颗粒粒径和颗粒折射率是光散射颗粒测量技术中的重要参数。为了实现颗粒粒径的测量及其分档, 在广义Mie理论基础上, 分析了颗粒粒径及折射率对后向散射光能分布的影响, 并得到了后向散射光能分布随颗粒粒径及折射率呈周期变化规律。实验验证结果表明, 后向散射光能与颗粒粒径及颗粒浓度有关。研究结果可为后续的颗粒测量研究提供参考。

提出一种超短脉冲门控盖革模式的InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)单光子探测方案, 采用电容平衡与低通滤波相结合的方式来实现光生雪崩信号的有效提取。该方案所用的单光子探测器在700 MHz时具有良好的探测性能, 当工作温度设置为-30 ℃、探测效率为10%时, 暗计数率仅为7.1×10-7门-1, 后脉冲概率为3.7%。该方案弥补了其他方案在这一频段工作时的性能劣势, 实现了商用单光子探测器工作重复频率在更大的范围内连续可调并保持很好的探测性能。

光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一, 检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度, 传统的检测算法如灰度质心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足。鉴于此, 提出了一种高精度光斑中心定位算法, 该算法不仅能定位光斑中心还能拟合出圆半径。用计算机生成的光斑和实验生成的光斑对该算法进行验证, 并与其他传统算法进行比较, 结果表明, 该算法的误差小于0.5像素且比其他经典算法更精确。

X 射线无损检测对于焊接结构件的质量保证具有重要意义。使用Image J图像处理软件和Java语言开发插件, 对焊接点中气孔分布以及面积等缺陷参数进行自动检测并对获得的图像进行分析处理。提出利用区域标记法分割出有效分析区域, 先去除无效区域后再对感兴趣区域进行气孔提取, 相较于传统的全局图像差分法, 可以减少背景对缺陷检测的影响, 降低误判率。设计出的检测方法能够对特定图像进行批量分析, 可以减少检测的时间。

为了更好地研究马铃薯光谱特性, 对马铃薯植株的植叶面积进行了探究。采用Spectrocam多光谱相机对光以不同照射角度照射下的植叶面积进行数据采集, 并运用软件对数据进行二值化处理和亮度处理。实验结果表明, 在中心波长为750 nm和800 nm的通道下, 计算出的马铃薯植叶面积差异不大, 但是将两者的二值图与原图进行细节对比, 中心波长为800 nm的通道的二值图与原图较为吻合, 所以中心波长为800 nm的通道是计算马铃薯植叶面积的最优通道。

根据变焦距理论和显微物镜的特点, 利用Zemax设计了一款可连续变倍的显微物镜。该物镜由4组双胶合透镜组构成, 结构简单, 成像质量良好, 变倍范围在0.5×～2.5×之间, 最大数值孔径达到0.1, 共轭距346 mm, 物距76 mm, 空间频率65 lp/mm处, 全视场内的调制传递函数均大于0.3, 适用于可见光光谱, 可以与1/2 inch CCD相匹配。通过对所设计的变倍显微物镜进行公差分析, 得到一套比较宽松的公差, 适合批量生产。设计结果表明, 该变倍显微物镜可以满足工业视频检测的要求。

鉴于金属光子晶体结构在滤波、极化、传感、成像等领域的重要作用, 研究了基于三角形晶格的金属光子晶体的超常透射、光子能带和表面波特性。采用三维时域有限差分法对金属光子晶体结构建模, 同时解释超常透射机理;推导和讨论光子能带沿着ΓK和ΓM晶格方向的能带图, 分析不同的表面波特征, 并解释非对称入射下观察到的三角形的两个晶格方向模式分裂效应;建立了描述这种模式分裂效应的精确的表面模式谐振频率公式, 并对金属光子晶体的色散进行了定量分析。研究结果可为太赫兹功能器件的研究提供参考。

为了保证X射线掠入射聚焦型脉冲星探测器在复杂的空间热环境中正常运行, 对该探测器进行了热控设计。分析了仪器对热设计的特殊影响及相应热控措施, 总结分析了仪器的在轨温度情况, 并结合热设计模型获得非测温点的温度结果。在轨温度数据分析表明, 除低温工况下的光学系统温度超出指标要求外, 仪器关键部位的温度均在热控指标范围内, 验证了仪器热控设计的正确性。低温工况下光学镜头热变形对探测器性能影响的分析表明, 预测的结果与观测数据一致。

针对传统血氧饱和度仪的不足, 对其进行改造, 主要包括了血氧探头的无线连接、血氧信号的过滤与计算、血氧信号的存储及血氧指数的分析与显示等多个方面, 设计出适合现代化医院使用的血氧监测系统。将无线技术应用于血氧监测系统, 使测试数据实现网络化共享, 同时利用傅里叶算法对测试数据进行精确处理。实验测试和临床应用表明, 系统精度完全达到使用要求, 不仅可以有效提高临床的诊疗质量, 而且有利于医护人员的急救工作, 并且大量的血氧数据还可以为临床医学研究提供有力的支持。

衍射光栅光谱仪和法布里珀罗(FP)干涉仪是两类非常典型和重要的光谱仪器。从波动光学的角度看, 光栅衍射和FP干涉都可看成是多波列的相干叠加。由于波列之间存在光程差, 光的相干长度限制着同时参与相干叠加的最大波列数。针对现有理论将光栅衍射和FP干涉同时参与相干叠加的最大波列数分别定为透光狭缝总数和无穷大的情况, 分别引入有效透光狭缝数和有效透射光光束数来说明光的相干长度对衍射光栅光谱仪和FP干涉仪这两类光谱仪器分辨本领的影响。

动态范围是评估手机拍照质量的一项重要指标。根据手机动态测试的方法及ISO 14524标准建议的透射式测试图卡, 建立基于光电转换函数(opto-electronic conversion function, OECF)成像测试系统模型, 确定其测试要求, 同时对不同手机拍照的动态范围进行分析, 明确动态范围的差异对手机拍照能力的影响, 为研发人员调整手机拍照功能提供参考。

双目立体视觉是机器视觉的一个重要分支, 通过直接模拟人眼观察和处理景物的方式来进行测量, 是一种速度快、精度高、操作简便的非接触式测量方法, 在农业、工业及**等领域均有着广阔的应用前景。为此介绍了双目立体视觉的原理及实现步骤, 总结了近年来国内外相关研究现状, 并对该技术的发展趋势作了展望。

激光诱导空泡现象从20世纪中期被发现之后, 就受到了广泛的关注, 而近年来研究热点之一的微流控技术, 由于在物理尺寸上与激光诱导空泡尺度匹配, 近年来研究人员已经将这两个技术融合在一起应用于生物医学领域。通过细胞膜穿孔给细胞微注射药物、通过红细胞的形变量的大小来检测红细胞是否发生病变、通过荧光标记技术来筛选细胞以及降低眼部虹膜切割手术带来的副作用等, 综述了激光诱导空泡结合微流控生物芯片在生物医学中的应用, 展望了激光诱导空泡现象在生物医学中应用的方向。

以现代药品包装为应用背景, 以新型平板式数粒机为研究平台, 以机器视觉技术为研究重点, 提出了一种基于机器视觉的平板式数粒机的检测方法。该检测方法可用于药品颗粒的缺陷检测和计数算法的研究。实验结果表明, 基于机器视觉的平板式数粒机检测方法可达到用户的要求, 实现高速度、高效率、高精度的在线检测计数。