超分辨荧光成像技术因其能够突破光学衍射极限的限制，为生命科学研究带来全新的观察尺度而获得了诺贝尔化学奖。但是，传统的超分辨荧光显微镜需要极为复杂的光学系统来突破衍射极限，通常伴随着明显的光毒性和低时间分辨率，昂贵的造价以及日益复杂的操作限制了其在生物医学领域中的推广应用。因此，全球各大研究团队都在积极寻求具有近红外、高亮度和抗光漂白的替代荧光探针，并通过改善成像装置与算法，进一步拓展超分辨显微技术的应用范围。稀土元素纳米材料由于其独特而优异的物理化学特性，如显著的反斯托克斯光谱位移、无背景噪声、抗光漂白、光稳定性、低毒性和高成像穿透能力等，持续受到化学、物理学和材料学领域的广泛关注，是近期兴起的一种稳定性优异的无机荧光探针。本文首先简要介绍了上转换纳米颗粒的发光机制，然后讨论了纳米结构材料中实现光子上转换的主要限制。此外还介绍了镧系元素掺杂上转换纳米粒子在超分辨生物成像、分子检测等领域的应用，以及介绍了包括降低激光功率要求和耦合技术难度、提高激光直扫成像分辨率与速度、提高多路复用成像效率等应用技术优势。最后重点介绍了颗粒合成方面的主要挑战、可行的改进措施以及对未来发展的展望，为稀土纳米材料在生命科学成像领域的推广应用提供有力的理论基础与技术支撑。

交直流混合电力系统优化配置过程会受到光伏、风机出力不确定性的影响, 电力系统规划效果较差, 由此, 设计一个交直流混合电力系统中长期双层优化配置规划方法。将二元变量模型引入不确定模型中, 计算风、光资源对交直流混合微电网优化配置的影响参数, 计算交直流电力系统潮流, 设置目标函数与系统功率条件, 进行容量优化, 实现交直流混合电力系统中长期双层优化配置规划。实验结果表明, 所提出的规划方法提高了电压相角区间估计精度、电压幅值, 还降低了换流损耗与规划成本, 满足实际设计需求。

本文以中硼硅管制瓶为研究对象，ICPAES为研究手段，通过改变药液浓度、药液pH值、药液储存时间、玻璃瓶规格来探究玻璃瓶内表面Al3+、B3+、Ca2+、K+、Na+、Si4+的迁移规律，并通过SEM观察玻璃瓶内表面受侵蚀情况。结果显示：随储存时间延长，玻璃瓶内表面受侵蚀程度增大，在储存28 d时，K+和Na+的迁移浓度下降，Al3+、B3+、Ca2+、Si4+迁移浓度上升，出现脱片现象；玻璃瓶规格越小，离子的迁移浓度越大，玻璃瓶内表面受侵蚀程度越大；药液浓度越低，离子的迁移浓度越小，玻璃瓶内表面受侵蚀程度越小；酸性和碱性药液都会增大玻璃瓶内表面受侵蚀程度，且碱性药液对玻璃瓶内表面侵蚀更大。

使用OCT初步探究了艾灸对经络上不同穴位表皮微循环的影响。对每位健康志愿者先后进行3次大陵穴艾灸实验, 共得到30组实验数据。每组对4个观测点进行10次测量, 共获得1200次实验数据。基于OCT信号的成像特性与组织光学中的光学特性参数, 对穴位处深度为0.4~1.0mm的后向散射信号区间内进行拟合, 获得了穴位皮肤的光衰减系数。结果显示, 与自然状态下的皮肤光衰减系数相比艾灸后30min内穴位皮肤光衰减系数升高约40%, 艾灸点所在经络上的其他穴位后向散射信号强度明显降低。而在临近经络的非穴位对照点和其他经络上的对照点处并没有观察到这一现象。表明了, 利用OCT可以观测到艾灸对穴位皮肤微循环的影响可以通过经络这一通道进行传递至其它穴位, 这种现象具有一定的临床意义, 也进一步扩展了传统OCT的运用范围。

为了减轻频域光学相干断层扫描成像(Frequency Domain Optical Coherence Tomography, FD-OCT)中高数据量导致的后续数据采集与处理系统的压力, 同时解决成像时间和成像质量之间的矛盾, 引入了压缩感知技术, 并对该技术中的重构算法进行了重点研究。首先, 通过分析压缩感知技术的框架, 利用离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT)获得频域OCT图像的稀疏表示。接着, 利用高斯随机矩阵对OCT图像进行线性观测。然后, 研究了FOCUSS(Focal Underdetermined System Solver)重构算法的原理, 并在算法中结合分块思想、引入正则项lp范数以及嵌入各向异性平滑算子。最后, 组合所有小图像块, 得到整幅频域OCT图像的压缩感知重构结果。实验结果表明: 改进重构算法的运行时间由78.65 s缩短为1.89 s, 并且显著改善了图像块效应, 将重构图像的PSNR值提高了1.6~2.7 dB, SSIM值可达到0.938 3。压缩感知技术可以用较小的采样数据量精确重构出原始频域OCT图像, 改进FOCUSS重构算法可以在一定程度上实现频域OCT图像重构效率和重构质量的平衡。

通过对光学相干层析(OCT)系统中的噪声源进行分析,提出了一种将小波变换和分数阶积分结合的OCT图像去噪方法。先将OCT图像进行小波分解,获得不同频带的子图像。将低频近似图像保持不变,对水平、垂直和对角三个方向的高频细节图像采用三种改进的分数阶积分Tiansi模板进行滤波,最后将低频近似图像与三个分数阶积分滤波后的高频细节图像合成,得到去噪后的图像。实验结果表明;该算法在有效降低OCT图像散斑噪声的同时,尽可能地保留了图像的细节;相比经典的去噪算法和单一的分数阶积分算法,本文算法的去噪效果较好。

光学相干层析扫描(OCT)作为一种新型无创高分辨率扫描方式, 在临床上得到广泛应用, 但是 OCT图像本身存在严重的散斑噪声, 这大大影响了疾病的诊断。本文针对 OCT图像中的乘性散斑噪声, 改进了两种原始字典降噪算法。该算法首先对 OCT图像进行对数变换, 采用正交匹配追踪算法进行稀疏编码, 以及 K奇异值分解学习算法进行自适应字典的更新, 最后通过加权平均以及指数变换回到空域。实验结果表明, 本文改进的两种字典算法能有效降低 OCT图像中的散斑噪声, 获得良好的视觉效果。并通过均方误差 (MSE)、峰值信噪比 (PSNR)、结构相似性 (SSIM)以及边缘保持指数(EPI)四个指标评价降噪效果, 与两种原始字典降噪算法和传统滤波算法相比, 两种改进字典算法降噪效果优于其他算法, 其中自适应字典算法表现更好。

离焦造成的成像模糊, 严重影响光测设备的跟踪性能与精度。根据光测设备传感器多、跟踪精度高等特点, 提出了在单台设备上基于双目视差测距的实时调焦方案。建立了不同焦距双目视差测距模型并进行了误差分析, 介绍了光学系统调焦原理, 结合光测设备的具体参数, 进行了测距调焦数值仿真。结果表明, 像素尺寸越小, 基线、焦距的乘积越大的传感器, 其测距误差越小。以中波红外对目标进行中心跟踪, 以电视脱靶方式进行测距调焦, 能够很好地满足设备的实时调焦需求。仿真结果表明, 双目视差测距实时调焦在单台光测设备上的应用是可行的。

提出一种在光学扫描全息系统中采用环形光瞳滤波器来实现选择性边缘提取的方法, 基于双光瞳外差扫描技术使用单个二维光学扫描来获取三维物体的全息信息。首先, 采用小孔滤波器和环形光瞳滤波器作为两个光瞳来形成复合光场对物体进行扫描, 以提取物体的边缘信息; 其次, 通过移动并破坏环形光瞳滤波器的对称性, 并选择两个完全相同的环形光瞳滤波器来实现对物体各向异性的选择性提取。计算机仿真实验的结果表明, 通过在光学扫描全息系统中使用环形光瞳滤波器, 可以很好地实现各向同性与各向异性的选择性边缘提取。