以气液两相环状流管道横截面的周向液膜为测量对象，采用单台高速摄像机和平面反射镜组构建了虚拟双视角的视觉传感器，并对传感器进行了优化。基于虚拟双目立体视觉原理建立虚拟双视角视觉传感器测量模型。为了尽可能增大有效拍摄视角以获得更多液膜流动信息，综合考虑视场区域、传感器尺寸、测量距离以及管道光路折射等因素，对虚拟双视角视觉传感器模型进行了分析和设计，优化了传感器模型的结构参数。理论分析及实验结果表明：优化后的虚拟双视角视觉传感器可以获得近300°的有效周向测量视角，远远优于使用单台高速摄像机进行直接拍摄。该项研究为通过双视角视觉传感器进行气液两相环状流周向液膜的实时测量提供了理论基础，对研究液膜厚度和分析环状流流动状态具有重要意义。

用超声驱动方法合成了CdSe/TiO2复合纳米粒子, 并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光(UV-Vis)吸收光谱和荧光(FS)光谱对CdSe/TiO2复合纳米粒子进行表征。使用CCK-8法测定CdSe/TiO2对白血病细胞的可见光光催化活性并通过SEM研究HL60细胞的表面超微结构形态。实验结果表明, 用CdSe/TiO2复合纳米粒子处理的组中观察到明显的HL60细胞生长抑制, 并且HL60细胞在CdSe掺杂TiO2复合纳米粒子作用下的PDT效率显著高于TiO2, 表明可以通过CdSe的修饰有效增强TiO2的可见光光催化活性。此外, CdSe/TiO2在可见光辐照下在4 μg/mL的终值浓度下显示非常高的光动力效率, 达76%。荧光光谱分析表明, CdSe/TiO2复合纳米粒子可能通过分离光生空穴电子对提高此复合纳米粒子的光催化活性, 从而提高CdSe/TiO2对HL60细胞的PDT灭活效率。

为测量密集气液泡状流的流动形态及参数, 建立了基于激光扫描的三维可视化测量系统。采用片状激光结合旋转正多边形棱镜实现对流场的光学扫描, 高速摄像机采集扫描切片图像, 首先对图像进行预处理。针对扫描成像中产生的切片重复曝光问题, 提出二阶微分平均卷积优化算法, 该方法不仅可以有效提取多切片图像中重复曝光的特征点, 而且可以去除冗余及噪声信息。实验结果表明, 针对分散相遮挡的密集泡状流, 基于激光扫描可完整重建其三维结构, 二阶微分优化算法可以有效降低重建畸变影响, 重建后体积含气率的相对误差优于6%。激光扫描方法非侵入、重建精度高, 具有传统方法不可比拟的优势。

文章主要研究叶酸修饰硫掺杂二氧化钛(FA-S-TiO2)纳米颗粒光催化灭活作用并初步探讨FA-S-TiO2增强了TiO2光催化灭活效率的作用机理。利用固相反应的方法制备了S-TiO2, 并利用表面修饰的方法制备了FA-S-TiO2。通过紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis),荧光光谱, 傅里叶红外光谱(FTIR), 透射电镜(TEM)等手段对样品进行了表征。利用Cell Counting Kit-8(CCK-8)法分别检测TiO2、S-TiO2、FA-S-TiO2对HL60细胞的灭活效应, 并采用活性氧检测等方法进行了分析研究。细胞实验结果表明, 在暗室条件下, 随着叶酸修饰S-TiO2的比例增加, 细胞的存活率随之减少; 在光照条件下, 细胞的存活率明显下降。其中FA-S-TiO2样品1对HL60细胞的灭活效率最高, 达到72%。其相应的活性氧含量也是最高。同时, 通过荧光光谱推测FA-S-TiO2提高HL60细胞对该纳米颗粒摄取效率, 进而增强PDT灭活效果。

研究了基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统的标定技术。首先, 基于单台高速摄像机和两组反射镜组构建虚拟立体视觉测量系统, 建立高速摄像机透视投影变换模型以及虚拟立体视觉三维测量模型, 对虚拟立体视觉系统中摄像机及虚拟立体视觉传感器进行标定。用靶标基准球模拟气泡在水中的分布, 以其空间距离作为测量评价指标, 比较了不同标定方法对三维重建精度的影响。实验结果表明, 将标定参照物置于水箱内, 并且分别对左、右虚拟摄像机及传感器进行标定, 三维重建精度最高, 测量空间距离绝对误差优于0.13 mm, 相对误差优于0.49%。实验认为, 对基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统进行标定时, 必须充分考虑折光分光光路以及管壁折射对三维重建所带来的影响。

针对空间圆(类圆)孔的几何量测量,传统视觉测量方法一般采用双目立体模型,基于立体像对来实现对圆孔空间位置的测量.受传感器成本、体积、重量的限制,该测量方法在特殊视觉系统,尤其在发展迅速的基于工业机器人平台的柔性视觉检测系统中均显不足.本文基于单摄像机架构的线结构光视觉传感器,提出了圆(类圆)孔定位两步法,讨论和分析了被测圆心x,y,z向坐标测量误差.通过对被测圆心定位误差的分析计算,在实际测量应用中,z向测量精度可以优于±0.25 mm,z,y向测量精度优于±0.006 mm.研究结果表明,该方法切实可行,可以满足实际测量需求,扩展了线结构光视觉传感器的应用范围.

提出一种基于液晶编码光栅和立体视觉技术实现物体形貌测量的新方法.该方法利用液晶显示的可控特性,按照预设编码方案,由计算机控制编码光栅的变换,产生足够的测量特征点,其突出优点在于编码变换无机械运动.根据液晶显示的特点,设计了二分值空间编码设计方案;基于立体视觉三维测量模型,提出了高精度立体视觉现场标定方法.标准平板平面度测量实验中,采用上述方法实现平面度测量精度为0.592mm.

提出一种实现通用摄像机标定和现场高精度立体视觉传感器标定的新方法.该方法无需预先给定初始参数,而是根据投影矩阵计算摄像机参数的初始值,结合镜头畸变的标定数学模型,实现通用摄像机标定;在立体视觉传感器三维测量模型基础上,引入目标距离约束建立结构参数标定优化目标函数,从而得到使空间距离偏差最小的最优结构参数,实现传感器现场高精度标定.实验结果表明,上述方法标定精度较高,已标定传感器空间距离测量相对误差小于0.45%.

该方法的特点在于利用相邻图像块中3组重叠标记约束信息,完成传感器测量位置相互关系参数的标定,根据相互位置关系标定参数实现坐标系的统一和三维图像数据的拼接.同时,在标定参数解算过程中,引入旋动理论,利用空间向量分步求解12个位姿参数,使求解过程简单易行.通过对一自由曲面分块测量及数据拼接实验表明,这种方法参数求解简单,空间距离拼接相对误差优于0.56%.