张晶晶 1,2,3,*杜兴卓 1,2,3支帅 4,5丁国鹏 4,5,*
作者单位
摘要
1 中国地质大学(武汉) 自动化学院,湖北武汉430074
2 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室,湖北武汉430074
3 地球探测智能化技术教育部工程研究中心,湖北武汉40074
4 中国科学院 微小卫星创新研究院,上海201203
5 上海微小卫星工程中心,上海201203
为解决基于深度学习的立体匹配方法面临着网络规模大、网络结构复杂等问题,提出了一个网络规模较小、精度较高的网络结构。该网络在特征提取模块删减修改了复杂冗余的残差层并引入了空洞卷积金字塔池化模块来扩大视野范围,提取更多有用的上下文信息;在代价计算模块中使用了三维卷积层以成本聚合提升立体匹配的精度;最后,在代价聚合模块引用了双边格网模块以较低分辨率的成本量来获取精度较高的视差图。将该网络在KITTI 2015数据集和Scene Flow数据集等主流数据集上进行实验,结果显示,相较于其他主流优秀网络类如金字塔立体匹配网络(Pyramid Stereo Matching Network ,PSM-Net),网络规模参数量减少了约38%,并取得了较高的实验精度,其中Scene Flow数据集的终点误差(End-point Error,EPE)为0.86,是一个同时兼顾速度与精度的立体匹配网络。
计算机视觉 立体匹配 人工神经网络 视差 computer vision stereo matching artificial neural network parallax 
光学 精密工程
2024, 32(3): 445
张苏贵 1,2张晶晶 1,2,*寻丽娜 1,2孙晓兵 3[ ... ]李穗 4
作者单位
摘要
1 安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室, 安徽 合肥 230601
2 安徽大学电气工程与自动化学院, 安徽 合肥 230601
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 安徽文达信息工程学院, 安徽 合肥 231201
云检测对于遥感图像的应用具有重要意义。目前已有的云检测方法关于遥感图像的偏振信息研究较少,性能和泛化能力有限。为有效利用遥感图像偏振信息,提出了一种基于深度学习的多模态融合遥感图像云检测方法并进行了初步实验评价。该网络是一种三参数输入流架构,具有编码器-解码器结构,利用通道空间注意模块对遥感图像中的反射率特征和偏振特征进行多模态融合。在解码器上采样阶段,利用迭代注意特征融合方法融合高、低级特征映射。评价实验数据集来源于多角度偏振成像仪 (DPC) 云产品和云掩码产品。评价实验结果表明,所提出的网络模型实现了良好的云检测性能,识别准确率达到93.91%。
云检测 偏振信息 多模态融合 通道空间注意 迭代注意特征融合 cloud detection polarization information multimodal fusion channel-spatial attention iterative attention feature fusion 
大气与环境光学学报
2023, 18(4): 371
张晶晶 1,2,3杨峰 1,2,*寇洋 1,2王灼寒 1,2[ ... ]彭钦军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 理化技术研究所 固体激光重点实验室,北京 100190
2 中国科学院 理化技术研究所 功能晶体与激光重点实验室,北京 100190
3 中国科学院大学,北京 100149
光学元件中的杂质和缺陷会引起其激光损伤阈值的大幅降低,现阶段这一问题已成为激光装置向高功率、高能量方向发展的“瓶颈”,亟待解决。在对光学元件激光损伤的研究中发现,用低于光学元件损伤阈值的激光对元件表面进行预处理,可以有效提高光学元件的抗激光损伤能力。对激光预处理技术的提出背景、定性作用机理、定量理论模型及国内外技术应用现状进行了概述。并且介绍了一种可在薄膜制备过程中进行原位实时激光预处理的新型薄膜制备技术。最后指出,激光预处理技术作为一种无污染,可有效改善光学薄膜、光学玻璃、光学晶体元件损伤阈值的最有效方法之一,其作用机理、实用化、仪器化还有待进一步发展。
激光预处理 光学薄膜 杂质和缺陷 激光损伤阈值 laser conditioning optical films defects and impurities laser induced damage threshold 
强激光与粒子束
2023, 35(8): 081001
阎庆 1叶孟孟 1,2,*张晶晶 1,2,3刘晓 3[ ... ]李腾 1,2
作者单位
摘要
1 计算智能与信号处理教育部重点实验室 (安徽大学), 安徽 合肥 230601
2 偏振光成像探测技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 合肥学院先进制造工程学院, 安徽 合肥 230031
烟的存在会导致图像目标信息的损减或丢失。针对烟在场景中具有局域性,提出了基于目标检测Yolov3算法的去烟预检机制,即在去烟流程中增加预检机制实现对烟图定向去烟,提升去烟效率和避免对无烟区的影响。不同于现有针对可见光图像的基于深度学习去雾方法,该方法将四幅偏振态图像作为网络输入,并利用多尺度注意力对抗网络提取烟区目标的偏振态特征信息,从而缓解失真现象以及丰富去烟后目标的结构和细节信息。在真实数据集上的定性与定量实验结果表明,本文提出的算法有效提升了偏振图像的去烟效果和去烟效率。
图像除烟 卷积网络 偏振态图像 多尺度 注意力机制 对抗网络 image smoke removal convolutional network polarization image multi-scale attention mechanism adversarial network 
大气与环境光学学报
2023, 18(2): 108
作者单位
摘要
1 中国地质大学(武汉)自动化学院,湖北 武汉 430074
2 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室,湖北 武汉 430074
3 地球探测智能化技术教育部工程研究中心,湖北 武汉 430074
4 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
为提高星模拟器光源系统光谱匹配精度,首先设计并搭建了基于数字微镜的星模拟器光源系统;其次,根据按波长标定的区域光谱进行遗传算法的光谱拟合,结果表明该方案拟合光谱与目标光谱存在一定匹配误差;最后,为提高光谱匹配的精度,提出了按波长和能量二维划分区域的误差反馈及精度提升方法。实验模拟了色温为2550、4766、6576、8910 K 光源,结果表明相较于波长方向一维划分的反馈方法,光谱匹配最大误差分别下降了55.7%、50.6%、45.2%、42.2%,极大地提升了星模拟器光源系统的光谱匹配精度。该研究旨在补偿该类色温匹配误差所引入的星敏感器角检测误差,达到高精度星敏感器的定标精度要求。
星模拟器光源 光谱匹配 精度提升 反馈控制 二维划分 star simulator light source spectral matching improved accuracy feedback control two-dimensional division 
红外与激光工程
2023, 52(2): 20220451
寻华生 1,2,*张晶晶 1,2,3刘晓 3李腾 1,2[ ... ]张馨 1,2
作者单位
摘要
1 安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 安徽 合肥 230601
2 偏振光成像探测技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 合肥学院 先进制造工程学院, 安徽 合肥 230601
偏振光反射信息可直接反演目标本征特性, 且在传输过程中具备较强的抗干扰特性, 因此偏振成像技术可适用于多种复杂环境中的智能监控、交通监察领域。近年来使用深度学习判读图像检测目标的方法迅速发展, 已经广泛应用于图像处理的各个领域。本文提出了一种基于偏振图像与深度神经网络算法的行人、车辆多目标检测算法YOLOv5s-DOLP。首先, 通过实时获取到偏振图像进行偏振信息解析, 获取目标偏振度图像。其次, 为增强偏振度图像中检测目标与背景存在高对比度的特性, 在主干网络中引入通道注意力与空间注意力, 提升网络特征进行自适应学习的能力。此外, 使用K-means算法对目标位置信息进行聚类分析, 加快网络在偏振度图像的学习速度, 提升目标检测精度。实验结果显示, 该算法结合了偏振成像和深度学习目标检测的优势, 对于低照度复杂场景中的车辆、行人目标检测效果好、检测速度快, 对于道路车辆的目标检测、识别与跟踪具有一定的应用价值。
偏振成像 神经网络 多目标检测 注意力机制 polarization image, neural network, YOLO v5s, mult YOLOv5s 
红外技术
2022, 44(5): 483
作者单位
摘要
宁夏大学食品与葡萄酒学院, 宁夏 银川 750021
硫代巴比妥酸反应物(TBARS)是表征肉品脂肪氧化程度的主要化学信息。 为探究二维相关光谱技术(2DCOS)筛选羊肉中TBARS含量的特征变量的可行性, 利用高光谱成像技术结合2DCOS分析建立TBARS含量的快速无损检测方法。 采集样本在400~1 000 nm的光谱反射图像, 通过ENVI 4.8软件在光谱图像上手动设置感兴趣区域提取原始光谱数据; 采用偏最小二乘回归(PLSR)算法将光谱数据与TBARS浓度值进行关联, 解释二者之间的相关程度; Kennard-Stone(KS)算法划分样本集对模型进行外部验证; 为消除原始光谱中的干扰信息, 使用卷积平滑(SG), 去趋势(de-trending)和SG+de-trending三种预处理方法校正原始光谱; 将TBARS化学值视为微扰量, 采用2DCOS研究光谱信号的动态变化, 分析二维相关光谱及其切割光谱, 确定与微扰相关的特征变量; 变量组合集群分析(VCPA)、 竞争性自适应加权算法(CARS)和连续投影算法(SPA)用于全光谱变量和2DCOS特征变量的选择和优化; 利用线性建模方法PLSR建立代表性特征变量下TBARS含量的高光谱定量分析模型。 结果显示, de-trending预处理后建立的预测模型稳健性较好, 其RC2=0.874, RMSEC=0.106 mg·kg-1, RP2=0.853, RMSEP=0.139 mg·kg-1; 进行2DCOS分析发现579, 699, 756和867 nm处存在与TBARS含量密切相关的自相关峰, 579~867 nm范围内的特征变量是TBARS含量检测的相关区域; VCPA, CARS和SPA从全光谱数据和2DCOS分析中分别提取了7, 16, 20, 8, 24和14个具有代表性的特征变量; 由所获得模型的准确性和可靠性可知利用CARS在2DCOS分析中优选代表性波长建立的检测模型可以准确无损地评估羊肉中TBARS含量, 定量分析模型为: Y(TBARS)=-0.15+2.99λ588-7.01λ593+7.45λ598-6.14λ603+7.06λ612-8.25λ622+2.64λ631-4.18λ636+13.91λ646-11.3λ655+12.64λ675-8.51λ684-7.81λ689+1.08λ703-2.54λ713+5.47λ727+6.62λ742+5.69λ751+2.48λ775-1.93λ780-6.95λ790+7.09λ799-3.56λ809+1.82λ819, 其RC2=0.857, RMSEC=0.113 mg·kg-1。 2DCOS方法为光谱分析中变量的筛选提供了一种新思路, 高光谱技术结合2DCOS分析无损检测羊肉中TBARS含量是可行的。
滩羊肉 高光谱成像 广义二维相关光谱 偏最小二乘回归 Tan mutton TBARS Hyperspectral imaging Two-dimensional correlation spectra Partial least squares regression TBARS 
光谱学与光谱分析
2022, 42(3): 713
薛钊 1,1,2,2张海婷 1,1,2,2杨茂生 1,1,2,2宋效先 1,1,2,2,3,">">*[ ... ]姚建铨 1,1,2,2,3,3
作者单位
摘要
1 江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
2 江苏大学微纳光电子与太赫兹技术研究院,江苏 镇江 212013
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
设计了一种基于图形化石墨烯的太赫兹吸收器,呈现出可调谐超宽频的吸收特性。其顶部为超薄石墨烯层,中间为电介质层,底部为金层。通过改变中间介质层的厚度和顶层石墨烯的费米能级,对太赫兹吸收器进行设计与仿真,而石墨烯的费米能级可以通过改变栅极电压来调控。结果表明,该吸收器在低频部分呈现超宽频吸收,当吸收器的介质层厚度为30 μm时,吸收特性达到最优,并且通过改变石墨烯的费米能级,能够动态调控吸收器的吸收特性,使得吸收峰值点和带宽发生动态变化,吸收峰值点在431 GHz区间内移动,实现了吸收器的可调谐功能。当石墨烯的费米能级为0.4 eV时,吸收率超过90%的频带宽度为1.8744 THz,吸收器峰值吸收率为99.3357%,达到了完美吸收。
光谱学 太赫兹波 吸收器 图形化石墨烯 可调谐宽光谱 
激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0530002
作者单位
摘要
宁夏大学农学院, 宁夏 银川 750021
高光谱成像技术是一种将成像与光谱相结合的新型无损检测技术, 属于间接分析方法; 光谱模型的建立非常关键, 需综合考察各建模因素间的交互作用。 应用Box-Behnken法设计响应面试验优化冷鲜滩羊肉蛋白质含量的可见/近红外高光谱定量检测模型。 使用可见/近红外高光谱成像系统采集冷鲜滩羊肉样本的高光谱图像, 分析肉样反射光谱特性。 采用二维相关光谱技术(2DCOS), 以冷鲜滩羊肉中蛋白质含量为“外界扰动”, 研究扰动条件下光谱信号的动态变化, 解析二维相关光谱谱图特征, 寻找与微扰相关的敏感变量。 分别采用多元散射校正(multiplicative scatter correction, MSC)和标准正态变量变换(standard normalized variate, SNV)提取有用信号, 优化所选特征波段光谱质量。 为实现数据快速降维, 减少大量光谱数据处理负担, 采用变量组合集群分析法(variable combination population analysis, VCPA)和应用竞争性自适应加权算法(competitive adaptive reweighted sampling, CARS)对2DCOS范围内特征波段进行二次优选。 根据Design-Expert软件中Box-Behnken法设计响应面试验, 以特征优选、 光谱预处理及多元校正方法为考察因素, 各因素中3种不同方法为水平, 建立冷鲜滩羊肉蛋白质含量分析的优化检测体系。 结果表明, 波长473, 679, 734和814 nm处存在较强的自相关峰, 473~814 nm范围内的特征波段为冷鲜滩羊肉蛋白质检测的敏感区域; MSC和SNV能够消除肉样自身散射作用的干扰, CARS和VCPA对特征波段进行二次优选, 分别优选出了16和9个特征波长; 各因素对蛋白质可见/近红外光谱模型预测性能的影响顺序为特征优选方法>预处理方法>多元校正方法, 优选出2DCOS-SNV-LSSVM模型具有较高的运行速率和预测能力, 其Rc=0.858 8, RMSEC=0.005 8; Rp=0.860 4, RMSEP=0.005 7。 研究表明, Box-Behnken法在可见/近红外高光谱(400~1 000 nm)建模参数优化选择中的应用, 可以有效地实现滩羊肉品质智能监控与质量安全快速无损分析, 为分析对象光谱模型的优化及提高预测结果的准确性提供理论参考。
可见/近红外高光谱 Box-Behnken设计 二维相关光谱 滩羊肉 蛋白质 Visible-near infrared hyperspectral Box-Behnken design Two-dimensional correlation spectra Tan mutton Protein 
光谱学与光谱分析
2021, 41(3): 918
作者单位
摘要
1 安徽大学电气工程与自动化学院, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院电工研究所, 北京 100190
3 北京工业大学信息学部信息与通信工程学院, 北京 100124
碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(CNT-PDMS)是一种新型的激光超声换能器(LIU-T)复合材料, 具有高频率、 宽带宽、 高振幅的特性。 该复合薄膜可作为高效、 鲁棒的超声发射器用于诊断和治疗。 纳米复合材料的固有结构提供了独特的热、 光学和机械性能, 这不仅有利于能量转换, 而且对脉冲激光烧蚀具有很好的鲁棒性。 PDMS聚合物具有高热弹性系数有利于材料的伸缩从而产生超声。 研究了几种不同复合薄膜产生的光声信号特性, 测试了不同衬底和水介质条件下的光声信号特性。 利用碳纳米材料的高吸光性和PDMS聚合物的高膨胀性制作激光超声换能器, 不但降低了材料的厚度, 还有望产生高频高强度超声信号。 实验用硬玻璃衬底厚度约为1 mm, 软薄膜衬底厚度在微米级, 水介质条件下的厚度为3 mm。 在脉冲激光激励下, 水介质下软薄膜条件、 硬玻璃衬底、 软薄膜衬底涂层端面超声压力分别为2.0, 3.9和5.2 MPa。 通过一系列的研究得出了结论: (1)软薄膜衬底(3×3)比硬玻璃衬底(3×3)更具有良好的负脉冲, 更适合用在光声空化治疗方面; (2)水介质条件下不利于产生高强度光声信号。 总而言之, 采用激光超声换能器比压电换能器更具有产生高振福, 带宽宽的超声信号的潜力, 而且提供了一种没有电子等干扰结构的超声激励新方法, 有望成为替代压电换能器的新一代激光超声换能器。 这种新方法应用在磁声电成像领域可以大大减少超声激励源的干扰。 同时, 相对于将CNT混入PDMS中的方法, 该方法更具有简单方便节省材料等优点。 对于硬玻璃传统型衬底, 实现的软薄膜衬底能产生较高的声压5.2 MPa, 并且中心频率在5 MHz, -6 dB超声带宽也相对较宽接近5 MHz, 相比于早在2014年实现的CNT-PDMS激光超声换能器产生的4.5 MPa声压, 本文方法更具有临床应用前景, 应用在磁声电成像等方面具有很好的避免电磁干扰效果。
碳纳米管 聚二甲基硅氧烷 光声效应 激光超声换能器 Carbon nanotubes Polydimethylsiloxane Photoacoustic effects Laser ultrasonic transducers 
光谱学与光谱分析
2020, 40(7): 2079

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