针对离轴数字全息图受记录器件像元尺寸的限制而在数字再现时存在再现像受零级项串扰的问题, 提出了一种抑制离轴数字全息零级项的方法。根据图像灰度可由图像照度及表面反射率共同决定的原理, 将全息图看作入射分量和反射分量的乘积, 利用入射分量变化缓慢且集中在低频段, 反射分量反映图像细节并集中在高频段的特性, 用同态滤波方法处理数字全息图。设计了同态滤波器, 其上下限分别为0.001和1, 直径为300 pixel。用该方法实现了对衍射距离为34 cm的菲涅尔数字全息图的零级项抑制, 并对重构出的物光对比度以及物体的细节信息进行了增强。

采用共轴设计理论和控制离焦的方法, 设计了画幅尺寸达30 mm×18 mm的大画幅等待式转镜分幅相机。该相机同时具备相对孔径大和分辨率高的特点, 对底片的相对孔径为空间方向1/15, 扫描方向1/35; 静态目视分辨率为46 lp/mm, 动态目视分辨率为35 lp/mm; 总画幅数为80 , 摄影频率为1×104 ～5×105 frame/s。相机的高速转镜部件采用光纤传感器系统来产生和传输转速信号, 避免了高速直流电机对转速信号的干扰, 确保了测速准确度。研制的相机已应用于爆轰物理和冲击波物理实验中, 并采用2×105 frame/s的拍摄频率对爆轰过程进行了试验记录, 得到了高分辨率的图像。试验结果表明: 设计的相机画幅尺寸大、空间分辨率高, 适用于冲击、爆轰和弹体姿态等试验过程和目标的拍摄。

针对三值光计算机进行逻辑运算时处理器的数据位与像素位在数量对应关系上的差别, 提出了一种新的典型光路结构——双旋光器结构来提高光学处理器的重构速度, 减少数据位数的管理难度。利用提出的结构实现了以行为单位的运算单元——行运算器, 讨论了行运算器的重构特性、重构电路以及重构指令。在此基础上, 设计并实现了可以降低处理器管理软件复杂度的双旋光三值光学处理器, 并阐述了双旋光三值光学处理器的重构过程。最后, 进行了行运算器重构指令的验证实验。验证结果表明: 双旋光三值光学处理器原理正确, 81个重构指令全部有效; 在具有3个分区的双旋光三值光学处理器中, 可并行实现任意千位量级的二元三值逻辑运算。

为了能够更有效地调节和产生表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons, SPPs)的激射, 设计了一种光栅耦合的可集成SPPs激射装置, 利用电子束激发和光栅耦合方式实现了SPPs在无源金属层中的传播和激射。分析了该装置SPPs传播的波矢特性, 通过某一条件下激射条件和光照波长的分析得出了结构的一般特性。结果表明: 基于光栅耦合结构的装置产生的SPPs激射具有显著的强局域特性, 通过控制注入电子束强度可有效调节SPPs的激射, 该装置可在光照波长710 nm左右的可见光范围实现有效的SPPs传播。该装置的研制对于构建等离子体单元电路, 探测纳米线结构和纳米级飞秒光学场极有意义。

依据特征曲线法推导了非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程, 结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序, 并通过实验数据分析并优化了非晶体材料刻蚀速率与离子束入射角的关系方程, 最后利用离子束刻蚀实验对所开发的离子束刻蚀模拟程序进行了实验验证。调节掩模与基底材料的刻蚀速率比为2∶1至1∶2, 制作了线密度为1 200 l/mm, 闪耀角为～8.6°, 非闪耀角为34°～98°的4种闪耀光栅, 与刻蚀模拟程序的结果进行对比, 模拟误差<5%; 控制离子束刻蚀时间为6~14 min, 制作了线密度为1 200 l/mm, 闪耀角为～8.6°, 顶角平台横向尺寸为0～211 nm的6种光栅, 与刻蚀模拟程序的模拟结果进行对比, 模拟误差<1%。比较实验及离子束刻蚀模拟结果表明, 离子束刻蚀模拟程序获得的模拟刻蚀轮廓曲线与实际刻蚀轮廓曲线的误差<5%; 模拟刻蚀截止点与实际刻蚀截止点误差<1%。实验表明, 提出的模拟方程可以准确地描述不同工艺过程和工艺参数对最终刻蚀结果的影响, 进而可预知和控制离子束刻蚀过程。

针对通过测量输出光椭圆度对环形激光器进行调腔的要求, 研究并建立了环形激光器双光路椭圆度测量系统。计算分析了无源环形腔对S线偏光和P线偏光的频率响应特性, 得出S线偏光谐振峰频率特性更适于无源环形腔的稳频。采用S线偏光作为外部输入光来提高稳频精度, 搭建了环形激光器双光路稳频与测量系统。环形激光器稳频系统在10 s内就能完成稳频, 稳频效率高, 稳频后光强波动幅度为1.8％。提出的椭圆度测量方法使椭圆度变化幅度约为0.65％, 减小了光强波动对测量精度的影响。实验显示, 构建的测量系统可满足椭圆度测量的要求。

考虑大口径光学望远镜中主反射镜的支撑精度直接影响光电探测设备的整机性能, 本文根据光学系统对口径为1 000 mm的主镜的支撑精度要求和光电设备中主镜的使用情况, 采用轴向和径向组合支撑的结构形式来完成对主镜的支撑, 并通过有限元法对支撑位置进行理论分析和计算。实验显示, 在轴向18点浮动支撑、径向3点柔性支撑的情况下, 主镜能够达到较高的面形精度。针对传统装调工艺不能获得理想的面形精度, 探索了新的主镜装调方法。用干涉仪对带有支撑的主镜进行实时测量并进一步进行修磨, 使主镜在装配完成后达到λ/18的面形精度。该方法满足了本项目的指标要求, 也为更大口径主镜的装调提供了一种新的思路。

基于近景摄影测量理论和立体视觉技术, 提出并实现了一种针对机身结构件在飞行状态下的轨迹、姿态、位移、变形等多种运动数据的动态视觉测量方法。研究了基于工业近景摄影测量的多相机快速自标定方法; 飞行状态下相机动态定位及抖动消除技术; 刚性结构件的运动轨迹及姿态的快速求取和通过多相机(≥3)协作实现非编码标志点阵列的精确匹配等多项关键技术。在模拟飞行环境下的实验结果表明, 相机标定的重投影误差小于0.03 pixel, 系统的运动轨迹姿态测量精度可达0.01 mm/1 m, 关键点位移变形测量精度可达0.05 mm/1 m, 基本满足飞机测试行业的精度和可靠性测量标准。

为保证焦面长度大于600 mm 的大视场空间光学遥感器在空间环境下的成像质量, 设计了一套在±2 mm调焦范围内焦面组件倾斜小于7″、定位精度优于0.01 mm的焦面调焦机构。针对系统对调焦精度、力学环境、真空环境的要求, 该调焦机构采用双凸轮驱动技术来满足调焦精度要求; 采用失电制动器自锁技术, 使相机经发射等力学环境冲击后像面位置仍保持稳定。此外, 采用高刚度导轨和轴承使调焦机构具有较高的动态刚度。设计分析及实验证明, 该套焦面调焦机构具有较高的调焦精度和可靠性, 能够在复杂的空间环境下完成调焦任务, 提高遥感器的成像质量。

面向火星探测, 设计并研制了一种基于声光可调谐滤波器(AOTF)原理的成像光谱仪地面原理样机。该样机由前置光机系统和后置电子学系统组成, 光学系统采用消色差远心光路结构, 工作波段为550~1 000 nm, 光谱分辨率为0.9~4.0 nm。在电子学系统中引入可编程片上系统技术, 并设计了新型SpaceWire高速总线接口用于数据传输。样机在实验室定标的基础上, 搭载于模拟火星探测器上进行了成像试验。试验结果表明: 样机成像质量良好; 与ASD光谱仪的一致性对比检验表明, 光谱测量准确可靠, 两者数据匹配精度超过96%。SpaceWire接口实现了100 Mb/s数据率的稳定传输, 满足设计指标25 Mb/s的要求。样机的研制为AOTF成像光谱技术在火星遥感探测领域的应用奠定了技术基础。

建立了基于光学自准直法的测量系统, 利用该系统提取转台的十字丝坐标, 完成了对三维物体的挠曲角测量。首先, 采用Sobel提取算子对CCD拍摄到的十字丝图像进行边缘检测。然后, 采用了自适应的阈值分割进行直线提取; 由于转台上有其它划痕存在, 采用局部最小二乘进行十字丝的提取。最后, 采用加权整体最小二乘法进行十字丝两条线的直线拟合, 联立两方程, 得出交点坐标值。结果表明, 此方法获取的两直线斜率之积的精度在±1%以内, 非常接近十字丝斜率之积的真值(理论真值为-1)。使用徕卡经纬仪(精度为0.5″)的角度值作为真值进行精度标定, 测得α的精度为3.59″, β的为3.76″, 完全满足系统挠曲角测量的精度要求。

为了提高超精密级二维工作台的运动定位精度, 提出了一种实现工作台系统误差分离的二维自标定算法。基于工作台测量误差模型, 该算法利用辅助标记板的5个不同测量位姿, 分别得到迭代模型和迭代初始值, 最终建立完整的迭代二维自标定模型。应用该算法对系统误差为0.2 μm的二维工作台进行仿真, 结果显示: 当不存在随机测量噪声时, 标定精度为0.33 nm; 引入随机测量噪声时, 标定精度与噪声同一量级。对x、y向给定测量精度分别为2.98 μm和3.22 μm的二维工作台进行自标定, 得到x、y向测量精度分别为2.59 μm和3.14 μm。提出的自标定算法对随机测量噪声有很好的鲁棒性, 能够用于精密或超精密级二维工作台自标定。

从某空间相机的任务需求出发, 提出了采用基于碳纤维复合材料的高精密桁架作为主次镜间的支撑结构, 完成了相关设计和工程分析, 并在加工制造过程中, 对相关工艺流程进行了探索。确定了相关结构的制造工艺流程, 实现了该结构的高精密加工。最后, 深入开展了相关振动、力学和温度稳定性试验, 搭建了基于光学测量方法的自动测试平台, 排除了人为因素的影响, 实现了快速多次自动测量, 从而提高了测试精度。分析和试验结果表明: 所研制的大型碳纤维桁架质量仅为13 kg, 基频达到119 Hz, 在重力、10 ℃温升和4 ℃温差条件下的变形均小于4″, 各组件Φ864 mm安装接口的平面度优于8 μm, 同时实现了高度轻量化和高稳定性。该桁架已成功应用于某空间相机中, 提出的设计、试验方案和工艺流程可以作为其它同型空间相机结构设计的技术参考。

提出了一种结构紧凑、承载能力大、转动解耦性好、运动速度和加速度大的3自由度并联机械腿。为了对其进行驱动参数分析, 对机械腿进行了动力学建模, 并基于动力学模型进行了伺服电机峰值预估。首先, 分析了腿部机构各构件的运动参数, 采用Lagrange方程建立了动力学模型, 得出了机构驱动力的显式解; 接着, 在机构动力学模型的基础上, 建立了伺服电机驱动转速和驱动力矩的峰值预估模型; 最后, 通过给定一组结构参数和运动轨迹函数, 得出了伺服电机驱动转速和驱动力矩随时间变化曲线, 得到了机构的动力学特性, 并验证了峰值预估模型的正确性。计算表明, 3个伺服电机驱动转速的峰值分别为Nx=19 r/s、Ny=17 r/s、Nw=27 r/s; 3个伺服电机驱动力矩的峰值分别为εx=5.8 N·m、εy=3.1 N·m、εw=4.4 N·m。

提出在金属表面粘贴炭/炭复合材料来解决空间光学遥感器光机结构材料导热率低、温度梯度较大的问题。概述了炭/炭复合材料的基本特点并建立了钢板表面粘贴炭/炭复合材料的热传导数学模型。对钢板的裸板和单面分别贴0.5 mm和2 mm复合材料的3种状态进行了理论分析与温度测试试验, 获得了钢板在3种状态下的等效热导率。利用IDEAS-TMG有限元软件对模型进行了仿真分析并对钢板在上述3种状态下的传热性能进行了比较。对比结果显示, 粘贴炭/炭复合材料能很好地改善钢板的传热性能。最后, 将0.5 mm厚的炭/炭复合材料应用于低热导率的星敏感器安装支架(材料为TC4)的热控, 并对星敏感器支架粘贴炭/炭复合材料前后两种情况进行了温度测试试验。试验结果显示, 表面粘贴炭/炭复合材料后, 星敏感器支架测点温差由28 ℃减小为5 ℃, 提高了星敏感器支架温度均匀性, 表明该措施对改善空间光学遥感器上低热导率结构件的温度梯度很有意义。

基于由磁阻式锥形磁轴承和洛伦兹力磁轴承组成的五自由度微框架磁悬浮飞轮, 对转子轮缘进行了优化设计。根据飞轮转子结构特性, 提出以质量为优化目标, 对轮缘质量、极转动惯量和一阶共振频率等进行理论分析和研究, 确定了优化变量。应用优化设计软件 iSIGHT 集成有限元分析软件 ANSYS, 采用序列二次规划算法, 以一阶共振频率、极转动惯量、最大等效应力、极惯性矩与赤道惯性矩之比等作为约束条件并考虑轮辐根数对轮缘质量的影响, 对轮缘进行了优化计算, 得到了相关变量的最优化结果。结果表明, 其他变量最优、轮辐根数为3时, 轮缘具有最小质量为 2.036 kg, 比初始质量 2.226 kg减小了8.54%。提出的优化方法提高了转子设计的合理性和效率, 对飞轮系统整体优化设计具有重要意义。

研究了共形整流罩超声速飞行时气动压力对其光机特性的影响。设计了口径为203 mm, 长径比为1∶1的椭球型整流罩, 完成了速度为2.0、2.5及3.0 Ma, 攻角为0°的风洞试验, 获得了共形整流罩外表面压强值。建立了整流罩有限元模型, 通过流固耦合仿真计算, 得到材料为热压MgF2的共形整流罩在不同厚度时的面型变化及应力分布数据, 并拟合了内、外表面变形后的轮廓曲线方程。设计了光学成像质量评价光学系统, 对比了共形整流罩受气动压力前后的成像质量。结果表明, 共形整流罩厚度为2 mm, 速度为3.0 Ma时可产生最大应力37.5 MPa; 与整流罩面型变形前成像质量比较, 点斑最大相对误差为0.26%, 波面PV值最大相对误差为-1.03%。在只承受气动压力的情况下, 该结果满足结构强度及光学成像质量要求, 可为共形光学系统设计及优化工作提供部分依据。

首次将超声处理引入UV-LIGA工艺中, 研究了超声处理对SU-8胶模溶胀的影响, 并探讨了其影响机理, 从而获得了减小胶模溶胀及提高电铸微器件尺寸精度的方法。试验研究了超声处理对显影过程及电铸过程中SU-8胶模溶胀的影响, 分析了不同超声时间下SU-8胶表面亲水性的变化趋势, 并计算了不同超声时间下胶模的溶胀去除率。讨论了超声处理对不同结构微器件尺寸精度的影响。试验结果表明: SU-8胶模在显影过程中的溶胀不明显, 并且超声处理对显影过程中胶模的溶胀影响很小, 其主要影响SU-8胶模在电铸过程中的溶胀。随着超声时间的增加, 胶模溶胀及其表面亲水性均呈现先减小后增大的趋势。当超声时间为10 min时, 胶模溶胀最小, 其溶胀去除率α值可高达70%, 并且超声处理后电铸微器件的尺寸误差与结构尺寸无关。根据超声波的机械断键作用与聚合物吸水机理, 从亲水性和内应力两个方面, 探究了SU-8胶模溶胀随超声时间的增加而变化的原因。文中提出的减小SU-8胶溶胀的方法不依赖于工艺参数也不会增加掩模图形设计的复杂性, 是一种实用的减小SU-8胶溶胀的新方法。

为了准确测定空间相机主镜毛坯件的表面发射率以便定量分析相机热控效果, 本文在分析热像仪测温原理的基础上, 利用现有测量条件, 提出一种利用两种已知发射率材料作为参考的发射率测量方法。根据测量试验, 得到主镜表面发射率为0.565。为定量反映各因素对测量精度的影响, 对测量公式进行了误差分析。分析结果表明, 与被测件表面发射率接近的材料的热像仪测温误差及发射率标称误差对测量精度有较大影响, 同时得到本次试验因热像仪测温误差及参考材料发射率标称误差带来的测量误差为±0.028。最后, 结合相机热平衡试验的数据对测量结果进行了验证, 结果表明测量得到的主反射镜的发射率基本反映了热平衡试验的主镜表面状态, 证明本文的方法对主反射镜发射率的测量是适用有效的。

实验分析了硬脆材料旋转超声磨削过程中刀具结合剂类型对加工性能的影响以便提高加工精度和加工表面的完整性。首先, 采用能谱分析研究了铁基、陶瓷基和青铜基3种超声振动刀具中结合剂与金刚石颗粒的把持形式, 并根据相同加工工艺条件下刀具磨损形式确定了把持力大小。然后, 结合超声振动刀具特性, 通过旋转超声磨削加工实验研究刀具结合剂类型与切削力、刀具磨损量、加工表面完整性的关系, 并对实验结果进行了分析。实验结果表明: 相对于陶瓷基和青铜基结合剂超声振动刀具, 铁基结合剂超声振动刀具把持力最大, Z轴切削力平均值最小(为46.8 N); 加工18 000 mm3材料后, 刀具轴向磨损量最小(为0.1 mm); 而陶瓷基结合剂超声振动刀具加工表面质量最好, 表面粗糙度最大值为21.79 μm。结果证实铁基超声振动刀具适用于粗加工, 陶瓷基超声振动刀具则适用于精加工。

针对在小振幅、高频受力工况下微小与硬脆材料构件的疲劳检测, 提出利用压电振子(PZT、PLZT或PMN)作为高频疲劳试验机构的驱动力源, 并利用系统共振方法设计高频疲劳试验机构。首先, 介绍压电共振式疲劳试验机构的工作原理, 建立了动力学模型, 获得了系统的动态特性。然后, 设计和制作了样机。最后, 利用样机测量了作用在试件上的动载荷。实验结果表明: 改变输入交流电压幅值(100~250 V)和板弹簧厚度(1.1~0.6 mm), 可施加在试件上的动载荷为24.7~99.2 N。本文制成的样机适用于测试动载荷在为24.7~99.2 N, 且在小振幅、高频受力工况下试件的拉伸和弯曲疲劳性能。

设计了一种可与阴道镜中的图像传感器集成的微型化多通道滤光片, 以使阴道镜具有光谱成像能力。采用微光刻技术及真空多层镀膜技术制成微滤光片, 内部微滤光单元的通光波长与病灶标志物反射光谱或荧光光谱的特征峰相对应, 与图像传感器集成后, 能够获取几幅与光谱特征峰对应的特征波长图像, 这些图像凸显了病变组织与正常组织的差异, 提供了宫颈组织上皮表面形态变化及上皮组织内病灶标志物含量变化的信息。已加工出通光波长为λ1=630 nm、λ2=460 nm、λ3=515 nm、λ4=577 nm的微滤光片, 微滤光单元面积为10 μm×10 μm, 各通道带宽约为40 nm, 透射率为30%~40%。实验显示微滤光片的光学性能已达到光谱成像的基本要求, 与阴道镜集成后, 能有效提高其诊断的灵敏度与特异性, 减少活检频率。

为了快速、准确地检测与定位指纹奇异点(核心点、三角点)以实现指纹分类与匹配, 本文引入了Radon算子来提取指纹的纹理方向特征以实现指纹方向场的分割。提出了方向熵的概念来描述方向场的分布特征, 给出了基于方向熵的奇异点区域搜索方法。定义了方向密度函数以衡量奇异点搜索的优劣, 指导奇异点侦测的方向熵阈值调整。最终实现了对奇异点的准确定位, 准确率达到83%。跟同类算法分析比较, 提出的方法在准确性与检测效率方面均更具优势。抗噪实验还表明该方法具有良好的抗干扰能力与实用性, 能满足实际应用要求。

为了提高悬臂梁振动陀螺仪在惯性测量系统中的测量精度, 改进了悬臂梁振动陀螺仪的敏感结构, 开发了基于该陀螺仪的测量系统, 研究了改进悬臂梁陀螺仪的结构特性、温度特性、零位漂移和线性度。首先, 根据悬臂梁振动陀螺仪的工作原理分析了影响其测量精度的原因。针对原有悬臂梁振动陀螺仪压电片耦合结构的不足提出了一种新的压电片耦合结构。接着, 结合50、60、100 mm悬臂梁和ANSYS软件对改进结构进行了建模仿真, 证明了新结构的工程可行性。最后, 基于改进结构制作了陀螺仪样机, 并进行了相关的测试实验。仿真实验和样机实验表明, 改进后的陀螺仪灵敏度平均提高了8.73%, 25℃时的零位漂移平均下降了30.5%, 温度漂移平均降低了10%, 证明了新结构陀螺仪在工程应用中的可行性。

分析了维纳滤波原理和脉冲耦合神经网络(PCNN)模型的特点, 根据斑点噪声统计模型的特征, 结合小波变换方法, 提出了一种基于PCNN模型的小波自适应斑点噪声滤除算法(W-PCNN-WD)来改善超声图像质量。首先, 对超声图像进行对数变换, 使斑点噪声转换为加性噪声; 对医学图像进行维纳滤波处理, 计算其加性噪声的标准方差, 并以此作为小波阈值。然后, 利用小波变换对图像进行预处理, 利用PCNN在小波域中对小波系数进行相应的修正。最后, 进行小波逆变换和指数变换, 获得滤除噪声的图像。结果表明: 本文提出的滤波方法优于其他滤波方法, 当噪声方差为0.01时, 本文滤波算法获得的峰值信噪比(PSNR)比经Wiener滤波方法获得的高出9 dB。该滤波方法能在有效去除超声斑点噪声的基础上保留图像的边缘细节信息, 极大地改善了图像的视觉质量。

提出了基于点云边界特征点的改进迭代最近点(ICP)方法来提高逆向工程中点云数据配准的效率和精度。首先, 提出了基于点云边界特征点的初始配准方法。对点云最小包围盒进行三维空间划分, 建立空间网格模型; 运用边界种子网格识别及生长算法, 从点云边界提取特征点, 运用奇异值矩阵分解法(SVD)求出点云的变换矩阵, 得到初始配准结果。然后, 提出了改进的ICP精确配准方法。对点云对应点赋予权重, 剔除权重大于阈值的点, 通过对目标函数引入M-估计(M-estimation), 剔除异常点。最后, 在初始配准的基础上, 运用改进的ICP方法精确配准。对经典ICP方法和改进ICP方法做对比实验, 结果显示, 改进方法的配准效率提高了70%以上, 误差减小到0.02%。实验表明, 本文方法大幅提高了点云配准的效率和精度。

针对原始非负支撑域受限递归逆滤波(NAS-RIF)算法存在的缺点, 提出了一种自适应的NAS-RIF图像盲复原算法。首先, 在NAS-RIF算法的代价函数中加入正则化约束项和空域加权因子, 通过自适应地调整正则化参数和空域加权因子来改善算法的抗噪性能, 并确保复原的逼真和平滑。然后, 在算法的每次迭代中, 采用图像分割技术找到准确的目标支持域, 并用背景的平均值取代非均匀背景。最后, 利用N步重置共轭梯度法优化代价函数, 加快了算法的收敛速度。在不同信噪比条件下对两种模糊图像进行了实验, 结果显示, 采用本文算法得到的信噪比增益(ΔSNR)分别为6.315 3 dB和8.910 6 dB, 表明该算法具有较好的噪声抑制和边缘细节恢复效果。对低信噪比的退化图像, 本文算法也能得到更好的复原结果。

针对压电陶瓷执行器的迟滞非线性对压电陶瓷精密定位的影响, 提出了应用类Hammerstein模型对压电陶瓷执行器进行建模的方法。建立了压电陶瓷执行器的迟滞模型并且描述其频率相关性。利用类Hammerstein模型把压电陶瓷执行器看成静态迟滞模型和动态二阶系统的串联, 其中静态模型由分类排序的Preisach模型进行描述, 二阶系统应用遗传算法辨识其参数。实验结果表明: 加入二阶系统后, 类Hammerstein模型对频率的相关性有较大增强, 其误差相应地大幅降低, 在800 Hz时平均绝对误差为0.339 2 μm; 而由Preisach建立的迟滞模型的误差随着频率的增大而大幅增大, 在800 Hz为0.888 1 μm。

提出了一种最小化预测残差的图像序列压缩感知算法以实现高速相机输出图像的实时压缩。首先, 在编码端仅使用映射矩阵对原始输出图像进行压缩, 将压缩得到的观测向量通过信道传输到解码端。接着, 在解码端对相邻帧进行运动估计和运动补偿, 得到一幅待重建图像的预测图像, 利用压缩感知算法对原始图像和预测图像之间存在的预测残差图像进行重建。最后, 用迭代的方法优化预测残差图像的重建结果, 直到连续两次的重建结果之差小于设定阈值, 从而获得重建的原始图像。采用DALSA公司的CR-GEN0-H6400相机进行的实验表明, 该算法可以实现1 000 frame/s图像的实时压缩, 并且图像重建质量比独立地重建每张图像至少提高了2~6 dB, 有效地实现了对高速相机输出图像的实时压缩与高质量重建。

采用机器视觉技术检测管道内表面质量时, 获取的原始图像几何中心与其前景区管壁全景环形图像中心存在偏移, 从而会使以图像几何中心展开的图像产生失真的现象。本文针对存在中心偏移的全景环形图像提出了快速展开算法以减小由上述原因造成的图像中几何特征量的测量误差。提出的算法通过最小二乘拟合圆心法找到全景环形图像上代表管壁某一截面的拟合圆, 继而得到全景图像的中心参数, 然后通过四分之一圆扫描方法快速展开全景图像, 并对展开图像的帧纵横比进行修正, 还原全景图像。实验结果表明: 将一幅全景图像环状检测区域展开成分辨率为2 044 pixel×199 pixel的矩形图像所需时间为0.868 s, 展开图像中目标外形尺寸相对误差均在1.54%以内, 满足图像处理对实时性和准确性的要求。

提出了一种双半孔梁光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器实现加速度信号测量的方法。首先, 建立了两点封装FBG的加速度传感模型, 理论分析了加速度与位移敏感点的线性响应。其次, 从理论上分析了两点封装方案中FBG的自振特性, 讨论了封装光纤的长度和预应力对光纤自振频率的影响。最后, 依据FBG的自振特性设计了FBG加速度传感器, 并通过实验研究了FBG加速度传感器的线性响应和幅频响应特性。实验结果表明: 提出的传感器在10~250 Hz具有较好的平坦区, 加速度响应灵敏度为41.2 pm/G; 加速度与波长具有较好的线性关系, 线性度为99.8%。同时, 该加速度传感器具有较强的方向抗干扰性, 轴向交叉灵敏度小于4.8%。