一、一种适合于自由曲面快速测量的光照模型(论文文献综述)
姚佩琦[1](2021)在《基于微透镜阵列及漫射自由曲面的研究与设计》文中研究表明发光二极管(LED)现如今已经成为新一代最有潜力的照明光源,具有高效率、节约能源、安全环保等优点,广泛应用于各种工业生产和日常生活照明领域中。由于LED光源的光强近似朗伯余弦分布,直接用LED进行照明,将会在目标面上形成一个中心亮四周逐渐变暗的圆形光斑,其均匀性差、能量利用率低,很难满足实际照明需求。因此通常采用自由曲面作为LED光源的二次光学元件,使其光能分布能够满足实际的照明需求,从而实现高辐照均匀度、高照明效率的目的。本文提出一种采用TIR和自由曲面微透镜阵列结合的光学系统设计方法,利用自由曲面微透镜阵列进行辐照度优化的设计方法,规划光线到达目标照明面的辐照度,在保证辐照度均匀度的条件下,提高照明效率。首先微透镜阵列由于其特殊的光学特性在LED照明光源中得到了广泛的应用,但目前的研究大多缺乏完整的数学模型的分析和优化。因此,根据照明环境的要求,建立了自由曲面微透镜的完整数学模型。该模型由TIR透镜连接的LED阵列和自由曲面微透镜阵列组成。LED的能量通过设计的自由曲面微透镜阵列进行重新分配,从而在目标平面上获得均匀的照明区域。基于TIR特性和折射定律,建立了一组自由曲面轮廓的微分方程组,通过Matlab数值求解这组微分方程组,得到了自由曲面微透镜的轮廓坐标点。然后使用Solidworks旋转轮廓,得到自由曲面微透镜模型。最后,分别在近场和远场两种情况下对所提出的微透镜阵列进行仿真分析,并讨论了微透镜阵列特性对照明性能的影响。结果表明,均匀性和效率都得到了提高,均能达到90%以上。通常大部分微透镜底面为圆形形状,无论如何排布都避免不了间隙的存在,经TIR透镜准直后的光线会从微透镜阵列的间隙中穿过,容易造成均匀度低下的问题。为了解决这一问题,设计了一种用于矩形照明的自由曲面微透镜阵列光学系统。将所求得的自由曲面微透镜的二维轮廓曲线沿三维方向进行一个拉伸,可以得到一个底面形状为矩形形状的自由曲面微透镜模型,该自由曲面微透镜阵列组成的光学系统可以在目标照明面上得到一个效果极好的矩形光斑。在实验过程中研究了自由曲面微透镜底面长度、微透镜到目标面的距离以及目标面的长度对照明效果的影响,得到一个照明效果最佳的光学系统。实验结果表明均匀度最高可达到96.50%,照明效率为90.275%。通过实现对微透镜阵列排布的高度填充,使经过TIR透镜准直后的LED光线全部被微透镜阵列均匀地分布在目标照明面上,提高了该系统的光照效率。漫透射的引入能够有效地提高系统的均匀度。基于LED的朗伯特性和TIR的准直特性,建立一个准直透镜的数学模型。随后,建立一个二维微透镜轮廓曲线的数学模型。建立完两组数学模型,进而可以求解出相应的二维曲线。最后,将两组二维曲线通过Solidworks软件进行旋转得到所需对称自由曲面。得到单个自由曲面微透镜模型后,进行不同程度的重叠合成得到高填充自由曲面微透镜阵列。实验结果表明,设计的自由曲面微透镜阵列在近远距离照明都具有良好的照明效果,其目标面均匀度可达到64.44%以上。重叠长度D=0.08mm时,照明效果最佳。
尤清扬[2](2021)在《气/液环境中光热微驱动机构的静态与动态驱动技术研究》文中研究表明微驱动技术及微驱动机构是微机电系统(MEMS)与微光机电系统(MOEMS)中的关键组成部分,一直以来是该领域的研究热点之一。迄今为止,国内外已研究发展了基于电磁、静电、压电、电热等各类不同机制的微驱动技术,各有其优缺点及适用领域。其中,电热驱动技术及微驱动机构利用流过窄臂和宽臂的电流产生的焦耳热差异实现微驱动(横向偏转),具有驱动(位移)量大、驱动力强等优点。但是,电热驱动需要引入内置或外接电源及电路,使其整体难以集成化或微小化;同时,电热微驱动中的发热电流,可能对微系统中的微电路或微器件产生电磁干扰;此外,这一驱动技术难以在液体(尤其是导电液体)环境中实现微驱动。为此,本文提出和发展了可同时适用于气体(如空气)与液体(如水)环境的新型光热微驱动技术,在毫瓦级激光照射下即可实现光热微驱动机构(Optothermalmicroactuator,OTMA)的驱动及控制,具有原理新颖、结构简洁、驱动灵活(可实现单向与双向驱动)、无需导线连接、无电磁干扰等特点,克服了电热及其他电驱动技术的局限性,不仅具有重要的科学意义,而且在上述领域具有广阔的实际应用前景。本文的主要研究内容及创新之处包括以下几个方面:开展了空气与液体(水)环境中微纳米尺度光热膨胀机制的理论研究,提出了气/液环境中的静态与动态光热微驱动的新方法及新技术。研究了光与物质作用机制及材料传热、热膨胀机理,研究建立了光热膨胀机制的理论模型,基于有限元分析、热平衡方程、边界条件及偏微分方程求解等,推导出温升、光热膨胀量及其振幅的表达式;通过结构力学分析,得到光热微驱动机构在空气中的光热偏转与膨胀量间的杠杆关系;在此基础上,进一步考虑流体对微驱动机构的阻尼力作用,获得了液体环境中的有阻尼修正的光热偏转量-光热膨胀量关系式,为实现气/液环境中的静态与动态光热微驱动提供了理论基础。在理论研究基础上,首次开展了气/液环境下光热微驱动机构的光热温升、光热膨胀及光热偏转等驱动特性的仿真研究。首先分别对空气与水环境中OTMA的膨胀臂在不同形状/尺寸/功率的激光光斑照射下的二维温升分布进行了仿真;其次,对膨胀臂在激光脉冲照射下的光热膨胀量及其振幅开展了仿真研究;此外,利用多物理场仿真软件Comsol Multiphysics的固体传热、固体力学及层流物理场模块,进一步对OTMA的动态光热偏转运动特性及偏转运动过程中微机构的温度/应力变化、流体域流速/压力变化的规律进行了仿真分析,从而全面系统地研究揭示了不同环境下OTMA的光热特性及微驱动特性。利用AutoCAD与准分子激光微加工系统,设计并微加工制作了以高密度聚乙烯(HDPE)为基材的光热微驱动机构系列。采用248 nm的KrF准分子激光,加工了总长在200~2000μm范围、厚度为20~60 μm的各种OTMA,包括光热膨胀臂、双臂对称型OTMA、双臂非对称型OTMA及开关型OTMA等,实现气/液环境中的光热微驱动。研究建立了气/液两用的光热微驱动的控制与测量系统,可同时适用于气体与液体环境中的光热微驱动控制,并实现光热微驱动特性的显微测量。该系统由OTMA及气/液工作皿、激光驱动控制单元(包括激光控制电路、激光器、分束棱镜、多维调节架)、显微成像模块(包括照明光源、显微物镜、图像传感器)及计算机等部分组成;同时,研究开发了基于亚像素匹配算法的显微运动测量软件,用于测量OTMA的偏转量及光热驱动特性。利用光热微驱动控制与测量系统,开展了OTMA在空气中的静态与动态光热微驱动实验研究,验证了光热驱动的可行性,并获得了优化的控制参数及光热驱动特性。在理论模型的指导下,采用波长650 nm、功率2 mW的激光束照射开关型OTMA的膨胀臂,实现了“开”和“关”的驱动状态,测得的最大偏转量达到15.5 μm;采用功率2.5 mW、频率可调的激光脉冲控制非对称型OTMA,实现了动态光热驱动,测得非对称型OTMA在空气中的最大响应频率约为19.6Hz;同时,采用激光脉冲分别照射对称型OTMA的双臂,实现了双向的动态光热驱动。全面系统地开展了液体(水)环境中OTMA的驱动实验研究,首次实现了液体(水)环境中的静态与动态光热微驱动。采用波长650nm、520nm和450nm的激光分别照射水中的OTMA,均有效地实现了液体环境下的光热驱动,证明了这一技术的可行性;在功率9.9 mW、频率0.9~25.6 Hz的激光脉冲照射下,开展了非对称型OTMA在水中的静态与动态微驱动实验,测得其光热偏转量的振幅为3.9~3.2 μm;采用激光脉冲分别照射对称型OTMA的双臂,实现了OTMA在水中的双向光热驱动;采用最高频率200Hz的高频(相对于几十Hz的微驱动而言)激光脉冲,进一步开展了微驱动机构的高频响应特性研究,测得OTMA在水中的最高响应频率在150~200 Hz之间,与理论模型及仿真结果的趋势相吻合,表明OTMA在水中可实现有效的光热驱动,并且表现出比空气环境中更优越的动态响应特性。最后对本文的研究工作进行了总结和展望。研究结果表明,本文提出和发展的气/液环境中的光热微驱动技术及光热微驱动机构,可在空气与液体(水)环境中实现静态与动态光热微驱动,具有显着的特色与创新,为光热微驱动技术及微驱动机构在MEMS、MOEMS及微纳米技术的广泛领域的应用提供了理论和技术基础。
吴峰峰[3](2021)在《基于激光点云数据的玉米植株三维重建研究》文中认为玉米是我国重要的粮食作物之一,在我国种植面积广泛。玉米表型性状对优化农田管理活动,如栽培管理、植物保护和水肥管理等农业生产的各个环节都有着广泛的应用价值。株高、叶片形态等表型参数对于玉米生长具有重要的意义,同时,监测不同时期的植株高度和叶片形态的变化,可以让研究者确定玉米的健康和生长状态。玉米植株表型的量化过程通常是人工完成的,耗时耗力、效率低且准确性差,而且常常会受到人为主观的影响;另一个缺点是它涉及破坏性测量,这妨碍了在整个生长季节对植株发育的持续监测。因此,在对于玉米栽培研究中,无损获取玉米表型参数是一个瓶颈,为了改善作物表型参数获取方法,需要开发新的无损监测技术,最好是能够提供植株冠层结构详细数据的平台。近年来,三维建模成为作物表型监测领域的研究热点,研究人员基于不同平台对作物三维重建与表型参数获取进行研究,包括使用基于激光扫描仪、多视角图像和深度相机等。高分辨率三维重建技术提供了一种无损监测玉米冠层的几何特性和获取表型参数的手段,并允许在单个器官层面进行研究。本研究以不同品种的玉米盆栽实验为基础,基于电动旋转平台和激光扫描仪获取不同生长阶段的玉米植株点云数据。采用激光扫描仪Space Spider的配套软件Artec Studio Professional 14.0,利用迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法进行点云自动配准。利用滤波预处理去除点云噪声,获得相对平滑的稠密点云。针对拔节期玉米植株,利用对植株进行截断处理、分段获取点云的重建方法,并研究了 ICP算法对玉米植株分段点云的拼接。基于重建的玉米植株三维结构提取了植株高度和叶片相关表型参数,并进行精度验证。主要研究结果如下:采集玉米植株不同生长阶段的不同视角下的点云数据,使用Artec Studio Professional 14软件自动配准中的整体配准方法,并且在配准步骤中不断优化关键帧率(keyframe ratio)和特征搜索半径(feature searchradius)两个参数完成配准工作。对玉米植株点云的噪声来源和特点进行了归纳总结。分别利用手动去噪方法和双边滤波方法,在保持模型边界的前提下,有效地对点云数据进行平滑去噪,得到相对平滑的点云数据。利用贪婪投影三角化算法完成了植株点云数据的网格重建,且重建效果良好。对网格重建后的数据附加点云的初始颜色,能够使三维模型展现玉米植株最自然的颜色,效果更真实。针对拔节期玉米植株,激光扫描仪难以获取完整的点云数据,本研究使用ICP算法,对于不同品种玉米植株在旋转平台下获取的分段点云都完成了完整拼接。因此,该方法能够实现点云拼接且效果较好,可以实现对较高株型玉米植株的三维重建。针对重建的玉米植株三维模型易出现点云缺失的现象,运用Geomagic Warp 2014对封装重建后的玉米进行了缺失区域的补失。通过对比,补失后的模型进一步表达并完善了玉米植株三维模型。基于重建的三维模型分别提取各个品种玉米植株的株高、叶长、叶宽和叶面积四个表型参数。与人工实测值比较,各品种玉米植株提取的株高与实测的株高R2均在0.95以上,其中京科糯植株提取的株高与实测的株高R2为0.964,RMSE为3.217 cm;荟甜8号植株提取的株高与实测的株高R2为0.952,RMSE为3.543 cm;自交系植株提取的株高与实测的株高R2为0.961,RMSE为3.233 cm。三个品种玉米植株叶片表型参数的R2均在0.93以上,其中,京科糯、荟甜8号和自交系的叶片长度R2均在0.95以上,分别为 0.963、0.962 和 0.958,RMSE 分别为 2.943 cm、2.255 cm 和 2.496 cm;叶片宽度 R2均在 0.93 以上,分别为 0.932、0.946 和 0.942,RMSE 分别为 0.306 cm、0.225 cm和0.214 cm;叶面积R2均在0.94以上,分别为0.967、0.955和0.943,RMSE分别为12.942 cm2、14.256 cm2和 11.083 cm2。
胡哲[4](2021)在《在线X射线波前检测技术研究》文中研究说明波前是由等相位面形成的曲面,波前检测的实质是定量相位恢复。由于在可见光波段以及更高频段,探测器只能采集振幅信息。因此需要借助各种手段从光强信息中提取相位信息。在同步辐射光束线中,波前的性质由光源点和光路的设计决定,在传输中光学器件的缺陷和表面误差,将导致波前的畸变。常见的如反射镜的面形误差和姿态失调会影响其聚焦性能,组合折射透镜的波面误差也会影响其聚焦光斑强度分布,对某些实验存在不利影响。因此准确了解传输过程中X射线波前的性质对于了解光束线光学元件的性能、指导光学元件的加工、降低对实验结果的影响等方面都有重要意义。X射线波前测量也被广泛应用于成像方面的研究。由于X射线的穿透能力,使得人们可以探测样品的内部信息,X射线成像技术是在实空间了解物质内部结构的重要手段之一。相对于传统的X射线吸收成像,相位恢复法有空间分辨率高、样品所受辐射剂量低等优点。因此,利用定量相位恢复技术也可以更好地了解待测样品的内部结构信息。本论文结合当前X射线波前检测的实际需求,通过对多种相位恢复理论和算法技术的深入的研究,获得了以下研究结果:1.当前求解光强传输方程(TIE)的方法需要光阑去构造边界条件或要求待测相位函数尺寸小于视场且位于视场中央。这些限制使得TIE这种定量相位恢复的方法在硬X射线领域难以开展。针对这一问题,本文从基础理论出发,提出了利用齐次纽曼边界条件对基于TIE的硬X射线实验进行求解。首先给出了获得该边界条件的方法,并在模拟和基于上海光源BL09B测试线的实验中验证了该边界条件在硬X射线实验中的实用性和普适性。利用该边界条件,不需要对待测相位函数作任何限定,同时也不需要光阑去构造边界条件或利用其他光学元件辅助成像。使得TIE这种定量相位恢复方法在硬X射线领域可以充分发挥作用。2.设计了一种实时在线监测装置,不但可以得到光束位置、通量、光强分布等信息,还可以结合本文提出的求解TIE的方法,得到入射光波前实时相对变化量,且不影响下游实验开展,能实现达到2 k Hz高速采集。为同步辐射光束线主动光学元件的调节、X射线自由电子激光(XFEL)单脉冲光束性质诊断等提供了行之有效的监测方法。3.针对自由电子激光单脉冲性质诊断需求不断增加,提出了基于光栅分光对光束的空间性质(波前分布、强度分布、相干性等)进行实时、在线监测的方法。在模拟和基于上海光源BL19U2的实验上验证了衍射光栅分光后,一级光与入射光在空间性质上完全一致,说明了在线检测一级衍射光和入射光的等效性。该研究为同步辐射、XFEL的在线光束诊断提供了新的思路。4.通过结合光栅分光性质和近场散斑追迹法,提出了一种实时、在线、高精度的定量相位恢复方法。相比于传统的近场散斑追迹法,这种方法不仅将散斑图样视为位置的函数,同时将时间因素考虑在内。通过同时采集参考图和样品图,可以将不同采集时间以及曝光时间内外界环境(光源点抖动、真空泵和水冷机组振动等)扰动带来的误差减小到1%以内,极大地提高相位恢复实验的精度。5.鉴于目前国内尚未有硬X射线相干成像光束线站,我们设计和搭建了国内第一个专用于硬X射线相干实验的实验平台。根据上海光源BL19U2实际光路,通过对光路中光学元件(狭缝、K-B镜)参数进行设计,以及使用微米级针孔获取了全相干光束。并由纳米扫描台、成像探测器等搭建了实验平台,编写了处理数据的算法。通过单脉冲和扫描两种实验验证了该平台的具有进行相关实验的能力。该平台的搭建,为国内基于硬X射线相干实验以及相关的方法学发展提供了基础。
周婷婷[5](2021)在《基于高分辨率光学遥感影像的城市地区地物提取及阴影信息恢复研究》文中进行了进一步梳理遥感影像长期以来都是用于城市分析的重要手段,特别是近十几年来,全世界范围内卫星技术发展迅速,搭载有高分辨率光学成像仪的卫星相继发射,这极大的推动了城市遥感的发展。当前,城市扩张迅速,路网的更新迭代很快,利用高分辨率遥感影像可以快速、高效的对路网进行提取,对城市规划、智慧城市建设、交通管理以及灾害应急分析都具有重大的意义。亚米级光学卫星的发射为利用高分辨率光学遥感影像进行城市区域的路网分析提供了可能。但是,目前针对高分辨率光学影像城市地物提取的研究仍处于发展阶段,对于道路提取存在以下几个亟待解决的问题:(1)同物异谱和同谱异物的干扰,例如不同区域的道路可能由水泥、沥青或马路砖等不同材料铺设,利用同种光谱信息无法将不同道路提取出来。而建筑物屋顶等和道路有很有可能由同种材料组成,极易对道路提取造成干扰;(2)建筑物、植被及阴影的遮挡,城市地区建筑物密集,道路和建筑物相邻而建,在遥感影像上,建筑物、行道树以及阴影会对道路造成一定程度的遮挡,造成道路提取不完整。另外,建筑物阴影在城市地区遥感影像中普遍存在,对利用遥感影像进行城市区域的相关分析造成了极大的干扰。如果能在遥感影像预处理阶段对阴影进行提取并对阴影区域信息准确补偿,能有效提升遥感影像的可利用率,会极大推动城市遥感的发展。目前对遥感影像阴影的研究存在如下几个明显问题:(1)不同光照条件下阴影性质差异很大,同一种阴影提取策略难以满足不同环境下的阴影提取,并且阴影极易受到水体的干扰;(2)阴影信息补偿过程中选用何处的信息进行补偿以及采取何种策略进行补偿是阴影信息恢复的难点;(3)目前针对有训练样本的普通阴影影像,生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)可以很好的生成无阴影影像,但遥感影像无法获得同一位置有/无阴影的数据,导致目前前沿的深度学习模型在遥感影像阴影去除的研究中一直未得到好的应用。针对以上问题,本文分别在道路提取和阴影去除两方面做了研究。本文在道路提取方面提出了新的策略,利用中线和路宽重构道路的方法来解决道路提取过程中由于遮挡造成的断裂的问题。在阴影去除方面结合遥感影像多光谱信息和光照模型来对阴影进行提取并对阴影区域信息恢复。此外,本文还利用GAN模型训练已有普通阴影数据集,并将训练得到的参数用于无人机影像的阴影去除。本文的工作具体包括以下四部分:1.针对由于植被、建筑物和阴影等遮挡造成道路提取不完整的问题,本章提出了一种利用中心线提取、路宽提取,断裂中心线连接及道路重构的方法来获得路网信息。首先利用多尺度分割算法对多光谱影像进行分割,再使用面积,纹理和长宽比等特征提取最初的路网;然后使用速进行算法(Fast Marching Method,FMM)通过求解不同速度函数条件下的程函方程来获得边界距离场、源距离场,并应用支路回溯算法计算每条支路的中心线和路宽;对于断裂的中心线,使用张量投票算法进行连接;最后将连接后的中心线和路宽进行匹配,并将中心线拓宽到对应路宽的宽度,得到重构的道路。2.不同光照条件下,阴影的光谱特性动态变化范围大,用同一个准则很难提取不同光照环境下的阴影,并且阴影很容易受到水体的干扰。针对以上问题,本文利用直射光强和环境光强的比值定义阴影强度,并使用分形网络演化方法(Fractal Net Evolution Approach,FNEA)弱化阴影区域高反射率地物的影响。接着使用归一化差水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)和近红外(Near Infrared,NIR)波段来增强阴影并消除水体的干扰,最后结合阴影强度提出了适用于不同关照强度和数据源的阴影指数。3.针对已有阴影信息恢复算法不能对复杂背景下遥感影像阴影进行准确恢复的问题,本文基于光照模型提出了一种利用最近邻域信息对阴影信息进行补偿的算法。在阴影检测中,提出了增强阴影指数(Improved Shadow Index,ISI),ISI通过将NIR波段和YCb Cr空间结合的方式来增强阴影特征,然后通过从mean-shift算法获取的分割对象来重建ISI,以减弱阴影区域高反射率地物的干扰并提高阴影边缘的完整性。在阴影补偿,本文利用面向对象的方法,始终使用与阴影相邻的非阴影对象进行补偿。此外,本文还提出了一种动态半影补偿方法(Dynamic Penumbra Compensation Method,DPCM)来定义半影范围并准确地去除半影。4.对于遥感影像无法获得无阴影标签的问题,利用GAN(Generative Adversarial Network)网络训练含有无阴影标签的阴影数据集,并将获得的模型用于无人机遥感影像阴影去除。在已有阴影数据集的基础上,本文训练两个GAN网络分别分成阴影掩膜影像和无阴影影像,首先通过第一个GAN生成阴影掩膜,并将阴影掩膜和有阴影图像一起作为第二个GAN的输入,训练生成无阴影图像,对于以上训练,本文保存最优的参数,用于无人机遥感影像的阴影去除。综上所述,本文优化了现有道路提取算法在道路受遮挡时造成道路提取不完整的问题,并深度研究了城市地区光学遥感影像在不同光照条件下的提取方法以及在复杂背景下的信息恢复方法,同时本文也同步探索了GAN网络在生成无阴影无人机遥感影像上的方法。本文的工作对于利用光学遥感影像进行城市地区地物分析具有很重要的意义,特别是对阴影信息恢复的研究,是遥感影像可以进行城市遥感应用的重要前提。
刘负负[6](2021)在《基于面阵探测器的高精度目标探测技术研究》文中指出在自由空间激光通信及量子通信中,由于空间激光束散角较小,需要利用捕获(Acquisition)、跟踪(Tracking)、瞄准(Pointing)(ATP)系统来实现通信链路的构建和保持。ATP系统通过将目标光斑在面阵探测器上的位置变化与跟踪机构形成闭环控制,以实现精确跟踪与指向,具备多信息维度、灵活变窗等优点,但是面阵探测器上信标光斑位置的探测精度将会直接影响整个ATP系统的跟踪指向精度。本文面向亚微弧度的高精度捕获跟踪与瞄准问题,从软件和算法层面研究降低面阵探测器光斑位置探测误差的方法和技术,以满足未来远距离空间光通信系统需求。本文系统分析了为光斑位置探测带来误差的因素,仿真研究了这些因素对探测精度的影响。为了有效分析误差影响,正确开展实验,高效处理数据,按照来源、特点和性质将这些因素带来的探测误差划分为系统误差和随机误差两种类型。面向探测随机误差高精度度量需求,综合考虑探测器本底噪声、光照强度、光斑尺寸等因素,建立推导了不依赖于光学系统点扩散函数的目标探测随机误差度量模型即随机噪声等效角(Noise Equivalent Error,NEA)。利用此NEA不仅能对面阵探测器上任意形状的光斑目标定位随机误差进行高效高精度定量化衡量,而且能得出当随机因素带来的探测误差可忽略不计时的边界条件。分析了面阵探测器像元响应非均匀性对探测精度的影响,设计了基于LM回归的探测器非均匀性校正算法,解决了非均匀性带来的光斑探测系统误差问题。基于已有数据建立出不同光照强度下的像元响应模型,仿真生成包含不同种类非均匀性的光斑图像,分类讨论不同种类的非均匀性对光斑质心探测精度的影响,使用仿真图像验证了所提出的校正算法具有良好的性能。搭建了地面实验系统,对提出的NEA模型、像元响应模型和响应非均匀性校正算法进行验证。开展不同光照强度下的探测器响应曲线测定实验和光斑质心精度测量实验,取得了预期的实验效果。仿真和实验结果表明,所建立的模型相比于传统的模型有更高的通用性和测量高效准确性,所提出的非均匀性校正算法相比于传统的方法在实现预期探测精度:探测误差不超过0.025pixel的同时,能有效降低时间和存储开销。研究成果对更高精度ATP系统的研制具有一定的借鉴意义。
翁小祥[7](2021)在《菌类多能互补干燥房控制系统设计研究》文中进行了进一步梳理我国食用菌行业发展迅速,产量常年位居世界第一,干燥是食用菌产后加工的重要环节之一,干制品便于运输,能够长期保存,如何又快又好地干燥食用菌是近年来研究的热点。目前我国菌类干燥仍以传统烘干方式为主,存在机械化程度较低、干燥质量不稳定、能耗高、污染重等问题。针对上述问题,本文设计了一种基于PLC的食用菌多能互补干燥房控制系统,旨在实现干燥过程中温湿度的自动控制,降低能耗,提高干燥效率。主要工作和研究成果如下:(1)完成菌类多能互补干燥房整体结构和关键部件设计。提出干燥房整体结构设计方案,分析了干燥房的工作原理,完成生物质燃烧炉及散热部件、太阳能拓展集热板和防尘布转动部件、排湿及循环部件的设计,并对所用电机风机进行了选型。(2)完成干燥房温度控制系统建模与仿真。针对干燥房温度控制大滞后、非线性的特点,利用阶跃响应法建模,利用MATLAB软件的Simulink平台搭建常规PID算法、模糊PID算法和模糊算法对应的仿真模型,并进行了仿真试验,通过分析温度响应曲线来判断不同算法的优缺点,发现模糊算法响应曲线更为平滑,几乎不存在超调量,最终选用模糊算法作为温度控制算法。(3)完成多能互补干燥房控制系统设计。通过分析恒温干燥和变温干燥工艺的优缺点,确定控制系统采用分程变温的干燥工艺,控制系统以西门子S7-200PLC为控制核心,将干燥过程分为四个干燥子阶段和一个中短波红外干燥阶段,通过温湿度传感器完成数据采集,通过控制继电器的通断达到升温和除湿等操作,实现干燥目的。同时进行了下位机软硬件设计、人机交互界面设计以及各功能模块通讯设置。(4)通过试验分析干燥房控制系统性能和香菇干燥效果。试制了菌类多能互补干燥房,以香菇为实验对象,对样机的拓展集热板和防尘布展开回收操作、中短红外波灯通断稳定性、湿度控制稳定性及温度控制精度和香菇的干燥效果进行了试验,发现干燥房干燥作业运行稳定,温度控制精度±0.8℃,香菇干燥耗时12h,验证了控制系统运行的可靠性和干燥房作业的高效性。
李煜天[8](2021)在《基于针织应变传感器的人体运动识别研究》文中进行了进一步梳理随着交叉学科及人工智能的广泛应用,智能可穿戴产品不断涌现,兼顾舒适性与智能性的服装产品备受消费者喜爱,智能传感设备与纺织服装相结合可以极大化的发挥智能传感设备的导电性能及服装穿着的舒适性、质轻性等特点,使智能可穿戴设备成为一种日常化穿戴产品。可穿戴智能产品应用范围较广,适用于人体健康、医疗及运动竞技等领域,例如智能人体监测服装,可用于日常预防偏瘫、帕金森前期诊断,先天性关节步态不稳等,将这种预警或诊断信号传输至医护人员可有效降低患病风险;体育运动员在日常训练时,可以通过肢体运动监测或运动弯曲幅度判断姿态标准性或动作规范程度,从而大幅提高运动成绩或效率。弹性针织物是一种具有大应变和高度拉伸回复性的材料,应用于服装中可随人体肢体运动产生显着变形,加入导电纤维可将织物变形转换成电信号变化,制备集针织应变传感器为一体的弹性服装可以实现人体日常运动检测。因此,寻求一种具有日常良好穿戴体验且识别准确率较高的针织智能服装显得尤为重要。基于针织材料的高性能针织应变传感器有望提供卓越的穿戴舒适性、三维曲面贴合性、高灵敏性及使用稳定性,对实时运动检测具有重要的理论意义和使用价值。本文将不锈钢/涤纶型与镀银锦纶型针织应变传感器作为研究对象,揭示针织物变形、应变传感与人体运动三者之间的内在关系。分析二维及三维曲面应变传感性能,同时建立二维及三维动态等效电阻模型,阐明弹性导电针织物传感机理。实现具有高灵敏度和稳定性的多区域应变传感运动裤设计与制备。采集人体步态信号,提取运动特征,研究识别方式及准确率,最终实现可穿戴识别系统构建。本文的主要工作内容为以下几个部分。(1)制备了不锈钢/涤纶型与镀银锦纶型两种针织应变传感器,对比两种应变传感器组织结构、密度、拉伸速率等参数对传感性能的影响,探索针织应变传感器传感机理包括灵敏度、滞后性、重复性、稳定性等传感性能指标,寻找适合于人体运动检测的针织应变传感器结构。试验结果表明,与不锈钢/涤纶型针织应变传感器相比镀银锦纶型针织应变传感器在纵向拉伸时,应变灵敏度较高,传感器应变感测范围可达140%,并且在应变率0-70%时表现出良好的应变灵敏度和应变-电阻线性关系。纬平组织应变传感器相对1+1罗纹、2+2罗纹组织传感性能更佳;在不同速率下,镀银锦纶型应变传感器仍能保持稳定的传感性能;同时,经过3000次循环重复拉伸回复试验后,应变传感器重现性良好,电阻偏移变化较小,具有一定的长期稳定传感性能。(2)研究针织应变传感器三维曲面传感性能,分析三维曲面测试方法、针织应变传感器受力情况、计算三维曲面应变率,以及三维曲面应变-电阻变化、顶破速率和重复性对三维曲面应变传感性能的影响,对比二维应变拉伸和三维曲面应变传感性能。试验结果表明,三维曲面传感应变感测范围可以达到140%,在感测范围在0-120%应变率内,传感器电阻变化率和应变呈正相关性。对比二维纵向拉伸试验和三维曲面顶破试验,三维曲面应变有效传感范围是二维拉伸试验的两倍,二维纵向拉伸传感灵敏度相对更高,三维传感响应时间更短,两种传感应变方式都具有良好的循环重复性及连续工作稳定性。三维曲面传感对被测物体传感方向及物体表面形状限制较小,适用范围更广,可以满足更多传感场景及被测物体。(3)建立针织应变传感器基于二维应变的宏观-微观和拓扑结构两种等效电阻模型,对比了两种等效电阻模型的优缺点,建立基于三维曲面应变的等效电阻模型,分别将三种等效电阻模型与试验结果对比。试验结果表明,针织应变传感器的电阻变化与传感器织物长度电阻,线圈转移有直接关系。拓扑结构等效电阻模型预测拟合准确率更高,但计算比较复杂,适用于横纵列数较小的针织应变传感器电阻预测。宏观-微观等效电阻模型计算简便快捷,适用于面积较大的针织应变传感器电阻预测。三维曲面等效电阻模型与顶破深度有直接关系,可用于预测针织应变传感器三维曲面应变时的电阻变化。(4)通过3D人体扫描系统测量了人体膝关节皮肤应变量,并制备了集成多区域针织应变传感器的高弹性运动裤,对人体肢体运动的膝关节屈曲角,步态运动进行测试。试验结果表明,膝关节皮肤应变率最大的区域位于前中平分线与膝围线区域,前中平分线区域传感器能较好的反映出跑步、走路、上、下台阶运动姿态,适合作为高弹性运动裤的主要传感区域,集成针织应变传感器的高弹性运动裤具有良好的运动传感性能和灵敏度。通过电阻数值特征、步行周期划分、多区域感测及机器学习等方式对人体步态运动进行识别。建立了可穿戴运动识别系统。试验结果表明,电阻数值特征识别方式是一种计算相对简单的识别方式。步行周期与电阻曲线变化一一对应,利用多区域感测及支持向量机算法可以更好的提高运动识别准确率,四种运动的综合识别准确率为84.38%,其中跑步运动的识别率最高。本研究系统全面地分析针织应变传感器二维及三维应变传感性能及动态等效电阻模型,建立针织物变形、应变传感、人体运动三者之间的关系,制备集多区域应变传感器的高弹性运动裤,实现应变传感器感测的同时输出对应运动状态,构建可穿戴运动识别系统,为智能可穿戴设备和人体运动识别提供参考。
李学兵[9](2021)在《基于点云的工件表面特征建模及测量方法研究》文中进行了进一步梳理工件表面特征建模和测量是工业生产中较为基础的产品质量控制手段,高效的质量检测方法可以缩短产品的生产周期,提高产品的合格率,提高社会的经济效益。传统的接触式测量检测效率低,设备成本高,无法满足大规模的工业产品质量检测。随着计算机视觉的发展,二维视觉测量得到了广泛应用,其能够替代传统接触式测量完成一些较为基础的二维测量工作。但是,二维视觉无法实现工件的三维尺度上的测量,于是在此基础上发展起来了非接触式的三维视觉方法。通过三维视觉方法得到的是散乱的三维点云,如何将点云技术应用到工业生产中便是本文的主要议题。目前基础的点云处理技术已经发展的较为成熟,但是如何将其成功应用到工业上还有一些问题需要解决,这主要体现在以下几个方面:(1)点云的近邻搜索效率较低,采集得到的原始点云存在着大量的噪声同时数据量也较大。(2)点云法向量估计与调整是很多高级算法的基础,但是对于工件点云而言其精度和效率还有待进一步优化。(3)经典的曲面重建大多没有考虑到工件的特征,导致工件的尖锐特征变得重建精度较低。(4)点云中已经包含了工件的尺寸信息,但是目前缺乏如何从中提取尺寸信息的方法。针对以上提到的目前点云技术在工业应用上存在的问题,本文的主要研究内容如下:(1)针对于前两个问题,本文首先调研了不同原理的点云采集方法,通过对比分析各原理的优缺点,最终选出了适用于工业领域的点云采集方法并采购了相应的三维扫描设备。接着,研究了点云的数据结构和搜索算法,总结出适合工件点云的方法,为后续的点云处理提供了效率上的保障。然后研究了点云去噪和降采样的方法,提出了自适应的参数设置方法。最后研究了适用于工件点云的法向量估计方法,并提出了高效率的基于广度优先搜索的法向量调整算法。(2)针对于曲面重建的问题,本文首先研究了曲面重建的基础理论以及经典的贪婪投影三角形算法和泊松算法,总结出了其各自的优缺点和适用场景。然后,根据曲面变分,工件点云被划分为平缓特征和尖锐特征。最后,基于工件特征本文分别从曲面重建的精度和效率两个方面进行了研究。(3)针对工件测量的问题,本文首先将测量过程分为待测特征的提取和待测特征的拟合两个步骤,因此三维尺寸的测量也就有了一定的通用性。然后,研究了用于特征提取的RANSAC算法和用于特征拟合的最小二乘法。最后,根据这两种方法给出了外圆直径和面间距的测量方法。最后,本文搭建了软硬件实验平台并对文章中提出的方法进行了验证分析。本文的研究工作进一步促进了点云技术在工业领域的应用,有着较高的经济效益和社会价值。
江博艺[10](2021)在《高效便捷的三维人体重建》文中指出人体数字化技术在如今互联网技术高速发展的时代获得了越来越多的关注。人们渴望拥有高质量的数字化身,作为自己在数字生活中的代言人。传统的方法需要复杂的采集系统,针对特定人物进行耗时的处理,才能得到该人物高质量的重建。显然,这种流程不适合于广大普通用户。近年来,随着深度学习的发展,使得利用单目图像等便捷的输入对一般人物重建高保真的几何成为了可能。本文围绕三维人体重建这一主题,主要考虑基于方便获取的输入,对赤身人体和穿着任意衣物的人体进行便捷的重建,并在以下三个方面取得了创新性的成果:(1)赤身人体几何包含了由性别、种族和姿态等因素带来的丰富变化,为了有效地使用身份和姿态解耦的低维参数表达人体几何,我们提出使用具有强大非线性表达能力的神经网络对几何表示进行编码,并创新地利用人体的铰链结构来设计网络结构,有效地提高了重建精度。为了提供足够的训练数据,我们收集了大量开源的赤身人体几何数据集,并通过非刚性注册将它们转化为连接关系一致的网格表示。基于构建的人体表示,我们展示了使用二维稀疏关节点和单目RGB-D视频等便捷输入的人体重建能力。(2)由于人们在日常生活中都是穿着各式衣物的,我们提出了针对日常单张人物图像的重建方法。为了一定程度解决这一困难问题,我们仅支持有限的衣物类型,提出人体和衣物分离的参数化表示。然后利用神经网络强大的拟合能力,从图像直接回归对应参数。但是训练该网络需要大量的图像几何成对数据,而穿衣人体高精度的几何数据是难以获得因而非常匮乏的。为了解决这一困难,我们分别利用物理模拟和优化拟合的方法合成了高质量的成对数据,并完成了模型的训练。基于我们的参数化结果,能够进行一些有趣的应用,例如三维人物的换衣和衣物纹理编辑等。(3)由于单张图像无法完整获取穿衣人物的整体信息,我们提出了针对任意人物处于双手轻微上抬并自然站立的A姿态下的自转视频进行高精度几何重建的方法。一方面,由于衣物多变的物理属性以及和人体几何复杂的交互带来的大量高频形变,使得参数化表示无法捕捉任意衣物的拓扑和几何。另一方面,使用合成数据训练的网络模型,其表达能力依赖于数据集的分布,难以泛化到真实场景。基于此,我们使用隐式神经表示来表达任意复杂的几何,并利用神经渲染对输入视频进行自监督的优化。最终,从单目自转序列中,我们能够得到高保真的几何和较为真实的渲染图像,且重建结果具有一致的拓扑,方便下游各种应用。
二、一种适合于自由曲面快速测量的光照模型(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、一种适合于自由曲面快速测量的光照模型(论文提纲范文)
(1)基于微透镜阵列及漫射自由曲面的研究与设计(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 课题研究的国内外现状 |
1.2.1 自由曲面微透镜阵列研究现状 |
1.2.2 矩形照明研究现状 |
1.2.3 漫射自由曲面透镜研究现状 |
1.3 本文研究的主要内容 |
第二章 LED二次配光透镜设计的理论基础 |
2.1 非成像光学理论简介 |
2.1.1 非成像光学理论起源与简介 |
2.1.2 非成像光学的基本概念 |
2.1.3 非成像光学设计的基本理论 |
2.2 光学仿真软件介绍 |
2.2.1 建模软件Soildworks介绍 |
2.2.2 光学仿真软件TracePro介绍 |
第三章 高效均匀的自由曲面微透镜阵列光学系统建模与设计 |
3.1 本章概述 |
3.2 搭建数学模型 |
3.3 实验仿真与分析 |
3.3.1 近场光学仿真与分析 |
3.3.2 远场光学仿真与分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于自由曲面微透镜阵列的矩形照明 |
4.1 本章概述 |
4.2 面型求解与实验准备 |
4.3 实验仿真与分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于漫透射高填充自由曲面微透镜阵列设计方法 |
5.1 本章概述 |
5.2 搭建数学模型 |
5.3 实验仿真与分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 论文工作总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 论文展望 |
参考文献 |
个人简历 在读期间发表的学术论文 |
致谢 |
(2)气/液环境中光热微驱动机构的静态与动态驱动技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 微纳米技术概述 |
1.2 MEMS/MOEMS技术 |
1.3 微纳米驱动技术的研究发展现状 |
1.3.1 静电微驱动 |
1.3.2 电磁驱动技术 |
1.3.3 压电微驱动 |
1.3.4 微型电热驱动机构 |
1.3.5 其他微驱动技术 |
1.4 基于光及激光的驱动技术 |
1.4.1 光镊技术 |
1.4.2 基于光敏材料的光驱动技术 |
1.4.3 基于热效应的光驱动技术 |
1.5 本文的主要研究内容与创新点 |
2 微纳米尺度光热膨胀效应与光热微驱动方法研究 |
2.1 光与物质相互作用机制 |
2.1.1 光的吸收 |
2.1.2 辐射跃迁 |
2.1.3 非辐射过程 |
2.2 材料热力学性质 |
2.2.1 热力学基本定律 |
2.2.2 基本传热过程 |
2.2.3 材料的热膨胀性质 |
2.3 基于光热微膨胀效应的光热微驱动原理研究 |
2.4 光热微驱动方法及光热微驱动机构研究 |
2.4.1 光热微驱动方法 |
2.4.2 微机构材料选择 |
2.4.3 微驱动机构设计 |
2.5 本章小结 |
3 空气/液体中光热微驱动机构的驱动理论及模型研究 |
3.1 薄片材料及膨胀臂的动态光热温升效应 |
3.1.1 无限大薄片的光热温升 |
3.1.2 有限大薄片的光热温升 |
3.2 膨胀臂的光热温升理论与模型研究 |
3.3 基于光热温升的光热膨胀量计算 |
3.4 空气中光热微驱动机构的驱动特性研究 |
3.5 光热彻驱动机构在液体中的阻尼分析研究 |
3.5.1 光热微驱动机构在液体环境中的受力分析 |
3.5.2 阻尼作用下光热微驱动机构的微偏转 |
3.6 本章小结 |
4 光热微驱动机构的光热特性与驱动特性仿真研究 |
4.1 光热膨胀臂在不同光斑下的温升分布仿真 |
4.1.1 空气中温升分布 |
4.1.2 水环境中的温升分布 |
4.2 光热膨胀臂的膨胀量及振幅仿真 |
4.2.1 空气中光热膨胀仿真 |
4.2.2 水环境中的光热膨胀 |
4.3 光热微驱动机构在空气中的光热偏转运动仿真 |
4.4 水环境下光热微驱动机构偏转运动仿真 |
4.5 本章小结 |
5 空气环境中的静态与动态光热微驱动实验研究 |
5.1 基于准分子激光的光热微驱动机构微加工制作 |
5.2 光热微驱动控制及显微运动测量系统设计 |
5.2.1 激光驱动控制单元 |
5.2.2 显微成像模块 |
5.2.3 显微运动测量软件设计 |
5.3 开关型光热微驱动机构的微驱动实验研究 |
5.3.1 杠杆放大效应研究 |
5.3.2 单触点开关型光热微驱动机构实验 |
5.4 非对称型光热微驱动机构的微驱动实验 |
5.4.1 激光照射宽膨胀臂的微驱动 |
5.4.2 激光照射窄臂时的微驱动实验 |
5.5 对称型光热微驱动机构的微驱动实验研究 |
5.5.1 不同激光脉冲频率下的光热微驱动实验 |
5.5.2 双向光热微驱动研究 |
5.6 本章小结 |
6 液体环境中的光热微驱动实验研究 |
6.1 液体环境中光热微驱动控制及显微运动测量系统 |
6.2 液体环境中光热微驱动光源与环境条件研究 |
6.2.1 不同波长激光控制下的光热微驱动 |
6.2.2 不同水温下的微驱动研究 |
6.3 水环境中光热微驱动机构的静态与动态微驱动性能研究 |
6.3.1 非对称型光热微驱动机构的微驱动性能研究 |
6.3.2 对称型光热微驱动机构的双向驱动 |
6.4 水环境中光热微驱动机构的高频响应特性研究 |
6.4.1 高频光热微驱动控制及频闪式显微运动测量系统设计 |
6.4.2 水环境中光热微驱动机构的阶跃响应特性研究 |
6.4.3 光热微驱动机构的高频脉冲响应特性 |
6.5 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
攻读博士学位期间发表的论文情况及其他研究成果 |
(3)基于激光点云数据的玉米植株三维重建研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1 研究背景 |
2 研究进展 |
2.1 虚拟作物模型研究进展 |
2.2 点云去噪配准研究进展 |
2.3 点云特征描述与提取研究进展 |
2.4 基于点云数据的三维重建研究进展 |
3 研究目的与意义 |
4 研究内容、目标与技术路线 |
4.1 研究内容和目标 |
4.2 技术路线 |
参考文献 |
第二章 材料与方法 |
1 试验设计 |
2 数据获取与处理 |
2.1 激光点云数据的获取 |
2.1.1 点云获取设备 |
2.1.2 点云获取方法 |
2.2 点云数据处理方法 |
2.2.1 点云处理设备及软件 |
2.2.2 点云配准 |
2.2.3 去噪 |
2.2.4 下采样 |
2.3 表型参数的提取 |
2.3.1 玉米植株茎叶点云分割 |
2.3.2 株高的提取 |
2.3.3 叶片参数提取 |
2.4 手动实测表型参数 |
3 精度分析与评价 |
参考文献 |
第三章 玉米植株三维点云数据平滑去噪方法研究 |
1 引言 |
2 结果与分析 |
2.1 三维点云数据配准 |
2.2 玉米植株点云噪声分析 |
2.3 玉米植株点云去噪 |
2.3.1 基于Artec Studio Professional 14的点云去噪 |
2.3.2 基于双边滤波方法的点云去噪 |
3 本章小结 |
参考文献 |
第四章 基于激光点云数据的玉米植株三维重建研究 |
1 引言 |
2 结果与分析 |
2.1 基于点云数据的玉米植株三维重建 |
2.1.1 点云数据精简 |
2.1.2 点云三角网格化 |
2.1.3 基于点云数据的植株动态重建 |
2.2 基于激光扫描数据和ICP算法的高大植株重建 |
2.2.1 截断玉米植株点云获取与拼接 |
2.2.2 截断玉米植株点云拼接结果 |
2.3 玉米植株三维模型细节补失方法 |
3 本章小结 |
参考文献 |
第五章 基于激光扫描数据的玉米植株表型参数提取与精度分析 |
1 引言 |
2 结果与分析 |
2.1 玉米植株三维点云分割 |
2.2 玉米植株叶片中脉拟合 |
2.3 玉米植株表型参数提取与精度分析 |
2.3.1 株高提取与精度分析 |
2.3.2 叶片表型参数提取与精度分析 |
3 本章小结 |
参考文献 |
第六章 结论与讨论 |
1 结论 |
1.1 玉米植株三维点云数据平滑去噪方法研究 |
1.2 基于点云数据的玉米植株三维重建研究 |
1.3 基于激光扫描数据的玉米植株表型参数提取与精度分析 |
2 讨论 |
2.1 基于激光扫描数据的玉米植株三维重建 |
2.2 玉米植株茎叶点云分割 |
2.3 基于激光扫描数据的植株表型参数研究 |
3 本研究的创新点 |
4 存在的问题 |
5 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文及科研成果目录 |
致谢 |
(4)在线X射线波前检测技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 同步辐射光源简介 |
1.1.1 同步辐射光源的发展概述 |
1.1.2 同步辐射装置简介 |
1.1.3 同步辐射的应用 |
1.2 同步辐射波前检测技术概述 |
1.3 本文的研究内容和意义 |
第2章 衍射理论与概念 |
2.1 引言 |
2.2 衍射理论基础 |
2.2.1 Huygens-Fresnel原理 |
2.2.2 Kirchhoff衍射理论 |
2.2.3 Kirchhoff衍射公式的近似 |
2.3 叠层衍射技术 |
2.3.1 扫描探针X射线显微技术 |
2.3.2 相干衍射成像 |
2.3.3 叠层衍射成像—STXM与 CDI的结合 |
2.3.4 叠层衍射成像技术的运用 |
2.4 近场散斑追迹技术 |
2.4.1 光学散斑 |
2.4.2 近场散斑的概念及其应用 |
2.4.3 散斑追迹实验方法 |
2.5 光强传输方程(TIE) |
2.5.1 TIE理论基础 |
2.5.2 恢复振幅和相位的TIE方法 |
第三章 基于光强传输方程的波前检测技术研究 |
3.1 引言 |
3.2 TIE求解方法 |
3.3 齐次NBC在硬X射线实验中普适性研究 |
3.3.1 理论模型 |
3.3.2 数值模拟 |
3.3.3 实验验证 |
3.4 实时在线光强、波前监测装置 |
3.4.1 在线光束线性质监测 |
3.4.2 硬X射线在线监测装置的设计 |
3.4.3 光束性质实时监测与分析 |
3.4.4 结论 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于散斑追迹的波前检测技术研究 |
4.1 引言 |
4.2 光栅分光后衍射光的性质研究 |
4.2.1 理论 |
4.2.2 数值模拟 |
4.2.3 实验 |
4.3 基于散斑追迹的实时波前检测 |
4.3.1 理论 |
4.3.2 模拟 |
4.3.3 实验验证 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于叠层衍射的波前检测技术研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验平台 |
5.2.1 参数设计 |
5.2.2 实验验证 |
5.3 X射线反射镜镜面检测研究 |
5.4 粉光(pink beam)叠层衍射实验 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)基于高分辨率光学遥感影像的城市地区地物提取及阴影信息恢复研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究的背景 |
1.1.2 研究的意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 基于光学遥感影像的道路提取方法 |
1.2.2 阴影提取方法 |
1.2.3 阴影信息恢复方法 |
1.3 高分辨光学遥感影像地物提取及信息恢复基本理论 |
1.3.1 城市遥感理论 |
1.3.2 光学遥感影像基本概念 |
1.3.3 光学遥感影像数据预处理 |
1.4 研究内容及章节安排 |
1.4.1 主要研究内容 |
1.4.2 论文章节安排 |
第二章 基于道路中心线和路宽提取的道路重构方法 |
2.1 基于分形网络演化算法的影像分割 |
2.2 基于FMM算法的初始化中心线提取 |
2.2.1 基于FMM算法的距离场表示 |
2.2.2 基于支路回溯方法的中心线提取 |
2.2.3 路宽提取 |
2.3 张量投票 |
2.4 断裂中心线连接及道路重构 |
2.5 结果分析 |
2.5.1 实验结果 |
2.5.2 道路中心线及路宽提取结果分析 |
2.5.3 中心线提取结果对比分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于不同光照强度的多光谱影像城市地区阴影指数研究 |
3.1 数据及预处理 |
3.1.1 数据介绍以及数据预处理 |
3.1.2 阴影强度 |
3.1.3 多光谱影像重构 |
3.2 基于不同阴影强度的阴影指数 |
3.2.1 归一化水体指数 |
3.2.2 面向对象阴影指数 |
3.3 阴影提取结果分析 |
3.3.1 指数的可行性分析及交叉验证 |
3.3.2 OSI_s在强阴影下的结果分析 |
3.3.3 OSIw_WV和OSIw_GF在弱阴影下的结果分析 |
3.3.4 不同方法定性分析 |
3.3.5 不同算法的定量分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 复杂背景下的阴影提取及信息恢复研究 |
4.1 基于YCb Cr空间及NIR波段的阴影信息提取 |
4.1.1 基于Mean-shift算法的影像分割 |
4.1.2 增强阴影指数(ISI) |
4.1.3 ISI重构及阴影提取 |
4.2 阴影补偿和后处理 |
4.2.1 基于相邻对象信息的阴影信息补偿 |
4.2.2 动态半影补偿 |
4.3 阴影提取结果及对比分析 |
4.3.1 阴影提取定性分析 |
4.3.2 阴影提取对比分析及精度评价 |
4.4 阴影补偿及半影去除结果分析 |
4.4.1 阴影补偿及半影去除结果 |
4.4.2 阴影补偿结果对比分析 |
4.4.3 半影去除结果对比分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于GAN网络的无人机遥感影像阴影去除研究 |
5.1 数据准备及预处理 |
5.2 阴影提取与去除方法 |
5.3 阴影提取及信息恢复结果分析 |
5.3.1 在原数据集上的阴影提取和去除效果对比 |
5.3.2 无人机遥感影像阴影去除 |
5.3.3 对比分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 本文主要结论 |
6.2 存在的问题与展望 |
6.2.1 存在的问题 |
6.2.2 展望 |
参考文献 |
作者简介及攻读学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(6)基于面阵探测器的高精度目标探测技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 课题背景和研究意义 |
1.2 研究和发展现状 |
1.2.1 ATP系统中的探测器及应用现状 |
1.2.2 目标探测技术研究现状 |
1.3 论文研究目的和主要研究内容 |
1.4 本文研究思路和章节安排 |
第2章 目标探测精度影响因素分析 |
2.1 探测算法 |
2.1.1 细分定位算法 |
2.1.2 阈值分割算法 |
2.2 光学系统误差 |
2.3 信标光斑特性 |
2.3.1 信标光斑大小 |
2.3.2 信标光斑点扩散函数模型 |
2.4 探测器非理想特性 |
2.4.1 像元尺寸 |
2.4.2 填充因子 |
2.4.3 噪声 |
2.4.4 响应非均匀性 |
2.5 探测误差划分 |
2.5.1 随机误差 |
2.5.2 系统误差 |
2.6 本章小结 |
第3章 探测随机误差度量模型建立和仿真分析 |
3.1 随机噪声等效角定义 |
3.2 随机噪声等效角数理模型建立 |
3.2.1 已有模型 |
3.2.2 基于质心定位算法的NEA模型 |
3.3 仿真分析 |
3.3.1 仿真参数设置 |
3.3.2 仿真结果及分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 探测系统误差研究和仿真分析 |
4.1 像元响应非均匀性数理模型的建立 |
4.1.1 已有响应模型 |
4.1.2 分段响应模型 |
4.2 光斑图像的仿真生成和响应非均匀性对探测精度的影响 |
4.2.1 理想光斑图像的仿真生成与定位误差分析 |
4.2.2 像元响应值随机浮动1DN图像的仿真生成与定位误差分析 |
4.2.3 非均匀图像的仿真生成与定位误差分析 |
4.3 非均匀性校正算法分析 |
4.3.1 已经存在的校正算法 |
4.3.2 基于LM回归的校正方法 |
4.4 非均匀性校正效果仿真分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 目标探测实验和分析 |
5.1 探测器响应曲线测定实验 |
5.2 光斑质心探测精度测量实验 |
5.3 本章小结 |
第6章 总结和展望 |
6.1 论文研究工作和创新点总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)菌类多能互补干燥房控制系统设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状和发展趋势 |
1.2.1 国内研究现状 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.2.3 干燥房发展趋势 |
1.3 论文研究内容 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 研究技术路线 |
1.4 本章小结 |
第二章 菌类多能互补干燥房整体结构及关键部件 |
2.1 干燥房整体结构 |
2.2 工作原理 |
2.3 关键部件 |
2.3.1 生物质燃烧炉及散热部件 |
2.3.2 太阳能拓展集热板和防尘布部件 |
2.3.3 排湿进气及热风循环部件 |
2.3.4 电机和风机选型 |
2.4 本章小结 |
第三章 菌类多能互补干燥房温度控制系统模型建立与仿真 |
3.1 干燥房温度控制系统模型 |
3.2 控制算法理论基础 |
3.2.1 常规PID算法理论基础 |
3.2.2 模糊算法理论基础 |
3.2.3 模糊PID算法理论基础 |
3.3 基于模糊PID算法的干燥房温度控制系统仿真分析 |
3.3.1 模糊化设计 |
3.3.2 模糊规则制定 |
3.3.3 常规PID与模糊PID控制仿真对比试验 |
3.4 基于模糊算法的干燥房温度控制系统仿真分析 |
3.4.1 模糊化设计 |
3.4.2 模糊规则制定 |
3.4.3 模糊控制仿真试验 |
3.5 算法比较和分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 菌类多能互补干燥房控制系统设计 |
4.1 食用菌干燥工艺选择 |
4.2 菌类多能互补干燥房温湿度控制方案 |
4.3 菌类多能互补干燥房控制系统结构设计 |
4.4 控制模式设计 |
4.4.1 自动控制模式 |
4.4.2 手动控制模式 |
4.5 下位机控制系统设计 |
4.5.1 下位机硬件设计 |
4.5.2 下位机软件设计 |
4.6 人机界面设计 |
4.6.1 人机交互界面 |
4.6.2 人机交互界面设计 |
4.7 控制系统的通讯网络设置 |
4.7.1 PLC与计算机的通讯设置 |
4.7.2 触摸屏与计算机的通讯设置 |
4.7.3 触摸屏与PLC通讯设置 |
4.8 本章小结 |
第五章 控制系统性能与香菇干燥效果试验与分析 |
5.1 试验目的 |
5.2 试验准备和过程 |
5.3 试验结果分析 |
5.3.1 控制系统性能分析 |
5.3.2 香菇干燥效果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 特色与创新 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录: 菌类多能互补干燥房控制系统程序代码 |
攻读位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(8)基于针织应变传感器的人体运动识别研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景 |
1.3 研究现状 |
1.3.1 针织应变传感器制备研究 |
1.3.2 电力学传感性能研究 |
1.3.3 等效电阻模型研究 |
1.3.4 人体运动识别研究 |
1.4 研究意义与内容 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 创新点 |
第二章 针织应变传感器的制备与性能 |
2.1 引言 |
2.1.1 针织应变传感器设计原理 |
2.1.2 针织应变传感器结构设计 |
2.2 针织应变传感器的制备 |
2.2.1 原料与机型选择 |
2.2.2 不锈钢/涤纶型应变传感器样品制备 |
2.2.3 镀银锦纶型应变传感器样品制备 |
2.3 表征与测试 |
2.3.1 动态电阻采集系统 |
2.3.2 测试方法与实验设备 |
2.4 结果讨论 |
2.4.1 组织结构对应变传感器传感性能影响 |
2.4.2 密度对应变传感器传感性能影响 |
2.4.3 针织应变传感器灵敏度与线性度 |
2.4.4 拉伸速率对应变传感器传感性能影响 |
2.4.5 重复性对应变传感器传感性能影响 |
2.4.6 滞后性对应变传感器传感性能影响 |
2.5 不锈钢/涤纶型与镀银锦纶型针织应变传感器性能对比 |
2.6 本章小结 |
第三章 针织应变传感器三维曲面传感性能 |
3.1 引言 |
3.2 三维曲面测试环境及原理 |
3.2.1 测试方法 |
3.2.2 受力分析 |
3.3 表征与测试 |
3.3.1 三维曲面应变率计算 |
3.3.2 三维曲面传感性能测试 |
3.4 结果讨论 |
3.4.1 三维曲面应变-电阻 |
3.4.2 三维曲面应变传感灵敏度与线性度 |
3.4.3 顶破速率对三维曲面应变传感性能的影响 |
3.4.4 重复性对三维曲面应变传感性能的影响 |
3.4.5 滞后性对三维曲面应变传感性能的影响 |
3.5 二维拉伸应变与三维曲面传感性能比较 |
3.6 本章小结 |
第四章 针织应变传感器等效电阻模型 |
4.1 引言 |
4.1.2 针织应变传感器传感机理 |
4.2 基于二维应变的等效电阻模型基本假设 |
4.2.1 宏观-微观等效电阻模型 |
4.2.2 拓扑结构等效电阻模型 |
4.3 基于三维曲面应变的等效电阻模型基本假设 |
4.4 基于二维应变的宏观-微观模型等效电阻计算 |
4.4.1 宏观模型等效电阻计算 |
4.4.2 微观模型等效电阻计算 |
4.5 基于二维应变的拓扑结构模型等效电阻计算 |
4.5.1 纵行方向等效电阻计算 |
4.5.2 横列方向等效电阻计算 |
4.6 基于三维曲面应变的等效电阻模型计算 |
4.7 结果与讨论 |
4.7.1 宏观-微观等效电阻理论模型与试验结果比较 |
4.7.2 拓扑结构等效电阻理论模型与试验结果比较 |
4.7.3 三维曲面应变的等效电阻理论模型与试验结果比较 |
4.8 本章小结 |
第五章 集成多区域针织应变传感器的高弹性运动裤制备与肢体运动测试 |
5.1 引言 |
5.2 集成多区域针织应变传感器的高弹性运动裤制备 |
5.2.1 人体测量试验 |
5.2.2 针织应变传感器位置设计 |
5.2.3 集成针织应变传感器的高弹性运动裤制备 |
5.3 肢体运动测试 |
5.3.1 膝关节屈曲角测试 |
5.3.2 步态下四种运动测试 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 膝关节屈曲角测试结果 |
5.4.2 步态下四种运动测试结果 |
5.5 本章小结 |
第六章 集成多区域针织应变传感器运动裤的人体运动识别 |
6.1 引言 |
6.2 电阻数值特征识别方式 |
6.2.1 跑步及走路运动状态识别 |
6.2.2 上、下台阶运动状态识别 |
6.3 步行周期识别方式 |
6.3.1 人体步行周期与电阻变化关系 |
6.3.2 人体步态运动与细分阶段电阻变化关系 |
6.3.3 人体步态电阻特征值及运动识别 |
6.3.4 人体运动识别系统 |
6.4 多区域感测及机器学习识别方式 |
6.5 三种运动识别方式比较及可穿戴运动识别系统构建 |
6.6 本章小结 |
第七章 主要结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 研究不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录一:作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
(9)基于点云的工件表面特征建模及测量方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 点云采集及预处理研究现状分析 |
1.2.2 点云曲面重建研究现状分析 |
1.2.3 点云工件测量研究现状分析 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 基于点云的工件表面特征建模及测量方案设计 |
2.1 点云应用中存在的问题及需求分析 |
2.2 总体方案设计 |
2.2.1 基于工件特征的曲面重建方案设计 |
2.2.2 基于点云的工件测量方案设计 |
2.3 本章小结 |
第3章 面向工件的点云采集及预处理方法研究 |
3.1 点云的采集方法研究 |
3.2 点云的数据结构及搜索算法研究 |
3.3 点云去噪与降采样算法研究 |
3.3.1 点云去噪算法研究 |
3.3.2 点云降采样算法研究 |
3.4 点云法向量估计与调整方法研究 |
3.4.1 K近邻求解 |
3.4.2 协方差矩阵的构建求解 |
3.4.3 法向量调整 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于工件特征的曲面重建优化方法研究 |
4.1 曲面重建的基础理论 |
4.1.1 Voronoi图和Delaunay三角剖分 |
4.1.2 经典曲面重建算法 |
4.2 曲面重建精度优化方案研究 |
4.3 曲面重建效率优化方案研究 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于点云的工件测量方法研究 |
5.1 RANSAC特征提取算法研究 |
5.2 轴类工件的外圆尺寸测量研究 |
5.2.1 基于RANSAC的外圆点云提取方法 |
5.2.2 工件点云的空间旋转方法 |
5.2.3 基于最小二乘法的外圆拟合方法 |
5.3 铣削类工件的面间距测量研究 |
5.3.1 基于RANSAC的平面点云提取方法 |
5.3.2 基于最小二乘法的平面拟合方法 |
5.4 本章小结 |
第6章 实验平台搭建与实验验证 |
6.1 实验平台的搭建 |
6.1.1 硬件平台搭建 |
6.1.2 软件平台搭建 |
6.2 点云的预处理方法实验结果分析 |
6.2.1 近邻搜索算法效率实验分析 |
6.2.2 点云去噪与降采样实验分析 |
6.2.3 法向量估计与调整实验分析 |
6.3 曲面重建优化方法实验结果分析 |
6.3.1 曲面重建精度实验分析 |
6.3.2 曲面重建效率实验分析 |
6.4 工件的测量方法实验结果分析 |
6.4.1 轴类工件的外圆尺寸测量分析 |
6.4.2 铣削类工件的面间距测量分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 创新点总结 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(10)高效便捷的三维人体重建(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和研究意义 |
1.2 研究现状和预备知识 |
1.2.1 赤身人体参数化模型 |
1.2.2 赤身人体重建 |
1.2.3 穿衣人体重建 |
1.2.4 单目RGB视频穿衣人体重建与跟踪 |
1.2.5 人体神经渲染 |
1.2.6 人体几何数据集 |
1.3 主要贡献和组织结构 |
第2章 基于深度阶层网络的人体解耦表示 |
2.1 引言 |
2.2 形变表示 |
2.2.1 ACAP特征 |
2.2.2 粗粒度的变形特征 |
2.2.3 ACAP特征生成网格 |
2.2.4 正规化形变特征 |
2.3 算法 |
2.4 嵌入学习 |
2.4.1 网络架构 |
2.4.2 损失函数 |
2.5 训练数据构造 |
2.5.1 连接关系转换 |
2.5.2 中性姿态构造 |
2.6 人体表示模型的使用 |
2.7 实验结果和讨论 |
2.7.1 定量评估 |
2.7.2 定性评估 |
2.8 本章小结 |
第3章 从单张图片推断人体和衣物形状 |
3.1 引言 |
3.2 算法 |
3.2.1 衣物模型 |
3.2.2 从图像到穿衣人体 |
3.2.3 蒙皮权重网络 |
3.2.4 偏移预测网络 |
3.2.5 损失函数 |
3.3 数据集构造 |
3.3.1 蒙皮权重数据集 |
3.3.2 合成数据集构造 |
3.3.3 高清纹理数据集 |
3.4 实验结果和讨论 |
3.4.1 方法的分析 |
3.4.2 定量比较 |
3.4.3 定性结果 |
3.5 本章小结 |
第4章 单目自转视频的人体重建和渲染 |
4.1 引言 |
4.2 算法 |
4.2.1 基准隐式SDF |
4.2.2 变形场 |
4.2.3 可微非刚性射线投射 |
4.2.4 隐式神经渲染网络 |
4.3 损失函数 |
4.3.1 显式损失 |
4.3.2 隐式损失 |
4.3.3 显式隐式结合 |
4.4 实现细节 |
4.5 实验结果和讨论 |
4.5.1 消融实验 |
4.5.2 结果展示和比较 |
4.5.3 单目的结果 |
4.6 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 工作总结 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
四、一种适合于自由曲面快速测量的光照模型(论文参考文献)
- [1]基于微透镜阵列及漫射自由曲面的研究与设计[D]. 姚佩琦. 华东交通大学, 2021(01)
- [2]气/液环境中光热微驱动机构的静态与动态驱动技术研究[D]. 尤清扬. 浙江大学, 2021
- [3]基于激光点云数据的玉米植株三维重建研究[D]. 吴峰峰. 扬州大学, 2021
- [4]在线X射线波前检测技术研究[D]. 胡哲. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [5]基于高分辨率光学遥感影像的城市地区地物提取及阴影信息恢复研究[D]. 周婷婷. 吉林大学, 2021(01)
- [6]基于面阵探测器的高精度目标探测技术研究[D]. 刘负负. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [7]菌类多能互补干燥房控制系统设计研究[D]. 翁小祥. 扬州大学, 2021(08)
- [8]基于针织应变传感器的人体运动识别研究[D]. 李煜天. 江南大学, 2021(01)
- [9]基于点云的工件表面特征建模及测量方法研究[D]. 李学兵. 山东大学, 2021(09)
- [10]高效便捷的三维人体重建[D]. 江博艺. 中国科学技术大学, 2021(09)