纸页的定量值是纸页的重要参数之一, 此参数的测量对造纸过程具有重要意义.但这个问题到目前并未得到 很好解决.太赫兹时域光谱是一种新发展起来的基于飞秒激光技术的光谱测量技术, 目前已被初步应用于很多其 它领域.本文研究应用太赫兹波时域光谱技术进行纸页定量测量的可行性.提出了两种方法, 一种是基于太赫兹信 号幅度衰减, 另一种是基于太赫兹信号的延迟时间, 并比较了两种方法的性能.实验结果表明基于延迟时间方法的 线性性能优于基于幅度的方法.给出了这两种方法的相对误差, 结果再次表明基于延迟时间的性能优于基于幅度 衰减的方法.研究表明应用太赫兹波信号的延迟时间进行纸页定量检测是可行的, 此方法有可能为纸页定量检测 提供一种新的解决方法.

研究了HgCdTe液相外延薄膜表面两类宏观缺陷的形成原因.研究表明, 大部分表面凹陷点(void)缺陷的形 成是由衬底的蜡沾污所引入的, 而表面凸起点(hill-like)是由衬底边缘脱落的CdZnTe微颗粒造成的, 通过控制外 延生长前的衬底处理过程, 可以抑制这两类缺陷, 从而生长出零(宏观)缺陷密度的优质HgCdTe外延薄膜.

在刀口滤波光学读出方法的基础上, 讨论了反光板弯曲的情况下, 刀口滤波方法的光学检测灵敏度与反光板 长度之间的关系.分析表明, 在反光板曲率半径一定的情况下, 光学检测灵敏度首先随着反光板长度的增加而增 大, 达到最大值后随着反光板长度的增加而减小.对于不同曲率半径和长度的反光板, 分析给出反光板长度 L 和曲 率半径 R 在满足 L 2 /R=λ ( λ 为照明光波长)时, 光学检测灵敏度达到最大值.实验测量了已制作的像素尺寸分别 为200μm, 120μm和60μmFPA的光学检测灵敏度, 其实验结果和理论分析一致.

针对红外与可见光成像传感器的物理特性, 提出了一种基于二代Curvelet变换的图像融合算法.首先对原始 图像分别进行快速离散Curvelet变换, 得到不同尺度与方向下的子带系数.对低频子带系数, 根据红外图像的目标 特性与可见光图像的细节信息确定其融合权值;对不同尺度与方向下的高频子带系数, 采用基于局部区域能量匹 配的融合规则.最后经Curvelet逆变换得到融合结果.实验结果表明, 该算法可以有效地综合可见光与红外图像中 的重要信息, 其融合结果较典型的基于塔式分解与基于小波变换的图像融合算法, 在主观视觉效果与客观评价指 标上均有所改善.

用化学溶液法合成了 Bi2 Cu 0.1 V 0.9 O 5.35-δ (BICUVOX.10)材料, 研究了材料的物相、表面形貌和电学特性. BICUVOX.10薄膜具有室温稳定的高电导γ相. 在LaNiO 3 /Si衬底上, BICUVOX.10薄膜具有 (001)择优取向, 平 均晶粒大小约为200nm. 低频范围的介电损耗来源于氧空位的短程扩散, BICUVOX.10薄膜主要表现为晶粒电导 特性. BICUVOX.10薄膜中氧离子电导激活能约为 0.3 eV, 氧离子电导率约为5×10 -2 S·cm -1 .

利用多坩埚温度梯度法生长了PbWO4 和BaF 2 :PbWO 4 晶体, 研究了PbWO 4 、退火PbWO 4 和BaF 2 :PbWO 4 晶体 的透过光谱和X射线激发光谱, 结果发现这些光谱性质与晶体的组成和生长工艺密切相关, 其中退火的影响较复 杂.高温退火的PbWO 4 晶体的透过光谱在360nm以上波段有较好的透过率, 但是在320～360nm波段透过率反而略 有降低;380nm以上波段的X射线激发光谱光谱强度较高, 320～380nm波段光谱强度却略有降低.掺杂的离子改 善了晶体的透过率和X射线激发发光光谱强度.利用晶体的生长工艺和组成与缺陷以及晶体光学性质之间的关系 解释了这些现象产生的原因.BaF 2 :PbWO 4 掺杂晶体的X射线激发光谱的波形和发光峰强度均发生了很大程度的 改变, 与F 离子掺杂引发晶体［WO 4 ］ 2四面体基团畸变而产生的新的发光中心有关.

由球形水滴组成并分布在大气底层的水云, 对全球辐射平衡和气候变化有重要的影响, 其影响程度取决于水 云本身的微物理特性和光学特性.在对近红外通道0.865μm波长处水云光学特性研究的基础上, 采用矢量辐射传 输方程模拟分析了大气层顶归一化辐射强度和归一化偏振辐射强度对水云微物理特征、光学特征和地表反照率的 敏感性.模拟结果表明, 光谱的多角度偏振遥感信息能够更有效地体现出水云微物理特征和光学特征, 可以利用多 角度偏振遥感信息反演各种云参数.为利用多角度偏振遥感数据反演水云各种微物理量提供了理论基础

为了快速准确检测黄瓜叶片的SPAD值, 采用可见/近红外光谱技术并结合化学计量学方法建立了黄瓜叶片 SPAD值校正模型.并用不同建模方法对全波段光谱进行建模, 结果表明用最小二乘支持向量机(LSSVM)建模得到 的预测效果最好, 其相关系数 r 和预测均方根误差RMSEP分别为0.9583和0.9732.通过分析黄瓜叶片的光谱反射 率与SPAD值的相关系数和PLS建模回归系数, 得到了531～581nm和696～716nm 2个特征波段以及556nm、 581nm、698nm和715nm 4个特征波长, 应用LSSVM分别对特征波段和特征波长建模.分析表明, 采用特征波段建 模, 其预测相关系数 r 和预测均方根误差分别为0.9338和1.1370, 与全波段建模结果相近, 而采用特征波长建模效 果稍差.特征波段建模大大减少了建模中的运算量, 提高了建模速度, 便于相应检测仪器的开发, 所以, 采用光谱特 征波段建模对黄瓜叶片SPAD值的检测更为有效.

傅里叶变换中红外光谱谱区宽, 搜索空间大, 需要采用高效率和高质量的算法进行波长选择.敏感波段及其 组合的选择是简化分析模型和提高模型预测精度的关键技术之一.本研究以水稻孕穗期叶片干样的中红外光谱透 射率和叶片氮素含量为数据源, 通过协同偏最小二乘算法(siPLS)从宽谱区中初选出波段范围1583.3～992.2 cm -1 , 再采用迭代遗传算法(GA)从中选出了84个水稻叶片氮素含量预测的敏感波段.研究结果显示以此敏感波 段建立的偏最小二乘回归模型的预测均方根误差(RMSEP)和水稻叶片总氮含量的测量值与预测值之间的相关系 数分别为0.1186和0.9120, 该预测结果明显优于协同偏最小二乘法(siPLS)和光谱指数NFSA的预测结果, 说明傅 里叶变换红外光谱技术结合siPLS-GA-PLS算法能够实现水稻叶片氮素含量的预测

根据人眼视觉系统特性, 分析了场景理解和目标探测对彩色融合的要求, 并据此提出了一种通过颜色对比度 增强来提高目标可探测性的夜视融合方法.该方法使热目标呈红色, 冷目标呈蓝绿色;根据红外图像特征, 引入了 一种和红外图像各像素亮度与图像平均亮度的偏离相关的颜色对比度增强因子, 利用该因子可增强目标与背景的 颜色对比度, 弥补颜色传递彩色融合方法在颜色对比度上的不足, 能有效提高目标可探测性.实验表明该方法既能 突出红外目标, 又能保持丰富的背景细节, 在增强场景理解的同时提高了目标可探测性.

激光高度计的探测视场角是影响系统性能的一个重要参数, 论述了视场角对系统探测性能的影响.受到回波 杂散光和探测器响应不均匀性的影响, 激光高度计的探测视场会随回波能量的改变而发生变化, 而回波能量随探 测距离发生变化.本文提出了测试激光高度计整机探测视场角的方法, 并且模拟了系统在实际工作状态时的情况; 对于有近程延时保护的系统, 给出了测试的解决方案.对设计视场角为1.5mrad的激光高度计进行了测试, 调节模 拟回波信号能量至5×10 -8 W, 模拟其工作距离为200km时的工作状态, 得出系统的探测视场角为1.46mrad.

根据传输矩阵法和基尔霍夫定律研究了负折射率薄膜的热发射特性.较为系统地考察了相关参数对热辐射s 偏振波的影响.研究结果表明, 负折射率材料的热发射率随角频率的变化呈现复杂的振荡现象.同时也发现, 它的 发射率峰值有时在远离法线的区域.

现有的许多显著目标检测算法, 大都依赖像素间的相互关系, 而缺乏对焦点对象特征的理解.本文提出了一 种无监督的显著目标自动识别算法.首先, 应用具有仿生学特质的多尺度Gabor模型检测图像中的初级特征, 构成 显著目标的基本元素特征.在此基础上, 结合显著目标的自身特性定义图像的局部特征, 进一步确定感兴趣区域的 位置.最后, 在模糊阈值算法的基础上提出一种新的提取策略, 并将其应用到由初级特征和局部特征构成的显著图 上, 从而准确地确定显著目标的位置.将此方法应用于具有不同特点的图像进行仿真实验, 得到了较好的结果, 证 明该算法是切实可行的.

基于新兴的压缩感知(Compressed Sensing, CS)理论, 提出了一种抗丢包能力强且结构简单易实现的多描述编 码方法.首先对变换后的图像进行交织抽取分块, 再对各子块进行随机观测、量化、打包形成多个描述子码流.解码 端根据接收码流情况通过求解优化问题重建原图像.由于随机观测过程简单易实现, 故该方法可以以较低的计算 复杂度构造出较多的描述子.实验结果表明, 在同样的丢包率下, 本文方法的重构质量(PSNR)明显优于SPIHT多 描述编码方法, 且计算复杂度较低.

在超快光学领域中的相干控制实验中, 往往由于基频及其倍频激光脉冲波前面的位相面畸变与相位不一致 性的存在而无法达到预期的实验结果.本文设计了一种诊断此畸变的实验方法, 制作得一台效果显著的自动位相 修正系统, 成功地使用在相干控制光电流实验中.该系统利用位相畸变修复算法, 根据光强与位相差的关系求出位 相差的空间表面结构, 由此计算压电陶瓷的调节电压与方向, 使得可移动反射镜朝畸变减少的方向移动.实验结果 表明该系统可实时自动地调节两光束的波前面保持平行.

可见+1.54μm激光/长波红外分色片分离可见光、激光和长波红外光, 在多通道成像光学系统中起着重要的 作用.分析了分色片基板和薄膜材料的选择, 优化设计并用电子束蒸发法制备了该分色片, 其反射率和透射率都达 到了94%以上, 已成功应用于实际光学系统.

提出了一种基于提升方向波变换SAR图像的压缩算法.该算法构造了方向波变换的提升方案, 通过改进的四 叉树分块算法寻找局部最优的变换方向, 有效地描述了图像中的方向特征.根据变换系数分布特性构造了多方向 各向异性的多级零树结构, 提高了编码效率.对多幅SAR图像的压缩实验表明, 较之基于小波的SPIHT和 JPEG2000等算法, 本文方法在性能指标和视觉效果方面均得到了明显提高, 尤其在低比特率下, 优势更加突出.

地物波谱野外测试过程中常引入噪声.本文结合植物波谱测试原理, 提出波谱噪声属于乘性复合噪声.经理 论推导, 又提出了对数变换与小波变换相结合的降噪方法.仿真降噪试验结果表明, 空域相关算法最适合于光谱数 据降噪, 模极大法次之, 阈值法则不适于该类噪声的消减.对野外采集植物波谱的处理结果表明, 空域相关去噪法 对1450nm附近的噪声去除能力较强, 1800～1900nm强噪声则去噪效果不理想.原因在于波谱仪纪录精度有限, 当 理论比值远大于1时, 能够准确记录下来;远小于1时记录值为0, 从而在强噪声干扰波段出现较严重的系统误差, 经小波降噪后被视作奇异点被保留下来.研究表明对数变换与小波变换相结合采用空域相关去噪对于含乘性复合 噪声的光谱是可行的.