1 河北地质大学信息工程学院, 河北 石家庄 050031
2 河北省光电信息与地球探测技术重点实验室, 河北 石家庄 050031
3 河北省智能传感物联网技术工程研究中心, 河北 石家庄 050031
在图像分割中,考虑邻域信息的模糊C均值算法能够有效地降低噪声对图像的干扰,但这类算法需额外引入参数,且无损检测图像的较大类间差异易导致分割失败。为此,提出基于图像块的类间差异不敏感的模糊C均值算法。利用像素所在的图像块代替像素进入聚类进程,图像块内像素的权重由像素的空间距离和灰度大小自适应确定。基于信息量的概念,给出类信息量表征形式并将其引入目标函数以改善常见模糊C均值算法对类间差异敏感的缺陷。基于新构建的目标函数得到新的隶属度和聚类中心表达式,并给出算法流程。最后,利用类间差异较大的无损检测图像对所提算法进行测试,结果表明:与其他模糊聚类算法相比,本文算法具有更高的分割准确率和更好的视觉效果。
图像处理 图像分割 图像块 模糊C均值 邻域信息量 激光与光电子学进展
2021, 58(12): 1210009
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of In-fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 School of Physics and Intelligent Manufacturing, Chifeng University, Chifeng 024000, China
3 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
This Letter presents a new type of optical fiber probe used to detect temperature, whose structure is very simple. The optical fiber probe is filled with cholesteric liquid crystals (CLCs) whose reflected light varies with temperature. The experimental results show that the proposed sensor can achieve a temperature sensitivity of 5.64 nm/°C in the temperature range of 18–40°C. The sensor has the advantages of simple structure, low cost, and easy mass manufacture. Its size is very tiny (the tapered structure, 125 μm in maximum diameter and <300 μm in length) and it is easy to integrate and measure. Meantime, the tapered structure of the probe is also ideal for measuring small samples such as cells and microfluidic channels, which will be a promising candidate for monitoring temperature fluctuations in small spaces.
cholesteric liquid crystal temperature sensor optical fiber Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 101202
1 河北地质大学信息工程学院, 河北 石家庄 050031
2 河北地质大学河北省光电信息与地球探测技术重点实验室, 河北 石家庄 050031
常见的模糊聚类算法不能有效分割具有类大小不均衡特性的图像,为此,提出对类大小不敏感的模糊C均值聚类图像分割算法。首先将类大小引入至含邻域信息模糊聚类算法(FCM_S)的目标函数中,使得类大小在目标函数中发挥作用,从而能均衡较大类和较小类对目标函数的贡献,弱化算法对类大小不均衡的敏感度并推导出新的隶属度函数和聚类中心;然后提出用紧密度来表征每一类中像素的分布状态,并将其引入至聚类的迭代进程;最后利用符合类大小不均衡特征的无损检测图像进行算法验证。结果表明:本文算法能够展示出更好的视觉分割效果,而且从分割准确率(SA)和调整兰德指数(ARI)上看也更优异,由此显示本文算法具有抗噪性及对类大小不敏感的特性。
图像处理 图像分割 模糊C均值聚类 类大小不敏感 空间信息 激光与光电子学进展
2020, 57(2): 021001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of In-fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
3 Department of Physics, College of Science, Shantou University, Shantou 515063, China
In this Letter, a dye-doped cholesteric liquid crystal (DDCLC)-filled hollow glass microsphere is demonstrated to be a resonator with good temperature response. A diglycerol layer is used to wrap the DDCLCs microdroplet to keep it steady and control its orientation. The whispering gallery mode (WGM) lasing and photonic band gap (PBG) lasing caused by two different mechanisms were obtained under the pump of a pulsed laser, and the temperature response of these two kinds of lasing was studied. For the liquid crystal and chiral material used in this Letter, both the WGM lasing and the PBG lasing have a blue shift in wavelength with increasing temperature.
cholesteric liquid crystal microdroplet lasing emission whispering gallery mode Chinese Optics Letters
2020, 18(1): 011402
1 哈尔滨工程大学 纤维集成光学教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
本文研究了各向异性材料对光子晶体光纤光传输特性的影响。由于靠近纤芯的空气孔对光子晶体光纤的影响最大, 所以本文分别对靠近纤芯的2个空气孔、3个空气孔和6个空气孔进行填充。对填充各向异性材料的光子晶体光纤的色散、限制损耗和有效模场面积进行了模拟, 并对其传输特性进行了详细的分析和讨论。同时进行了各向异性液晶材料填充光子晶体光纤的实验研究。结果表明在通讯波段, 填充液晶的光子晶体光纤与相应的有效折射率仿真结果基本一致。该填充光子晶体光纤有较低的限制损耗, 在1 550 nm 达到10-9。较小的有效模场面积和明显的色散零点, 因而它在通讯领域有较高的潜力和应用。
光子晶体光纤 各向异性 液晶 传输特性 photonic crystal fiber anisotropy liquid crystal transmission characteristics
大连海事大学环境科学与工程学院, 辽宁 大连 116026
液相放电能够产生各种活性物质, 其中羟基自由基(OH), 氢自由基(H)被认为是引发液相化学反应的主要活性物种, 但由于其活性强寿命短的特点, 测量比较困难, 由于缺少标准样品, 定量测量更为困难。 用光学方法测量自由基是一种直接测量方法, 其特点是瞬时在线测量, 能立即获得数据, 进行时间和空间分布测量。 为了研究微波水中放电产生的自由基特性, 利用发射光谱诊断技术对微波水中放电产生的活性物质进行了在线检测, 考察了微波功率、 反应器内部压强对OH自由基相对光谱强度的影响, 并观测了等离子体中OH自由基强度的空间分布; 同时, 估算了微波液相等离子体中的电子激发温度。 实验结果表明, 微波水中放电可以产生大量的OH, H, O自由基, 其中OH自由基的相对光谱强度最强, 并随微波功率的增加呈现明显上升的趋势, 随反应器内部压强的增大而迅速减弱; 以OH为主的自由基主要产生于电极尖端附近。 微波液相等离子体的电子激发温度约为0.33×104 K。
微波液相等离子体 发射光谱 OH自由基 Microwave discharge in liquid Emission spectrum OH radicals 光谱学与光谱分析
2017, 37(12): 3855
大连海事大学环境科学与工程学院, 辽宁 大连 116026
氢能作为一种高热值、 无污染的清洁能源日渐受到国内外专家学者的追捧。 微波液相放电技术在醇类中制氢具有光明的研究前景, 为氢能的研究开发开辟了一条新的途径。 通过对乙醇制氢发射光谱分析, 有利于分析微波液相放电醇类制氢机理的探讨, 为进一步改进微波液相放电制氢技术奠定基础。 本文采用2.45 GHz频率微波在液相醇类中放电实现了微波液相等离子体制氢, 并借助发射光谱仪对微波液相放电乙醇制氢光谱特性进行了研究。 研究结果显示: 微波液相放电乙醇制氢过程中, 能产生大量的H, O, OH, CH, C2等活性粒子; 乙醇放电光谱中OH自由基、 H自由基和O自由基的光谱强度要远大于纯水中OH自由基、 H自由基和O自由基的光谱强度; 高能粒子打开水分子中的O—H键, 脱氢制氢的过程较乙醇分子难度要大, 因此在微波乙醇放电制氢过程中, 氢气的来源主要是乙醇分子的脱氢重组, 水分解产氢的贡献度较低; 在外界压力与温度一定的条件下, OH, H, O自由基的发射光谱强度随着功率的增加显著增强, 而CH和C2活性粒子发射光谱强度则出现减弱趋势, 这表明较大的微波功率不仅使产生的高能粒子的能量增加, 同时高能粒子的密度也有所增加, 导致较多的CH和C2基团被充分碰撞打开。
微波液相放电 光谱强度 乙醇制氢 微波功率 Microwave discharge in liquid Intensity of emission spectrum Hydrogen production in ethanol Microwave power
大连海事大学环境科学与工程学院, 辽宁 大连116026
为了研究微波液相放电等离子体的基本物理现象和放电特性, 为微波液相放电技术奠定一定的理论基础, 利用发射光谱仪对水中微波液相放电及放电中产生的活性粒子进行了检测, 同时对微波液相放电光谱数据统计方法进行了研究。 利用发射光谱仪结合数控摄像机对微波液相放电过程中起始放电和稳定放电两个过程进行了同步检测拍摄。 实验结果发现: 微波液相等离子体发射光谱强度波动较大, 光谱强度可以用10个光谱数据点进行平均计算; 放电的强度在一定程度上可以由等离子体区域面积所反映, 尽管如此, 等离子体区域面积和羟基自由基发射光谱强度的变化梯度并不一致, 这主要是因为在放电过程中, 放电强度不仅体现在等离子体区域面积, 同时也与等离子体区域的亮度有关。
微波液相放电 发射光谱 等离子体面积 平均统计 Microwave discharge in liquid Emission spectrum Area of plasma Average statistic 光谱学与光谱分析
2014, 34(5): 1182
1 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨150000
2 哈尔滨工程大学 理学院, 黑龙江 哈尔滨150000
3 空军航空大学 飞行基础训练基地 基础部, 吉林 长春130022
制备具有外部谐振腔的胆甾相液晶激光器件。采用镀有多层膜的ITO玻璃作为基板, 取向后制备1D-PC/CLC/1D-PC 结构的胆甾相液晶激光器件。该激光器件在532 nm的Nd∶YAG倍频脉冲激光器泵浦下能够出射双模激光。出射激光峰位分别位于600 nm 和650 nm, 对应于胆甾相液晶的短波边缘和长波边缘, 并且激光的发射阈值明显低于普通的盒式胆甾相液晶激光器件。此激光器件可以通过电压控制在单模发射和多模发射之间切换, 电控的阈值电压仅为6 V。
激光器 胆甾向液晶 多层膜 laser cholesteric liquid crystals multilayer film
1 大连海事大学环境科学与工程学院, 辽宁 大连116026
2 厦门理工学院水资源环境研究所, 福建 厦门361024
研究了液相隔膜辉光放电发射光谱法对水中钾离子和钠离子的检测性能, 考察了外加电压和有机添加剂甲醇对检测灵敏度和检出限的影响。 结果表明提高外加电压和添加甲醇能提高检测灵敏度和降低检出限。 在电压850 V, 添加0.6%～0.8%甲醇时钾和钠的检出限分别为0.007和0.001 mg·L-1。 液相隔膜辉光放电发射光谱法检测水中金属离子具有背景光谱干扰小和灵敏度高的特点。
液相隔膜辉光放电 发射光谱 检测 Liquid phase diaphragm glow discharge Emission spectrum Detection 光谱学与光谱分析
2013, 33(9): 2570
