HT-7U超导托卡马克极向场反馈控制系统

HL-7U超导托卡马克的极向场反馈控制系统是装置正常运行的重要保证。该控制系统以VXI总线机箱为基本单元、数字信号处理器为核心,组成反馈时间为2-4ms的高速实时反馈系统。简要地叙述了该系统的基本组成以及软件算法的研究。     

一种保持非负整数值的图像加密算法

提出了一种能够使双随机相位图像加密方法的密文图像保持为非负整数值的变换——重构变换.重构变换包括预处理和频谱搬移两个过程,其主要特点为,在图像进行频域变换之前,通过叠加的方式将整数图像压缩成一半大小的复数图像,从而能缩小后续运算的计算空间;基于重构变换的双随机相位图像加密方法可以实现联合图像压缩和加密的效果.与基于混沌系统的数字图像加密方法相比,本文方法的密文图像具有更低的信息熵.实验结果表明,该方法具有较强的安全性,解密图像基本无失真,并且密文图像对加性噪音攻击具有一定的鲁棒性.     

基于双混沌置乱和扩频调制的彩色图像盲水印算法

提出了一种新的适应彩色图像的盲水印算法,先对宿主图像的绿色分量以8×8像素分块进行离散余弦变换(DCT)变换,用logistic映射生成两个混沌序列,然后用混沌序列置乱加密二值水印图像,并用两个互不相关的伪随机序列扩频调制水印,最后将调制好的水印嵌入到DCT变换域的中频子带系数上,进行分块DCT反变换得到水印化图像.提取水印时,通过比较两个伪随机序列和水印化图像的相关性大小来提取水印,不需要原始图像的参与,为盲提取水印算法.实验结果证明本文算法能有效地抵抗JPEG压缩、加噪、剪切等常见攻击,绿色分量嵌入水印比红色和蓝色分量嵌入水印能更好地抵抗JPEG压缩的攻击.     

基于数字显微全息技术的相位光栅结构测量

以相位光栅为实验对象,开展了基于数字显微全息技术的相位物体三维显微结构信息的再现研究.在Mach-Zender透射式实验系统的基础上,分别采用显微物镜和无透镜放大方式,对相位光栅进行放大,以提高系统横向分辨率.在显微物镜放大系统中,菲涅耳近似数值再现算法与双波长技术相结合,抑制主要系统噪音,获得相位光栅的显微结构三维分布.在无透镜放大数字显微全息系统中,分别利用菲涅耳近似法和卷积方法再现原始物波前,并提出相减法消除系统主要球面误差,获得相位光栅的深度信息.实验结果与Veeco干涉仪测试结果比对表明,光栅周期和深度结构与干涉仪测试数据相符.     

Normalized LMS digital filter for chromatic dispersion equalization in 112-Gbit/s PDM-QPSK coherent optical transmission system

High bit rates optical communication systems pose the challenge of their tolerance to linear and non-linear fiber impairments. Coherent optical receivers using digital signal processing techniques can mitigate the fiber impairments in the optical transmission system, including the chromatic dispersion equalization with digital filters. In this paper, an adaptive finite impulse response filter employing normalized least mean square algorithm is developed for compensating the chromatic dispersion in a 112-Gbit/s polarization division multiplexed quadrature phase shift keying coherent communication system, which is established in the VPI simulation platform. The principle of the adaptive normalized least mean square algorithm for signal equalization is analyzed theoretically, and at the meanwhile, the taps number and the tap weights in the adaptive finite impulse response filter for compensating a certain fiber chromatic dispersion are also investigated by numerical simulation. The chromatic dispersion compensation performance of the adaptive filter is analyzed by evaluating the behavior of the bit-error-rate versus the optical signal-to-noise ratio, and the compensation results are also compared with other present digital filters.     

Design of the spatial filter window for digital holographic convolution reconstruction of object beam field

In the convolution reconstruction process of digital holographic object beam field, the object beam fields with different magnifications can be obtained when the reconstructing beams are spherical waves with different wave curvature radii. This paper presents a theoretical and experimental discussion on the useful spatial frequency spectrum of the hologram numerically illuminated by the spherical wave. The result shows that there would be an image in the spatial frequency spectrum of digital hologram, which is completely the same as the object, if the wave surface radius of the spherical wave is equal to the distance from the object to the CCD sensor. Taking this image as a reference and designing a filter, the position of the reconstructed images with different magnifications can be predicted correctly in the reconstructed plane. Additionally, since the spectrum distribution of zero-order diffraction can be forecasted accurately in theory, its contribution can be effectively eliminated through changing the spatial filter shape; then a reconstructed object field containing more high-frequency information can be obtained.     

光场相机中微透镜阵列与探测器配准误差分析

为了减少光场相机结构对光场图像数字对焦结果的影响,针对微透镜阵列为矩阵式排列的光场相机结构,定性分析了微透镜阵列与成像探测器之间的耦合距离误差、旋转角度误差和倾角误差这三个主要配准误差来源,分别提出了配准条件,并通过仿真实验加以验证。实验结果表明,当配准超出限制条件时,会导致对焦重构图像出现模糊、混叠等失真,缩小精确对焦的深度范围。     

基于Radon变换和四元数实矩阵的彩色图像零水印算法

为了提高空间域彩色图像零水印算法的水印嵌入和检测精度以及抵抗旋转几何变换的能力,提出了一种基于Radon变换和四元数实矩阵表示的抗旋转攻击空间域零水印算法。首先将原始彩色图像使用四元数实矩阵来表征,并计算实数字矩阵的Radon变换不变矩;然后利用少量低阶Radon变换不变矩来设计和构建零水印信息;在水印检测前,通过Radon变换几何校正算法对可能遭受旋转攻击的待检测图像进行旋转角度的校正,然后进行水印的提取。实验结果表明,该方法可以获得良好的图像视觉效果,对于旋转几何攻击具有很强的鲁棒性,同时对滤波、JPEG压缩和剪切攻击也具有一定的鲁棒性。     

基于神经网络和HVS的空域数字水印算法

为了弥补空间域水印算法在提取水印时需要原宿主图像、鲁棒性较差等缺点,提出一种基于BP神经网络和人眼视觉特性(HVS)的空域数字水印算法。先选出原宿主图像对比度函数值最大的前块用于二值水印图像的嵌入,利用神经网络能够逼近任意非线性关系的特点和其自适应性,构建水印信号嵌入前后图像块像素值间的映射关系,实现了水印的盲提取,并将该算法与现有算法进行了对比。实验结果表明,对于JPEG压缩、加噪、剪切和旋转等常见的图像处理攻击,算法具有良好的鲁棒性和不可见性。     

基于数字全息干涉术的液相扩散过程可视化

提出了利用数字全息干涉术可视化观测液相扩散过程.实验中,采用马赫-曾德干涉仪光路记录乙醇与水之间两相扩散过程的多幅数字全息图;再通过数值再现不同扩散状态的波前相位分布,获得液体中的摩尔浓度分布;最后,根据菲克定律获得两相流扩散系数.结果表明:利用数字全息干涉术可实现对液相扩散传质过程的快速、实时及高精度测量;该方法还具有可实现远程监控、拥有大量微观数据的优点;此外,采用文中全息干涉光路结合波分与角分复用技术可实现多相流扩散系数的测量,为获得溶液中非线性变化特征参量提供了有效技术手段.