昆明理工大学信息工程与自动化学院云南省计算机技术应用重点实验室，云南 昆明 650500
行人轨迹预测能够有效降低行人轨迹突变造成的碰撞风险，在智能交通及监控系统等领域有着广泛应用。目前已有的研究大多利用无向图卷积网络对行人间的社会交互关系进行建模，这种方法缺少对行人隐藏状态关联性的考虑，容易产生行人间的冗余交互。针对这一问题，提出一种基于注意力机制和稀疏图卷积的行人轨迹预测模型（DASGCN），通过构建深度注意力机制，捕捉行人间运动隐藏状态的关联性，从而准确地提取行人运动状态特征。进一步提出自调节稀疏方法，减小冗余信息带来的运动轨迹偏差，解决行人密集无向交互的问题。将所提模型在ETH和UCY数据集上进行验证，其平均位移误差（ADE）和最终位移误差（FDE）分别达到0.36和0.63。实验结果表明，DASGCN对行人轨迹的预测能力要优于传统算法。
图像处理 深度注意力 图卷积神经网络 轨迹预测 稀疏交互 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1010013
Author Affiliations
Abstract
College of Intelligent Sciences, Department of Intelligent Machinery and Instruments, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Optical levitation technology is a new levitation technology for trapping micro/nano-particles. By taking advantage of the mechanical effect of light, it has the characteristics of non-contact and high sensitivity. However, the traditional optical levitation system is large in volume, complex in adjustment, and greatly affected by the external environment. Herein, a miniature optical levitation system based on a laser diode, miniature lenses, and a micro-electro-mechanical system (MEMS) particles cavity is proposed. First, we analyze the output spot characteristics of the laser diode. Being compared the characteristics of different kinds of laser diodes, the type, wavelength, and power of diodes in the levitation system are determined. Then, the micro-particles cavity is fabricated based on the MEMS process. The MEMS process is widely used in the manufacturing of micro-electronic devices because of its advantages of small size, high precision, and easy mass production. The particle cavity processed in this way can not only ensure the advantage of small volume, but also possesses high processing repeatability. The volume of the entire package including the light source, focusing lenses, and MEMS cavity is just , which is the smallest optical levitation system reported, to the best of our knowledge. After the entire levitation system is designed and set up, one silica particle of 10 µm diameter is stably trapped in the atmospheric environment. Finally, the micro-displacement and vibration signal are detected by a four-quadrant photoelectric detector to evaluate the stiffness of the optical levitation system.
optical levitation system laser diode elliptical Gaussian beam quadrant photoelectric detector MEMS particles cavity Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 013801
华北理工大学 电气工程学院 自动化系, 唐山 063210
为了解决传统条纹中心提取算法对物体材质及噪声敏感问题, 采用自适应结构光条纹中心提取算法来提取条纹亚像素坐标。该算法首先对图像进行预处理, 利用图像掩模操作提取条纹图像感兴趣区域, 通过自适应卷积模板消除噪声干扰, 得到条纹区域截面宽度及条纹中心坐标的像素集合;其次根据中心坐标的像素集合采用二次加权灰度重心法求取条纹中心初始坐标值, 将此作为种子点进行区域生长运算, 并结合主成分分析分解特征矩阵;最终得到线结构光中心的亚像素坐标点。结果表明, 该算法能够有效快速地获取结构光条纹中心亚像素坐标, 相比灰度重心法, 所提算法实验结果波动性较小且标准误差也相对较小, 提取速度相比基于Hessian矩阵的Steger法提高近4倍, 满足工业测量系统实时性要求。所提出的结构光条纹中心提取算法具有较高的提取精度和良好的稳健性, 计算复杂度低, 具有较高的实时性, 可为后续3维视觉测量系统提供良好的精度保障。
图像处理 中心提取 加权灰度重心 区域生长 亚像素 image processing center extraction weighted gray centroid region grow sub-pixel
1 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室, 广东省海洋遥感重点实验室, 广东 广州 510301
2 南方海洋科学与工程广东省实验室, 广东 广州 511458
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
海底光谱反射率是光学浅水中太阳辐射传输的重要组成部分, 影响着海水表面离水辐亮度的光谱特性, 因此底质光谱信息的准确获取对于浅海遥感工作的开展至关重要。 专门设计了一套海底光谱反射率测量系统填补了国际上在这方面的空白。 采用可自由伸缩并旋转角度的参考白板贴近目标物测量, 以消除探头到目标物之间水体吸收衰减的影响, 双光路采集系统同步测量的设计避免了水下光场迅速变化对辐射测量的影响。 于2018年9月3日—8日, 用该系统在三亚珊瑚礁保护区进行原位海底反射率测量试验, 测量对象包括珊瑚、 海草、 泥沙、 沙滩等多种底质。 各底质类型之间具有光谱可分性, 具体表现为, 在波长大于580 nm的长波段, 浅海沙子底质与岸上沙滩光谱反射率特征差异明显, 表明相对于空气中, 水体和水中微藻介质的吸收散射作用严重影响着水下光谱辐射的测量, 证实了空气中测量的目标光谱不可替代水中的结果。 珊瑚和水草的光谱反射率特征主要区别在于海草反射率光谱在540～600 nm波段有一个宽反射峰, 而珊瑚的典型特征是在575, 600和650 nm附近有三个特征反射峰。 此外, 珊瑚、 沙子和沙滩三种碳酸盐质底质在395, 430, 490和520 nm存在反射峰, 485和585 nm处有一个小吸收峰, 而海草则相反, 在395, 430, 490和520 nm存在吸收峰, 485和585 nm处显示反射峰。 以上数据为将来利用底质反射率提取底栖物质组成信息奠定了基础, 同时其结果也能够证实系统的可靠性和有效性。
光学浅水遥感 底质反射率 光谱可分性 底质分类 高光谱 Optically shallow water remote sensing Bottom reflectance Spectral separability Substrate classification Hyperspectral
1 中国科学技术大学物理系, 安徽 合肥 230026
2 深圳大学高等研究院, 广东 深圳 518060
石墨烯等离激元在中红外到太赫兹波段有广阔应用前景。以往研究多关注于 石墨烯等离激元和基底声子的耦合,但如何调控这种耦合的报道却很少。一种可能的调控耦合的方式是改变石墨烯 条带周围的介电环境。数值模拟表明,与放置在平整二氧化硅基底上的石墨烯条带相比,放置在凹槽中的石墨烯条带 的等离激元和声子耦合增强。此外,在远离声子频率处色散曲线明显下移,低频段两个色散分支的最大光吸收率也有 显著提高。而将石墨烯条带放置在凸台上则结果相反。研究结果表明石墨烯等离激元和基底声子的耦合可以通过改 变石墨烯条带边缘介电环境这种简单方式得到有效调控。
等离激元 石墨烯 条带 色散 声子 耦合 plasmon graphene ribbon dispersion phonon coupling
华北理工大学电气工程学院,河北 唐山 063210
为实现对飞秒激光烧蚀的光斑阵列进行准确测量,构建微视觉系统进行图像的采集、处理。由于微视觉系统视场有限,单帧图像无法反映光斑阵列全貌,需对多帧图像进行拼接处理。首先,利用微视觉远心镜头对飞秒激光烧蚀的光斑列阵图像进行采集,获得多幅光斑阵列图像; 其次,运用Harris及RANSAC算子并加入ANMS非极大值抑制,对多幅光斑阵列图像进行配准与拼接,并经实验验证了采用此图像拼接方法能获得较好的光斑阵列整体图像。最后,运用SSIM评价法对拼接后图像与原图像进行对比,证明了拼接效果的准确性,能达到对原图像89.795 435%的还原,对测量大视场微结构图像有重要意义。
微视觉 ANMS非极大值抑制 micro vision Harris Harris RANSAC RANSAC ANMS non-maximal suppression
昆明理工大学机电工程学院, 云南 昆明 650500
以1.5 mm厚的DP590双相钢为母材,将焊接时间、焊接功率、离焦量作为变量,进行了激光胶接点焊正交试验。研究了接头内部形貌特征,分析了焊接参数对接头静力学性能的影响规律,并观察了接头拉剪断口形貌。结果表明,当焊接功率为1800 W、焊接时间为1000 ms、离焦量为-3 mm时,胶接点焊接头的平均峰值载荷最大,为7529.30 N;激光胶焊接头的超声C扫描图像可划分为焊核区、空腔区、热影响区和胶层区,且利用超声C扫图像能有效测量焊核直径;焊接功率对接头的拉剪性能影响最大,焊接时间次之,离焦量最小;不同焊接参数下的接头失效模式均为界面断裂,焊点的断口上分布着拉长韧窝。
激光技术 激光胶焊 超声C扫描图像 正交试验 双相钢 断口形貌 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 031404
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
2 电子工程学院 安徽省红外与低温等离子体重点实验室, 合肥 230037
3 电子工程学院 物理教研室, 合肥 230037
针对跟踪目标尺度变化问题，提出了基于灰度对数似然图像分割的快速主动轮廓跟踪算法。改进的主动轮廓跟踪算法将根据以目标与背景的颜色差异而建立的对数似然图对图像进行阈值分割和数学形态学处理，再将Kalman滤波器结合到主动轮廓跟踪算法进行目标跟踪。改进的主动轮廓跟踪算法对目标分割准确，轮廓特征显著，跟踪效果稳定，算法能很好地适应跟踪目标尺度变化。通过Kalman滤波器对目标位置点的预测减少了主动轮廓跟踪算法收敛的迭代次数，使算法的运算效率提高了33%左右。
对数似然图 Kalman滤波 主动轮廓跟踪 目标跟踪 log-likelihood image Kalman filter active contour tracking target tracking
1 安徽电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
2 安徽电子工程学院 安徽省红外与低温等离子体重点实验室, 合肥 230037
根据目标红外辐射特性形成的机理, 探讨了人工光源对目标红外特性调制的方法。通过建立人工光源照射目标的理论模型, 对人工光源照射时目标的表面温度进行了仿真计算与实际测量, 在此基础上对目标红外辐射进行了计算与分析。结果表明：人工光源可以对目标的红外特性进行调制, 调制的效果取决于光源的照射功率、照射时间、照射距离及光源的入射角。一般情况下, 夜晚照射时调制效果明显, 白天照射时调制效果不明显。
红外特性 机理 人工光照 特征调制 infrared characteristic mechanism artificial illumination characteristic modulation
