江西理工大学能源与机械工程学院，江西 南昌 330013
针对指针式仪表的小目标图像分割特点以及现有方法存在的局限性，提出融合空间细节与语义特征的双边路深度学习主干网络BiUnet，用于指针式仪表图像分割。该网络以BiSeNet V2算法作为出发点，重新设计其语义支路、细节支路以及双边融合层。首先，利用ConvNeXt卷积模块对细节支路进行调整和优化，提升算法对指针及刻度线边界细节的特征提取能力；其次，结合编码器-解码器U型结构能够融合不同尺度语义信息的优势对语义支路进行重新设计，提高语义支路对指针和刻度这类小目标的分割能力；最后，提出双引导拼接聚合层，用于更好地融合细节支路和语义支路特征。在自制仪表图像分割数据集上的消融实验证实了所提出的网络设计方案的有效性和可行性。在仪表数据集上与不同主干网络进行对比实验，实验结果表明，BiUnet对仪表的平均分割精度mIoU（mean intersection of union）达到了88.66%，相比于BiSeNet V2网络的80.02%提升8.64个百分点，并且这两种网络的分割精度均优于基于Transformer和纯卷积的常见主干网络。
指针式仪表 双边路主干网络 深度学习 图像分割 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0837004
1 长沙理工大学 土木工程学院，长沙 410114
2 张家界市交通运输综合行政执法支队，张家界 427000
以赣深高铁一级风险隧道——伯公坳1号隧道为背景，研究新建隧道爆破施工时，近接既有隧道衬砌结构的动力响应。采用Ansys/Lsdyna有限元软件建立试验段数值模型，将现场实测振速与模型计算振速作对比，反演围岩介质参数，验证了数值模拟的可靠性。以试验段参数为基础，进一步构建了两隧道交叉段的数值模型，由此分析交叉段既有隧道衬砌结构的振动衰减规律，提出交叉点处最不利工况的减振措施。研究结果表明：既有隧道拱顶振速最大，底板振速最小; 交叉点前后方30 m范围内，拱顶振速约为迎爆侧边墙振速的2.0～2.3倍，1.6 cm/s的控制振速是针对既有隧道全断面而言的，因此其边墙部位的监测预警值应取为0.8 cm/s; 掏槽孔反向起爆时，大部分的爆炸能量向未开挖区域传递，所以既有隧道对应于新建隧道已开挖区域的振速衰减速率比未开挖区域的要大; 试验段的爆破方案不再适用于交叉影响段，在将进尺缩短至1.0 m，掏槽孔药量减小至9.86 kg后，能够在兼顾工效和爆破影响的前提下，将既有隧道二衬振速控制在安全标准以内。
隧道工程 交叉隧道 动力响应 数值模拟 降振措施 振速控制 tunnel engineering cross tunnel dynamic response numerical simulation vibration reduction measures vibration velocity control
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室， 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室，安徽 合肥 230031
4 安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
以蛋白核小球藻为研究对象，通过毒性胁迫、光照胁迫和温度改变蛋白核小球藻的光合活性，研究蛋白核小球藻叶绿素荧光产量与光合活性参数Fv/Fm的变化关系。结果表明：3种不同生长环境下，蛋白核小球藻的叶绿素荧光产量随着Fv/Fm改变而发生较为明显变化，最大变化范围为235~668 （μg·L-1）-1；Fv/Fm与叶绿素荧光产量之间具有明显负线性相关性，线性优度R2超过0.91。该研究结果为发展更为准确的藻类叶绿素a质量浓度活体荧光检测方法提供了重要依据。
光谱学 浮游藻类 活体荧光法 叶绿素荧光产量 光合活性 浓度检测 光学学报
2023, 43(23): 2330001
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
2 安徽大学物质科学与信息技术研究院信息材料与智能感知安徽省实验室, 安徽 合肥 230039
3 合肥学院生物食品与环境学院, 安徽 合肥 230601
浮游藻类作为单细胞生物，其光合活性外界胁迫作用响应灵敏，是水质综合毒性检测的良好受试生物，因此认识受试藻种光合活性状态对温度和光照等主要环境因子的响应规律，掌握有效控制受试藻种光合活性状态和浓度的培养条件，对水质综合毒性检测至关重要。以模式受试生物蛋白核小球藻为研究对象，研究了不同温度梯度和光照强度下蛋白核小球藻光合活性变化规律。研究结果显示：蛋白核小球藻在不同梯度光照下，藻种光合活性和藻种浓度的变化非常明显。低光照下 (75 μE、125 μE) 藻种平均光合活性在0.60左右但藻种浓度基本不增加；中光照下 (175、225、300、375 μE) 藻种平均光合活性在0.57左右且此时藻种浓度有明显增加，其中，实验最佳光照为375 μE；高光照下 (475 μE和600 μE) 藻种平均光合活性低于0.56 (初始活性)，会对藻种的生长状态产生胁迫。不同梯度温度下藻种光合活性和藻种浓度也有明显变化，中低温下 (5、15、25 ℃) 藻种平均光合活性在0.59左右且藻种浓度随着温度的升高而增加，最佳温度为25℃；高温下 (30、35、40 ℃) 藻种光合活性迅速下降直至失活。研究结果表明可以通过控制光照和温度来控制浮游藻类的光合活性和生长速度，为在线水质综合毒性测量仪提供标准的受试藻样培养方式，从而给便携式水质综合毒性测量仪的研发奠定基础。
浮游藻类 光合活性 叶绿素荧光 环境因子 planktonic algae photosynthetic activity chlorophyll fluorescence environmental factors 大气与环境光学学报
2023, 18(2): 133
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
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
针对Faster R-CNN在多尺度目标检测时易出现小目标漏检和误检的问题, 提出一种改进的多尺度目标检测算法。将利于小目标检测的低层网络和利于大尺度目标检测的高层网络进行多尺度特征融合; 在训练阶段, 采用在线难例样本挖掘算法维护难例样本分类池, 加速神经网络模型迭代收敛, 解决训练样本不均衡、训练效率低下的问题; 计算并统计待检测目标的尺度大小, 合理控制用于生成候选区域的锚框尺寸, 提高模型泛化能力。采用PASCAL VOC2012公开数据集和类人足球机器人自建数据集进行算法验证, 实验结果表明, 相比Faster R-CNN算法, 本算法的平均检测精度在上述数据集下分别提高了8.61和5.47个百分点。
目标检测 多尺度特征融合 在线样本难例挖掘 足球机器人 target detection multi-scale feature fusion online hard example mining Faster R-CNN Faster R-CNN humanoid soccer robot
1 中国科学院合肥物质研究院安徽光学精密机械研究所，中国科学院环境光学与技术重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室，安徽 合肥 230031
以藻类多相瞬态叶绿素荧光动力学曲线OJIP为基础，提取曲线间距离、形状和角度特征之间的差异，进行曲线差异性度量。同时，采用K最近邻（KNN）分类算法评价并选择分类效果较好的特征组合，利用不同特征对毒性强度表征作用的贡献率分配权重进行特征融合，构建水体综合毒性表征参数PIFCD。在此基础上，以普通小球藻为受试对象，在DCMU、DBMIB、MV、马拉硫磷、克百威毒性物质胁迫下，对比现有的Fv/Fm、PIABS两种表征参数，从毒性响应、最低检测限和最高响应浓度三个方面，验证所构建PIFCD参数的有效性与优越性。结果表明：PIFCD对5种毒性物质均响应灵敏，与Fv/Fm相比可检测更多种类的污染物；PIFCD对5种毒性物质的最低检测限分别比PIABS降低了90.34%、41.66%、81.91%、95.43%和77.66%，同时对高浓度毒性物质的检测能力更强。
海洋光学 荧光 水体综合毒性 OJIP曲线 曲线差异性 毒性表征参数 光学学报
2022, 42(18): 1801004
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所，中国科学院环境光学与技术重点实验室，合肥 230031
2 中国科学技术大学，合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室，合肥 230031
4 安徽大学，合肥 230039
藻类光合荧光参数易于测量，对外来胁迫响应灵敏，是水质生物毒性测量的重要指标。以蛋白核小球藻为受试生物，研究了DCMU胁迫下（1 h和3 h），作为毒性测试终点的光合荧光参数与初始生物量的关系。结果表明：光合荧光参数可分为两类，第一类为Fv/Fm、Yield、α、rP、σPSⅡ和τes，只表征光合系统信息；第二类参数为Ek、F0、Fm、Fv以及JVPⅡ，其数值受生物量影响，包含生物量信息；当初始生物量发生变化时，只表征光合系统信息的第一类参数在毒性测试过程中更稳定。参数Fv/Fm、Yield、α、rP、σPSⅡ、τes、F0、Fm以及Fv与DCMU能建立良好的剂量效应关系，根据EC50、EC20和相关系数R2，给出了光合荧光参数作为毒性测试终点时，藻类初始叶绿素浓度的最佳范围：对参数Fv/Fm、Yield、α、rP、σPSⅡ、τes，建议范围为10~2 000 μg·L-1；对于参数F0、Fm与Fv，建议范围为200~1 000 μg·L-1。该结果可为基于光合荧光参数的生物毒性快速检测方法的建立提供重要依据。
生物光学 初始生物量 光合荧光参数 DCMU 毒性检测 Bio-optics Initial biomass Photosynthetic fluorescence parameters Diuron Toxicity detection
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
藻类光合抑制法是极具潜力的水体综合毒性快速检测预警手段,并且稳定测量条件的确定对藻类光合抑制法毒性测试结果不可忽视。以蛋白核小球藻为受试藻种,根据农药敌草隆(DCMU)对藻类光合活性具有抑制作用这一特点,以α、Fv/Fm、Yield、rP 4种光合荧光参数的抑制率为分析对象,在不同质量浓度DCMU胁迫作用下,分别研究受试藻类质量浓度、藻液与样品混合体积比、反应温度这3种测试条件对水体综合毒性测量的稳定性影响。结果显示:当受试藻类在100~600 μg·L -1质量浓度范围内时,藻类质量浓度的变化对水体综合毒性测量没有显著影响;受试藻液与样品的混合体积比对毒性检测灵敏度有较大影响,受试藻液与样品的混合体积比为2∶8时更有利于提高水体毒性检测的灵敏性;反应温度对水体综合毒性检测也有重要影响,其中20~35 ℃的温度范围更有利于提高水体综合毒性的检测精度。
生物技术 水体综合毒性 蛋白核小球藻 光合抑制 稳定条件 光学学报
2022, 42(12): 1217001
