图像处理和特征分析在乳腺癌早期诊断中发挥着重要作用。为了将一个基于左右乳腺X光片图像密度特征不对称性的图像特征分析方法应用于乳腺癌近期发病风险的预测,训练开发了一个以多图像特征相融合的人工智能分辨模型来预测每个妇女在近期（比如，在最近一次的良性检测以后2年之内）由医学影像检测出来的早期癌症的风险程度。介绍这一个新癌症风险预测模型的基本原理，演示一个新型的人机交互式的计算机辅助图像特征分析和计算的工作平台。初步实验证明，应用这一个基于医学图像特征定量分析的模型能够取得比采用现行其他已知的乳腺癌风险因子有着显著提高的对于近期乳腺癌发病风险的预测精度,这将为建立更有效的个性化乳腺癌普查提供依据和帮助。

为了研究基于两光斑旋转的光纤传感器对温度变化的灵敏性,设计了一种基于光斑旋转角度调制的新型光纤传感系统。在一根光纤上绕制2个光纤环,通过改变光纤环1的直径使光纤发生宏弯损耗获得2个光斑,将光纤环2置于水温控制箱中,观察温度的变化与出射光斑发生旋转的关系。为了更好地对比,还观察了温度变化与三光斑角度旋转的关系。通过对光纤宏弯损耗及光纤环耦合原理的分析,利用MATLAB对实验数据进行处理,得出了两光斑光纤传感器具有温度稳定性的结论。

为了在系统前端对模拟摄像头采集到的图像进行处理,并将处理后的图像在本地以及异地同时显示,提出了一种集图像采集、处理、本地显示、无线传输于一体的方案。本方案利用解码芯片对模拟摄像头采集到的图像进行解码,并将解码后的图像送DSP(digital signal processing)处理,经DSP处理的图像通过LCD(liquid crystal displayer)屏在本地显示。同时,利用硬件编码芯片对处理后的图像进行编码,通过无线传输模块将编码后的图像发送出去。测试证明,本方案可以实现图像的前端采集、处理、本地以及异地显示。

激光气体遥测仪是基于红外气体吸收光谱原理,采用先进的可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术分析测量被测区域(如传输管道、天花板、墙体等)内的甲烷气体平均浓度的新型仪表。性能优良的激光气体遥测仪表已在许多危险领域得到了广泛的应用,但是,目前整机测试系统流程复杂、费时、低效。结合相关生产实践开发一种较为实用的整机测试自动化软件,以提高整机测试的效率。目前已有效地帮助生产相关人员快速、准确地完成整机测试流程。

为检测空间小型凸非球面反射镜，设计了一种适合其检测的结构。由于需要透射式检测,材料选择有局限性,首先优选反射镜材料,然后优选反射镜支撑方案,并对反射镜定位原理进行详细分析。在设计此反射镜组件时特地添加了阻尼环节及柔性环节,以减小装配应力、热应力及动力学响应,并重点而透彻地分析了装配方法,且对该反射镜组件进行了模拟工程分析。分析结果满足指标要求,该方案设计合理可行。

为获得较高分辨率的细胞图像,设计了激光共聚焦光学系统。通过较复杂结构物镜实现了照明光路系统和发射光路系统的设计。用Zemax对照明光路和发射光路进行了设计,仿真过程中照明光路的聚焦弥散斑直径小于1 μm,照明针孔处的聚焦弥散斑直径小于20 μm,发射光路的聚焦弥散斑直径小于20 μm,同时照明光路和发射光路的MTF曲线接近衍射极限,达到较理想的情况。

小倍率大视场的双远心物镜具有低畸变、大景深的优点,在机器视觉工业在线检测领域应用广泛。根据双远心镜头对结构参数的要求,运用光学设计软件Zemax设计了一款高分辨率、大视场、结构简单的双远心物镜。该物镜采用近似对称结构,合理的控制畸变和色差,经过像差优化,实现了长工作距(大于200 mm)、低倍率(β=－0.1)、低畸变(小于0.015%)、高分辨(1/2＂CCD全视场MTF在200 lp/mm处大于0.05)、大景深(±32 mm)和双远心系统的设计要求。重点阐述了物镜的设计过程及镜头的敏感度分析,分析影响镜头像质的主要加工和装配因素,为有效抑制由于生产制造过程中的偏差对镜头像质的影响提供参考。

利用软件Zemax设计一款可用于盖玻片校正的显微物镜,该物镜采用逆向光路设计,无限远校正系统,其放大倍数为40×,可见光波段,数值孔径为0.6,校正的盖玻片厚度范围为0～1.5 mm,管镜配合能满足Ф20 mm视场。从镜头专利库ZEBASE中选择合适的镜头作为初始结构,通过设定合理的优化函数优化该镜头,对最后的结果进行成像指标分析,该款物镜能满足使用要求。

利用一个多功能光子波形发生器生成一组5.5 GHz超宽带信号。多功能光子波形发生器由一个单级双驱动马赫曾德尔调制器及一段单模光纤组成,通过调节双驱动马赫曾德尔调制器的输入射频信号及直流偏置,以及单模光纤的色散,可以产生单峰脉冲、双峰脉冲和一个具有高功率谱效率的超宽带信号,产生的超宽带信号完全符合美国联邦通信委员会制定的室内通信辐射限制要求,普通的单峰脉冲和双峰脉冲的光功率谱效率分别可以达到0.1%和0.74%,经过变量特殊设置,可以产生一个高效的超宽带信号,其功率谱效率可以高达24.03%。这种超宽带信号发生器可以用于室内定位、室内通讯等领域。

基于液晶可调滤波器(LCTF)和CMOS组合的多光谱成像系统,在435~720 nm波段范围内,以每隔5 nm波段对小白菜叶片进行灰度值信息的提取,然后求出各个波段的灰度值平均值、标准差以及相关系数,并采用自适应波段选择法(ABS)提取出小白菜叶片的波段指数,最后通过波段指数的排序选取出小白菜叶片的有效特征波段。实验结果表明,用ABS的特征波段提取的算法,能够快速有效地获取小白菜叶片的光谱信息,在445 nm、450 nm、455 nm、680 nm、685 nm、690 nm、695 nm和710 nm波段具有较理想的波段指数值,有较大的光谱信息量。因此,这些波段可以很好地作为识别小白菜叶片的有效特征信息波段。

光子晶体传感器在溶液检测方面具有巨大的应用潜力,设计一种光子晶体液体折射率传感器,通过在光子晶体中构造法布里珀罗腔(F-P腔)并利用光子晶体的自准直效应来实现折射率的探测。通过二维时域有限差分法(2D-FDTD)对电磁波在光子晶体F-P腔中的传播的仿真实验,最终获得了高线性度的输出光功率与液体折射率的对应关系,并可基于此特性实现液体折射率的检测。相较于其他的检测方法,光子晶体的应用使其具有体积小、测量范围广、易于与激光器件集成并且不受外界电磁环境影响等优点。

外差激光干涉仪由于测量精度高,环境适应能力强和实时动态高速测量等特点而广泛应用于机床误差的实时监测中。外差激光干涉仪中,使用平面镜作为转向装置时,接收器上的两束光有可能只是相交而不是重合,这给光路的调节增加了很大的难度。针对这一问题,提出一种辅助光路调节方法,先将光路切换到单频干涉仪,调好光路,再切换到外差干涉仪,利用单频干涉条纹的直观性能可看出外差干涉仪光路调节的好坏。理论分析和实验结果表明，提出的调节方案具有可行性,效果良好,同时通过从单频切换到双频能更深入地理解拍频。

为了实现物体的三维振动分析测量，设计了一种基于五束激光的多普勒振动测量系统。该系统将五束激光汇聚到一个焦点，并照射到被反射膜覆盖的被测物体表面，经过反射后，散射光被光电二极管接收，并进入高精度信号处理系统，分别得到五路振动信息，通过计算机处理后，可以分别解析得到包括频率和振幅的三维振动信息。实验结果表明，该系统有望被应用于高精度的无接触振动测量。

为精确测量气体组分及其浓度,根据大气中硫化物和氮化物在紫外波段对光谱分子的吸收特性及基于差分吸收光谱技术及相应的计算方法,设计了大气质量在线连续监测系统。该系统对硬件做了性能提升,实现了高速精确采集;在算法上对Lambert-Beer定律进行了优化,消除了Rayleigh散射和Mie散射的影响,使测量结果更加精准,达到了精确、快速、实时地监测气体组分及其浓度的目的。

基于反射率测量原理，提出了一种具有对称性和自校准的薄膜透反射率测量仪器。仪器具有两个照明系统和两个光收集系统,并分别对称地置于样品台的两侧,测量时测量光线依次经过照明系统、样品和光收集系统。由于该设计具有对称性,因而可消去光学系统的不对称误差,而且可实现自校准功能,同时获得垂直入射情况下薄膜的反射、透射和光学损耗。

针对微电子机械系统(MEMS)湿法槽刻蚀技术,基于硅材料各向异性腐蚀特性研究了硅基周期槽的湿法刻蚀工艺,得出了优化的光刻参数。通过对比实验详细分析了搅拌在腐蚀过程中起到的重要作用,实验结果显示,搅拌可以增加腐蚀溶液的流通性,使硅表面不易产生气泡形成“伪掩膜”阻碍反应的进行,从而制备出表面光滑平整的周期槽结构。同时,在搅拌的条件下对槽深和腐蚀时间的关系也做出了相应的分析。为硅微机械加工技术的进一步研究提供了参考。

通过激光等离子体相互作用获得的高能电子束流在医学成像、癌症治疗、快点火聚变以及天体物理学等方面有着广泛的应用前景。随着啁啾脉冲放大技术的不断发展,激光脉冲的强度大幅提高的同时脉冲持续时间逐渐减小,超短超强激光脉冲与等离子体相互作用中激发出的大振幅的等离子体尾波能够有效地提高加速电子的能量。通过介绍近年来激光等离子体加速电子的主要加速机制的同时介绍该领域一些新的研究进展。