1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆 400065
2 重庆邮电大学 计算机科学与技术学院, 重庆 400065
采用0.13 μm CMOS工艺,设计了一种用于模数转换器时钟电路的电荷泵。在共源共栅充/放电流源与其偏置电路之间增加传输门,有效地抑制了电荷泵关闭时产生的漏电流。同时,采用电流源提升技术,有效地提高了电荷泵充/放电电流支路的阻抗,抑制了沟道长度调制效应的影响,提高了电荷泵的电流匹配性。仿真结果表明,在1.2 V电源电压、20 μA输出电流的条件下,输出电压的变化范围为0.13~0.93 V时,该电荷泵的充/放电电流失配低于1%。
模数转换器 时钟管理电路 电荷泵 analog-to-digital converter clock management circuit charge pump
1 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室，贵州 贵阳 550025
2 贵州大学机械工程学院，贵州 贵阳 550025
为了实现对仓储环境下货物的精确检测，提出了一种可用于智能仓储机器人的轻量化仓储货物检测方法（E-YOLOv4-Lite）。该方法以YOLOv4为基础，引入MobileNetv3重构特征提取网络，在PANet中以深度可分离卷积代替标准卷积，减少模型参数量和运算量。融入改进的convolutional block attention module（CBAM），进一步提升网络检测性能，改进的CBAM采用自适应的一维卷积代替通道注意力模块中的全连接层，采用具有膨胀卷积的残差结构扩大空间注意力模块中的感受野。最后，在RPC商品数据集上进行了网络训练和实验测试，其参数量为11.25 MB，检测时间为14.4 ms，每秒传输帧数达到69.2，平均检测精度为95.43%。实验结果表明，改进后的E-YOLOv4-Lite模型具有精度高、实时性好和轻量化的优点，能够更好地满足仓储环境中的货物检测需求。
图像处理 目标检测 注意力机制 轻量化 商品数据集 激光与光电子学进展
2022, 59(24): 2410007
昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
针对磁瓦图像光照不均匀、对比度较低、表面干扰磨削纹理较多的问题，提出了一种基于改进的同态滤波与Canny算法的磁瓦表面缺陷检测算法。首先，采用改进的同态滤波传递函数将磁瓦图像分解成高频图像和低频图像，用连续均值量化变换增强高频图像，再将增强的高频图像与低频图像融合便能够得到光照较均匀和对比度较高的磁瓦图像。然后，将传统Canny算法中的高斯滤波器替换为相对总变差模型，从而提取出磁瓦缺陷结构；为了提高边缘检测的精度，增加了梯度方向模板求取图像像素点的梯度幅值和方向，并采用基于图像灰度信息的单阈值提取出图像缺陷边缘，提高了算法的鲁棒性。最后，通过形态学处理对检测出的缺陷边缘图像进行填充，并把干扰边缘去除，便可得到磁瓦的缺陷区域。实验结果表明，所提算法对磁瓦表面缺陷检测的效果较好，检测精度较高，且适用于多种类型的磁瓦表面缺陷。
图像处理 改进的同态滤波 连续均值量化变换 Canny算法 相对总变差 磁瓦表面缺陷检测 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1810009
1 河南机电职业学院,河南 郑州 451191
2 郑州大学,河南 郑州 450001
采用激光深熔焊方法对T2紫铜和SUS304不锈钢进行了焊接处理,研究了基于PLC控制的光束偏移对焊接接头显微组织和拉伸性能的影响。结果表明：不同光束偏移量的T2紫铜-SUS304不锈钢焊接接头的剖面形貌中均呈现铜侧平直、钢侧沙漏状形态；光束正偏移时焊缝较窄、负偏移时焊缝较宽；光束正偏移时的铜侧热影响区宽度明显大于光束负偏移（光束偏向钢侧）时,光束正偏移时钢侧熔合线附近的胞状枝晶较小且存在较多的颗粒状Cu2O相,光束负偏移时熔合线附近为明显垂直于焊缝生长的细长柱状晶以及靠近焊缝中心的网状胞晶,局部可见颗粒状Cu2O相；光束偏移0和+0.15 mm的焊接接头断裂位置在焊缝处,光束偏移+0.30 mm、-0.15 mm和-0.30 mm的焊接接头断裂位置都处于铜侧热影响区；光束偏移+0.3 mm时可以取得较好的焊接效果,焊接接头的拉伸断口形貌观察结果与拉伸测试结果相吻合。
T2紫铜 SUS304不锈钢 激光焊接 微观组织 性能 T2 copper SUS304 stainless steel laser welding microstructure property
Aiwang Huang 1,2,3Danni Chen 1,2,3,*Heng Li 1,2,3Dexiang Tang 1,2,3[ ... ]Junle Qu 1,2,3
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 Shenzhen Key Laboratory of Biomedicine Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
3 Key Laboratory of Micro-Nano Measuring and Imaging in Biomedical Optics, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
Tracking moving particles in cells by single particle tracking is an important optical approach widely used in biological research. In order to track multiple particles within a whole cell simultaneously, a parallel tracking approach with large depth of field was put forward. It was based on distorted grating and dual-objective bifocal imaging, making use of the distorted grating to expand the depth of field, dual-objective to gather as many photons as possible, and bifocal plane imaging to realize three-dimensional localization. Simulation of parallel tracking of two particles moving along the z axis demonstrated that even when the two are axially separated by 10 μm, they can both be localized simultaneously with transversal precision better than 5 nm and axial precision better than 20 nm.
bifocal imaging dual-objective distorted grating depth of field Chinese Optics Letters
2020, 18(7): 071701
1 兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学测绘与地理信息学院, 甘肃 兰州 730070
3 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心, 甘肃 兰州 730070
为进一步提高多聚焦图像的融合质量,提出一种基于监督学习的全卷积神经网络多聚焦图像融合算法。该算法旨在运用神经网络学习源图像不同聚焦区域的互补关系,即选择源图像中不同的聚焦位置合成一张全局清晰图像。该算法构造聚焦图像作为训练数据,网络采用稠密连接和1×1卷积以提高网络的理解能力和效率。实验结果表明,本文算法在主观视觉评估和客观评价两方面均优于其他对比算法,图像的融合质量得到进一步提升。
图像处理 监督学习 全卷积 多聚焦图像 图像融合 激光与光电子学进展
2020, 57(8): 081015
1 兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学测绘与地理信息学院, 甘肃 兰州 730070
3 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心, 甘肃 兰州 730070
为进一步提高红外与可见光融合图像的细节信息,并降低伪影和噪声,提出一种基于ResNet152深度学习模型的红外与可见光图像融合算法。首先,将红外与可见光图像分解成低频部分和高频部分;然后,运用平均权重策略对低频部分进行融合,生成新的低频部分,使用ResNet152网络对高频部分进行特征提取,得到多个特征层,对特征层分别进行L1正则化、卷积运算、双线性插值上采样和最大选择策略得到最大权重层,由最大权重层和高频部分相乘得到新的高频部分;最后,由新的低频部分和高频部分对图像进行重建,获得融合后的红外与可见光图像。实验结果表明,该算法在保留图像显著特征的同时使融合图像获得了更多的细节纹理信息,且有效地降低了伪影和噪声,其主观评价和客观评价都优于对比算法。
图像处理 图像融合 ResNet152 红外图像 可见光图像 激光与光电子学进展
2020, 57(8): 081013
1 大连工业大学 光子学研究所, 辽宁 大连116034
2 大连工业大学 集成测控技术研究所, 辽宁 大连116034
设计了基于LED单个窄带光谱光源的害虫诱捕系统, 可适应于不同害虫在不同季节环境下的趋光性。结合环境参数检测、诱杀虫量检测、单灯多波段LED调控和网络化分布式布局的系统功能, 通过害虫趋光自适应模式选取确定最佳光谱LED光源, 引诱最大化害虫量。设计了适应生态农业领域不同植株高度和密度的网络化诱捕系统结构。设计了基于害虫趋光性和趋色性的LED多波段灯具, 通过测定365～430 nm波段的LED光源, 分析得出单光谱波段稳定性及其多波段效果。
LED照明 自适应 诱捕系统 趋光性 LED lighting self-adaption trapping system phototaxis
1 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学信息工程学院, 广东 深圳 518060
在活体细胞内研究其亚细胞结构以及细胞器和分子之间或不同分子之间的相互作用过程是目前生命科学研究的主要挑战，而发展一种能够实时检测完整细胞内多个生物分子随时空变化的单分子探测和追踪技术对于研究生命过程中的分子机制具有重要意义。设计并搭建了基于变形光栅和双螺旋点扩展函数的显微成像系统，实现了在三维空间内扩展景深和纳米定位功能，极大地扩展了成像深度。通过模拟分析，该系统在高定位精度下可实现12 μm厚样品的动态探测，并实现了完整活细胞中动态粒子的实时定位和追踪。
生物光学 动态追踪 定位精度 景深 活细胞
河北工业大学 电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室, 天津 300130
实验研究了磁致伸缩位移传感器的探测电压信号,以便提高磁致伸缩位移传感器的检测精度。分析和验证了波导丝材料、驱动脉冲电流、检测线圈等参数对磁致伸缩位移传感器输出电压的影响规律。对检测线圈进行了优化设计, 基于实验数据确定了传感器的各项参数值。实验发现磁致伸缩系数大、魏德曼效应显著的Fe-Ga材料作为波导丝, 可明显提高电-磁-机械能的转换效率, 获得较大的检测电压信号。研制了新型Fe-Ga波导丝磁致伸缩位移传感器样机, 并与Fe-Ni波导丝传感器进行了性能对比。结果表明, 与Fe-Ni波导丝相比, Fe-Ga波导丝磁致伸缩位移传感器的检测信号明显增强, 信噪比显著提高, 其检测电压信号幅值比Fe-Ni波导丝检测电压信号幅值提高了40 mV, 相应的传感器精度提高了2倍。
位移传感器 磁致伸缩 Fe-Ga材料 波导丝 displacement sensor magnetostriction Fe-Ga material waveguide wire
