Super-resolution structured illumination microscopy (SR-SIM) has become a widely used nanoscopy technique for rapid, long-term, and multi-color imaging of live cells. Precise but troublesome determination of the illumination pattern parameters is a prerequisite for Wiener-deconvolution-based SR-SIM image reconstruction. Here, we present a direct reconstruction SIM algorithm (direct-SIM) with an initial spatial-domain reconstruction followed by frequency-domain spectrum optimization. Without any prior knowledge of illumination patterns and bypassing the artifact-sensitive Wiener deconvolution procedures, resolution-doubled SR images could be reconstructed by direct-SIM free of common artifacts, even for the raw images with large pattern variance in the field of view (FOV). Direct-SIM can be applied to previously difficult scenarios such as very sparse samples, periodic samples, very small FOV imaging, and stitched large FOV imaging.

针对手持式谐波雷达发射机自身产生的谐波信号严重干扰接收到的探测目标谐波信号问题,该文设计了一种谐振器开路端加圆盘的结构, 该结构能有效缩小滤波器体积和抑制高次谐振频率产生的寄生通带, 并研究了圆盘半径、谐振杆长度、调谐螺钉长度和半径对腔体滤波器谐振频率的影响。结果表明, 圆盘半径和调谐螺钉半径增大, 则等效电容增加, 谐振频率降低。忽略其他因数影响, 随着谐振杆长度和调谐螺钉长度增加, 等效电感增大, 谐振频率降低。最后, 利用HFSS软件优化设计了一款中心频率2.45 GHz、带宽0.1 GHz的腔体滤波器。测试结果表明, 滤波器通带内插损小于1 dB, 阻带为3~9 GHz内衰减优于90 dB, 体积仅为51 mm×11 mm×27 mm, 满足设计要求。

偏振成像可用于表征各向异性肌肉组织,但是常规偏振成像方法只能给出定性的结构形态,无法对肌肉发育过程进行定量的比较。构建了一套定量偏振成像系统,采用两个互相垂直的偏振片同步旋转得到一系列图像,经过图像处理获取斑马鱼每个肌节定量的相位延迟量。该定量偏振图像与光源亮度、曝光时间等无关,可以用来比较不同时间拍摄的斑马鱼肌肉形态和分布。研究发现野生型和肌肉受损型斑马鱼肌肉生长变化过程不同。

数字微镜器件(DMD)的灵活性有助于实现并行共焦成像。设计并搭建了基于DMD的并行共焦成像系统,分析了DMD光点阵列对轴向分辨率、横向分辨率和图像对比度的影响,得出了最优光点阵列参数。结果表明:光点越小,则横向和轴向分辨率越高;当光点间距大于光点大小时,增大光点间距对成像的横向分辨率无明显改善;对于1×1微镜,光点间距为光点大小的4倍时对应的图像对比度最高,即1×1光点大小、4倍光点间距为最优光点阵列。对数值孔径为0.25的物镜而言,最优光点阵列对应的横向分辨率优于512 lp/mm,轴向分辨率可达7.82 μm,均达到衍射极限。基于最优光点阵列的三维体光栅成像比宽场成像具有更高的分辨率和明显的层切效果,与激光扫描共焦成像相比无较大差距。基于DMD的并行共焦成像系统在保证高速成像的前提下,实现了高分辨率和高图像对比度的光学层切成像,在实时成像和三维成像中有一定的优势和应用前景。

结构光照明荧光显微术(SIM)是一种可突破阿贝衍射极限的宽场显微成像技术, 因其非侵入、成像速度快及光损伤小等优点在生物医学研究中具有广泛的应用前景。从结构光照明显微成像系统基本原理出发, 分析了超分辨图像重构算法原理、重构图像中伪影来源及优化方法; 结合研制的线性/非线性结构光照明显微镜, 详细讨论了基于激光干涉的SIM成像系统光机结构。重点讨论了系统的同步时序设计和光路中的几个关键技术问题。设计对比实验验证了自主开发的SIM重构算法的可靠性, 并基于研制的线性SIM系统开展细胞骨架的成像实验。最后, 对SIM技术在生物上的发展和应用提出展望。

基于模式匹配法编制了分析内壁刻槽TE11-HE11圆波导模式变换器数值计算程序; 采用该程序为工作频率为30.5 GHz的高功率速调管设计了一半径为16 mm的TE11-HE11模式变换器。计算表明该变换器在2.6%的带宽内转换效率在98.8%以上, 实验结果表明该变换器性能良好。

目前多数移动自组织路由协议选择路径都是基于跳数最短的单径路由。从能量角度看, 多数路由协议并没有充分利用网络资源。文章提出一种多径节能路由(Multipath Saving Dynamic Source Routing, MSDR) 协议。实验结果表明, 该协议不仅提高了网络可靠性,而且还有效地延长了节点的工作时间和网络的整体寿命。

针对媒体访问控制(MAC)协议在无线传感器网络中的作用与要求, 分析了典型的MAC协议, 提出流量自适应改进方案, 并用NS2对其进行了性能测试。仿真结果表明, 在网络节点分布较为密集, 突发数据流量变化较大的网络环境中, 流量自适应MAC协议的能量效率、吞吐率和网络延迟都有较大的改善。