为了克服现有的以玻璃为基底、ITO为电极的有机电致发光器件(OLED)的韧性差、对裂纹缺陷敏感等固有缺点, 对现有的OLED器件结构进行优化。本文提出了以PET为基底, 旋涂高导PEDOT∶PSS作为阳极的高效柔性OLED器件结构。并在此基础上, 通过纳米压印蛾眼模板将光耦合结构引入器件, 提高器件的光取出效率。此绿光FOLED器件在亮度为1 000 cd·m-2时, 功率效率为36.10 lm·W-1。在此基础上, 通过纳米压印引入光耦合结构的柔性OLED器件表现出良好的光电性质, 在亮度为1 000 cd·m-2时, 功率效率可达到80.46 lm·W-1。并且这种绿光柔性OLED器件在以器件半边长为曲率半径180°弯折200次后亮度衰减很少。此种高导PEDOT∶PSS电极和柔性PET基底可以成为较好的ITO透明电极和刚性玻璃基底的替代物, 为生产可穿戴式设备提供了可能。

基于Pramoda Kumar等人文章中关于向列相液晶反转壁中+1缺陷处挠曲电效应的实验现象, 我们利用Landau-de Gennes理论给出相应的理论分析。当对弱锚定的平行排列向列相液晶盒施加垂直基板的直流电压, 在反转壁中的±1缺陷会发生旋转。对于其中的+1缺陷, 我们给出了外加电场作用下液晶分子的自由能表达式并通过模拟描述指向矢的方位角和极角的变化情况给出相应的缺陷处电场驱动的结构变化。模拟结果给出的挠曲电效应引起的方位角的变化角度与Pramoda Kumar等人的实验得到的在+1缺陷处消光刷的变化情况是一致的。

为了分析液晶光谱偏振系统的方位误差并降低测量误差, 提出了选偏器方位误差的分析方法。该方法基于Stokes矢量及Mueller矩阵, 将偏振角的方位误差转化为Stokes矢量传递误差, 推导了误差的协方差矩阵, 分析了权重系数与延迟相位的变化关系, 并对不同偏振态入射光条件下的品质因数变化进行了计算仿真。方位误差依赖于入射光Stokes参数与延迟相位, 不同偏振态的入射光品质因数随延迟相位成抛物线变化。当延迟相位位于[60°,120°]区间内, 选偏器的方位误差较小, 测量误差较小适宜测量。通过对液晶偏振光谱系统配准误差的研究, 获得误差来源, 为进一步提高系统测量精度奠定了理论基础。

液晶盒电容的大小与外加电压的数值相关。当液晶的温度发生变化时, 即使施加的电压值一定, 液晶盒的电容也会发生变化。为了研究温度的影响, 采用交流电桥的方法对灌注5CB液晶的平行排列向列相液晶盒电容进行了实验测量, 并由精密热台(LTS350, Linkam)控制液晶盒的温度, 得到了不同温度下液晶盒的电压-电容特性曲线。由此可以看出: 在大于阈值电压范围内, 同一电压下液晶盒电容随温度的升高逐渐增加, 并且曲线的斜率逐渐减小, 说明液晶向各向同性态转变。此项研究对进一步分析液晶材料的介电常数有一定的指导意义。

为满足液晶面板尤其是大尺寸产品对高透过率不断提升的需求, 进行负型液晶在ADS广视角技术中的研究。首先, 介绍ADS技术的发展进程及主要特点, 然后模拟分析负型液晶参数变化对ADS显示特性的影响, 最后, 利用mini cell对负型液晶和PI材料的进行实验室评价。液晶参数中: Δn影响透过率, |Δε|和K值影响响应时间和工作电压, γ1影响响应时间。负型液晶透过率比正型液晶提升约8%, 但响应时间增加约50%, 负型液晶与PI的匹配性及残像差于正型液晶, 与PI材料的搭配对残像有显著影响。调整负型液晶参数可优化产品性能。负型液晶可大幅提高产品的透过率, 但需要加快响应时间和提升残像水平。响应速度的提高除了需要降低液晶的黏度, 还需在电极结构优化方面做更多努力, 而残像水平的提升, 除提高负型液晶材料本身的稳定性外, 与其搭配的取向材料的研发也十分重要。

通过设计上下基板向列相液晶分子排列构建偏振光栅结构模型, 并根据向列相液晶Frank弹性理论计算其方位锚定能, 其理论结果可为实验测量提供有力的理论指导作用。本文根据弹性理论, 考虑弹性各向异性计算了偏振光栅结构的方位锚定能, 得到了方位锚定能与光栅条纹宽度关系的解析解。弹性各向异性对方位锚定能有着显著影响。由于液晶具有各向异性, 考虑弹性各向异性研究方位锚定能是必要的, 其结果更具有普遍性。

为了能够有效地提高电子的注入和传输能力, 改善有机电致发光器件的性能, 本文利用CsN3作为n型掺杂剂, 对有机电子传输材料Bphen进行n型电学掺杂, 制备了结构为ITO/MoO3(2 nm)/NPB(50 nm)/Alq3(30 nm)/Bphen(15 nm)/Bphen∶CsN3(15 nm,x%, x=10,15,20)/Al(100 nm)的器件。实验结果表明, CsN3是一种有效的n型掺杂剂, 以掺杂层Bphen∶CsN3 作为电子传输层, 可以有效地降低电子的注入势垒, 改善器件的电子注入和传输能力, 从而降低器件的开启电压, 同时提高了器件的亮度和发光效率。在掺杂浓度为10%时器件的性能最优, 开启电压仅为2.3 V, 在7.2 V的驱动电压下, 达到最大亮度29 060 cd/m2, 是非掺杂器件的2.5倍以上。当驱动电压为6.6 V时, 达到最大电流效率3.27 cd/A。而当掺杂浓度进一步提高时, 由于Cs扩散严重, 发光区形成淬灭中心, 造成器件的效率下降。

为了从复杂的路面环境中快速检测出路面裂缝并进行分类, 提出一种多尺度矩阵滤波的路面裂缝检测方法。该方法基于TI公司TMS642 DSP平台, 可以实现大量复杂数据的快速实时处理, 通过多尺度滤波处理路面图像, 有效进行图像预处理, 消除噪声影响, 突出路面裂缝特征。通过Hessian矩阵的特征值和特征方向提取裂缝特征, 实现裂缝生长方向的跟踪, 确定裂缝像素始末位置, 从而确定裂缝大小, 同时提出裂缝合并算法对小的不连续裂缝进行合并, 最后根据裂缝曲率对裂缝进行快速分类。实验结果表明, 该方法可以实现路面裂缝准确、快速的检测及分类, 抗噪声能力强, 图像分割精度高, 漏检率和错检率很低, 可以满足工程应用要求。

提出了一种非抽样双树复小波变换(UDT-CWT)与基于块主元旋转的非负矩阵分解(BPP-NMF)相结合的多聚焦图像融合算法。利用UDT-CWT具有完美的平移不变性及良好的方向选择性, 首先对图像进行多尺度、多方向分解并得到低频子带和高频子带系数; 然后对低频子带系数采用块主元旋转的非负矩阵分解的融合策略, 高频系数则选用高斯加权区域能量与区域标准差一致性选择的融合准则。最后对融合后的系数进行UDT-CWT逆变换得到重构图像。选用多组多聚焦图像进行融合并对融合结果进行主观视觉、客观方面的评价。试验结果表明, 该融合算法不仅具有良好的视觉效果, 同时在客观评价指标也优于一般的融合策略, 验证了该算法的有效性。

为了解决红外弱小目标精确自适应检测的问题, 本文提出了一种基于Canny算法、top-hat算法和中值滤波算法结合的红外弱小目标检测方法。该方法不同于传统的Canny弱小目标检测方法, 本方法先选定合适的窗口对图像进行中值滤波处理, 在去除噪声的同时有效保持图像的边缘信息; 再用形态学处理中的top-hat算法抑制复杂背景, 去除云层; 最后使用自适应Canny算法提取红外小目标的边缘信息精确定位目标的位置。实验结果证明了该方法的有效性和优越性, 本文设计的组合算法能够精确定位小目标的位置, 信噪比增益达到10倍以上, 排除噪声以及云层的干扰作用较强, 具有一定的自适应性。

为了提高光电跟踪系统的稳定性和自主跟踪能力, 对多传感器数据融合算法和数据的有效性估计进行研究, 提出一种多传感器自主跟踪算法。首先按照统计学方法, 实时估计各传感器数据的误差协方差。然后按照均方误差最小准则, 对各路数据进行融合。将最小二乘多项式拟合法和记忆衰减因子应用到误差协方差估计中, 提高了融合结果的可信度。最后, 提出一种多传感器跟踪数据切换策略, 自动选择有效传感器数据中置信度最高、跟踪效果最优的一路数据, 从而实现自主稳定跟踪的目的。实验结果表明, 使用改进后的数据融合算法比原始方法的最终传感器选择结果正确率提高37.5%左右。在几种典型的传感器数据异常情况下,该数据融合算法和多路数据切换策略能够完成自主跟踪的目的。

介绍了基于ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法的无重叠视野域的目标交接。当目标离开摄像机1视野域时, 利用ORB算法提取目标特征点, 待匹配特征点通过PROSAC(Progressive Sample Consensus)算法剔除外点, 保留有价值的特征点。当目标进入摄像机2视野域时, 通过Vibe(Visual Background extractor)算法获取进入摄像机2的运动目标, 并提取待确认运动目标的特征点, 去除外点并与摄像机1视野域提取的特征点做匹配, 匹配率达到阈值则表示目标一致, 完成目标交接并进行跟踪。实验结果表明, 文献提出的方案能够实现目标在多摄像机视野域间的快速交接。

随着高铁的普及, 列车螺钉松动、车身变形等安全问题渐渐引起了人们的重视, 如何检测高铁车身是本文要研究的问题。本文采用激光三角法测量模型, 当线结构光扫描高铁车身时, 可以根据激光条纹的畸变程度, 判断高铁列车是否存在安全隐患, 而如何快速、精确地提取激光条纹中心线是首先要解决的问题。在考虑了光源选择、环境噪声、被测物反射等因素的基础上, 首先对图像进行预处理, 选择中值滤波去除噪声, 然后用最大类间方差法将目标区域与背景区域分割; 最后, 用改进的灰度重心法对目标区域进行中心线提取。本文在FPGA上实现了对分辨率为1 024 pixel×200 pixel图像的处理, 实验结果表明, 提取光带中心线用时不超过0.97 ms, 能够满足高铁检测系统对光带中心线提取实时性和准确性的要求。

为了提高图像处理器目标跟踪的准确度和对复杂环境的适应能力, 设计了一种CPCI架构的多传感器融合图像跟踪系统。针对高分辨率高帧频图像的采集、目标搜索与跟踪, 设计并实现了以FPGA+DSP为核心的嵌入式图像处理平台, 采用CPCI标准总线作为数据共享通道, 由嵌入式图像处理平台完成实时计算, 数据中心完成跟踪结果的数据融合和系统综合控制。实验结果表明: 系统可以实现多路不同分辨率CameraLink图像或HD-SDI图像的采集和融合跟踪处理, 该架构处理能力强, 可扩展性高, 结构紧凑, 为图像融合跟踪系统提供了一种可靠的解决方案。

针对暗原色先验模型对于图像明亮区域不适应, 暗原色估计偏大, 导致透射率估计偏小, 出现色彩失真现象, 本文介绍一种新的暗原色修正方法。提出一种逆暗原色概念, 将雾化图像的暗原色与逆暗原色进行融合处理得到一种新的修正暗原色, 从而获得比较真实的明亮区域透射率, 有效消除了明亮区域的色彩失真。以有效细节强度、色调还原程度、结构信息及综合测评作为图像质量评价指标, 与目前流行算法进行对比实验, 本文算法的色调还原程度指标平均值提高41.1%, 综合测评指标平均值提高48.7%。实验结果表明, 本文算法在改善明亮区域色彩失真及提高去雾图像总体质量方面优于目前流行算法。

为了实现基于物理模型的图像复原去雾算法, 文中提出了一种改进的基于暗通道先验的图像去雾算法。介绍了雾天图像退化模型和基于该雾天图像退化模型的几种去雾算法。详细介绍了何恺明提出的基于暗通道先验的去雾算法, 该算法在估计光线传播图时使用的基于导向滤波的软抠图非常耗时, 经过改进, 直接使用景深估计光线传播图, 算法运行时间大大减少。最后, 使用MATLAB对改进的去雾算法进行仿真, 并与原算法的运行时间进行比较。结果显示新方法对光线传播图的估计可靠, 运行时间对比改进前大约下降60%, 实时性大大提高。带有天空的有雾图像去雾后色斑和光晕大幅减少, 取得了很好的效果。改进的去雾算法运行速度快、去雾效果好, 新提出的光线传播图估计方法可靠, 并且去雾过程中得到的光线传播图可以用于其他应用。