1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
伪装目标分割的任务是使用像素级分割掩码将与背景高度相似的目标进行准确分类和定位，与传统的目标分割任务相比更具挑战性。针对目标与周围环境高度相似、边界模糊、对比度低等问题，构建了一种基于边缘增强和特征融合的伪装目标分割方法。首先，设计了一组边缘提取模块，能够更准确地分割有效的边缘先验。之后，引入了多尺度特征增强模块和跨层级特征聚合模块，分别挖掘层内与层间的多尺度上下文信息。提出了一种简单的层间注意力模块，利用相邻层级间的差异有效滤除融合后存在的干扰信息。最后，通过将各级特征图与边缘先验逐级结合的方式，获得准确的预测结果。实验结果表明，在4个伪装目标基准数据集上，该模型的表现都优于其他算法。其中加权F值提升了2.4%，平均绝对误差减少了7.2%，在RTX 2080Ti硬件环境下分割速度达到了44.2 FPS。与现有方法相比，该算法能够更准确地分割伪装目标。
深度学习 伪装目标 图像分割 边缘特征 特征融合 deep learning camouflaged object image segmentation edge feature feature fusion
1 安徽理工大学土木建筑学院, 淮南 232001
2 安徽理工大学力学与光电物理学院, 淮南 232001
3 安徽理工大学安全科学与工程学院, 淮南 232001
为探索高温对钢纤维自密实混凝土(SFRSCC)的动、静态力学性能的影响, 对常温(25 ℃)和不同温度(200、400、600、800 ℃)热处理后的SFRSCC进行动、静态力学性能试验, 结合LS-DYNA软件与HJC本构模型进行数值模拟分析。结果表明: 随着温度等级的提高SFRSCC的静态抗压强度先增大后减小, 在200 ℃时达最大值66.9 MPa; 在同等级冲击荷载作用下, 随着温度等级的提高, SFRSCC的动态抗压强度先增大后减小, 并在200 ℃时达到最大; SFRSCC的动态抗压强度随冲击荷载等级的增加而增大, 动态强度增长因子随应变率的增加而增大; 模拟与试验的破坏形态具有一致性。
钢纤维自密实混凝土 高温 动态力学性能 静态力学性能 数值模拟 steel fiber reinforced self-compacting concrete high temperature dynamic mechanical property static mechanical property numerical simulation
光学 精密工程
2023, 31(18): 2687
1 桂林理工大学测绘地理信息学院，广西 桂林 541004
2 广西空间信息与测绘重点实验室，广西 桂林 541004
3 广西壮族自治区自然资源信息中心，广西 南宁 510023
针对普通卷积神经网络在遥感图像分割中小目标识别度不高、分割精度低的问题，提出了一种结合特征图切分模块和注意力机制模块的遥感影像分割网络AFSM-Net。首先在编码阶段引入特征图切分模块，对每个切分的特征图进行放大，通过参数共享的方式进行特征提取；然后，将提取的特征与网络原输出图像进行融合；最后，在网络模型中引入注意力机制模块，使其更关注图像中有效的特征信息，忽略无关的背景信息，从而提高模型对小目标物体的特征提取能力。实验结果表明，所提方法的平均交并比达到86.42%，相比于DeepLabV3+模型提升了3.94个百分点。所提方法充分考虑图像分割中小目标的关注度，提升了遥感图像的分割精度。
遥感 遥感图像 DeepLabV3+ 特征图切分 注意力机制 语义分割 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0628003
1 兰州理工大学材料科学与工程学院省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点试验室，甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点试验室，甘肃 兰州 730050
旁轴送粉激光熔覆时粉末到达熔池的热物状态对熔覆层成形精度和质量有着重要意义，针对光粉作用时粉末的不同熔化行为，搭建了旁轴送粉激光熔覆过程红外热成像采集系统和高速摄像过程采集系统，研究了不同激光功率和离焦量下的光粉热交互作用，建立了粉末熔化时出现的三个典型特征阶段并分析了不同激光功率和离焦量对粉末熔化特征阶段持续时间的影响，最终得出粉末热物状态与特征阶段的关系。结果表明：激光功率增大，光粉作用空间中熔化的粉末数量增多，粉末温度不均匀性减小；离焦量增大，液态粉末颗粒数量增大，粉末温度不均匀性横向减小；激光功率越小或离焦量越大，固态粉末升温和熔化所需的时间增大，粉末以固态进入熔池的几率变大。最后，得到了不同激光参数下粉末到达熔池时的热物状态，为实现粉末熔化行为的解析提供了试验依据。
激光技术 激光熔覆 旁轴送粉 光粉作用过程 熔化行为 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0116002
1 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室, 兰州理工大学, 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学温州泵阀工程研究院, 浙江 温州 325100
3 北京石油化工学院, 北京 102617
由于自保护药芯焊丝具有抗风性以及优异的焊缝性能, 已广泛应用于野外管道焊接以及大型机械的修复过程。 电极极性是影响焊接过程的重要工艺参数。 为了研究电极极性对电弧等离子体的影响机理, 设计电弧等离子体空域中各点逐步扫描的同步采集系统, 通过光谱特征谱线的分析, 采用Stark谱线轮廓法计算电子密度, 并且基于Boltzmann作图法计算电弧等离子体的温度, 同时针对Al和Mg活性元素的分布特征进行分析。 结果表明, 靠近电极处, 沿y轴负方向, 直流正接时（焊丝接电源负极性）, 弧柱中心区电弧电子密度、 电弧温度和活性元素呈现“水滴状”分布。 而直流反接时（焊丝接电源正极性）, 弧柱中心区电弧电子密度、 电弧温度和活性元素的分布特征表现为“手指状”分布。 根据“自磁收缩”的原理, 直流正接条件下, 活性元素在径向方向受到的电磁力较小, 整体分布呈现发散状。 直流反接条件下, 活性元素在径向方向受到的电磁力较大, 收缩较为严重, 整体表现为收缩状态。 采用相同的电参数时, 直流反接条件下弧柱中心区的电弧电子密度、 电弧温度均大于直流正接条件下得到的电子密度和电弧温度, 其中电子密度分布特征和带电粒子的电离程度是影响电弧温度的主要因素。 在相同的电极极性下, 随着电流、 电压的增大, 电弧等离子体的温度和电子密度都在显著增大。
电极极性 自保护药芯焊丝 电弧光谱特征 活性元素 Electrode polarity Self-shielded flux cored wire Spectrum diagnosis Active elements 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3917
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
基于激光雷达点云数据的三维目标检测算法受制于数据量大，无法实现速度与准确率的平衡。本文提出一种改进的三维目标检测算法Pillar RCNN。首先将目标点云空间划分为体素格，使用一种基于稀疏卷积的三维主干网络将体素格逐步转化为立柱体素，三维信息量化为致密的二维信息。然后使用二维主干网络提取特征，同时将三维骨干网络中不同尺度的体素特征与二维主干网络通过多尺度体素特征聚合模块进行特征级联，通过损失函数进一步细化检测框。算法在KITTI公开数据集上进行测试，在RTX 2080Ti硬件平台上识别速度为2.48 ms。汽车、行人、自行车3种类别的检测效果同PointPillars基准算法相比较，其中自行车中等难度检测效果提升13.34%，困难难度的车检测效果提升8.85%，其他类别的检测准确率指标也有所提升，实现了速度与准确率的平衡。
计算机视觉 三维目标检测 体素 稀疏卷积 特征聚合 computer vision 3D detection voxel sparse convolution feature aggregation
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
微表情是指当人们想要隐藏其真实情绪时, 所自发产生的表情, 持续时间在1/5 s之内, 其面部肌肉运动短暂、幅度微小, 有限的数据集使得特征提取变得困难, 给其识别带来巨大的挑战。针对这些问题, 本文提出一种基于图像预处理技术和双分支网络的识别方法, 首先利用先进的人脸对齐网络获取有效的面部表情区域, 再采取欧拉视频放大技术捕捉面部动作的微弱变化, 以及提取光流信息作为视频序列的特征, 然后将光流信息不同组合的特征图输入到双分支分类网络中得到表情标签输出。在SMIC和CASME Ⅱ两个公开的数据集上进行实验, 采用留一法交叉验证, 准确率分别达到0.545和0.584, 实验结果的定量分析和定性分析均验证了所提出识别模型的有效性。
微表情 视频放大 光流 双分支网络 micro-expression video magnification optical flow dual-branch network
1 华中农业大学工学院, 湖北 武汉 430070
2 农业农村部长江中下游农业装备实验室, 湖北 武汉 430070
3 华中农业大学交叉科学研究院, 湖北 武汉 430070
对近红外光谱(NIRS)分析技术结合化学计量学方法定量检测混合溶液中鲜味物质浓度及其鲜味强度的可行性进行探讨。以谷氨酸钠与肌苷酸二钠所构成的鲜味物质混合溶液为研究对象,获取不同鲜味强度的样本并采集其近红外光谱数据。基于偏最小二乘回归法结合竞争性自适应移动窗口区间组合(CMIC)新算法,以及多种常用变量优化算法分别建立混合溶液中鲜味物质浓度和混合溶液鲜味强度的检测模型。实验结果表明,最优的混合溶液中鲜味物质浓度和混合溶液鲜味强度检测模型均是基于CMIC算法建立的简化模型,预测决定系数分别为0.8886、0.9182和0.8097。因此,NIRS分析技术结合化学计量学方法可应用于定量检测混合溶液中鲜味物质浓度及其鲜味强度。
光谱学 近红外光谱 混合溶液 鲜味物质 鲜味强度 竞争性自适应移动窗口区间组合算法
