针对偏振三维成像系统的高效目标三维点云分割问题, 提出一种多维信息融合的高效分割理念。系统采用高分辨率EMCCD相机作为面阵探测器, 在一次成像过程中, 可同时获得视场中的灰度图像以及三维点云数据。根据该成像特点, 建立灰度图的像素坐标与点云数据像素坐标之间的点对点映射关系, 结合粒子群优化算法的边缘分割方法, 将灰度图中目标分割后的坐标信息映射到三维点云数据中, 得到其三维点云数据。该方法将三维点云数据降维处理为二维图像处理, 显著降低了计算复杂度, 避免了点云数据误差对分割精度造成的影响。实验验证了多维数据融合目标三维点云分割方法的有效性。

为满足合成孔径雷达实时成像、数据回放等高速可靠数据传输需求, 解决传统数据传输系统由于接口要求高、体积与功耗大以及网络配置不灵活等原因不适合用于外场试验的问题, 基于ZYNQ芯片设计一种光纤接口到以太网接口的数据传输系统。主要介绍数据传输流程的实现方法, 并提出一种三级乒乓和指令并行的优化策略保证数据正确, 提高传输速度; 通过移植嵌入式Linux系统实现灵活修改网络配置。与传统方案相比, 该系统在体积、功耗和灵活性上具有明显优势。经实验验证, 数据传输速度可达770 Mb/s。

提出一种基于新型成像传感器——电子倍增电荷耦合器件的超分辨率偏振调制三维成像系统。利用低带宽电光调制器作为亚纳秒级高速快门, 实现三维成像系统时间(距离)分辨能力。该系统只需要采集一帧原始数据, 就可以从灰度图像中重建深度信息, 实现动态成像。基于该系统结构提出多维数据融合求解目标位姿的方法, 并通过试验验证了方法的可行性。实验结果表明, 对距离激光雷达1km外的目标进行测量, 其位移精度小于3cm, 位姿角误差小于3°。

提出了基于远场指标梯度的自适应光学闭环控制模型,该模型使用递归最小二乘来稳定响应矩阵,通过远场指标的梯度信息快速自学习当前的系统状态。结果表明:该模型具有在线实时更新的特点,能够自适应H-S子孔径缺光或质心探测不理想的状态,可在一定程度上改善控制性能。

在自适应光学系统中,传统比例-积分控制模型依赖于变形镜的响应矩阵,系统状态的改变会对变形镜响应矩阵造成影响,导致波前校正性能下降。通过重新定义BP(back-propagation)神经网络结构实现哈特曼斜率数据到控制信号的输出,并建立了控制模型。实验结果表明,所提模型摆脱了传统固定模型的限制,具有在线更新控制模型的特点,控制模型收敛性能良好,能适应系统状态变化,有较强的鲁棒性,同时提高了控制精度,一定程度上改善了控制性能。

人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)是一种具有多向分化潜能的干细胞, 具有广阔的应用前景, 但是由于其体外大量增殖和定向分化等问题尚未解决, 制约了其进一步应用。既往研究表明, 大气压冷等离子体(CAP)可促进离体培养的脂肪或骨髓来源MSCs的增殖和分化, 但对hUC-MSCs的影响国内外尚未见报道。因此, 本研究的目标是探讨CAP对hUC-MSCs增殖和成骨分化的影响。在电源频率(17 kHz)和气体流量(4 slpm)保持不变的条件下, 原代培养的hUC-MSCs经不同放电电压下产生的氦(He)等离子体处理后, 在不同时间点收集细胞, 采用CCK-8法检测细胞活力, 微板法检测碱性磷酸酶(ALP)的活性, 茜红素染色检测钙化结节的形成。结果显示, 与对照组相比, 纯氦气组上述指标无明显变化, 而CAP组的细胞活力显著降低, 并且与等离子体放电电压和处理时间呈负相关；CAP处理10 s和30 s后, ALP活性则无明显变化, 而处理60 s后ALP活性显著下降, 同时CAP处理30 s后钙化结节面积无显著变化。以上结果表明, 本试验条件下的CAP处理可抑制hUC-MSCs的增殖, 但对其体外成骨分化无明显影响。

高温高压下地球内部物质弹性波速的实验测量数据, 可直接与地震波观测结果相结合, 对地球内部的组成、 状态和物质运移方式等进行反演, 是了解地球深部信息的重要手段。 在金刚石压砧(diamond anvil cell, DAC) 中利用布里渊散射对矿物波速进行原位测量, 是人们研究地球各圈层弹性性质的重要方法。 随着DAC实验技术发展, 一方面, 可以获得模拟地球各圈层的极高温压条件; 另一方面, DAC的光学特性使得各种光学分析和测试方法得到了广泛的应用。 要获得高温高压下的弹性波速, 首先需要对样品腔中的实验压力和加热温度进行精确的标定和测量; 其次需对散射信号进行处理, 通过布里渊散射频移, 求出样品中的波速; 最后结合X射线技术获得的晶格常数, 可由固体弹性理论解出矿物的各弹性参数。 重点介绍了布里渊散射和拉曼散射等光谱学方法在弹性波速实验研究中的应用, 阐述了它们在波速测量、 压力和温度标定等方面的基本原理和研究进展。 分析了两种光谱学定压方法(荧光光谱压标和拉曼光谱压标) 的定压方式和适用范围, 以及两种主要的光谱学温标(黑体辐射温标和拉曼光谱温标) 在温度测量中的应用。 最后, 回顾了基于光谱学测量建立起来的布里渊散射系统对下地幔主要矿物(钙钛矿、 方镁铁矿、 斯石英等) 弹性波速测量取得的新成果, 深入讨论了它们的地球物理意义, 并对其未来的发展进行了展望。

拉曼光谱是进行碳材料结构与性质研究的有力手段, 为了研究多壁碳纳米管(MWCNT)的管径和长度对其拉曼光学性质的影响, 本研究对一系列不同管径和长度的多壁碳纳米管进行拉曼光谱的测试和分析。 研究发现: 与高取向的石墨相比, 多壁碳纳米管一阶拉曼光谱的G峰中心和D峰中心都会向低波数发生不同程度的红移; MWCNT两个主要特征峰(G峰和D峰)峰强在其他条件相同的情况下, 与MWCNT的管径成正比, 与长度成反比; G峰的频移与MWCNT的管径和长度两个因素密切相关, 与管径成反比关系(这与单壁碳纳米管的径向呼吸模有着一致的结果), 与管长成正比关系, 而D 峰的频移受MWCNT的管径和长度的影响很弱, 并对此现象进行了初步分析。 在此基础上, 我们以MWCNT的长径比为横坐标, G峰频移为纵坐标作图, 进行线性拟合, 得到了G峰频移与长径比成一定的线性递增关系。 采用同样的分析方法, 我们将G峰和D峰强度分别对MWCNT的长径比作图, 进行线性拟合, 得到了G峰和D峰强度分别与MWCNT的长径比成一定的线性递减关系。

探索不同管径和长度的多壁碳纳米管(MWCNT)的太赫兹(THz)谱特性,采用透射型太赫兹时域光谱系统研究了5个不同管径和长度的MWCNT样品的太赫兹吸收谱和折射率谱,并对比和分析了它们的差异。结果表明：在0.2～2.0 THz内,多壁碳纳米管太赫兹吸收没有特征吸收峰,吸收强度随着频率的增加而增加,并可以拟合为不同斜率的直线,且MWCNT在THz波段的吸收强度与管径和长度成正比。折射率随着频率的增加呈指数衰减,同时,管径是影响其折射率的一个重要因素,而长度对其影响不大。