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作者：臧瑞环郑州大学

学位级别：硕士

菲涅尔非相干相关全息术（Fresnel Incoherent Correlation Holography,FINCH）属于非相干同轴数字全息系统,对光源的相干性要求比较低,且光路简单,系统稳定,一经提出,就得到了迅猛发展,但是该系统需要通过相移技术去除零级像和共轭像... 详细信息

菲涅尔非相干相关全息术（Fresnel Incoherent Correlation Holography,FINCH）属于非相干同轴数字全息系统,对光源的相干性要求比较低,且光路简单,系统稳定,一经提出,就得到了迅猛发展,但是该系统需要通过相移技术去除零级像和共轭像的影响。传统的相移技术通常是三步相移和四步相移,即至少需要拍摄三幅相移全息图才能实现物体的再现,降低了FINCH系统的记录速度;为了提高记录速度,人们还尝试用二步相移实现FINCH系统的重建过程,但是二步相移经过线性运算后,并不能完全去除零级像,从而影响了二步相移再现像的质量;此外,相移技术并不能实现FINCH系统的动态记录过程,阻碍了FINCH技术的发展。本文通过对FINCH系统记录及再现过程的理论分析,根据系统点扩散函数推导出了n步相移数学计算公式,模拟仿真了相移步数n对FINCH系统成像质量的影响,并搭建了非相干光反射式数字全息记录系统,对模拟结果进行了实验验证。通过去除原始图像和小波分解可以抑制二步相移再现像的零级像,提高再现像质量,从而提高FINCH系统的记录速度;基于空间光调制器（Spatial Light Modulator,SLM）的分区加载特性,通过在SLM上加载同时包含多个相移信息的复合掩膜,实现了FINCH系统的单次曝光,并研究了基于不同步数相移技术的单次曝光的适用范围;最后基于FINCH显微系统的成像原理,我们对FINCH显微成像系统的单次曝光进行了研究。本文的主要研究内容包括:（1）简单叙述了非相干数字全息术的提出和发展、FINCH系统的提出与研究现状、数字全息单次曝光的提出和研究现状。（2）对全息术中的离轴全息和同轴全息进行了理论过程的推导;系统地介绍了卷积算法、菲涅尔变换算法和角谱算法三种全息图的再现方法;基于本文的主要工作,详细介绍了SLM的分类和作用、FINCH系统成像的基本原理,给出了该系统的点扩散函数、再现距离、系统放大率的数学表达公式。（3）研究了FINCH系统的相移技术。在FINCH系统记录及再现过程的理论基础上,对二步相移、三步相移、四步相移技术的数学公式进行了详细推导,并对相移步数对该系统再现像质量的影响进行了模拟仿真和实验验证。模拟仿真及实验结果表明,通过增加相移步数不能显著提高再现像质量;二步相移能够提高记录速度,通过去除原始图像和小波分解可以抑制零级像,提高再现像质量;通过对三步相移每个相移全息图拍摄多次求平均值后得到的再现像与拍摄一次得到的再现像对比发现,随着拍摄次数的增加,得到的再现像质量越来越好,背景噪声大大减弱,再现像的像素强度越来越大,为FINCH系统再现像质量的改善提供了新的思路和新的实验基础。此外,通过对不同尺寸物体的记录和重建过程,研究了二步相移技术的适用范围,结果表明二步相移技术对于离散颗粒状分布且细节特征较少的物体的再现效果比较好,从而为进一步研究粒子场的分布、物体的定位等提供了一定的实验支持。（4）研究了FINCH系统的单次曝光特性。在SLM可分区加载的基础上,通过在SLM上加载透镜阵列模式的复合掩膜,一次拍摄就能得到物体多个相移的复合全息图,从而实现了该系统的单次曝光记录过程。然后以三步相移单次曝光为例,研究了不同相移顺序的复合掩膜对FINCH系统单次曝光特性的影响,结果表明相移顺序对再现像质量的影响不明显;最后通过拍摄不同尺寸的物体,研究了基于不同相移步数的单次曝光的应用范围。实验结果显示:二步相移单次曝光适用于尺寸较大且细节特征较少的物体,对于物体的追踪和定位有一定的研究价值;而基于三步相移技术的单次曝光对于细节较多、尺寸较小的物体重建效果比较好,为微小形变量的测量及细胞的观察等领域提供了新思路。（5）研究了基于二步相移技术的FINCH显微成像系统的单次曝光特性。在FINCH显微成像系统的理论基础上结合FINCH系统的单次曝光,通过对NBS1963A分辨率板和大小约为300 um00 um的金刚石颗粒的记录和再现,实现了FINCH显微成像系统的单次曝光记录;通过去除原始图像和小波分解对二步相移单次曝光结果的处理,提高了二步相移再现像的质量。本研究不仅提高了FINCH系统中图像传感器CCD幅面的利用率,而且为该系统在微小形变量、器件微小缺陷的探测等领域打开了一扇大门,进一步推动了FINCH系统的发展和应用。

关键词：全息术菲涅尔非相干相关全息术相移技术单次曝光显微成像小波分解空间光调制器

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菲涅耳非相干相关全息相移技术

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红外与激光工程 2019年第8期48卷 267-274页

作者：臧瑞环汤明玉段智勇马凤英杜艳丽刘晓旻弓巧侠郑州大学物理工程学院

菲涅耳非相干相关全息术(Fresnel Incoherent Correlation Holography,FINCH)属于同轴全息系统,需要通过相移技术去除零级像和共轭像。通过对FINCH系统记录及再现过程的理论分析,根据系统点扩散函数推导出了n步相移数学计算公式,模拟仿... 详细信息

菲涅耳非相干相关全息术(Fresnel Incoherent Correlation Holography,FINCH)属于同轴全息系统,需要通过相移技术去除零级像和共轭像。通过对FINCH系统记录及再现过程的理论分析,根据系统点扩散函数推导出了n步相移数学计算公式,模拟仿真了相移步数n对FINCH系统成像质量的影响,并搭建了非相干光反射式数字全息记录系统,对模拟结果进行了实验验证。模拟仿真及实验结果表明:通过增加相移步数不能显著提高再现像质量;二步相移能够提高记录速度,通过去除原始图像和小波分解的方法可以抑制零级像,提高再现像质量;通过对三步相移每个相移全息图拍摄多次求平均值后得到的再现像与拍摄一次得到的再现像对比发现,随着拍摄次数的增加,得到的再现像质量越来越好,背景噪声大大减弱,再现像强度越来越大,为FINCH系统再现像质量的改善提供了新的思路和新的实验基础。

关键词：全息术菲涅耳非相干相关全息术相移技术小波分解

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基于空间光调制器的非相干数字全息单次曝光研究

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物理学报 2018年第6期67卷 115-122页

作者：白云鹤臧瑞环汪盼荣腾达马凤英杜艳丽段智勇弓巧侠郑州大学物理工程学院郑州450001

菲涅耳非相干相关全息术(Fresnel incoherent correlation holography,FINCH)利用在空间光调制器(spatial light modulator,SLM)上加载双透镜模式对同一物点光分束自相干,并通过改变加载的相位因子得到不同的相移全息图.本系统利用SLM... 详细信息

菲涅耳非相干相关全息术(Fresnel incoherent correlation holography,FINCH)利用在空间光调制器(spatial light modulator,SLM)上加载双透镜模式对同一物点光分束自相干,并通过改变加载的相位因子得到不同的相移全息图.本系统利用SLM可分区编码调制特性,将FINCH成像中SLM上分三次加载的0°,120°,240°相位双透镜掩模各提取1/3组成一幅复合相移模式加载,并研究了三种相位分布方式对FINCH成像质量的影响.结果表明:三个相位在SLM上分布间隔越大,再现像越清晰.在此基础上,提出了一种新的掩模加载方式,在SLM加载透镜阵列,每一个相位因子对应一个双透镜,具有一个光轴.实验表明,通过这种加载方式,通过SLM后形成的三个相移图能够一次在电荷耦合器上记录,并且三个相移图不重叠,然后通过MATLAB编程计算将不同相移角度的全息图分别提取出来,通过三步相移计算合成一幅包含有物光波的复值全息图,最后通过数值再现算法重建待测样品.此系统可用于对光源相干性较低的实时成像系统,也为微小形变测量、动态物体的观测提供了新方法,为非相干数字全息术的发展提供了新思路.

关键词：全息术非相干数字全息单次曝光空间光调制器

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合成孔径非相干数字全息的成像特性

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激光与光电子学进展 2018年第8期55卷 187-195页

作者：弓巧侠汪盼白云鹤臧瑞环杜艳丽宋冲马凤英郑州大学物理工程学院河南郑州450001

基于菲涅耳非相干数字全息记录和再现的基本理论,对合成孔径非相干数字全息成像过程进行理论分析和计算;模拟仿真空间光调制器上加载透镜的方式对合成孔径非相干数字全息成像特性的影响,并对模拟结果进行分析;比较相位子全息图先拼接再... 详细信息

基于菲涅耳非相干数字全息记录和再现的基本理论,对合成孔径非相干数字全息成像过程进行理论分析和计算;模拟仿真空间光调制器上加载透镜的方式对合成孔径非相干数字全息成像特性的影响,并对模拟结果进行分析;比较相位子全息图先拼接再重建、先重建再拼接2种再现方法对再现像质量的影响,并对仿真结果进行实验验证。结果表明:中心孔径是最重要的子孔径,采用中心孔径加4个十字型子孔径的成像性能较好,或者采用双透镜对称加载模式,可以减少合成孔径的子孔径数,缩短全息记录时间;证明了合成孔径技术在非相干数字全息中的适用性。

关键词：全息非相干数字全息合成孔径分辨率空间光调制器

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菲涅耳非相干数字全息大视场研究

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物理学报 2019年第10期68卷 99-104页

作者：汤明玉武梦婷臧瑞环荣腾达杜艳丽马凤英段智勇弓巧侠郑州大学物理工程学院郑州450001

菲涅尔非相干相关全息术(Fresnel incoherent correlation holography, FINCH)通过空间光调制器(spatial light modulator, SLM)将来自物点的光波分解为曲率半径不同的两束自相干光,干涉条纹由CCD记录.由于受限于SLM与CCD的像素数目及... 详细信息

菲涅尔非相干相关全息术(Fresnel incoherent correlation holography, FINCH)通过空间光调制器(spatial light modulator, SLM)将来自物点的光波分解为曲率半径不同的两束自相干光,干涉条纹由CCD记录.由于受限于SLM与CCD的像素数目及像素尺寸, FINCH技术与光学全息术相比记录视场要小得多.本文通过对FINCH系统的记录过程进行理论分析,给出了SLM所能记录的视场角,说明通过调控加载在SLM上的双透镜光轴中心,能够扩大SLM的有效直径从而将SLM的有效记录范围增大2.77倍,有效扩大了系统的记录视场.搭建了非相干光反射式数字全息记录系统并对理论分析进行了实验验证,结果表明:在SLM上依次加载不同光轴中心位置的双透镜掩模进行FINCH记录及再现,将得到的各子图像拼接融合可以得到高分辨率大视场图像,为菲涅尔非相干全息术在高分辨大视场显微成像的进一步应用提供了有力支撑.

关键词：非相干数字全息术空间光调制器成像视场视场拼接

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玫瑰痤疮系统治疗的研究进展

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中国皮肤性病学杂志 2024年

作者：臧瑞杨佼中国中医科学院广安门医院皮肤科

玫瑰痤疮是一种慢性炎症性皮肤病，临床主要表现为面中部阵发性潮红，周期性加重的持续性红斑，伴或不伴丘疹脓疱、毛细血管扩张及肥大增生等。玫瑰痤疮的系统治疗主要以抗炎、抗菌、抗感染及抑制血管生成为主。近年来，针对传统治疗无... 详细信息

玫瑰痤疮是一种慢性炎症性皮肤病，临床主要表现为面中部阵发性潮红，周期性加重的持续性红斑，伴或不伴丘疹脓疱、毛细血管扩张及肥大增生等。玫瑰痤疮的系统治疗主要以抗炎、抗菌、抗感染及抑制血管生成为主。近年来，针对传统治疗无效的玫瑰痤疮患者，出现了许多新兴药物，包括新型抗生素、抗疟药、生物制剂、小分子靶向药、精神类药物等。本文将近期玫瑰痤疮系统治疗的研究进展进行总结，以期为临床医生提供更多的治疗思路和选择。

关键词：玫瑰痤疮系统治疗研究进展

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基于FDM-AHP的婴儿摇椅五感设计研究

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家具与室内装饰 2024年

作者：章彰臧昕怡邬瑞东华东理工大学艺术设计与传媒学院山东理工大学美术学院

五感体验是人类感受外部世界并建立多维认知的重要途经，婴儿时期是感官通道发育的黄金期，此研究基于五感理论探索更为科学有效的婴儿摇椅的创新设计。研究依据五感理论梳理市场已有的婴儿摇椅，得出初步的产品设计要素；采用模糊德尔... 详细信息

五感体验是人类感受外部世界并建立多维认知的重要途经，婴儿时期是感官通道发育的黄金期，此研究基于五感理论探索更为科学有效的婴儿摇椅的创新设计。研究依据五感理论梳理市场已有的婴儿摇椅，得出初步的产品设计要素；采用模糊德尔菲法（FDM）对初步得出的设计要素进行筛选，建立五感设计层次模型；利用层次分析法（AHP）确定筛选后的设计要素对婴儿五感发育的综合权重。构建婴儿摇椅的五感设计模型，对婴儿摇椅进行创新设计，并使用模糊综合评价法对设计方案进行评估。此研究将五感理论融入婴儿摇椅的研究中，旨在促进婴儿感官通道健康发育，为婴儿成长带来正向积极的引导。

关键词：五感理论 FDM AHP 模糊综合评价法婴儿摇椅

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复杂地质大型地下洞室群地应力场反演方法与应用

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工程科学与技术 2024年第5期56卷 176-189页

作者：裴书锋臧东升孙常新何建华李国良陈炳瑞华北水利水电大学地球科学与工程学院河南郑州450046 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

深切河谷和大型结构面影响大型地下洞室群地应力场分布,准确预测地下洞室群区域地应力场对工程建设至关重要。本文提出融合逐步多元线性回归和神经网络的联合反演,通过逐步多元回归获得合理的构造运动因素及其基准值,再通过神经网络反... 详细信息

深切河谷和大型结构面影响大型地下洞室群地应力场分布,准确预测地下洞室群区域地应力场对工程建设至关重要。本文提出融合逐步多元线性回归和神经网络的联合反演,通过逐步多元回归获得合理的构造运动因素及其基准值,再通过神经网络反演获得较优的反演结果。首先,提出复杂地质条件下地下洞室群地应力场反演方法,主要包括地应力实测数据分析、3维地质模型建立、逐步多元线性回归与BP人工神经网络联合反演,以及基于洞室围岩应力型破坏特征的结果验证。该方法从历史构造运动出发,约束多元回归因素及其回归系数,解决剪应力偏差过大的问题,并通过历史地质构造分析、实测地应力分析和洞室群应力型破坏特征等多源约束和验证,提高地应力反演结果的准确性。以叶巴滩水电站地下洞室群为例,对该方法进行工程应用。研究结果表明:叶巴滩水电站地下洞室群最大主应力为25~30MPa,方向为NWW-EW方位,缓倾向河谷,洞室开挖后上游侧拱肩和下游侧墙脚易发生应力型破坏;断层等大型结构面严重影响了地应力分布,临近断层部位最大主应力量值减小,方向近于垂直断层,在距断层5~10m范围内最大主应力量值迅速增大至原岩应力,方位逐渐转为近平行断层,与宏观主应力方向接近;密集发育的断层,是导致叶巴滩水电站地下洞室群区域主应力变异性强的主要原因。本研究阐明了深切河谷和多结构面共同作用下地下洞室群地应力场分布规律,特别是断层附近地应力场的变异特征,为地下洞室群应力集中区和应力型灾害部位预测提供基础依据。

关键词：地应力场反演大型地下洞室群数值模拟智能反演高应力深切河谷断层

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异构边缘云架构下的多任务卸载算法

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哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 800-807页

作者：尼俊红臧云华北电力大学(保定)电子与通信工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室河北保定071003

为在资源有限的终端设备上运行计算密集型与时延敏感型应用,同时降低系统时延和能耗,构建边缘云异构网络模型。本文提出了一种H-PSOGA多任务卸载优化算法,并通过无人机、路边单元、车辆等边缘设备以及边缘云服务器进行多任务计算卸载。... 详细信息

为在资源有限的终端设备上运行计算密集型与时延敏感型应用,同时降低系统时延和能耗,构建边缘云异构网络模型。本文提出了一种H-PSOGA多任务卸载优化算法,并通过无人机、路边单元、车辆等边缘设备以及边缘云服务器进行多任务计算卸载。该算法以先串行再并行的方式将粒子群和遗传算法结合在一起,通过适应度值排序、种群选择、多点交叉、反向变异等操作,利用遗传算法对粒子群进行优选,弥补粒子群算法早熟收敛、陷入局部最优的缺陷。6种标准测试函数的测试分析以及与基线方案进行仿真对比的结果表明:在用户数较多时,混合优化算法的系统平均开销可降低26%~43%,可以有效提高收敛精度。

关键词：移动边缘计算异构网络边缘节点任务卸载粒子群算法遗传算法多目标优化标准测试函数

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基于混合策略改进的樽海鞘群算法

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控制与决策 2024年第8期39卷 2541-2550页

作者：梁成龙陈志环武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心武汉430081 武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430081

针对樽海鞘群算法(SSA)在求解复杂优化问题时存在的易陷入局部最优、收敛精度低等缺点,提出一种基于混合策略改进的樽海鞘群算法(ISSA).首先,采用Sobol序列实现樽海鞘种群的初始化,使初始种群在解空间中分布更加均匀,进而提高算法的全... 详细信息

针对樽海鞘群算法(SSA)在求解复杂优化问题时存在的易陷入局部最优、收敛精度低等缺点,提出一种基于混合策略改进的樽海鞘群算法(ISSA).首先,采用Sobol序列实现樽海鞘种群的初始化,使初始种群在解空间中分布更加均匀,进而提高算法的全局寻优能力;其次,在领导者位置更新阶段引入步长控制因子,根据不同寻优时期自动调节领导者的搜索范围,有效平衡算法的全局搜索与局部搜索;然后,采用改进的透镜成像策略对领导者进行映射,避免算法陷入局部最优;此外,在追随者位置更新阶段,引入一种自主选择追随机制,改善追随者的盲从性,以提高算法的收敛精度;最后,与其他几种代表性优化算法在12个基准测试函数上进行仿真实验对比,并进行Wilcoxon秩和检验,实验结果表明所提出ISSA在收敛速度和精度上有明显提升,相较于其他优化算法具有更好的寻优效果和稳定性.另外,通过两个工程设计案例实验进行测试,进一步验证了所提出ISSA的可行性和适用性.

关键词：樽海鞘群算法 Sobol序列步长控制因子透镜成像自主追随 Wilcoxon秩和检验

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