本文在自支撑衬底上制备了P-I-N型GaN紫外探测器，测量并研究了其正向电流输运机制。结果表明，正向电压V_F>2 V时，电子扩散电流才开始占主导。有效禁带宽度E_g~2.21 eV远低于理想值，这归因于可导位错引入的能带扰动；当1.35 V<V_F<2 V时，理想因子n>2，表明电子缺陷辅助隧穿电流为主要电流分量。电流具有负温度系数，这主要是由电子被激发到能量更高的导带后其有效禁带宽度增大导致的；在V_F <0.8 V和0.8 V<V_F<1.35 V区间，电流-电压曲线为功率依赖关系，该行为与电子空间电荷限制机制一致。功率因子分别为8和4，由特征温度可得到两种不同的有效能带宽度，分别对应于两种指数衰减的缺陷态分布。

分别研究了脉冲电流法、微小电流法和光学成像法测量氮化镓基LED结温的基本原理,并对比了不同方法的结果可靠性。结果表明: 在大脉冲电流下,串联电阻效应不可忽略,脉冲电流法得到的平均结温偏低; 微小电流法能够减小加热电流和测试电流的切换时间和串联电阻效应,提高测量准确性; 光学成像法基于发光强度与结温的依赖关系,能够获得器件温度的空间分布,有助于制备高性能的LED。

稀土掺杂上转换发光微纳粒子在防伪识别方面有着巨大的应用前景。 首先采用水热合成法制备了NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子, 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的尺寸、 形貌和结晶度等方面进行了研究, 同时使用980 nm的泵浦源对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的发光性能进行了分析; 其次将NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子与酒精按一定比例混合制成丝网印刷剂, 结合网络定制的丝网模版在纸上印制了不同字样的防伪图案, 风干后将字样暴露在980 nm的激光辐照下, 并使用相机对其进行成像研究; 最后将印制的字样分成两部分, 一部分保存在室内25 ℃恒温环境下, 另外一部分保存在冬季一月份室外自然环境下, 保存地点均为西安市, 一周后对不同环境下的字样再次使用完全相同的实验仪器进行成像测试。 实验及测试结果显示, NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子与NaYF4标准卡的衍射峰完全一致, 没有其他杂质产生; 实验合成的微纳粒子外形均为六方体, 且平均长度和横截宽度分别为209和175 nm, 微纳晶体表面光滑、 无缺陷、 未弯曲、 结晶度较高、 分散性较好, 电子衍射环与NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子的312, 300和302晶面相对应; NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子受掺杂离子的影响, 在不同的能级跃迁下分别产生蓝、 绿、 黄、 红四种可见光, 通过对NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子荧光光谱分析, Eu3+非对称性比率约为1, 表明磁偶极子跃迁与电偶极子跃迁相当; NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子制成的丝网印刷剂在不同环境下成像结果良好均清晰可见、 容易辨识, 但受存放环境影响, 室内成像结果与最初的成像结果相比变化不大, 室外所有成像字符受到自然环境下水汽的影响, 亮度均略有下降, 但仍能识别。 成像结果表明, 所制备的NaYF4∶Yb3+/Eu3+微纳粒子在防伪识别方面具有稳定性、 可靠性等特点, 但仍受到影响程度可控的自然环境因素影响。 综合来看, 其在防伪识别方面有着很大的应用前景。

在电厂石灰石湿法脱硫过程中, 为了取得良好的脱硫效果, 石灰石浆液颗粒粒径需要保持一个合适的范围。电厂目前主要通过筛分法对颗粒粒径进行检测, 但这种方法耗时较长无法实现实时检测的目的, 针对这个问题设计出一种基于激光衍射法的实时检测系统。在该系统中, 将检测样品从旋流器溢流口引出, 经纯水稀释后流入透明细管, 使用激光获取浆液衍射图像, 采用改进Phillips-Twomey算法进行反演计算得出石灰石浆液的粒径分布。对激光检测部分进行了实验, 实验检测结果与电厂筛分法检测结果基本一致, 满足现场检测需求。结果表明该检测方法能够准确检测石灰石浆液的合格率, 具有很好的可行性。

当前较多图像篡改检测算法主要是依靠测量图像间的距离来匹配像素特征, 以此来实现图像的篡改检测, 但其没有考虑图像特征间显著特征的关联性, 导致检测结果存在误检等弊端。为此, 设计了灰度差异耦合显著特征的图像复制-粘贴篡改检测算法。首先, 借助Harris算子, 从待检测图像中提取初始特征, 并利用像素点间的灰度差异信息, 删除伪特征, 以得到准确度较高的图像特征。然后, 将Haar小波作为求取图像特征方向信息的依据, 利用图像锐度信息, 获取特征向量。采用傅里叶变换来计算图像特征的显著信息, 利用其对图像特征实施匹配。最后, 对匹配图像特征进行聚类计算, 以辨别出图像中的篡改内容。实验数据表明, 较当前伪造检测算法而言, 所提算法不仅具有更少的错误检测内容, 而且拥有更强的健壮性, 能抵御多种仿射变换对篡改检测的干扰。

采用转移矩阵方法,在含石墨烯的多层介质结构中,研究了太赫兹频域的光传输过程。在多层结构中,光吸收表现为多个吸收峰,且吸收峰的位置依赖于入射光频率、入射角和石墨烯化学势。随着石墨烯化学势和石墨烯层数的增加,吸收率增大,石墨烯光导虚部增大,吸收峰的位置蓝移。周期性吸收峰发生在反射光干涉相消的条件下,且可通过两条主要反射光间的相位差来理解。因此,可基于光传输中石墨烯吸收峰的位置和强度来给出石墨烯的化学势、能级展宽因子参数。给出了与石墨烯材料相关的可提高石墨烯吸收率、降低透射率的参数条件。

线阵相机具有高敏感性、高分辨率和高动态性等特点,常用于运动物体成像。在动车组列车运行故障图像动态检测中,由于列车运行速度不是理想匀速通过线阵相机,所拍摄的图像会在列车运行方向上出现拉伸或压缩等变形现象,造成同一列车在不同时间所拍摄到的图像总数不一致,给后续目标自动定位、识别以及故障自动检测带来挑战。为解决图像之间未对齐的问题,提出了一种基于分块式的图像对齐方法。首先对图像进行分块处理、特征提取和匹配、特征量化,然后根据特征点之间的像素距离实现图像分块式校准,最后级联各个校准之后的图像块,完成目标图像与标准图像的对齐。实验结果表明,该方法对线阵相机所拍摄的动车组列车序列图像具有较好的对齐效果,可以精确定位序列图像中的目标。

动车组运行故障动态图像检测系统(TEDS), 通过在轨边安装布置高速线阵采集相机, 实现对运行中列车的全方位监控。利用获得的高质量图像, 通过机器学习和模式识别, 实现列车故障的自动化诊断和检测。但是线阵相机拍摄的图像易受动车速度的影响, 在图像水平方向上存在几何变形, 给后续目标的自动识别和检测带来了困难。为了解决这个问题, 设定一组基准图像, 对其他时间段所获得的目标图像分别按照对应的基准图像进行配准和重分割, 尽量减小列车速度对成像变形的影响。结合TEDS, 利用多分辨率下的图像快速配准方法, 实现了后续目标图像的快速分割与对齐。提出了一种改进的图像差影技术, 通过将对齐之后的目标图像与历史标准图像进行比对分析, 快速实现动车故障区域的自动定位和检测。