in an error-prone environment.     

扫描电镜下断口表面的三维重建及分形维数的测量

基于数字散斑相关方法,利用扫描电镜立体对技术和计算机视觉方法实现了物体表面的三维重建,讨论了影响其精度的原因,并且利用分形理论对表面的三维形貌进行了定量分析,由立方体覆盖法得到了三维形貌的分形维数.作为应用的实例,将该方法应用到岩石断口的三维重建中,得到了重建后的高度云图和分形维数.结果表明,利用扫描电镜立体对技术对断口表面进行三维重构并进行分形维数的计算是一种行之有效的断口定量分析方法.这为研究材料断裂的微观机理、断裂过程和断裂性质等问题提供了一种途径.     

初中化学教材中铁钉锈蚀实验的数字化改进

针对沪教版九年级化学上册教材中的“铁钉锈蚀实验”存在反应时间长、课堂操作难、可视化程度低、控制变量难等问题,结合数字化传感技术对该实验进行一系列的探究与改进,设计了2组对比实验,通过定量测定还原铁粉在生锈过程中的耗氧量,探究钢铁锈蚀的条件以及影响钢铁锈蚀速率的因素。     

手机数码比色法测定土壤中总磷含量

基于在酸性介质中,磷酸二氢钾(KH2PO4)与钼酸钠及抗坏血酸作用,生成蓝色的络合物,溶液的颜色随着KH2PO4浓度的增加而逐渐变浅,并呈现一定颜色梯度的原理,提出了使用手机数码比色法测定土壤中总磷含量的分析新方法。方法的相对标准偏差(RSD)为1.2%,对样品进行加标回收实验,加标回收率在102%¹03%。方法方便快捷,成本低,适合现场分析,是一种农民自行测定土壤中总磷含量的新方法。     

不同加载边界下混凝土巴西劈裂过程及强度的DIC实验分析

平板、垫条、圆弧压模及平台试样等不同加载方式下, 脆性材料巴西劈裂实验结果的差异一直是人们所讨论的问题. 本文设计了混凝土平板直接加载与采用垫条加载实验, 采用理论、高速相机与数字图像相关法(digital image correlation, DIC)相结合的方法, 对试样表面应变场演化、起裂位置及裂纹扩展过程进行分析, 探讨了不同的加载边界对试样应变集中演化及劈裂拉伸强度结果的影响. 结果显示: (1)混凝土拉伸非线性特性导致的应变集中演化对不同加载条件非常敏感, 平板加载时应变集中较早在加载端起始并向中心演化, 即使满足巴西实验"中心起裂"条件, 其强度仍低于垫条加载情况, 两者差别达17.9%; (2)如果软垫条加载接触角合理设计, 与平板直接加载相比, 其应力场更稳定, 有利于保证圆盘试样的应变集中及断裂均从中心起始, 更好满足巴西劈裂实验条件; (3)仅校验巴西实验 "中心起裂"有效性条件是不充分的, 设计时必须谨慎考虑. 研究结果对脆性材料巴西劈裂实验设计、测试分析具有重要参考意义.      

文化遗产数字化展示与互动技术研究与进展

以计算机图形学、虚拟现实（VR)、增强现实(AR)、计算机动画等技术为支撑的数字文化遗产技术,为数字化记录、保存、展示和利用文化遗产提供了丰富的手段。结合笔者所在课题组近20 a在数字文化遗产方面的工作,对文化遗产数字化展示与互动技术的国内外发展现状进行了综述,对其中的关键技术,包括数字化建模、数字化呈现和人机互动进行了深入讨论,并介绍了笔者在京杭大运河虚拟漫游系统和清明上河图动画与互动系统实现中的经验。最后,讨论了面临的挑战和发展趋势。     

云端结合的书法大数据平台

基于文化强国的国家重大战略,为满足传承和创新我国传统文化这一重要需求,实现文化休闲与共享、书法普及与教育的具体目标,研发了基于大数据和人工智能等核心技术建构的云端结合的书法大数据平台。平台连通了线下和线上的信息通道,实现古代经典与当下书写的智能对接、线上与线下作品的共创共享以及个体创作与群体创作的有机结合。在此基础上,实现了数字书法创作与交流、作品集的生成与推广、线上线下协同创作、书法作品的智能竞技、书法创作数据分析等形式的智能书法服务。     

基于同步辐射原位CT的聚氨酯泡沫微观变形机理研究

为揭示聚氨酯泡沫的微观结构性能关系,本文依靠自主研发的微型材料试验机,在美国APS光源2BM线站上搭建了原位CT系统,对闭孔硬质聚氨酯泡沫在准静态压缩加载下的变形损伤行为进行了三维实时表征,分辨率可达0.87μm。通过原位CT试验获取了硬质聚氨酯泡沫的应力应变关系,以及三个变形阶段(弹性、平台、压实)的三维结构演化过程。三维图像显示,在平台段会观察到局部压缩带从样品两端向中间传播的过程,且压缩带传播速度会超过压头速度。同时,利用数字体图像相关技术精确计算了聚氨酯泡沫的三维变形场,表明压缩变形主要集中在变形带内部。通过追踪胞元变形过程并利用表面曲率场来量化胞壁变形,发现胞元坍塌主要源于包壁屈曲形成的褶皱。     

X-Rays emission by high-intensity pulsed lasers irradiating thin foils at PALS laboratory

X-rays and forward ion emission from laser-generated plasma in the Target Normal Sheath Acceleration regime of different targets with 10-μm thickness, irradiated at Prague Asterix Laser System (PALS) laboratory at about 10¹⁶ W/cm² intensity, employing a 1,315 nm-wavelength laser with a 300-ps pulse duration, are investigated. The photon and ion emissions were mainly measured using Silicon Carbide (SiC) detectors in time-of-flight configuration and X-ray streak camera imaging. The results show that the maximum proton acceleration value and the X-ray emission yield growth are proportional to the atomic number of the irradiated targets. The X-ray emission is not isotropic, with energies increasing from 1 keV for light atomic targets to about 2.5 keV for heavy atomic targets. The laser focal position significantly influences the X-ray emission from light and heavy irradiated targets, indicating the possible induction of self-focusing effects when the laser beam is focalized in front of the light target surface and of electron density enhancement for focalization inside the target.     

X射线分幅相机真空弧放电损害研究

 基于神光Ⅱ物理实验,研究了X射线分幅相机中真空弧放电对荧光屏和微通道板的损害。通过观测放电点在荧光屏上的位置和输出强度,发现X射线分幅相机存在的3种弧放电形式：散弧、强弧和定弧,由弧点位置和强度的时空变化比较了3种放电形式对器件的损害程度和对相机工作状态的影响。散弧在一定真空度条件下具有很好的稳定性,并且微放电不影响XFC正常性能;强弧的屏输出强饱和,MCP和荧光屏被一次性损害,相机无法正常工作;定弧对相机的正常工作没有影响,放电在两种屏压加载下都表现出稳定的趋向。由场致电子发射理论解释了放电机理,分析了弧放电损坏的稳定性,由实验结果推导了定弧的场增强因子。