从光晕现象出发 谈物理模型迁移过程中的误区

将理论知识与实际生活场景相结合是新高考改革背景下的主要命题趋势,也是“核心素养”的要求之一,而学生在解题时往往感觉困难重重,尤其在物理核心素养之一——模型迁移方面存在不足.通过一道以光晕为背景的光学例题为载体,对学生典型错误成因进行探讨,以期为“新课程·新教材·新高考”环境下的物理习题教学提供启示.     

微光像增强器光晕消失时间测试方法

光晕（halo）效应对微光像增强器探测的应用造成了不利影响且不可避免。微光像增强器的光晕消失时间缺乏测试方法,因此提出了基于数字目视的光晕消失时间测试系统。该系统通过开关电源给LED光源提供频率为25 Hz、占空比可调的脉冲信号,利用高帧率相机连续采集1 500张像增强器经直径为3.5 mm小孔后的图像,其中包含若干个完整的明暗周期。通过重复计算标准差,去除偏离平均值的周期序列来优化周期信息,获得亮暗周期内光源熄灭的图片索引,同理可获得光晕消失的图片数量,从而计算得到光晕消失时间。编号为GZ318118A的像增强器光晕消失时间为3.33 ms。测试结果表明,测量装置的重复性为0.863%,可以对光晕消失时间进行有效测试。     

基于大气多散射模型和超像素分割的图像去雾

通过分析大气粒子对光线的多次散射作用,利用大气点扩散函数作为卷积核,基于暗原色图像复原理论,建立了基于多次散射的雾天成像模型,并以函数形状相似性为依据,利用广义高斯分布定量估计出大气点扩散函数核函数在图像域下的相关参数.针对传统暗原色理论以固定大小图像区域估计透射率的不足,提出了基于超像素分割获得景深一致的图像分块方案,通过区域合并,获得更为精准的天空检测效果;基于暗原色先验理论分别估计天空和非天空区域的透射率,并对天空区域的透射率进行修正,不但减少了天空色彩失真,同时也消除了复原结果的光晕现象.本文从主观和客观两个方面将所提出的去雾方法和其他算法进行了对比,结果表明,本文提出的去雾算法能够在较短的运行时间内获得对比度较高、细节信息丰富的去雾结果,具有较好的鲁棒性.     

微光夜视系统光晕效应定量表征与建模方法北大核心CSCD

研究了微光夜视系统输出图像中光晕尺寸和灰度分布与系统参数之间的关系,建立了系统光晕效应的定量化表征模型。首先分析了系统输出图像中光晕的产生机理;其次依据微光夜视系统成像原理,通过分析光电阴极产生的光电子数及初角度分布、光电子在光电阴极与微通道板之间的运动、光电子与微通道板非开口壁碰撞后的运动规律及微光成像系统各环节对能量的逐级传递,研究了光晕的定量化表征方法;结合上述理论研究,建立了光晕的数字仿真模型。结果表明:所提出的光晕效应表征模型能够与实验结果中光晕的灰度分布及尺寸较好地吻合;随着强光源能量增大,系统光晕效应越明显,光晕效应对系统成像质量影响越大。     

Halo-based black point detection method of microchannel plate北大核心CSCD

根据微通道板黑点检测原理与黑点光晕特征设计了一种检测方法,该方法利用圆提取技术实现荧光屏图像的半径和圆心提取,通过高斯拉普拉斯算子实现目标黑点粗检测。基于黑点在不同电压下外围呈现光晕的特征,利用对比度受限的直方图均衡化并结合阈值分割的光晕检测法实现黑点光晕的提取。测试结果表明,该方法可以将荧光屏划痕、灰尘与微通道板黑点有效区分,从而实现黑点的自动提取。     

基于边界邻域最大值滤波的快速图像去雾算法EI北大核心CSCD

为解决现有去雾算法结果中存在的光晕现象、颜色失真等问题,提出一种基于边界邻域最大值滤波的图像去雾方法.首先通过边缘检测寻找图像边界被低估的暗原色值并对其进行边界邻域最大值滤波,以得到更为准确的透射率图来消除光晕现象;其次对暗原色图乘以一个尺度因子,扩大透射率的取值范围,提高去雾结果的对比度;最后设置两个亮度阈值以及一个平坦阈值,消除图像中高亮度物体的影响,获得更为准确的大气光值,使得去雾结果颜色保真度较高.仿真结果表明,与现有去雾算法相比,本文算法对含高亮度物体以及含细节信息的带雾图像,均可消除光晕现象,获得高对比度及高颜色保真度的去雾结果,同时也提高了算法的处理速度.     

基于边界邻域最大值滤波的快速图像去雾算法

为解决现有去雾算法结果中存在的光晕现象、颜色失真等问题,提出一种基于边界邻域最大值滤波的图像去雾方法.首先通过边缘检测寻找图像边界被低估的暗原色值并对其进行边界邻域最大值滤波,以得到更为准确的透射率图来消除光晕现象;其次对暗原色图乘以一个尺度因子,扩大透射率的取值范围,提高去雾结果的对比度;最后设置两个亮度阈值以及一个平坦阈值,消除图像中高亮度物体的影响,获得更为准确的大气光值,使得去雾结果颜色保真度较高.仿真结果表明,与现有去雾算法相比,本文算法对含高亮度物体以及含细节信息的带雾图像,均可消除光晕现象,获得高对比度及高颜色保真度的去雾结果,同时也提高了算法的处理速度.     

Control of beam halo-chaos by Gauss function in the triangle periodic-focusing channel

This paper studies the Kapchinsky-Vladimirsky （K-V） beam through a triangle periodic-focusing magnetic field by using the particle-core model. The beam halo-chaos is found, and an idea of Gauss function controller is proposed based on the strategy of controlling the halo-chaos. It performs multiparticle simulation to control the halo by using the Gauss function control method. The numerical results show that the halo-chaos and its regeneration can be eliminated effectively, and that the radial particle density is uniform at the centre of the beam as long as the control method and appropriate parameter are chosen.     

激光辅助照明在电视观瞄具逆光成像上的应用

针对机载光电装备的电视观瞄具对逆光物体进行观瞄时,光亮度剧烈变化,会产生光晕,无法捕获有用细节这一问题,提出利用激光辅助照明成像方案提高物体在激光波段的照度。在观瞄逆光物体时,一方面通过降低相机的曝光时间降低相面照度,另一方面采用激光辅助照明,对逆光物体进行激光照射。通过实验,电视系统能够对激光的照射进行成像,逆光物体的图像边缘灰度差达到55,满足边缘检测的要求,能够分辨物体边缘信息。     

Control of Beam Halo-Chaos Based on Self-Field-Intensity of Particle Beam

The KV beam through an axisymmetric periodic-focusing magnetic field is studied using the particle-core model. A new variable of the self-field-intensity of particle beam is selected, and an idea of self-field feedback controller is proposed based on the variable for controlling the halo-chaos. We perform multiparticle simulation to control the halo by using the self-field feedback controller. The numerical results show that the halo-chaos and its regeneration can be eliminated effectively, and that the density uniformity can be found at the centre of beam as long as an appropriate control method is chosen. The control method may be operated in the experiment, because field intensity measurement is easy.