使用图像数据的动态采光模拟装置

该文提出一种利用人工天空解决现有采光模拟装置在模拟准确性、模拟中未能包含光色信息以及不能实现动态采光模拟的问题。基于图像的采光模拟方法,即使用天空亮度分布图像数据作为模拟装置的输入数据,通过理论分析以及实际测量,针对情况最复杂的多云天天况提出了划分日面范围及通过计算推导其亮度值的方法,解决了太阳直射光难于准确模拟的问题。发现所提出的采光模拟装置机械结构、天穹半球内发光部分设计方案以及控制方案具有合理性,而且该装置具有模拟准确、包含天然光光色信息、可实现动态采光模拟等特点。     

3种光源下的朗伯体表面反射模型

为了理想化物体表面反射模型，通过辐射度学和球面三角公式推导出条形光源、均匀光源和半球均匀光源照射下的朗伯体场景辐射亮度，进而得到了3种光源下的朗伯体表面反射模型.     

用蚁群系统研究天空亮度分布模型

利用了一种崭新的求解复杂优化问题的启发式算法——蚁群系统来研究信息分析法天空亮度模型。通过蚁群系统对天空亮度各影响要素的分析优化处理,得到天空亮度相对分布表达式的各系数值。并在此基础上开发了一套方便实用的天空亮度模型计算软件,提供直观而方便的计算手段。该模型具有较高的精度,这为天然光利用,特别是采光设计的高精度和标准化工作提供了无论理论上还是运用上都非常有价值的结果。     

用鱼眼镜头数码相机测试天空亮度分布

为了解决天空亮度测试中存在的同步性差和误差大的缺陷,采用带鱼眼镜头的数码相机测试天空亮度。通过对鱼眼镜头及数码相机光学特性的研究,得到从数码照片上提取被测天空元亮度及位置信息的方法,确定其曝光参数及线性亮度记录范围,并通过对相机稳定性、鱼眼镜头透光率等误差进行分析修正,获得了精度较高的天空亮度分布测试值。为采光研究及采光观测提供了重要的技术手段。     

圆形径向梯度表面能材料表面的凝结换热系数

在均质表面上的单个球缺形液滴换热模型和液滴通用尺度分布规律的基础上,结合梯度表面能材料表面上的液滴分布和凝结换热特性,得到了圆形径向梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热计算式．在此基础上,研究了壁面过冷度、接触角梯度、工质物性等参数对梯度表面能材料表面滴状凝结换热性能的影响．     

神经反馈治疗对注意力缺陷多动障碍儿童脑电相干性影响的研究

比较Theta/beta神经反馈治疗前后脑电相干性的变化,从而证明神经反馈对注意力缺陷多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder,ADHD)儿童脑电存在积极正向影响。通过采集16例ADHD患者神经反馈前后清醒闭眼脑电和16例正常儿童清醒闭眼脑电数据。研究了6个频段半球间和半球内脑电相干性。结果表明,神经反馈训练后ADHD儿童中短距离半球内theta频段相干性显著降低,长距离半球内theta和alpha频段相干性显著增加。在额区和颞区半球间alpha频段相干性显著增加并且theta频段相干性显著降低,在中央区-顶区-枕区半球间delta和theta频段相干性显著降低。可见,theta/beta神经反馈能影响ADHD儿童异常脑电活动,从而改善ADHD症状。神经反馈干预训练对脑电相干性有积极的影响,脑电相干性参数能够为评价神经反馈的作用提供一种客观的技术方法。     

金鱼卵的皮层反应

金鱼卵皮层中有１￣３排皮层小泡，后者有两类：一类是由电子致密物质组成的髓部，四周则为低电子致密物质所围；另一类是由多种电子致密物质组成，形态十分特殊。受精１０￣２０ｓ，动物半球就有少量的皮层小泡发生胞吐作用，在其排出物的外面覆有少量细胞质，受精３０ｓ后，位于动物半球的皮层小泡开始大量地进行胞吐，并渐向植物半球传递，整个胞吐过程历时约２ｍｉｎ左右。受精３ｍｉｎ，卵表面开始修复，在此过程中卵表面微绒毛     

脉冲激光诱导Zn/InP掺杂过程中温度分布的数值计算

脉冲激光诱导InP的Zn掺杂过程中，金属-半导体分界面附近的温度是影响掺杂浓度和掺杂深度的一个重要因素．确定材料的温度分布有利于合理选择激光功率、辐照时间等工艺参数使表面或界面达到预期的温度．本文分析了脉冲激光诱导InP掺杂Zn的过程，利用数值计算的方法，计算了在简化一维模型下激光辐照过程中材料的温度场分布，得到了材料表面温度、金属-半导体分界面温度与激光脉冲宽度的关系，两者都近似呈线性关系，表面温度和分界面温度相差不大，这与解析方法得到的结果基本相同．研究表明，通过数值方法给出材料中温度场分布情况，可以直接在普通的PC机上计算任意给定时刻材料表面温度和金属-半导体分界面的温度．     

海面舰船目标紫外和可见光波段散射特性研究

采用Mote-Carlo方法构造了二维随机粗糙海面.利用海面双向反射分布函数(BRDF)模型计算了海面在紫外和可见光波段的辐射亮度,并与大气传输软件Modtran计算结果进行了对比分析.基于目标表面材料BRDF模型,计算分析了海上某舰船目标分别在紫外和可见光波段对背景辐射的散射亮度,并与海面背景辐射亮度进行了对比.结果表明,在紫外和可见光波段,海面背景辐射对舰船目标亮度的影响可以忽略,探测时间和方位、舰船表面材料、目标形状以及探测波段等因素,共同决定了舰船目标的散射特性,为实现海面舰船目标的多波段实时探测与识别提供一定的参考依据.     

空间关节弹性球形制动器结构优化设计

为解决机器人手腕空间多方向制动问题,研究了一种气动弹性球形制动器.该制动器为常闭式结构,主要由球座、内弹性半球和气动柔性轴向驱动器等组成.根据设计要求,采用有限元方法确定球座与内弹性半球的合理过盈量.结果显示:当安全系数取1.3,球座与内弹性半球的合理过盈量为0.12 mm时,能够确保3 N·m的扭矩;采用正交法有限元仿真计算,分析了内弹性半球拉耳位置、开槽深度和拉力大小3个因素对球形制动器制动效果的影响.结果表明:最大位移随开槽深度的加大而提高,位移分离比随拉耳位置距离的增加而减小.最优的参数组合是拉耳位置距离10 mm,拉力15 N,开槽深度25 mm,此时球形制动器制动效果最佳.     

基于位平面分解的E∞自动提取去雾算法

如何合理地选取天空区域来获取天空亮度值（E∞）是雾化图像复原中的关键技术问题．本文通过位平面分解法分割天空区域并运用椭圆最小二乘法拟合日周光散射光圈,并自动确定目周光的中心,将中心点的亮度与天空区域平均亮度的加权值作为最终提取的天空亮度值;最后运用大气散射模型对雾天降质图像进行复原．实验结果表明利用自动提取的天空亮度值获得了理想的去雾效果．     

利用多角度热图像提取冠层组分温度和方向亮温

为了给热辐射方向性研究提供准确的组分温度分布和方向亮温数据,提出了一种新的基于热像仪的实用测量方法.该算法包括2个部分:1)采用"热像仪一定面积法"的改进方法"虚拟圈"结合"交叉点法"自动提取植被冠层方向亮度温度,并进行时间效应纠正;2)在假设发射率已知的条件下,利用"开放度"的概念去除多次散射和天空下行辐射的影响,给出更精确的组分温度分布信息.采用2006年4月20日北京小汤山小麦地的测量数据进行了初步分析.获取的方向亮温可以较好地反映地表热辐射方向性规律,热动力学温度提取误差均值小于1 K.     

结合天空分割修正的快速去雾方法

针对目前去雾算法对高亮天空区域处理不理想,以及去雾后的图像整体视觉效果较差的问题,提出一种结合天空区域分割修正的快速雾天图像复原方法.首先,对输入图像进行白平衡处理;其次,根据大气散射物理特性和光学成像特性对大气耗散函数做初始估计,判断是否存在天空区域,若存在天空区域,结合对比度增强调整,Otsu算法(大津法)分割出天空区域,修正天空区域的大气耗散函数;最后,由大气散射模型得到复原图像,并对复原图像做亮度调整.实验结果表明:该算法具有较强的场景适应能力,能很好地处理天空区域;复原图像具有较好视觉效果,而且执行速度更快.     

3mm波段天空亮温的计算

依据建立的3mm波段晴空亮温理论模型,对晴空3mm天空亮温进行了理论和实验研究,提出了根据地面气候条件来求取天空亮温的简单实用方法．理论计算和实际测量结果的误差分析表明：3mm天空亮温的计算是正确的,用此计算值来进行金属目标辐射亮温估算是可行的,简化的理论算法完全满足工程应用的要求．     

基于拓扑优化技术的导光板散射网点设计方法及其实现

为了解决机舱导光板传统设计方法下出光不均匀问题,根据球面点光源在空间中的光学传播特性以及导光板散射网点的散射原理,建立了三维坐标下的光照度模型,将拓扑优化理论与出亮度-网点直径数学模型相结合,以导光板散射网点直径为设计变量,以光照度-网点直径数学模型为目标函数来建立拓扑优化模型,推导出了一种基于拓扑优化方法的导光板散射网点出射照度的最优化设计方法。利用MATLAB编程对模型进行最优化求解和仿真,对仿真结果进行归一化,最终得到基于MATLAB程序下的导光板散射网点模拟仿真效果图,实现了通过导光板反射光的亮度最均匀化。将仿真结果与现有传统的光学软件下的结果进行对比,显示该方法下的散射网点仿真效果及出光均匀度优于传统光学方法下的仿真效果。     

自适应隧道节能照明控制系统设计方案

本文阐述了一种自适应隧道节能照明控制系统,其核心思想是“车近灯亮、车过灯灭”及LED隧道灯组亮度自动调节.该系统的控制器核心单元基于FPGA进行设计,控制器对传感器采集到的信息（隧道内外的光照强度、隧道内车辆的通行情况等）进行运算和处理,产生相应的PWM信号去调整其所控制LED隧道灯组的亮度,以解决过度照明或亮度不足的问题,并与其它控制器进行信息交换;后级控制器依据前级发送的控制指令及其传感器检测的实时信号进行运算和处理,实现隧道路段照明的选择性开关及亮度自动调节,达到自适应系统控制之功能.     

Road surface mirage： A bunch of hot air？

The inferior mirage from road surfaces is a common phenomenon, which can be easily seen in everyday life. It has been recognized in the literature as a light refraction phenomenon due to the refractive index gradient caused by the temperature gradient in the air strata above the road surfaces. However, it was also suggested that the mirage is just a phenomenon of specular reflection at grazing incidence. Because of the lack of reasonable and quantitative evidence, the generally accepted light refraction theory has not yet been refuted. Here we show some mirror-like reflection images captured from a road surface stretch in Yujiashan North Road, Wuhan, China, when there was no obvious temperature gradient on or above the road, measured on a winter day in December 2009. This provided direct evidence to doubt the temperature induced light refraction mechanism of the inferior mirage. Furthermore, the critical grazing angle of about 0.2° to the road plane where the mirror-like reflection appears could not make the rough surface scatter incident light as a smooth surface according to the Rayleigh criterion. Therefore the phenomenon is a mirrorlike observation effect of scattering from the surface, which cannot be entirely explained by light refraction via air strata. The results demonstrate that the image-formation mechanism and the observer-based-analysis method shown here potentially offer a means of understanding a wide range of scattering phenomena from rough surfaces at grazing angle; for example, the superior mirages of unusual brightness occasionally observed over frozen lakes and the off-specular reflection phenomenon.     

天空冷背景下受力岩石微波辐射特征实验研究

分析了环境因素对微波辐射观测的影响机理. 以此为基础,在天空冷背景条件下,利用岩石试验机、微波辐射计、声发射、温度测试仪等,开展了岩石弹性变形阶段循环加载微波辐射变化特征的室外观测实验. 结果表明,在天空冷背景下能可靠获取岩石受力变形过程中的微波辐射能量变化信息. 花岗岩弹性变形阶段的微波辐射亮温变化与应力间呈同步性很强的正相关关系,相关系数达0.94; 岩石表面的温度变化与应力间亦呈正相关,但其变化滞后于应力变化,且单位应力的微波亮温升幅远大于表面温度升幅. 实验证实了利用微波辐射观测手段可有效探测岩石受力引起的岩石内部应力状态的变化.     

利用激光散射原理测量零件的表面粗糙度

运用激光束在加工表面上的散射原理,通过对国内外现有测量方法及测量仪器的研究分析,提出了利用激光散射原理测量表面粗糙度的方法,这种方法作为表面粗糙度的在线测量具有很好的应用前景.