Abstract ：

光学显微成像技术无论是在临床诊疗还是在基础科学研究上都发挥着重要的作用。伴随着新型荧光探针、光学控制、探测器件的不断发展,超分辨光学显微技术突破了传统光学衍射极限的限制,为现代生物医学研究提供了新的工具。在超分辨显微成像技术中,结构光照明显微镜(SIM)通过空间编码的结构光照明样品,将样品部分超出衍射极限的高频信息调制到低频中,从而通过光学系统实现超分辨成像。SIM具有成像速度快,光漂白和光毒性弱以及对荧光染料的非特异性需求等优点,被广泛应用于活细胞超分辨光学显微成像。本文回顾了SIM技术的重要原理与技术进步,重点介绍了SIM硬件设计与图像重构算法中关键的实验要点与技术难点,列举了现阶段SIM在生物成像中的部分应用,探讨了SIM未来的发展方向。期望本文能为SIM的设计和使用者提供一定的指导。

Keyword ：

超分辨显微镜 结构光照明显微镜 图像重建算法 显微 荧光显微镜 硬件设计方法

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Abstract ：

多图检索算法是查询图与其内容相关图像联合进行的图像检索算法。在之前的多图检索算法研究中,大量噪声特征被引入到最终的空间一致性度量,从而导致检索精度无法提升,所以这里提出一种基于SIFT特征权重排序的多图关联图像检索方法。将查询图像和本地存储的一些内容相关的图像进行联合,并从中筛选出最具有代表性的特征点,而后对这些特征点进行权重的计算和排序,以达到更高的检索精度。实验证明这种方法大大减少了特征点的数量,增加了图像检索的健壮性。

Keyword ：

SIFT特征 多图检索 空间编码 小波描述符 颜色矩阵特征

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本发明公开了一种空间编码超声阵列超快探测与定位系统及方法，首先以不同间距排布的N个超声传感器阵元形成空间编码超声探头阵列，且任意两相邻和不相邻阵元的间距都不相同；然后同时激励传感器阵列各阵元产生N个向四周传播的超声波脉冲，从而在不同方向上产生具有不同时间间隔Δti＝di×cosθ/c排布的脉冲序列Pθ，其中c为超声波传播速度。某一方向上传播的超声波遇到探测目标反射形成与该入射波具有相同编码的脉冲序列回波，并被超声传感器阵列接收作为回波信号，最后将接收到的信号与不同方向的入射波信号进行相关计算，根据相关峰值出现的时间和入射波方向，即可获得回波信号的距离和方向信息，从而实现单个测量信号即可实现对目标进行超快探测和定位。

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光学显微成像技术无论是在临床诊疗还是在基础科学研究上都发挥着重要的作用。伴随着新型荧光探针、光学控制、探测器件的不断发展,超分辨光学显微技术突破了传统光学衍射极限的限制,为现代生物医学研究提供了新的工具。在超分辨显微成像技术中,结构光照明显微镜(SIM)通过空间编码的结构光照明样品,将样品部分超出衍射极限的高频信息调制到低频中,从而通过光学系统实现超分辨成像。SIM具有成像速度快,光漂白和光毒性弱以及对荧光染料的非特异性需求等优点,被广泛应用于活细胞超分辨光学显微成像。本文回顾了SIM技术的重要原理与技术进步,重点介绍了SIM硬件设计与图像重构算法中关键的实验要点与技术难点,列举了现阶段SIM...

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超分辨显微镜 结构光照明显微镜 图像重建算法 显微 荧光显微镜 硬件设计方法

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本发明提供的一种采用调制激光扫描技术的空间编码光栅发生器，包括电机、可调制激光准直光源和安装有反射镜和柱面镜的旋转框，电机带动旋转框恒速转动，可调制激光准直光源发射的激光束自旋转框的光入口进入照射在柱面镜上，柱面镜和反射镜能够将轴对称圆形光束扩展为扇形面光束，并将光轴方向扭转90度自出光口射出，形成垂直光带，电机以高转速保证摄像机可以拍到稳定的光栅图案，由于采用激光束作为光源，提高了成像的清晰度，同时采用电机旋转带动反射镜转动，能够实现360°旋转，大大提高了光栅宽幅。该空间编码光栅发生器结构简单，降低了空间编码光栅发生器的制作成本。

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本发明一种基于非等宽动态条纹空间编码的大尺寸空间动态测量系统及方法，方法通过非等宽移动条纹对空间进行编码并基于投影仪或空间光发生器投影光信息使实现对大尺寸空间动态测量；通过数台投影仪或空间光发生器对测量空间进行非等宽线性条纹循环滚动投影，确保光电传感器接受时序的投影码并能够准确的进行解码，得到光电传感器在各个投影仪图像坐标系中的等效射线方程，通过最小二乘解算出光电传感器的空间坐标。系统由若干台投影仪及其控制系统和光电传感器与坐标算法载体组成，成本低廉，系统工作流程简单易于实现，能够实现测量空间内的并行测量，测量系统自身无振动源，测量性能稳定，具有一定的动态性能，能够胜任一定精度要求的测量任务。

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本实用新型提供的一种采用调制激光扫描技术的空间编码光栅发生器，包括电机、可调制激光准直光源和安装有反射镜和柱面镜的旋转框，电机带动旋转框恒速转动，可调制激光准直光源发射的激光束自旋转框的光入口进入照射在柱面镜上，柱面镜和反射镜能够将轴对称圆形光束扩展为扇形面光束，并将光轴方向扭转90度自出光口射出，形成垂直光带，电机以高转速保证摄像机可以拍到稳定的光栅图案，由于采用激光束作为光源，提高了成像的清晰度，同时采用电机旋转带动反射镜转动，能够实现360°旋转，大大提高了光栅宽幅。该空间编码光栅发生器结构简单，降低了空间编码光栅发生器的制作成本。

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随着科技的不断发展，图像检索领域开始引起广大研究者的重视，如何快速并且准确的查找图像已经成为了众多研究者的主要研究对象。传统的图像检索是基于单张图片作为查询图进行检索的。本文提出一种多图检索的算法，将查询图与其内容相关图像进行联合，使最后的检索精度得到一定程度上的提升。 在之前的多图检索算法研究中，大量噪声特征被引入到最终的空间一致性度量，从而导致检索精度无法提升，基于这个缺点本文从两个方面进行了方法的改进，分别提出了一种基于SIFT特征权重排序的多图关联图像检索方法和基于显著空间位置的区域划分与权重计算的方法。第一种方法将查询图像和本地存储的一些内容相关的图像进行联合，并从中筛选出最具有代表性的特征点，而后对这些特征点进行权重的计算和排序，以达到更高的检索精度。第二种方法是对空间一致性检测进行了改进，将图像划分为多个区域，并将这些区域加以权重，得到区域之间的关系和区域内特征之间的关系。然后用区域内特征点之间的关联性作为判断空间一致性的基本单位，对特征点的相似度进行判断。最终生成区域和特征的位置空间描述符并形成一张索引表以加快两张图象的匹配速率。 本文提出的多图搜索的方法可以通过少量全局特征从本地筛选出相关图片，对图像集的特征进行筛选和优化，并且进行空间一致性检测从而得到较好的检索结果，从实验结果可以看出其性能要远远优于其他的多图检索方法。

Keyword ：

SIFT特征 多图检索 空间编码 显著区域

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随着计算机科学、互联网、多媒体等技术的快速发展，图像数据大规模地迅速增长。基于哈希的图像检索技术作为基于内容的图像检索领域关键方法之一，其实质是在保持数据相似性的条件下对高维数据进行大比例压缩，能有效地减少数据的存储开销，进而提高图像检索的效率。近年来，通过对基于哈希的图像检索技术的深入研究，研究者们提出了一些有效的方法；然而目前多数基于哈希的图像检索技术主要集中在对哈希投影的优化研究，并未很好地考虑到减少量化过程的信息损失。因此对基于量化的图像哈希方法的研究具有重要的意义。 本文在基于向量量化的哈希的基础上，给出了减少量化过程中的信息损失的解决方法。本文的主要研究内容包括：1）针对标量量化的非自适应投影空间划分，割裂了投影数据各个维度间的联系以及有限的距离度量范围的问题，本文提出了一种基于旋转量化的哈希方法。该方法首先考虑将投影向量作为一个整体，利用投影数据集的空间分布来学习得到子空间区域的划分；同时考虑了量化阶段带来的信息损失，通过学习一个最优旋转矩阵来进一步减小量化误差；最后，采用欧氏距离来计算向量间的距离，大大提升了距离度量范围，有效地计算了相似度。2）针对子空间方差各不相同的问题，提出了基于自适应多位编码量化的哈希算法。具有较大方差的数据子空间携带了更多信息量需要更多的比特位来进行编码；为此，本文首先提出了一种子空间自适应编码分配方法，从而根据子空间方差大小来分配二进制编码；然后进一步优化了子空间编码分配使其满足不同的限定条件，以提高编码分配的合理性。 最后，本文在各种公开的图像数据集上对算法进行了验证。实验结果表明：本文算法在确率、召回率方面均具有明显优势。相应的研究成果可广泛应用在电子商务、医疗诊断、版权保护等领域。

Keyword ：

哈希 投影 图像检索 向量量化

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随着通信技术在军事领域的广泛应用，战场环境变得愈来愈复杂，传统雷达很难完成实时的多目标多任务处理；地震等自然灾害的频发使得对生命特征的探测非常重要，传统的检测设备受限于微波带宽使得捕捉性能有待进一步提高。MIMO雷达利用阵列单元信号间的独立性，提高了信号检测能力且具备超宽带微波成像的潜力，可广泛应用于国家防御系统等军用方面以及探测生命体征等民用方面。 本文源于课题组和空军工程大学合作的横向课题“MIMO雷达反隐身实验系统”，项目要求在模数混合模式下实现四路中频信号的收发、处理并将计算结果显示在PC机上。论文承担的是其中信号产生板的研制，并在DSP+FPGA架构的基础上利用LVDS通道实现向信号处理板传输多通道雷达回波数字信号的功能。 本文首先介绍了实验系统的整体结构，在此基础上给出了硬件平台的设计方案。在设计方案的指导下，本文完成了信号产生板的接口定义、模块化的原理图设计和6层PCB的制作。在焊接调试的过程中，首先确保电源模块输出比较精确的四路电压，然后通过观察LED测试灯的状态保证FPGA的外部接口能够正确传递数据，接下来利用正弦信号测试了LVDS通道的有效性，最后采用RS-232协议验证了串口和FPGA的数据传输模式。 本文还仿真分析了MIMO雷达的信号处理过程。其中，首先从空间编码信号模型的角度产生了回波信号并构建了充分统计量矩阵，在此基础上对MIMO雷达检测目标、估计角度的方法做了性能仿真，然后基于接收端正交LFM信号的处理流程对比了MIMO雷达和传统雷达的异同，最后利用MTI改善因子分析了MIMO雷达在频域检测上的性能。

Keyword ：

LVDS MIMO雷达 信号产生板

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