Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Photonic Chips, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
2 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
3 Nokia Shanghai Bell Co., Ltd., Shanghai 201206, China
4 College of Medical Instruments, Shanghai University of Medicine and Health Sciences, Shanghai 201318, China
Edge detection for low-contrast phase objects cannot be performed directly by the spatial difference of intensity distribution. In this work, an all-optical diffractive neural network (DPENet) based on the differential interference contrast principle to detect the edges of phase objects in an all-optical manner is proposed. Edge information is encoded into an interference light field by dual Wollaston prisms without lenses and light-speed processed by the diffractive neural network to obtain the scale-adjustable edges. Simulation results show that DPENet achieves F-scores of 0.9308 (MNIST) and 0.9352 (NIST) and enables real-time edge detection of biological cells, achieving an F-score of 0.7462.
diffractive neural network edge detection phase objects Chinese Optics Letters
2024, 22(1): 011102
中国船舶集团 国际工程有限公司, 北京 100121
为研究山体、坝体等自然环境下不同地应力水平对爆炸应力波传播的影响, 采用数值模拟技术对不同地应力条件下混凝土试件进行爆炸模拟试验。通过对混凝土试件边界处施加不同大小的应力, 观察了在不同地应力下试件承受爆炸荷载后的破坏现象; 通过改变模型单边地应力数值设置对照组, 随后对不同模型施加相同爆炸荷载, 得到了试件中各预设的4个测点的峰值应力及质点运动速度。借助试验中测点峰值应力与质点运动速度等爆炸波特征参数的变化, 进而分析了不同地应力大小对爆炸应力波传播的影响。结果表明: 地应力对爆炸应力波的影响主要表现为在高地应力水平下的“抑制传播”与低应力水平下的“促进传播”。爆炸过程中, 爆炸应力波与地应力的叠加耦合增大了测点峰值应力强度, 反之, 高地应力抑制了介质颗粒的位移, 从而降低了质点运动速度。研究从不同地应力水平对爆炸应力波的传播影响角度入手, 创新性地分析了地应力对应力波的抑制作用, 其结果可为深地下钻孔爆破过程中破坏区的预判, 地下结构抗爆防护等方面提供一定的理论依据。
岩体 地应力 爆炸应力波 传播 抑制 rock mass in-situ stress explosion stress wave propagation suppression
东华大学 材料科学与工程学院, 纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201620
室温离子液体具有宽电化学窗口和良好的环境稳定性, 是电致变色器件的理想电解质。然而传统电致变色材料的晶格间隙较窄, 限制了离子液体中大尺寸离子的扩散, 且大离子反复脱/嵌会破坏传统电致变色材料的结构, 导致性能衰减。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有拓扑结构的多孔晶态材料, 有望为离子液体中大尺寸离子的传输提供通道。本工作在导电玻璃表面制备了三亚苯类Cu3(HHTP)2 (HHTP=2,3,6,7,10,11-六羟基三苯并菲) MOF薄膜, 并研究了Cu3(HHTP)2薄膜在离子液体电解质中电化学和电致变色行为和性能。结果表明, 相对于传统的LiClO4/PC和NaClO4/PC电解质, Cu3(HHTP)2薄膜在离子液体[EMIm]BF4中表现出更低的接触电阻和更高的离子扩散效率, 电极的着色/褪色速度得到了显著提高(着色时间由10.3 s缩短至8.0 s, 褪色时间由23.6 s缩短至5.2 s)。同时, Cu3(HHTP)2薄膜在[EMIm]BF4中也具有更高的光调制范围和着色效率。这项工作展现出MOFs/离子液体电化学体系在电致变色领域中的潜在应用价值。
金属有机框架材料 薄膜 离子液体 电致变色 MOFs film ionic liquid electrochromism
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 健康科学与工程学院, 上海 200093
在医学领域中, 静脉成像技术被用于辅助静脉注射和静脉疾病的治疗。其中反射式成像的静脉成像装置由于非接触、便携性好的优势, 在临床上的静脉定位中具有十分显著的优势。针对反射式成像下的静脉图像中噪声多、静脉特征较弱导致现有的图像处理方法难以准确地提取出图像中的静脉纹路的问题, 提出了一种基于卷积神经网络的静脉纹路提取方法(RIVE)用于提高反射式静脉图像中静脉纹路提取的准确性。使用透射式静脉成像下的图像及标签训练神经网络; 使用训练好的神经网络提取反射式静脉图像中的静脉纹路; 最后, 将反射式静脉图像中提取的静脉纹路与透射式静脉成像的结果比较, 以静脉提取率为基准评估新方法的性能。实验结果表明RIVE的静脉提取率可以达到63.2%, 相比于传统方法有23.7%的提升。因此, 本方法可以更准确地提取出反射式静脉图像中的静脉纹路, 在临床的静脉显像技术中有十分重要的意义。
反射式静脉成像 静脉纹路提取 卷积神经网络(CNN) reflection-type vein imaging vein pattern extraction U-Net U-Net convolutional neural network(CNN)
1 火箭军工程大学基础部，陕西 西安 710025
2 北京遥感设备研究所，北京 100854
地形匹配导航是一种重要的利用地形和地物特征进行导航的技术。为了进一步提高地形匹配算法的精度，提出了一种基于形态学增强型方向梯度直方图（EHOG）的地形匹配算法。该算法采用形态学闭运算对干涉合成孔径雷达（InSAR）获取的实时高程图（REM）进行预处理，获取EHOG特征；将地形匹配转换为HOG特征描述子的匹配，以特征向量间的欧氏距离作为相似性度量。匹配过程中，采用粗细精结合的三步优化匹配搜索策略，提升了算法实时性。实验结果表明，与未增强的HOG算法、传统的梯度互相关算法相比，所提匹配算法具有更好的匹配精度和抗噪性，同时具有较强的鲁棒性和实用性，能够很好地应用于InSAR地形匹配。
数字图像处理 形态学 增强型方向梯度直方图 InSAR地形匹配 欧氏距离 激光与光电子学进展
2022, 59(8): 0810001
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 医疗器械与食品学院, 上海 200093
3 上海健康医学院 上海市分子影像重点实验室, 上海 201318
针对激光散斑血流成像系统中光源相干性对散斑衬比的影响进行了研究, 提出了一种基于混合遗传算法的散斑图像恢复方案。首先, 分析非完全相干光用于激光散斑血流成像系统时的劣势, 说明混合遗传算法恢复被低相干性光源破坏的散斑图像的原理; 使用对比度与噪声比来衡量由两种光源成像得到的静态白盘散斑图像质量; 最后, 将算法分别用于静态白盘散斑图像和真实的手背血流检测场景。实验结果表明, 相干性较好的单纵模激光器成像得到的散斑图像, 较之于相干性较差的半导体激光器成像得到的散斑图像, 对比度与噪声比高出67.2%; 将算法用于质量较差的散斑图像后, 其对比度与噪声比提高了57.7%; 将算法用于手背血流检测场景, 进行恢复运算后, 验证了手指指尖的血流灌注量平均高于手指关节30%的临床事实。将本算法用于激光散斑血流成像系统, 可以有效消除非完全相干光给散斑衬比分析造成的影响, 获得质量更好的血流图像。本算法的推广使用可以提高激光散斑血流仪器在光源选择方面的灵活性。
激光散斑血流成像 散斑衬比分析 血流灌注量 光源相干性 混合遗传算法 laser speckle blood imaging speckle contrast analysis blood perfusion index laser coherence hybrid genetic algorithm 光学 精密工程
2019, 27(10): 2127
