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最新刊期

2008 年第 9 期

现代应用光学

大口径空间遥感相机主反射镜支撑设计
郭疆,何欣
2008, 16(9): 1642-1647.

摘要：为降低外界载荷对空间遥感相机主镜面形精度的影响，提出采用不同的柔性环节独立约束主镜自由度的设计思想。通过运用CAD工程分析软件进行主反射镜系统动、静态特性及热特性的仿真分析，并在此基础上对主反射镜系统中柔性环节的结构参数进行修正，在保证支撑刚度的前提下降低由于重力、装配应力及温度应力对面形精度的影响。经检测，主反射镜精度PV值为λ/4，RMS值为λ/50，能够满足空间遥感相机对主反射镜的特殊要求。
关键词：空间遥感相机;主反光镜;柔性支撑;轻量化

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发布时间：2020-08-12
基于眼模型的数字眼底相机设计
许妍,王肇圻
2008, 16(9): 1567-1571.

摘要：本文基于Gullstrand-Le Grand眼光学模型设计了一个视场角为30°免散瞳手持式的数字眼底相机，在综合考虑人眼本身和外部系统的像差后，实现了全视场200万像素的高清晰眼底成像；引入眼模型辅助设计，解决了人眼自身的色差问题，从而适用于白光照明。同时，为避免角膜中心曲率大的区域反射引入杂散光，专门设计了环形光阑和共轴照明相结合的照明系统。结果显示，该相机系统成像分辨率高于120lp/mm，场曲值小于0.86mm，畸变仅为7.2%，并且具有较大调焦能力，对-10D至7D屈光度人眼普遍适用。
关键词：光学设计;眼底相机;眼模型

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发布时间：2020-08-12
紫外ICCD辐射定标的研究
赵玉环,闫丰,周跃,娄洪伟,隋永新,杨怀江,曹健林
2008, 16(9): 1572-1576.

摘要：国内至今尚未见有紫外增强型CCD(UV-ICCD)探测器定标的相关研究报道，为保证紫外测量数值结果的准确性和电力电晕探测等应用提供直接的技术支持，有必要对UV-ICCD的辐射定标技术进行研究，以建立输入辐照度和探测器数字化输出之间的响应特性。推导了辐射定标的原理，并对UV-ICCD探测器进行了基于标准氘灯的辐射定标，标准光源由美国国家标准和技术研究所(NIST)标定，其不确定度为5％。实验标定了在固定积分时间和MCP增益情况下UV-ICCD探测器的响应以及UV-ICCD探测器响应与MCP增益之间的关系。初步的定标数据显示，UV-ICCD探测器的响应是线性的，MCP增益与输出的图像平均灰度值成正比。最后，对影响定标结果的不确定度进行分析，分析结果表明辐射定标的最大误差约为7.94％，满足精度要求。
关键词：辐射定标;UV-ICCD探测器;标准氘灯

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发布时间：2020-08-12
基于PZT的非球面能动抛光盘定位误差分析
胡自强,凌宁,潘君骅,饶长辉,姜文汉
2008, 16(9): 1577-1581.

摘要：摘要：变形抛光盘能够改变面型以用于非球面镜加工。基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光磨盘，能够在PZT驱动器的作用下改变面型，为中小口径非球面镜加工提供了一种新的工具。非球面能动抛光磨盘在相对非球面工件移动时，根据位置，计算出每个PZT驱动器的变形量。因此定位误差会引起压电陶瓷驱动器的变形误差，从而造成输出的非球面面型误差。本文对定位误差进行了理论分析和计算，根据计算结果，定位误差应该限制在±0.5mm。
关键词：非球面镜;非球面能动抛光磨盘;定位误差分析

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发布时间：2020-08-12
基于混合优化算法的光谱反演法确定铝薄膜光学常数_光学精密工程
金伟华,金春水
2008, 16(9): 1582-1588.

摘要：[目的] 提出一种离线精确测定金属铝薄膜光学常数的方法，与传统的原位测量方法相比，不需要连接到真空室的复杂测量设备，方便快捷。[方法] 该方法以测量的椭偏光谱曲线和分光光谱曲线为目标，考虑金属铝薄膜在空气中表面氧化的影响，在混合优化算法的基础上，经过基于色散关系的多波长法拟合确定金属铝薄膜从紫外到可见区（200-800nm）的光学常数；[结果] 优化算法采用多种群并行遗传算法和最小二乘法相结合的方式，提高了拟合质量和速度，得到了理想的结果，光谱曲线拟合误差为0.5%。[结论] 在确定了铝光学常数的基础上，镀制了单腔紫外诱导透射滤光片，测量的透过率光谱与设计结果基本吻合

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发布时间：2020-08-12
用大面阵CCD实现全日面像自动导行
肖江,胡柯良,林佳本,申基,邓元勇
2008, 16(9): 1589-1594.

摘要：介绍基于质心算法并用大面阵CCD实现的全日面磁场望远镜的自动跟踪与导行技术。该方法利用具有高实时处理能力的嵌入式终端设备，计算和处理太阳质心数据，构成高精度的位置环导行系统，同时对CCD图像像素采用“二值化”处理，提高了导行精度和对不良天气的抗干扰能力。该方法大大降低了原有导行技术的成本和复杂度，可运用于空间太阳望远镜的导行。最后经过实测，分析得出在连续工作1小时的情况下该系统导行精度优于，达到系统设计需求.
关键词：太阳望远镜;自动跟踪;CCD导行

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发布时间：2020-08-12
Bar条不发光现象对半导体激光器阵列光束特性的影响
董丽丽,许文海
2008, 16(9): 1595-1602.

摘要：基于半导体激光器阵列（LDA）中单个发光单元的远场双峰结构，建立了能够描述LDA远场分布的数学模型。结合实验测试和理论分析研究了目前LDA应用时普遍存在的现象—bar条不发光对LDA光强分布模式以及其它光束特性的影响。结果表明：在传输达到一定距离后，单个或几个bar条不发光不会改变LDA光强分布模式的本质—双峰结构，但对于光强分布的其它特性，如峰值光强大小、峰值光强位置、中心轴光强大小都会产生影响。LDA的功率特性与不发光bar条的数目呈反比，与不发光bar条的位置无关。本文的工作对于LDA的实际应用尤其是LDA整形系统的设计具有重要意义。
关键词：半导体激光器阵列;bar条;光强分布;功率

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发布时间：2020-08-12
霍尔离子源辅助制备碳化硅改性薄膜的初步研究
王彤彤,高劲松,王笑夷,陈红,郑宣鸣,范镝,申振峰
2008, 16(9): 1603-1607.

摘要：应用电子枪蒸发硅，霍尔离子源电离甲烷，并辅助沉积的方法在反应烧结碳化硅（Reaction Bonded Silicon Carbide: RB SiC）基底上沉积了碳化硅（SiC:H）改性薄膜。XRD测试表明制备的碳化硅改性薄膜为α相。通过控制沉积速率，制备了硬度从9.781 GPa-13.087 GPa，弹性模量89.344 GPa-123.413 GPa的碳化硅改性薄膜。比较同样条件下都镀制银膜的抛光良好微晶玻璃和经过精细抛光的改性反应烧结碳化硅，两者有相近的反射率。附着力实验表明制备的薄膜和基底有良好的结合。在温度冲击实验下，制备的薄膜无龟裂和脱落。
关键词：碳化硅;霍尔离子源;离子辅助;硬度和弹性模量

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发布时间：2020-08-12
相移超结构光纤布拉格光栅OCDMA编/解码器及其相关特性研究
尹霄丽,张琦,余重秀,刘小磊,刘会师,王宇
2008, 16(9): 1608-1613.

摘要：基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)光码分多址(OCDMA)编/解码器由于具有产生超长光学码的能力成为了目前的研究热点，相关特性是衡量OCDMA编/解码器性能的主要特性。（目的）为了研究此类器件的实用特性，本文研究了基于SSFBG的OCDMA编/解码器的结构及实现双极性编/解码的原理，（方法）利用矩阵分析法仿真研究了器件的相关特性，推导了因光栅周期不同而导致的编/解码器之间布拉格波长偏差对器件相关特性的影响。（结果）结果表明随着码字长度的增加，器件的自相关和互相关的对比度增加；但是当保持码片间隔不变而增加码字长度时，编/解码器的相关特性对布拉格波长偏差更加敏感，对于长度为31的Gold序列，当码片间隔为6 ps时，为了得到编/解码器之间良好的相关特性，布拉格波长偏差应小于0.02 nm；（结论）同一码字可以在不同的布拉格波长下重复使用，此特性有望用于波分复用（WDM）型OCDMA系统中。
关键词：光通信;光码分多址;超结构光纤布拉格光栅;相关特性

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发布时间：2020-08-12
水导激光微细加工中激光与水束光纤耦合技术
李灵,王扬
2008, 16(9): 1614-1621.

摘要：为了保证水导激光微细加工中会聚激光与水束光纤的耦合效果，建立了高精度的耦合对准系统，提出了新的耦合对准方法，研制了特殊结构的耦合装置。由于激光要经过空气层、玻璃层、水层进入水束光纤，因此根据计算结果，采用特殊方法来确定会聚透镜与水束光纤起始端(喷嘴孔)的距离；研究了激光在水束光纤中发生全反射的最大入射角；通过流体动力学仿真，设计了腔内流场分布均匀的耦合装置，保证了直径0.12mm的水束光纤的高耦合品质；研究了激光能量在水束光纤中的衰减，采用特定波长、脉冲能量的激光和特殊过滤的去离子水来减小激光能量在水束光纤中耦合的损耗率。试验结果表明，能生成导光长度超过100mm的水束光纤；采用该耦合技术能够在0.2mm厚的硅基晶片上以2mm/s速度切割出缝宽0.12mm的均匀窄缝，几乎无裂纹、无热影响区。该耦合技术能够很好满足水导激光微细加工的要求。
关键词：水导激光；全反射；耦合；光纤；仿真

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发布时间：2020-08-12
面阵CCD芯片KAI-1010M的高速驱动系统设计(最终版）
余达,刘金国
2008, 16(9): 1622-1628.

摘要：CCD芯片的驱动系统是空间数字测绘相机的核心部分之一，它关系到整个相机的性能和技术指标。简要介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序，采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路，把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入到CCD驱动电路，采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升、下降沿时间，达到高速低成本驱动要求，解决了驱动设计中的技术难点。实验结果表明：此CCD驱动系统采用低成本的器件设计，具有性能好，成本低，能够同时输出两路CCD电压信号，数据输出速率达15 frame/s，满足空间测绘相机系统的设计要求。若进一步改进电路，数据输出速率可达27 frame/ s。

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发布时间：2020-08-12
行间转移面阵CCD的TDI工作方式研究
周怀得,刘海英,徐东,李广泽,王冶,刘金国
2008, 16(9): 1629-1634.

摘要：本文对行间转移面阵CCD在和目标具有相对运动时的工作方式进行了研究，针对行间转移CCD存在的填充因子和量子效率低，在和目标具有相对运动条件下成像会曝光量不足，图像质量和信噪比低的问题，提出采用TDI工作方式来解决，并且进行了实现，获得了很好的效果。
关键词：行间转移;CCD;TDI;量子效率;运动成像

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发布时间：2020-08-12
基于混合编程的空间相机控制器自检方法研究
武星星,刘金国,孔德柱,徐东,吕世良
2008, 16(9): 1635-1641.

摘要：提出了一种基于混合编程的DSP空间相机控制器自检方法，按该方法修改运行时支持库，解决了混合编程下变量换区存储这一难题，降低了像移匹配算法在DSP空间相机控制器上的实现难度，提高了代码的可维护性和可移植性。对指令系统、只读存储器、随机读写存储器和其他外设及接口自检算法在具体实现中的问题进行了分析和解决。用改进的谷值检测法进行RAM自检，提高了自检效率。针对自检算法在不损害硬件的前提下难以验证的现状，给出了DSP空间相机控制器自检算法的验证方法。验证实验结果和工程实际应用效果表明自检算法实用有效。
关键词：空间相机;相机控制器;混合编程;DSP;自检

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发布时间：2020-08-12
测绘相机光学镜筒设计、加工及装配
苗健宇
2008, 16(9): 1648-1653.

摘要：测绘相机光学镜筒是保障测绘相机完成高精度测绘任务的重要部件，它的性能好坏直接影响测绘相机成像质量。为得到高质量成像相机，本文从材料选取、结构形式的确定和性能分析等方面详细阐述了测绘相机光学镜筒的设计过程。通过分析比较，最终选取铸钛合金ZTC4作为镜筒的材料，采用单镜组加筋壳结构的组合形式，并通过PATRAN/NASTRAN软件对主镜筒装配体的静力学和动力学分析得到具有很好整体性能的光机结构；同时给出了形位公差要求、拟定了严格的薄壁壳体的加工方法，并论述了单镜组和主镜筒整体装配的过程。
关键词：光学镜筒;设计;加工;装配

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发布时间：2020-08-12
星载嵌入式软件测试过程模型的研究
陈佳豫,邢忠宝,刘金国,孔德柱,徐东
2008, 16(9): 1654-1659.

摘要：与普通软件相比，星载嵌入式软件对软件的可靠性有更严格的要求。而软件测试过程模型是指导我们按照科学的流程和方法测试，提高软件可靠性的必要手段。本文在W模型和X模型的基础上，针对星载嵌入式软件的特点，给出一种适用于星载嵌入式软件的测试过程模型——蝴蝶模型。该模型不仅完整体现了对整个开发活动的测试，而且支持迭代及变更，尤其适用于星载嵌入式软件的研制需要经历多个周期的特点，为星载嵌入式软件高效的研制和满足高可靠性要求提供了有力的支持。
关键词：星载嵌入式软件;测试过程模型;W模型;X模型;蝴蝶模型

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发布时间：2020-08-12
极紫外（EUV）单色仪波长定标
董宁宁,陈波
2008, 16(9): 1660-1672.

摘要：本文给出了一种新的EUV单色仪定标方法：通过测量标准气体He空阴极光源的30.38nm和58.43nm两条发射光谱和标定过的中心波长为13.90nm Mo/Si多层膜反射镜的反射率峰值位置，对Mcpherson247型EUV单色仪进行波长定标，将所定的标准点在单色仪的运动轨迹上作了相应的标识，并用Origin软件进行处理，利用一元二次方程得出拟合曲线。对标定结果作了分析，得出了在1nm～120nm波段内，用激光等离子体光源软X射线反射率计测量多层膜反射镜反射率时，测量准确度为0.08nm，测量重复性为±0.04nm。
关键词：EUV单色仪;定标;多层膜反射镜;准确度;重复性

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发布时间：2020-08-12
13.9nm和19.6nm正入射Mo/Si多层膜反射镜反射率的测量
李敏,陈波
2008, 16(9): 1666-1672.

摘要：根据理论模拟计算并设计了分别工作在13.9nm类镍银和19.6nm类氖锗两种X射线激光的Mo/Si多层膜，将自行设计的小型反射率计安装在Mcpherson247单色仪出射狭缝附近，组成以铜靶激光等离子体辐射源作为极紫外光源的反射率测量装置，对研制的Mo/Si多层膜反射镜的反射率进行了测量。实验结果显示，中心波长分别是13.91nm和19.60nm，相应反射率分别是41.9%和22.6%，半宽度分别是0.56nm和1.70nm，中心波长和半宽度与理论值基本一致。为了全面了解多层膜的性能，用WYKO测量多层膜的表面粗糙度，13.9nm和19.6nmMo/Si多层膜的表面粗糙度分别是0.52nm和0.55nm。
关键词：极紫外;Mo/Si多层膜;反射率;表面粗糙度

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发布时间：2020-08-12
极紫外太阳望远镜分辨率检测
陈波,高亮,王晓光,杨林,尼启良
2008, 16(9): 1673-1676.

摘要：在完成极紫外太阳望远镜（EUT）的装调工作之后，需要对其成像质量进行检测。将分辨率板置于平行光管的焦点处，由可见光照明该分辨率板，透射光经平行光管后成为平行光束并充满待测EUT入瞳，再经EUT成像在CCD相机上，根据所得的像可判断待测望远镜分辨率。实验结果表明EUT在可见光波段(λ=570nm)的分辨率为1.22″，接近此波段的衍射极限(1.20″)。根据可见光检测结果估算出EUT工作波段的分辨率可以达到0.32″，满足设计要求。
关键词：极紫外;望远镜;角分辨率;分辨率板

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发布时间：2020-08-12
基于虚拟锁相技术的原位光学测量技术研究
何玲平,陈波
2008, 16(9): 1677-1681.

摘要：本文构建了一套基于虚拟锁相放大技术的、能准确测量微弱信号的高精度宽波段原位光学测量系统。介绍了该测量系统的建立目的，系统结构及原理；阐述了如何通过美国Ni公司的图形化编程语言Labview来虚拟实现锁相放大器功能，并应用于本套测量系统。这样既降低了成本，又简化了系统结构。测量了系统光源在200-2500nm的光强分布，测量了系统紫外可见部分及红外部分测量重复性，分别能达到0.12％、0.54％。最后利用该套系统测量了一块石英玻璃的透过率,并与lambda950的测量结果比较，两者测量结果平均相差0.95%。实验结果表明，使用了虚拟技术来实现锁相放大处理的该套原位光学测量系统的测量精度较高，对杂光和电气设备带来的噪声的抑制能力较强，能有效得对样品进行原位光学性能测量。
关键词：原位光学测量;锁相放大;虚拟仪器;LabVIEW

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发布时间：2020-08-12

微纳技术与精密机械

基于LS-SVM与遗传算法的数控机床热误差辨识温度传感器优化策略
林伟青,傅建中,陈子辰
2008, 16(9): 1682-1687.

摘要：提出一种在数控机床热误差辨识建模过程中，利用最小二乘支持向量机结合遗传算法对温度传感器进行筛选与优化的新方法。对布置在一台数控车床上的温度传感器进行了优化，首先根据热模态理论，对传感器进行分组，利用最小二乘支持向量机方法构建数控机床热误差辨识模型，再根据遗传算法对其进行传感器优化布置。结果表明，遗传算法与最小二乘支持向量机方法的结合，不但很好地避免温度测点的相互影响，保证模型精度，而且节约了硬件成本，提高了辨识建模速度。
关键词：遗传算法;温度传感器;最小二乘支持向量机;数控机床

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发布时间：2020-08-12
基于Q值选取的太阳同步回归轨道设计算法
曲宏松,张叶
2008, 16(9): 1688-1694.

摘要：由于太阳同步回归轨道既可以满足光照条件的要求，又可以满足时间分辨力的要求，所以成为对地观测航天器首选轨道之一。由于Q值是将太阳同步轨道和回归轨道联系起来的桥梁，所以Q值在设计太阳同步回归轨道中起着举足轻重的作用，是太阳同步回归轨道设计时最先考虑的参数。通过对太阳同步轨道和回归轨道特性的分析，可以建立Q值与太阳同步回归轨道参数之间的数学关系，此关系是设计太阳同步回归轨道的依据。通过对轨道回归特性的分析，引入了设计太阳同步回归轨道Q值的方法。最后，结合某航天任务的具体指标，利用Q值选取算法，设计了一条满足实际航天任务需求的太阳同步回归轨道。基于Q值选取的轨道设计算法从理论上找到了太阳同步轨道设计中的关键，为复杂的轨道设计工作提供了一个可靠而易行的方法。
关键词：太阳同步回归轨道;Q值;假想交点;交点周期;基本交点距

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发布时间：2020-08-12
激光跟踪测量系统角度自动校正装置设计
刘万里,王占奎,欧阳健飞,曲兴华
2008, 16(9): 1695-1700.

摘要：激光跟踪测量系统是目前最新型的便携式空间大尺寸坐标测量系统，利用激光干涉测长、精密测角及目标跟踪技术，可对任意点的空间位置进行实时跟踪测量。然而，目标反射器接收角度的大小严重影响了激光跟踪测量系统角度测量精度，为解决激光跟踪测量系统在动态测量中因角锥棱镜逆反射器接收角度范围限制而导致无法测量问题，研制开发了一种能使激光跟踪测量系统在动态条件下连续测量的角度自动校正装置。它主要由精密圆形导轨和角度方位自动调节机构组成，能使角锥棱镜在动态测量过程中始终指向激光跟踪测量系统，从而实现在动态条件下的连续工作。最后利用研制角度自动校正装置对激光跟踪测量系统进行了角度误差补偿实验，结果表明该装置使激光跟踪测量系统的水平角测量误差由34.69µm减小到9.71µm，垂直角测量误差由35.43µm减小到10.03µm，从而有效地提高了激光跟踪测量系统的角度测量精度。
关键词：激光跟踪测量系统;角度;校正装置;角锥棱镜

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发布时间：2020-08-12
微电铸工艺中含N’N-二乙基硫脲添加剂时金属铜填洞机理研究
张涛,吴一辉,杨建成,张平,刘永顺
2008, 16(9): 1701-1705.

摘要：为了研究含N’N-二乙基硫脲添加剂的微电铸工艺金属铜填洞机理，本文采用线性伏安法、循环电压电流溶出法(CVS)、扫描电镜(SEM)以及XRD测量法研究N’N-二乙基硫脲对微电铸工艺电化学行为的影响，并借助塔菲尔方程，研究微电铸铜反应过程中的电极动力学参数。结果显示：当微电铸铜工艺中加入N’N-二乙基硫脲添加剂时，产生活性极化，提高了铜离子还原时所需的活化能，金属离子的放电速度从2.2214 mA/ cm2降低到约0.076 mA/ cm2，这样增加了反应时的过电位，促使电极表面晶核成型速度增加，晶体成长速度由2.57μm /min 降低到约0.17μm /min，铜离子的平滑能力提高约50%。这样可以有效减小微电铸时的边沿效应，使金属铜具有良好的填充微型孔洞的能力。本实验通过微电铸工艺成功地将金属铜填充入宽为10μm，深宽比为4：1的微型凹槽中，且镀层内没有空洞、空隙以及细缝等缺陷。
关键词：微电铸工艺;N’N-二乙基硫脲;活性极化;电化学行为;填洞能力

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发布时间：2020-08-12
玻璃三通微流体管道热流变拉制仪的研制
张晓乐,侯丽雅,章维一
2008, 16(9): 1706-1711.

摘要：在玻璃三通微流体管道热流变拉伸成形工艺基础上，设计了玻璃三通微流体管道热流变拉制仪。在三通微管道拉伸成形过程中，变形区热软化后的V形玻璃毛细管，在冷却过程中一次性拉制成三通微管道，储液池在拉制过程的同时成型，并与三通管光滑连接。拉制仪可实现等内径和不等内径拉伸。通过对加热时间、拉伸行程和玻璃材料分配系数的调节，可以控制三通微管道各项参数。制备出的三通微管道内径在微米级，三根微管道在三通结点处光滑连通，表面张力成型的微管道具有较高的表面质量。以三通微管道和一维玻璃微管道为基础单元，组建了微流体管道网络。
关键词：微流体;拉制仪;三通微管道;微管道网络

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发布时间：2020-08-12
光电平台中陀螺解耦问题的研究
陈占军
2008, 16(9): 1712-1715.

摘要：光电平台的转动导致陀螺速度输出耦合，严重影响了平台的稳定。本文针对两轴、三轴光电平台中陀螺仪的解耦问题，进行了分析和探讨，并给出了两轴平台正割解耦，三轴光电平台正弦解耦的算法以及解耦软硬件处理技术。通过对三轴平台解耦实验，滚转轴22mV的耦合输入，解耦后降低到3mV，耦合程度降低86.4%，大大提高了平台高速运动时的控制性能和稳定精度。
关键词：速率陀螺;解耦;ARM;惯性导航

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发布时间：2020-08-12
声波探雷及其信号处理方法研究
王驰,李醒飞,刘志刚,付娟,梁光强
2008, 16(9): 1716-1721.

摘要：为了研究声波探雷机理，设计一个基于声-地震耦合的实验系统，并用曲线拟合的方法研究复杂的测试信号变化规律。首先，简述声-地震耦合基本原理，分析土壤-地雷系统的共振作用；然后，分别用喇叭和地震检波器串激发和接收地表振动；最后，采用平均值算法进行地表振动速度曲线拟合，并解释实验现象。结果显示有地雷的地表振动速度与无雷的比值在很宽的频带内都大于1，其峰值达24。表明地雷能引起地表振动的明显变化，所提出的实验系统及曲线拟合方法可用于声波探雷信号的进一步研究。
关键词：声波探雷;曲线拟合;声-地震耦合;信号处理

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发布时间：2020-08-12
广义B样条滤波器在表面形貌测量中的应用
张浩,袁怡宝,张峰,徐景波
2008, 16(9): 1722-1726.

摘要：摘要：为了提取工件表面轮廓中线，给出一种基于三阶广义B样条函数的数字光滑滤波器。首先由线性方程微分方程推导出广义B样条函数。接着，利用广义B样条函数和变分公式结合推导出数字平滑滤波器，该数字平滑滤波器由一IIR滤波器和间接广义B样条变换组成。然后，给出了数字平滑滤波器的具体的递归算法，并且证明了该滤波器的通用特性。最后提取了一实际工件表面中线。实验结果表明：该滤波器具有比高斯滤波器更好的截止特性，该算法利用普通计算机提取11200点数据表面中线仅耗时0.002秒。该滤波器具有可调平滑性，零相移特性，克服了传统三阶样条插值的曲率低和振荡的缺陷，其递归滤波器的具体算法，算法简洁，效率高。
关键词：广义B样条函数;光滑样条滤波器;形貌测量

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发布时间：2020-08-12
尺蠖型压电驱动器的闭环控制研究
赵宏伟,杨志刚,范尊强,张志宇,吴博达,程光明
2008, 16(9): 1727-1731.

摘要：针对尺蠖型压电驱动器的输出特性，提出利用驱动电压与输出位移分段线性拟合曲线、逐步“搜索”驱动电压值，从而逼近目标位置的闭环控制方法，分析了控制方法的可行性。针对该方法，构建了闭环控制试验系统，对该方法进行了验证，试验结果表明：采用该方法可以实现对尺蠖型压电驱动器的闭环精确控制，相比于开环工作而言定位精度提高了14.4%，该方法具有控制精度较高、响应迅速等优点。
关键词：压电驱动器尺蠖运动精密定位闭环控制

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发布时间：2020-08-12

信息科学

自组织LLE算法及其在人脸识别中的应用
冯海亮,李见为,黄鸿
2008, 16(9): 1732-1737.

摘要：流形学习方法可以有效的发现存在于高维图像空间的低维子流形并进行维数约简，近年来越来越受到生物特征识别和认知科学领域的研究者的重视。针对局部线性嵌入（Local linear embedding,简称LLE）流形学习算法存在的问题，本文提出了一种自组织LLE算法(Self-Organized LLE,简称SO-LLE)，该算法不仅能自动确定数据点邻域选择、减少运算量，而且能有效的发现嵌入于高维人脸图像的低维子流形。本文对SO-LLE算法进行了详细的理论分析，并应用各种数据集进行了仿真实验和分析。在公开的人脸数据库上的仿真实验结果表明,该方法能有效的提高人脸识别的性能。
关键词：人脸识别;流形学习;局部线性嵌入;自组织映射

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发布时间：2020-08-12
三维可逆混沌映射图像加密方法及其优化算法
李娟,冯勇,杨旭强
2008, 16(9): 1738-1745.

摘要：利用混沌拉伸和折叠的原理，提出了一种三维可逆混沌映射图像加密方法及其优化算法。将灰度图像用一个三维数据矩阵描述，根据提出的算法将该三维数据矩阵映射为二维数据矩阵。对此二维数据矩阵应用拉伸和折叠算法实现图像像素的置乱处理。最后将置乱后的二维数据矩阵还原为三维数据矩阵，得到加密图像。该加密方法是可逆的，可用于图像加密和解密。推导了加密和解密算法完整的数学表达式。由于图像数据量大，利用推导的数学表达式实现图像加密和解密时计算量较大，加密时间长，针对这个问题提出了一种优化算法。仿真结果表明该加密方法同时实现了像素置乱和像素混淆，抵御统计攻击的能力增强，密钥敏感度高，优化算法明显提高了加密速度。
关键词：图像加密;三维可逆映射;混沌

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发布时间：2020-08-12
脉冲磁场对皮层神经元瞬时外向钾电流影响的初步实验研究
李刚,贾方荣,林凌,程立君
2008, 16(9): 1746-1751.

摘要：摘要：目的：随着现代工业的发展，磁场对人体的作用日趋广泛，越来越多的磁疗仪器的产生，并有着确实的疗效，但其机理并未明确，本文通过实验研究了脉冲磁场对小鼠皮层细胞的瞬时外向钾离子通道影响，以求能到得到更明确的机理的解释。方法：瞬时外向钾电流具有维持兴奋性细胞静息电位，决定细胞的兴奋性等重要作用，本试验采用频率为15Hz、强度为1.4mT的超低频脉冲磁场对小鼠的脑皮层神经细胞进行刺激，而后应用全细胞膜片钳技术测量并研究其瞬时外向钾电流特性。结果：实验发现超低频脉冲磁场对瞬时外向钾电流IA有一定的抑制作用,脉冲磁场作用可显著地影响通道的激活，对照组和脉冲磁场作用组通道半数激活电压分别为13.25±2.22mV和30.98±4.11mV（n＝6, P<0.05）,斜率因子分别为24.00±2.05mV和23.30±2.13mV（n=6,P<0.05）。结论：结果表明脉冲磁场作用皮层神经细胞可以改变其瞬时外向钾通道特性，从而影响动作电位的形成和发放频率，调节神经元的生理功能,有利于受损神经元的恢复和再生。
关键词：瞬时外向钾电流;膜片钳技术;脉冲磁场;生物效应;神经元

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发布时间：2020-08-12
基于混合汇聚节点的无线传感器网络数据收集方法
马奎,黄河清,沈杰,姚道远,刘海涛,阴泽杰
2008, 16(9): 1752-1758.

摘要：在固定传感器网络中加入移动汇聚节点能降低整个网络的能量消耗、延长网络生存时间、增加网络容量。考虑网络中固定与移动汇聚节点共存的工作模式，提出了一种数据收集方法：在兼容网络原有固定汇聚节点模式的同时支持一个到多个移动汇聚节点，移动汇聚节点定期向其附近小范围内的传感器节点扩散自己的存在信息，传感器节点向离自己跳数最小的汇聚节点发送或者转发数据包。距离移动汇聚节点一跳的传感器节点通过应答-超时重传的方法来保证到移动汇聚节点的可靠数据传输。仿真研究表明：相对于传统固定传感器网络，使用该方法能够大幅度延长网络寿命(正常流量情况下延长600%以上，大流量情况下延长350%以上)；在网络高负载时最高数据传输成功率能达到91%，比节点全静止时提高了8.3倍，最低数据传输延迟仅为46.5ms，比节点全静止时减小了92%。
关键词：无线传感器网络;移动汇聚节点;混合汇聚节点模式;数据收集

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发布时间：2020-08-12
非稳定度度量的数据增强技术及其在超声立体视觉中的应用
刘宛予,刘文辉,胡珊,朱跃敏,Isabelle Magnin
2008, 16(9): 1759-1766.

摘要：目的：医学超声立体成像是超声三维成像的一种实现方法，它能够直观的显示人体内部组织器官的情况，但超声数据的声学噪声以及数据质量严重退化的特点导致成像图像质量较差，严重影响了该技术的应用和发展。因此本文提出一种新的算法来解决这一问题。方法：提出了一种新的度量非稳定度的数据增强算法，该算法能够突出图像变化较大的部分，例如边缘。从而实现对超声数据的增强。结果：通过兔子肝脏和12周胎儿的实际数据的计算，得到两者超声立体视觉图像的非稳定度。结论：由处理之前后的对比图像可清晰地看出利用所提出的非稳定度度量的数据增强算法可以有效改善超声立体视觉的成像质量。

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发布时间：2020-08-12
四极质谱检测中复合放大器的低噪声高带宽设计
吴保军
2008, 16(9): 1767-1772.

摘要：四极质谱峰信号是10-11A到10-6A级的微弱电流，并且快速变化，所以在大动态范围内实现低噪声和高带宽是设计关键。设计一种开环增益(ac)可调整的同相输入复合跨阻抗放大器，分析ac对信号和噪声的作用。在较低放大倍率时，改变ac后同相输入复合放大器会降低自身产生的噪声，实现低噪声；在较高放大倍率时，改变ac后同相输入复合放大器能扩展被极高阻值的反馈电阻和寄生电容降低的信号带宽。实验结果表明：与反相输入复合放大器相比，同相输入复合放大器在106-107V/A放大时能降低5-30%噪声，在108V/A放大时扩展带宽1.8倍并提高10-15%质谱峰强度，提高了质谱峰的信噪比。
关键词：四极质谱;跨阻抗放大;低噪声;高带宽

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发布时间：2020-08-12
基于小波变换、二维主元分析和EBF神经网络的指纹识别方法
罗菁
2008, 16(9): 1773-1780.

摘要：指纹识别是模式识别中的一个十分重要课题。结合小波变换(WT)、二维主元分析(2DPCA)和椭球基函数（EBF）特点，本文提出了一种基于WT和2DPCA的EBF神经网络指纹识别方法。首先，利用小波变换将原始图像分解为高频分量和低频分量，并忽略水平高频与垂直高频分量，获得原始图像的基本特征。然后，通过2DPCA算法对该图像进行降维，获取降维特征；最后结合椭球基函数神经网络(Ellipsoidal Basis Function Neural Network， EBFNN)完成指纹识别。本算法将2DPCA优化的特征提取与EBFNN的自适应性相结合，在FVC2000（国际指纹竞赛数据库）上作了测试。并与WT-PNN算法和WT-2DPCA-RBF算法进行比较。实验结果表明，本文提出的算法在平移、旋转及光照变化的指纹数据库上的识别效果优于WT－PNN算法和WT-2DPCA-RBF算法。
关键词：指纹识别;二维主元分析(2DPCA);椭球基函数;小波变换（WT）

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发布时间：2020-08-12
基于有序细胞自动机的图像加密方案
张晓岩,王超,孙志人,于杨
2008, 16(9): 1781-1786.

摘要：细胞自动机可以通过考虑一个系统的局部状态和整体状态之间的关系来展现该系统的复杂行为。正是由于细胞自动机的这种普适性，使得其在传统的密码学及图像处理中也得到了广泛的应用。本文中，我们结合Lafe给出的基于细胞自动机变换的压缩技巧提出了一个新的、基于有序细胞自动机的图像加密方案。新的方案既利用了基于细胞自动机的变换对二维图像具有良好压缩效果的特点，又提出了有序细胞自动机的加密技术弥补了Lafe方案中加密效果不理想的缺点。由于细胞自动机具有简单的平行结构、易于实践、密钥量大、加密速度快和成本低的特点，所以这种加密技术非常适用于光学实现领域的应用。
关键词：细胞自动;图像处理;图像加密;光学实现;密钥空间

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发布时间：2020-08-12
星点质心定位算法最优门限研究
潘波,杨根庆,刘勇,尹增山
2008, 16(9): 1787-1792.

摘要：采用合适的门限，质心定位算法可以获得相对最佳的定位精度。系统信噪比，光斑位置以及光学系统结构的不同，都将影响最优门限的取值。当前普遍采用的门限确定方法不能实现质心定位算法对门限动态最优化的要求。分析了影响最优门限的各种因素，提出了一种基于星点灰度信息的最优门限确定方法，通过研究星象灰度信息与最优门限的关系，制作了基于灰度信息的最优门限曲线模板，采用线性插值方法确定最佳门限的取值。通过仿真实验验证，证明该方法能够实现星点质心定位算法的门限取值最优化。在不同信噪比情况下比现有门限确定方法均能获得更高的质心定位精度。
关键词：质心法最优门限亚像素定位

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发布时间：2020-08-12

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