高大建(构)筑物爆破拆除产生的冲击振动可能会影响邻近地铁隧道的安全服役。论文依托距离地铁隧道仅6.5 m的24层框架结构楼房爆破拆除工程, 首先开展了楼房对应区域地铁隧道的振动与动应变现场测试与分析, 其次应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了适于描述楼房爆破拆除塌落体触地冲击的地铁隧道结构动力响应三维有限元计算模型, 模拟了塌落冲击作用下隧道结构的振动响应特征与动应力变化情况, 并与现场实测结果对比分析。研究结果表明: 承重立柱钻孔爆破引起的地铁隧道内质点振动速度峰值(8.61 mm/s)大于楼房切口闭合触地冲击引起的质点振动速度峰值(4.95 mm/s), 爆破振动主频为100 Hz左右, 塌落冲击振动主频为2 Hz左右, 塌落冲击荷载作用下的地铁隧道振动速度与Ⅲ级地震烈度引起的结构振动相当(3.82~8.19 mm/s); 楼房切口闭合时的低频塌落冲击振动会使地铁隧道管片产生较为明显的附加动应力, 管片环向产生4 MPa左右的动态压应力, 轴向和切向产生0.4 MPa左右的动态拉应力; 受动态拉压循环冲击作用, 管片结构若存在内部损伤或施工缺陷, 可能会出现既有裂缝扩大或层裂剥落现象; 现行《爆破安全规程》(GB6722-2014)确定的f<10 Hz时的10~12 cm/s安全允许质点振动速度值偏于危险, 应结合频率特性与动态应变特征进行调整。论文可为塌落冲击作用下地铁隧道的安全评价与安全防护提供参考。

为实现对蓝宝石衬底加工过程的质量监控，开发了一套蓝宝石衬底表面形貌检测和评价专用系统。基于经典垂直扫描白光干涉技术，利用其干涉图像的波动性，采用图像十字截面的灰度值方差作为清晰度评价函数，以实现系统的自动对焦；参考国家标准GB/T 29505-2013推荐的衬底测量点数及其位置分布，针对不同尺寸的蓝宝石衬底，依据同一层单位圆相邻圆心的距离来增加相应的测量点数；选取了二维、三维粗糙度评价参数作为系统评价参数，并对多点位置的粗糙度做统计参数分析。用R_a为0.1，0.2，0.4，0.8 μm的标准件对系统进行误差补偿，得到误差补偿方程，之后，用商业仪器3D光学轮廓仪Zygo7300进行对比实验，对R_a为0.8 μm标准件的5个不同位置进行了对比测量，两者测量的R_a值的误差为-0.012~0.011 μm；误差补偿完成后，分别对2英寸和4英寸蓝宝石衬底进行测量和评价分析。实验结果表明：该测量系统的精度为纳米级，能够实现不同尺寸蓝宝石衬底表面形貌的测量与分析，以及表面质量分布的评价。

为了实现头盔显示系统的功能, 在模拟器开发中, 采用体积小、质量轻的彩色微型有机发光显示器做图像源, 具有较高的亮度和分辨率; 通过构建双凸透镜和半透明平面镜组成的光学系统, 实现透视型、视准式显示, 满足了头盔显示的要求; 采用双摄像机和双红外辐射器图形的测量装置, 通过软件采集处理解算头盔位置, 使得位置测量范围大, 而且头盔附加质量小。应用结果表明, 模拟器通用性好, 功能和各项性能达到设计要求。该设计方案可为车载、舰载和机载头盔显示系统模拟器的研制提供借鉴。

依据背景光的海洋光学定义, 提出了一种新的自然光照条件下的水下图像复原方法。基于合理假设及光学理论公式推导, 估计出计算背景光所需的水体光学参数(衰减系数和散射系数); 利用散射系数与波长的关系分别计算红、绿、蓝三个通道的传输函数值, 并使用导向滤波精细化传输图像; 最终通过逆求解成像模型复原水下图像。实验结果表明所提算法在恢复场景物体原始颜色及去除背景散射方面有一定的优势。

为了控制电视和红外摄像机的工作模式和探测图像的采集处理, 在光电探测系统开发中采用LabVIEW 2009设计了摄像机控制软件。根据摄像机串行通信控制的特点设计摄像机设置子程序, 通过发送不同的命令码实现摄像机工作模式的设置。采用图像采集处理子程序对探测的图像进行采集和处理, 使视频图像经采集、消旋和显示处理后实时输出显示。应用结果表明, 程序对摄像机的工作控制灵活, 输出视频图像的效果满足要求。

为了实现头部位置的精确测量, 设计了一种由 CCD固体摄像机和红外辐射器阵列组成的摄像法头部位置测量系统, 通过软件对采集的图像信号进行处理解算出头部的位置。研究制定了光点分群和确定计算用三角形的策略, 给出了头部位置坐标的计算方法。由于采用双摄像机和双红外二极管阵列图形, 实现了对头部位置的大范围测量。应用结果表明, 系统结构简单, 可靠性高, 头部位置测量范围和精度达到要求。

为实现强电磁脉冲防护和信号收发的兼容, 研究了一种基于能量选择机制的强电磁防护结构, 即能量选择表面。该防护表面利用半导体压控导电特性, 实现了强场辐照时防护表面由高阻态向低阻态的转变, 具有能量低通特性和超宽带特性。利用场路协同仿真方法, 分析了能量选择表面瞬态响应与PIN二极管阻抗特性、强电磁脉冲峰值场强及脉冲前沿的关系, 结果显示: 尖峰泄漏功率和响应时间与Ⅰ层厚度、强电磁脉冲峰值场强成正比, 与少数载流子寿命成反比变化。

针对多摄像机视频跟踪的应用场景,提出了一种具有分布式计算特点的目标跟踪算法。该算法首先利用最大似然准则对多视角目标跟踪问题进行建模,并对似然函数进行分解,最后借助消息传递机制高效求解出跟踪目标在各个摄像机视野中位置的估计值,而不再需要将图像数据传输到中央处理单元进行集中式处理。同时,通过融合多个视角的图像信息,有效地抑制了遮挡现象给跟踪结果造成的影响。定性和定量实验均证明了该算法的有效性。