光学相干层析技术微流场三维可视化测速方法

为实现微流场3D 可视化速度测量,建立了基于光学相干层析技术的微粒子跟踪速度测量系统。对系统组成原理、微粒子图像提取、匹配和速度计算方法等进行研究。介绍了频域光学相干层析技术、微流场速度测量系统组成及对渗入微粒子的微流场扫描及三维成像方法。利用中值滤波、最大类间方差二值化和体积滤波等方法搜索流场中各个微粒子,实现全流场流动特性3D 可视化;利用微粒子之间距离、灰度二阶矩建立代价函数,对不同时刻扫描得到的微粒子进行匹配,根据微粒子三维坐标求其运动速度。对对流流场进行了测量,实现了微米级空间分辨的微粒子图像与速度矢量显示。适合于复杂微流场的三维速度检测,对微流动器件流动特性研究具有重要意义。     

动态背景下的光流场计算方法

通过计算光流场来检测场景中的运动目标是计算机视觉中非常重要的研究课题,而光流场计算的精度直接关系到目标检测的准确性。针对实际拍摄的视频中由于背景存在运动而导致光流场中运动目标不突出的情况,提出了一种基于分块积分投影配准算法的光流场计算方法。首先利用提出的分块积分投影配准算法得到图像背景的运动参数,然后对背景进行运动补偿,再利用L-K算法求取运动补偿后图像中有效区域的光流场。通过真实视频对算法进行验证,并将结果与经典的L-K算法结果进行了对比。对比结果显示:本文所提算法计算得到的光流场中运动目标更加突出,算法效果较好。     

关于CFD流场后处理软件的开发及应用

计算流体动力学(CFD)越来越多地应用在许多学科领域,CFD后处理一直是该领域的热点和难点之一。应用VB 6.0可视化语言开发具有自主知识产权的流场后处理软件,针对特殊应用定制了文件数据格式、稳态和非稳态三维流场显示、图形缩放、箭头美化和容器轮廓显示等功能,同时也可以进行图形区域选择、拷贝、清除、橡皮擦、手工画笔等操作。最后软件应用于三维中间包钢水非稳态流动的数值模拟,较好地实现了软件的各种功能,为CFD流动的计算结果分析和处理提供方便。     

飞机发动机尾流流场数值模拟与红外特性计算

建立飞机尾喷管的三维几何模型,利用Fluent 6.3.26软件对喷管外的流场区域进行数值模拟,基于发动机完全燃烧假设得到尾焰流场温度、压强等流场数据。利用K-分布法计算尾焰气体辐射参数,采用反向蒙特卡洛法(RMC)对气体红外辐射特性进行了计算,最终获得尾焰的红外辐射图像。     

氦氖激光全息术在超音速风洞流场定量显示中的应用

讨论了氦氖激光全息术在超音速风洞流场定量显示中的应用。给出了两个轴对称流场的计算结果。实验表明:氦氖激光器作为流场显示的全息干涉记录光源也能够适用于大型风洞。     

某型无人机机翼三维湍流流场数值模拟

无人机机翼的气动特性关系到无人机的飞行性能．常规设计采用经验设计并注重风洞试验。本文采用计算流体力学软件对某型无人机机翼的三维外部流场进行模拟,得到了机翼三维气动特性。对数值结果与实验结果进行了比较分析,说明所采用的模型和方法能够正确地模拟机翼外部的复杂流动特征,为机翼的设计和改进奠定了基础。     

三维重建图像在水平视差大深度积分成相的放大

在这篇论文中,一个能放大三维重建图像的水平视差积分成像被提出.自从水平视差积分成像为我们提供一个三维的自然图像列,三维图像放大的实现是通过观察重建图像在水平自然图像列和垂直图像差行技术的合成使用.为了显示被提出积分系统的可能性,做了一些关于三维图像放大的实验,实验结果被提出.     

细水雾流场三维LDV测量

三维LDV（Laser Doppler Velocimeter)系统基于多普勒频移和多普勒相位差原理,可以用于流动速度测量。本文阐述LDV流动速度测量技术,并对超细水雾流场进行了三维速度测量,得到了合理的实验结果。     

基于DPIV和LIF联用实现对微流场的可视化测量

微流场的测量是目前微流体技术研究的一个难点。为了对微流场进行可视化测量,基于DPIV和LIF联用技术设计了一个微流场的测试系统。该系统以共焦成像的方式,同时测量微流场的速度场、温度场分布,为微流场的流动分析、热分析提供技术支持。所测得DPIV和LIF的图像经过处理,并用图像相关法将所得到结果进行测量。速度场用流动矢量图表示,温度场用伪彩色图表示,实现了对微流场的可视化测量。DPIV和LIF联用法具有可操作性好、测量精度、光路调节简单,测量时间短、效率高等优点。     

三种典型流动状态下的喷流红外辐射特性

计算了欠膨胀状态、设计状态和过膨胀状态三种典型流动状态下的轴对称收扩喷管在3~5 m波段的喷流红外辐射传输特性,并对三种状态的计算结果进行了分析比较。流场采用有限体积法和重整化群（RNG）k-湍流模型求解N-S方程得到,喷流的红外辐射强度采用有限体积法结合窄带模型求解吸收发射性介质辐射传输方程得到。计算结果显示:欠膨胀状态的喷流红外辐射强度最大,设计状态与过膨胀状态的喷流红外辐射依次降低,随天顶角的增大差距增大,这与喷流的流动特点有关,说明喷流流动特点的改变影响红外辐射的大小,通过控制喷流的流动可以控制喷流红外辐射强度。     

转动腔体中射流特性的有限元分析

论述了采用有限元法分析转动腔体中射流特性。利用ANSYS-FLOTRAN CFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了在输入不同角速度时二维腔体中由喷嘴喷出气体的流场。结果表明,腔体静止时,射流速度沿腔体中心轴对称分布,腔体中心轴上的速度最大,两侧流速逐渐减小,近壁处为零;腔体转动时,在哥氏力的作用下,射流中心发生偏转,流场相对于腔体中心轴不再对称分布,腔体中各点处的流速分布随角速度而变化,压电射流角速度传感器利用这一特性敏感角速度。     

基于集成成像的三维空间数字水印新技术

提出了一种基于集成成像的数字水印技术,利用基于智能深度反转模型的计算集成成像系统,生成三维数字水印;设计基于离散小波变换的嵌入与提取算法,实现了水印信息的隐藏,并利用集成成像显示三维数字水印。通过实验证明,表明新技术产生的三维数字水印不仅满足了稳健性和安全性的要求,且图像质量和显示效果均符合人类视觉模型的要求。该研究工作为三维数字多媒体产品的版权保护提供了新的思路及解决手段。     

Characterization of Wet Batch Cleaning Process in Advanced Semiconductor Manufacturing

Wet cleaning of silicon wafers is an essential step in the fabrication of semiconductor devices. With diminishing feature and, consequently, critical particle sizes, cleaning requirements have become even more stringent. Hence, it is imperative that an understanding of the cleaning process be obtained in order to achieve the desired cleaning efficiencies. Ultrasonic and megasonic cleaning baths are the norm in advanced fabrication lines for batch cleaning of wafers. The fluid flow in these baths is quite complex and strongly influences removal of contaminant matter from the wafer surface. To better understand the effect of fluid flow on cleaning of polymeric contaminants, chemical etch experiments have been conducted using a cleaning solution on tetra-ethyl orthosilicate (TEOS) blanket wafers. The experimental results indicate a certain degree of nonuniformity and asymmetry in an otherwise symmetric system. A qualitative analysis of the observed nonuniformity has been conducted through computational fluid dynamics (CFD) simulations of the flow within the tank using a commercial CFD tool, FLUENT 6.2. An analogous heat transfer model has been set up with the CFD model, to simulate mass transfer effects resulting from the etching of the TEOS film in the experiments. A comprehensive sensitivity analysis has also been conducted within the CFD model for various parameters that might be responsible for the experimental asymmetry.      

喷气织机主喷嘴气流三维数值模拟与分析

利用计算流体力学CFD软件对主喷嘴内部气流进行了三维数值模拟,获得喷气织机主喷嘴内部气流压力、流速、马赫数等流场特性的分布曲线,并就流场的轴向径向气流速度模拟结果进行了详细的分析评价。模拟结果验证了计算模型的可行性和有效性,对于进一步了解实际系统流场特性并提高喷气织机气流性能具有重要意义。在一定程度上为主喷嘴内部流场分析和结构设计奠定了基础,为主喷嘴结构设计缩短研制周期,提高效率,节约成本提供了参考依据,是喷气织机气流引纬技术研究的一个重要发展方向。     

Analog Integrated 2-D Optical Flow Sensor

I present a new focal-plane analog very-large-scale-integrated (aVLSI) sensor that estimates optical flow in two visual dimensions. Its computational architecture consists of a two-layer network of locally connected motion units that collectively estimate the optimal optical flow field. The applied gradient-based optical flow model assumes visual motion to be translational and smooth, and is formulated as a convex optimization problem. The model also guarantees that the estimation problem is well-posed regardless of the visual input by imposing a bias towards a preferred motion under ambiguous or noisy visual conditions. Model parameters can be globally adjusted, leading to a rich output behavior. Varying the smoothness strength, for example, can provide a continuous spectrum of motion estimates, ranging from normal to global optical flow. The non-linear network conductances improve the resulting optical flow estimate because they reduce spatial smoothing across large velocity differences and minimize the bias for reliable stimuli. Extended characterization and recorded optical flow fields from a 30 × 30 array prototype sensor demonstrate the validity of the optical flow model and the robustness and functionality of the computational architecture and its implementation. Alan A. Stocker received the MS degree in Material Sciences and Biomedical Engineering and the PhD degree in Physics from the Swiss Federal Institute of Technology in Zürich, Switzerland, in 1995 and 2001, respectively. In 1995, he was with the Institute for Biomedical Engineering at the Helsinki University of Technology, Finland, where he performed his master's thesis. In the end of 1995, he joined the Institute of Neuroinformatics in Zürich where he graduated with a dissertation about the analysis and the design of analog network architectures for visual motion perception. Since 2003, he is a postdoctoral fellow at the Center for Neural Sciences of New York University. His research interests are in computational neuroscience with a focus on models for primate's visual motion system. Furthermore he is interested in the analysis and development of neurally inspired, computationally efficient hardware models of visual perception and their applications in robotics.     

基于帧间差分和金字塔LK光流法的运动目标检测

针对用于运动目标检测的光流算法存在处理复杂、计算量大等问题,提出一种帧间差分算法和金字塔LK光流法相结合的运动目标检测方案.该方法先对视频图像进行帧间差分处理,得到图像的运动区域,再对该运动区域进行金字塔LK光流计算,减少了计算区域,提高目标检测的速度.最后在搭建的视觉避障平台上使用LabVIEW语言进行算法程序验证,实验结果证明了算法的有效性.     

洁净室中高效过滤器出风效果的模拟分析

根据计算流体力学的相关原理,以CFD软件为工具,对洁净室高效空气过滤器应用的送风口的散流板进行研究,得出其出风效果及速度衰减曲线等,更加准确地模拟分析了不同形式散流板在洁净室中的速度流场特性。     

GaN-MOCVD设备反应室流场的CFD数值仿真

采用计算流体力学方法对生长半导体材料GaN的重要设备MOCVD(金属有机物化学气相沉积)反应室中的流场结构进行了三维数值仿真.数值模拟采用基于非交错网格系统的SIMPLE算法,用有限体积方法对控制方程进行离散,并采用改进的压力-速度耦合方法进行求解.数值仿真给出了具有复杂几何结构和运动方式的GaN-MOCVD反应室中的流场结构,研究了改变几何尺寸和运行参数对MOCVD反应室流场结构的影响,对正在试制开发中的MOCVD设备的几何结构的改进和运行参数的优化提出了指导性建议.     

高功率TEACO_2激光器主机流场优化研究

为提高TEACO2激光器放电区气流分布均匀性,解决手工计算方法无法对复杂流场进行全面准确分析的问题,采用计算流体动力学（CFD）方法,应用Fluent软件对激光器主机流场进行计算模拟,分析确定了影响因素。通过对流场进行优化改进,使放电区气流分布不均匀度纵向由8.3%降低到5.2%,横向由2.3%降低到0.78%,从而使激光器稳定放电重复频率由330Hz提高到405Hz。     

本征正交分解在气动光学畸变仿真中的分析与应用

通过本征正交分解研究湍流流场相干结构和所造成的气动光学畸变间的关系.以高速导弹红外窗口绕流流场的计算流体力学结果为源数据,通过奇异值分解实现流场折射率场的本征正交分解.比较折射率场的低阶奇异值和源数据产生的气动光学畸变参数光程差,二者有很好的吻合性.由此提出一种采用折射率场的奇异值直接仿真光程差的简易算法.仿真表明只利用二维折射率场的第一阶奇异值即能描述畸变波前的特性,其光程差的相对误差不超过±2%,验证了湍流中的相干结构造成了大部分的气动光学畸变.