结构光照明技术在瑞利散射成像去杂散光应用中的研究

激光片光成像技术在流场测量领域的应用前景十分广阔,但该类测量技术在实际测量中都会受到杂散光或背景光干扰的影响,降低了光学成像质量。因此,开展了将结构光照明技术应用到激光片光成像测量中来消除杂散光干扰的研究。结构光照明技术是一种新型的杂散光抑制方法,可以将原始图像数据分为有效信号和杂散光（来自于激光片光焦平面外的干扰光）两部分,在后期数据处理中,有效信号会保持不变,而杂散光会因为空间频率不同而被剔除掉。首先,基于Matlab软件理论分析了该类方法消除杂散光的作用;其次,设计了一套应用于瑞利散射成像的结构光照明测量装置,主要由连续激光器、Ronchi光栅和EMCCD相机组成,其中Ronchi光栅用于产生正弦光强分布的激光片光。最后利用该测量装置在McKenna平面火焰炉上开展了瑞利散射图像测量实验,验证了结构光照明的方法具有消除杂散光影响、提高瑞利散射图像精度的作用。     

医学CT的误差修正方法、图像重建及实现

医学Ｘ光ＣＴ作为一种诊断设备,对其图像质量要求很高,而在实际应用中各种误差都将会影响最终的图像质量,因而对误差进行修正是非常重要的,这一点在各厂家的ＣＴ 产品中表现得尤为突出。通过研究对医学Ｘ光ＣＴ 的探测器、Ｘ光射束硬化效应等所产生的误差进行修正,给出了在ＰＣ机上对误差进行修正和图像重建的方法和步骤,完成了对分辨率水模、对比度水模、病人头部和肺部的图像重建,证明该方法行之有效。     

基于高速纹影/阴影成像的流场测速技术研究进展

本文对近年基于纹影/阴影成像的二维和三维速度场测量方法进行了综述,主要内容包括纹影成像的基本原理、硬件设备和测速算法的研究进展。在二维测速方面,介绍了纹影/阴影PIV算法、光流算法及改进算法的原理、适用场景以及优缺点。纹影特性改进光流测速算法可以实现高精度、高空间分辨率的速度场计算,适用范围相对较广。在三维粒子追踪测速方面,主要介绍了层析阴影成像、双视角平行光段阴影成像、双视角汇聚光段阴影成像三种系统的光路设置,并对各自采用的粒子重构和追踪算法进行了比较。双视角阴影成像系统的光路布置更为简洁,降低了对硬件设备的要求,在高速测量中更具优势。梳理了近年来三维粒子追踪测速算法的发展脉络,重点介绍了“先追踪–后重构”和“时间–空间耦合”的双视角三维粒子追踪测速算法。时间–空间耦合的三维粒子追踪测速算法充分利用了时间和空间信息,将时序信息引入立体匹配过程中,显著提升了双视角阴影成像系统在粒子图像密度较高时的重构正确率和追踪准确率,其整体性能优于多种人工智能算法。测速算法在上述方面取得的研究进展,结合短曝光、高帧频的图像采集优势,使得纹影/阴影成像成为一种新型的高帧频、高精度的速度测量技术,在复杂湍流及高瞬态流场实验研究中具有广泛的应用前景。     

磁-光/涡流成像技术的有限元分析

近年来迅速发展的磁－光成像（ＭＯＩ）技术使涡流检测技术得到了新的进展。本文运用磁－光／涡流成像的有限元模型对典型的飞机构件缺陷（如连接飞机表面两个铝层的紧固件下面的裂纹）进行模拟。模拟结果表明,其磁场垂直分量的变化对这种结构来说是相当灵敏的,采用ＭＯＩ技术可以用来探测隐藏在紧固件帽下面的缺陷。     

基于复数深度神经网络的逆合成孔径雷达成像方法

压缩感知（Compressive sensing, CS）理论框架下逆合成孔径雷达（Inverse syntheitic operture radar, ISAR）成像的结果具有超分辨、无旁瓣干扰等特点,但CS ISAR成像方法性能仍然受到稀疏表示不准确和图像重建方法效率低等限制。基于深度神经网络（Deep neural network, DNN）的欠采样或不完整信号重建方法取得了瞩目的表现。DNN能够自主学习最优网络参数并挖掘出输入数据的抽象高层特征表示,但目前已有的DNN都为实数域的模型,无法直接用于复数形式数据处理。为了利用DNN的优势提高ISAR欠采样数据成像的质量,本文通过级联不同类型的复数网络层的方式,构建具有多级分解能力的复数深度神经网络（Complex value DND, CV-DNN）,利用CV-DNN实现ISAR成像。实验结果表明,基于CV-DNN的ISAR成像方法在成像质量和计算效率方面都优于传统压缩感知成像方法。     

粒子像斑三维定位的透视成像原理和方法

在三维粒子成像测速 (PIV)方面 ,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得PIV图像 ,如何根据这些不同光轴获得的PIV图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提。基于此 ,提出了根据多幅不同光轴的PIV图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法。精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键 ,直接测定透视中心 (照相机的光学中心 )和透视平面在空间的精确位置用常规的测量手段和方法难以奏效 ,因而针对透视图像成像特征及规律进行了较为深入地研究探讨 ,这对于寻求精确计测透视中心和透视平面空间位置的方法有着重要意义。作为实例 ,还给出了两光轴夹角为 90°情况下实现粒子物点三维定位的一系列具体方法和有关算法及定量关系。     

先进的超声可视化成像检测技术及其应用

通过先进的可视化成像检测技术可以准确地获取材料及其结构内部缺陷大小、位置以及三维分布特征。在众多的可视化成像无损检测方法中,超声成像检测方法是一种已经在复合材料、焊接等领域得到广泛应用的可视化成像检测技术,通过超声B-、C-、T-扫描以及三维投影成像,可以揭示材料及其结构中缺陷和微结构的三维量化分布。本文介绍了基于超声成像检测方法的典型检测应用及结果。     

化学发光火焰三维重建研究综述

燃烧过程具有三维、高温、湍流、非稳态等特性,其精确测量存在一定的难度,一直是国内外研究的热点。化学发光计算断层成像（CTC）技术将化学发光技术和计算机断层成像（CT）技术相结合,通过直接拍摄不同角度的火焰图像,利用重构算法进行重建,可以快速准确地实现火焰三维结构的精细刻画。CTC系统以火焰的自发光作为光源,因此不需要额外的光源设备,这使得该系统具有容易搭建、可在复杂环境下实现等优势,可以用于高温、湍流火焰的实时测量,对于研究复杂燃烧流场、提高燃烧效率有着十分重要的意义。本文首先介绍了CTC技术的基本原理,然后从成像模型、重构算法、实验方法和应用方向4个方面介绍了CTC技术在火焰重构方向的研究进展,最后讨论了CTC技术的发展趋势。     

探针式光纤探头的有效检测深度

研究了探针式光纤探头的有效检测深度。采用扩散方程描述光在强散射生物组织中的传播规律,运用纽曼边界条件,使用灵敏度矩阵对有效检测深度进行了研究。灵敏度矩阵和光源与检测器的空间位置分布密切相关。光源与检测器对的灵敏度矩阵定义为：光源位置和检测器位置分别作为光源的光场分布的乘积。设计了6组针对不同参数的模型,参数主要包括光源、检测器光纤芯径、光源、检测器光纤中心距、光纤探头所处的深度、生物组织的吸收系数和散射系数。对探针式光纤探头在各组模型中的有效探测深度进行了仿真,重点研究了六种参数对检测深度的影响。所得结论可以推广到分析光纤检测器的空间分辨率和多光纤检测器的研究中。     

基于红外图像重建飞机三维形体结构技术的研究

研究了基于红外图像重建飞机三维形体结构的技术,并在理论研究基础上开发了三维重建系统。该系统包括红外图像的处理技术、三维信息提取的体相交技术、三维形体的表示方法和基于八叉树结构的飞机三维形体重建的实现。旋转是表示实体三维结构信息的一种有效方法,本文最后给出了重建三维飞机的旋转系列图像。     

Advances in Photoacoustic Imaging for Interventional Application

The incidence and mortality of cardiovascular diseases and gastrointestinal cancer have gradually increased in recent years,and these diseases have become major social and public-health concerns.New requirements have been proposed for the clinical diagnosis of these diseases in the hope that,by accessing accurate structural information,to further grasp the functional information which closely related to the development of the diseases.Photoacoustic imaging is a new imaging method in which ultrasonic signals are generated from biological samples by laser-pulse irradiation.It has the advantages of high optical contrast,large ultrasound penetration depth,and high resolution.Additionally,it can acquire spectral information.The integration of a photoacoustic imaging system into a tiny imaging catheter can realize interventional imaging based on photoacoustic principles.The combination of structural imaging of cardiovascular and gastrointestinal lesion regions with photoacoustic spectroscopy to identify and quantify tissue components can realize highly sensitive functional imaging.After surveying the recent progress in the development of the photoacoustic imaging method for interventional application,with a particular emphasis on intravascular photoacoustic imaging,photoacoustic endoscopy,and photoacoustic spectroscopy,we summarize and identify future research directions for interventional photoacoustic imaging.     

应用绿色半导体量子点进行乳腺癌原位成像

乳腺癌是癌症中引起妇女死亡的首要因素。本文采用绿色量子点作为荧光显色材料，建立了一种用于早期乳腺癌诊断的原位成像技术。利用生物素标记的抗HER2／neu抗体与乳腺癌细胞表面表达的HER2结合的特点，然后用偶联绿色量子点的链霉亲和素作为荧光检测标记物，与HER2抗原抗体复合物中的生物素发生特异结合，检测出乳腺癌细胞的存在。结果表明，在荧光显微镜下用绿色量子点原位显色的乳腺癌细胞，相对有机染料组显色亮度增强，故检测灵敏度有所提高。     

逆合成孔径雷达信号处理方法研究进展

在简要评述国内外现有的逆合成孔径雷达（ISAR）信号处理的运动补偿和成象方法之后，介绍了南京航空航天大学ISAR课题组近年来在ISAR信号处理方法研究中取得的主要进展，包括基于多散射点定位观点的雷达成象观测模型，基于最大似然原理的同时运动补偿和成象方法，基于最大似然原理的多目标成象方法和基于时频分析的多目标成象方法，以及超分辩成象方法，文末指出了在ISAR信号处理方面有待进一步研究的问题。     

真实数据SAR成像的实现

作者用SIR－C／X－SAR的X波段SAR的原始数据，实现了真实数据SAR的成像。本文给出了成像实现的完整过程、具体步骤以及各步骤间的关系，包括成像算法选择、距离向线性调频脉冲压缩、多普勒中心估计、多普勒频率变化率估计、方位向压缩处理、降低相干斑的多视处理以及改善图像层次的后处理等，对各步骤等进行了扼要叙述，并以框图的形式明确表示了成像几何参数、雷达系统参数、多普勒参数等与各步骤间的关系。此外还给出了部分主要中间结果与参数，以及最后的成像结果。     

距离多普勒成像和多散射点定位

距离多普勒雷达成像系统的基本任务是利用雷达回波信号的距离和多普勒信息重构目标反射率的空间分布。本文把用逆合成孔径雷达对运动目标进行距离多普勒成像当作多散射点定位问题来研究,把成像雷达信号处理的两个关键,运动补偿和成像作为最大似然估计问题一起求解。原则上需进行多维搜索,一般情况下,目标上散射点的个数、位置以及目标的轨道运动都先验未知,这种求解的计算量极大。在若干合理的假设成立时,可引入DFT,免去估计散射点个数和位置,大大减少搜索维数,并可利用FFT,从而大大提高计算效率。这样做的代价是最终的成像质量有所下降。当目标轨道运动模型可用二次的距离时间函数描述时,只需进行二维搜索,文中导出了进一步简化的相位补偿和成像算法,并给出了计算机模拟结果。     

X-37B的发展现状及空气动力技术综述

X-37B的研制和试验国内外一直高度关注。X-37B作为跨大气层飞行器,从空气动力技术角度分析其研究工作很有意义。介绍了X-37B的发展历程,分析了战略用途,并重点介绍了涉及的一些关键气动技术,如气动布局设计优化、气动舵面/RCS/O MS复合控制设计、热防护技术、气动辅助变轨技术等,对其利用三大手段开展的研究工作也作了简要介绍,最后简要总结了X-37B研制过程中的一些经验教训。     

Ultrasonic Computed Tomography Imaging Method of Concrete Materials Based on Simulated Annealing Genetic Algorithm

Stability and accuracy of the imaging results are still unmet practical demands for ultrasonic computed tomography(CT)of concrete material.To address these issues,a CT technique based on simulated annealing genetic algorithm(SAGA)is presented in this work.Firstly,a natural weight matrix with clear physical meaning is introduced in the inverse algorithm and then a quadric broadening objective function is formed according to the propagation characteristics of ultrasound in concrete.After that,the simulated annealing(SA)searching is added to speed up the inverse process and to improve the convergence and stability of the algorithm.Finally,the optimal inverse imaging results have been achieved by variable ectopic adaptive genetic algorithm.The numerical simulation experiments have shown that the usage of the correct priori information and the excellent characteristic of SAGA in searching the global minimum value of the function have produced accurate and effective results with stable numerical values.The imaging resolution is improved and the imagining results reflecting the inner defections of the tested objects are more reliable and accurate.     

帕金森大鼠模型的影像特性

利用影像技术对帕金森病（Parkinsondisease，PD）大鼠模型的脑形态与功能信息进行了系统研究。利用磁共振（Magneticresonance imaging。MRI）及磁共振血管成像（Magneticresonanceangiography，MRA）获取PD大鼠脑部形态影像资料，利用质子磁共振波谱（1H—magneticreso—nancespectroscopy，1H—MRS）及CT灌注（CTperfusion，CTP）成像获取波谱及血流变化等功能影像学资料。研究结果表明PD大鼠在形态上影像无特征性异常，在功能影像学纹状体存在局部脑血流降低和波谱变化。     

神经网络在未来超分辨雷达中的应用

最新的技术发展已为研制超分辨雷达创造了条件。它能够突破普通雷达基于匹配滤波原理的分辨能力,而实现超分辨。超分辨雷达的巨大计算量通常来自求解非线性最小二乘问题时的多维搜索。本文针对这一问题,研究了雷达信号处理中的两个典型例子:(1)利用阵列处理检测个数已知而方向未知的雷达目标;(2)对波音727飞机进行超分辨距离多普勒成像。说明Hop-field神经网络通过集体运算能够求解各种困难的最优化问题,因而在未来的超分辨雷达中有广阔的应用前景。     

共轴刚性旋翼空气动力学问题与研究进展

基于共轴刚性旋翼独特的运动特征,分析了前后行桨叶气动载荷的巨大差异所引起的旋翼严重非定常气动特性,阐述了共轴刚性旋翼特有的升力偏置特性、双旋翼气动干扰特性以及桨毂阻力特性等若干空气动力学问题。在此基础上,针对共轴刚性旋翼的特殊气动问题,概述了目前在空气动力学基础理论、气动布局优化设计、桨毂减阻设计以及相应的气动特性试验等共轴刚性旋翼空气动力学领域的研究进展。最后,基于目前高速共轴旋翼直升机研究的瓶颈问题,指出了共轴刚性旋翼空气动力学领域后续的发展方向和研究重点。