介绍并分析了一种新型的电介质基底, 旨在提升微波加热的温度分布均匀性。该基底为非轴对称结构, 由 FR-4环氧玻璃纤维板与氧化铝制成, 其几何参数的选定是以降低球形介质样品的平均温升变异系数为目的。为探究电介质基底对微波加热均匀性的影响, 采用球形马铃薯为研究对象, 利用 COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件模拟微波加热过程, 并计算马铃薯的平均温升变异系数。仿真结果表明: 相比于不加载基底直接加热, 加载电介质基底加热的马铃薯样品的平均温升变异系数降低了 40%以上。最后, 进行实验测试验证计算的有效性, 实验结果表明: 实验测试与仿真计算结果一致, 温度上升曲线吻合较好, 使用该电介质基底可以有效改善微波加热的均匀性。

提出了一种基于支持向量机（SVM）的两点光源定位技术。发送端利用现场可编程门阵列产生位置信息，编码并加载到对应的发光二极管（LED）驱动电路，接收端的图像传感器捕获两个LED的图像。在实际定位时，定位点的移动会导致接收光功率的变化，从而影响曝光度与曝光时间，继而无法准确提取条纹特征，因此提出了一种选择列像素的方法。利用SVM实现对LED的分类及准确识别，并利用可见光的三维成像定位算法得到目标的实际位置，最终在30 cm×30 cm×50 cm的空间范围内实现了精度为1~2 cm的定位。

结合流体动力学介电模型以及尺寸依赖介电模型,提出了一种可用于描述金属纳米结构中表面等离激元非局域和尺寸效应的介电理论模型。利用不同介质模型对半径为1~100 nm的银纳米球进行电子能量损失特性和光学特性的仿真对比,结果表明该理论模型可在较大的能量范围(1~5 eV)和尺寸范围(2~200 nm)内,兼容有效地反映出局域、非局域、尺寸、甚至是类量子尺寸等效应对金属纳米结构表面等离激元特性的影响作用。同时,研究结果还有助于理解表面等离激元在纳米尺度上的共振模式、能量分布机理和动态演化机制,为等离激元器件的开发设计提供了参考。

基于羧基量子点的荧光猝灭效应,提出了一种检测神经生长因子(NGF)的新方法。研究结果表明,在pH7.5的缓冲溶液中,NGF抗原与羧基量子点标记的NGF抗体发生特异性结合,能使羧基量子点的荧光发生猝灭。在1~20 ng·mL ^-1范围内,荧光猝灭程度与NGF抗原质量浓度呈良好的线性关系,线性系数为0.9696,检测下限为1 ng·mL ^-1。所提检测方法具有良好的抗干扰特性,在诊断检测方面具有巨大的应用潜力。

提出了一种利用电磁超表面实现Ku波段(12~18 GHz)的低剖面反射型线性极化转换表面,该表面能对Ku波段的线极化电磁波进行正交极化旋转。给出了极化转换表面的设计原理,并对极化转换表面工作的物理原理进行了解释,通过仿真确定了极化转换表面谐振点的位置。测试结果表明,该线性极化转换表面在工作频带内可以实现80%以上的转换效率,具有转换效率高、尺寸小、厚度薄和结构简单等优点。

鉴于传统的跟踪学习检测(TLD)算法存在稳健性差、跟踪成功率低以及运算效率低等问题,提出一种结合二进制稳健不变可扩展关键点(BRISK)特征点与区域预估的TLD跟踪算法。在跟踪器中引入BRISK特征点,将其与传统的用于跟踪的普通像素点相结合,共同用于目标跟踪,由于BRISK特征点提取较快,从而使得跟踪器部分的总体运算时间降低;在检测器部分采用了卡尔曼滤波器与马尔可夫模型方向预测器相结合的方式,该方式使得最终送入到检测器的子图像块数量大幅缩减,且对相似目标的辨别能力增强,进而提升了检测器的速度和精度。实验结果表明,相比于传统TLD算法,所提TLD算法的跟踪精度提高约64.4%,运行速度提升约39.6%,并具有更好的稳健性。

基于等效电路模型理论,在介质基板单侧放置了两个交错多开口的矩形金属环,形成了一个新的材料结构,通过理论分析和模拟仿真,提取了有效的电磁参数。结果表明,该结构在40.8~61.8 GHz频段范围内的等效介电常数和等效磁导率均为负,绝对带宽达到21 GHz,实现了宽频带特性。该研究结果为左手材料在毫米波通信中的应用提供了重要参考。

通过在衬底材料单侧周期性排列金属线与方形开口谐振环,设计了一种新型左手结构。通过理论分析和软件仿真,提取了该左手材料的有效电参数。结果表明,在11.7~20.5 GHz频段内,该左手结构表现出良好的负折射效应与双负特性,绝对带宽达8.8 GHz,对Ku波段(8~12 GHz)实现了全覆盖,单元损耗小于0.4 dB。加工制作了实物并对其进行了测试,验证了其左手特性。与传统左手材料相比,所设计的左手材料实现了低损耗和宽频带。

为了解决传统左手材料频带窄、损耗高的问题,基于等效电路模型理论和镜像对称原理,设计了一种新型左手结构。研究结果表明,此结构在16.5~25.4 GHz频段内的等效介电常数和等效磁导率均为负,绝对带宽达到8.9 GHz,并且具有低损耗特性。相比于传统的微带天线,基于此左手结构的微带天线的增益提高了3.38 dB,半功率波束宽缩小了41.11°,有效辐射功率得到明显增强。

为了解决传统图像拼接算法匹配率低以及拼接速度慢的问题,提出一种结合区域分块的快速BRISK图像拼接算法。采用频域相位相关算法寻找两幅图像间的相似部分,将其均匀划分成N×N'的图像块,计算各图像块的标准差,选择标准差较大且分布在不同位置的两个图像块,用BRISK算法进行特征点粗匹配。获得匹配点对后,构造有向线段并进行邻近线段匹配。通过随机选择的匹配点对计算投影变换矩阵,进行投影误差校正,最后进行加权融合和亮度均衡化完成图像拼接。实验结果表明:该算法能够保证图像拼接的正确率大于90%,并且拼接速度提升63.7%。