针对当前3D光场手势交互存在识别率低、识别速度慢、深度学习网络需要较多数据样本的问题，本文提出了一种基于小样本手部关键点的多层感知器（Multi-Layer Perceptron，MLP）网络提升3D光场交互准确度方法，识别速度达到毫秒级。在手部关键点采集过程中，从不同位置采集得到的同一种手势关键点三维数据存在显著差异。为了消除差异，本文提出在同一右手笛卡尔坐标系下，通过位移和罗德里格旋转公式对简化后的手势模型进行位姿变换，将同一种手势归一化。一个MLP神经网络被用来从归一化后的手部关键点跳变关系中提取手部特征。实验结果表明，本文提出的方法对3D光场交互中的简单手势识别率为95%以上，对复杂手势的识别率为90%以上。与此同时，该方法在小样本数据集训练下表现出优秀的性能，能够满足精确和快速手势识别的要求。最后，本文展示了一种将所提出的方法成功应用于3D光场交互的场景。
交互 手势分类识别 多层感知器 小样本数据集 interaction gesture recognition MLP small dataset
昆明理工大学化学工程学院，云南 昆明 650500
为了实现高效、低成本的机械密封动压槽激光精密加工，基于槽深与激光能量密度和作用时间之间的关系，构建了一个简单有效的槽深计算模型，研究了激光功率、重复频率、扫描速度、填充间距和标刻次数等工艺参数对槽深的影响规律，并进行了实验验证。结果表明：在所研究的工艺参数取值范围内，槽深计算结果随变量参数变化的趋势和实验结果呈现良好的一致性，槽深与各个工艺参数之间具有明确的数学关系，即槽深与激光功率、标刻次数成正比，与扫描速度成反比，与填充间距近似成反比，且随重复频率的增大，槽深线性减小。在5组工艺参数计算案例中，槽深的计算结果与实验结果均较为吻合，槽深最大相对误差不超过15.07%。
激光技术 激光加工 机械密封 动压槽 槽深计算 工艺参数 中国激光
2023, 50(12): 1202404
1 天津大学测试计量技术及仪器国家重点实验室，天津 300072
2 天津大学天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
太赫兹扫描成像中，由于激光器功率波动和仪器振动等原因，导致图像对比度较低，成像质量有待提高，且目前针对太赫兹图像的处理还停留在传统算法阶段。本文结合深度学习思想，提出了一种基于生成式对抗网络的图像增强方法。通过对训练集图像引入模糊和噪声，学习低质量图像和高质量图像之间的映射关系，并将其应用在真实太赫兹图像中。实验结果表明，与双边滤波、非局部均值滤波等传统算法相比，本文方法可在改善图像细节的基础上显著提高图像对比度，且视觉体验良好，这为太赫兹图像增强提供了新思路。
太赫兹图像 神经网络 图像增强 图像对比度 terahertz image, neural network, image enhancement
1 国家电网全球能源互联网研究院有限公司电力智能传感技术及应用实验室, 北京 102209
2 国网青海省电力公司信息通信公司, 青海 西宁810000
3 国网新疆电力有限公司信息通信公司, 新疆 乌鲁木齐830000
为实现同时具备宽带可调谐、单透射峰、窄滤波带宽三大特征的高性能微波光子滤波器,设计了一种基于2×2光纤耦合器的环型谐振腔,推导、仿真并实际测量了该谐振腔的输出特性,最终与普通光滤波器相结合实现了高性能微波光子滤波器。实验结果表明,该光纤环谐振腔其滤波带宽可低至1.2 MHz,与普通可调谐光滤波器级联后可实现任意单透射峰的动态选择,通过相干探测链路实现了40 GHz范围内可调谐的光载射频信号。与传统非腔体微波光子滤波器相比,该方法明显降低了滤波带宽;与单一光纤环谐振腔相比,该方法能够实现任意单透射峰的动态选择。这一滤波器有望用于未来超精细光谱分析、光纤传感等领域。
光纤光学 光纤环谐振腔 微波光子学 相干探测 反馈控制 光学学报
2020, 40(21): 2106001
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 中子物理学重点实验室, 四川 绵阳 621900
脉冲堆的性能主要受机械冲击引起的物理损伤的限制。高产额脉冲堆比CFBR-Ⅱ等金属铀脉冲堆追求更窄的脉冲宽度和更高的裂变产额，脉冲过程应力变化更加剧烈。为了获得高产额脉冲堆爆发脉冲过程中应力应变的分布，为新型脉冲堆设计和安全分析提供技术支持，基于圆柱型的铀钼合金快中子脉冲堆Godiva Ⅳ，以点堆方程以及MC（蒙特卡罗）方法对其中子产额以及功率分布进行了计算。并建立了快中子脉冲堆Godiva Ⅳ的三维模型，基于已知功率分布条件，利用有限元计算软件ANSYS Mechanical对其脉冲动态过程进行了瞬态的有限元计算，得到了Godiva Ⅳ圆柱型金属燃料在超临界脉冲爆发条件下的应力响应特性。
热冲击应力 脉冲堆 铀钼合金 超临界脉冲 圆柱型燃料 thermal shock stress fast burst reactor U-Mo super-prompt-critical cylindrical fuel component 强激光与粒子束
2019, 31(5): 056004
1 北京大学 工学院 生物医学工程系, 北京 100871
2 东北大学 中荷生物医学与信息工程学院, 辽宁 沈阳 110167
眼底成像技术可检测临床视网膜组织状态, 其检测结果已成为多种眼底疾病诊断的重要依据。然而, 传统的眼底成像系统需要专业医护人员操作, 且具有体积大、价格昂贵等缺点。随着智能手机的图像采集、存储、数据传输等功能的不断提升, 基于智能手机的眼底成像系统可有效弥补传统眼底成像系统的上述缺陷。在本研究中, 我们设计了照明和成像光路并利用3D打印技术将其小型化, 通过与智能手机相结合实现了对人眼视网膜图像的采集。结果表明, 基于智能手机的眼底相机距离模拟眼的工作距离约为17 mm, 安置于体积仅为88 mm×79 mm×42 mm(长×宽×高)的手机外设配件中。随后, 利用Zemax对系统光学参数进行了进一步优化。经优化后的成像系统, 畸变保持在02%范围内, 场曲小于10 μm。该系统具有便携性良好、无创、价格低廉等优点, 未来可用于多种眼底疾病的社区筛查工作。
眼底成像 便携式设备 成像系统 数值仿真 retinal imaging portable device imaging system numerical simulation
洛阳师范学院物理与电子信息学院, 河南 洛阳 471934
本文采用静电纺丝法制备出不同前驱条件下的TiO2纳米纤维。用扫描电镜对样品的形貌进行表征, 结果表明纤维直径约为100 nm且表面粗糙;Ｘ-射线衍射和拉曼结果显示不同前驱条件制备的样品中锐钛矿相与金红石相的比例不同;利用紫外可见分光光度计测试TiO2纳米纤维对亚甲基蓝的光催化活性分析所制样品的光催化活性, 结果表明加热条件下样品的活性更高;原因是加热条件下金红石相的含量更多, 两相混合为电子跃迁提供更多的跃迁能级, 增加了光生电子和空穴的寿命, 从而减少两者的复合几率, 提高TiO2纳米纤维的光催化活性。
光催化 静电纺丝 混合相 TiO2 TiO2 photocatalytic electrospinning mixed phase
1 东北大学 中荷生物医学与信息工程学院, 辽宁 沈阳 110167
2 中国医科大学 附属盛京医院眼科, 辽宁 沈阳 110004
3 贵州医科大学 生物与工程学院, 贵州 贵阳 550004
随着我国社会经济的发展及国人饮食、生活习惯的改变, 糖尿病的发病率呈逐年上升趋势。糖尿病视网膜病变(Diabetic Retinopathy,DR) 作为糖尿病最为常见的并发症, 已成为视力下降甚至致盲的主要原因之一。通过对其早期诊断和及时治疗, 超过50%的患者的视力损伤及致盲可得到预防。因此, 研究DR的诊断和治疗方法具有重要的临床意义。由于眼部的结构及光学特性, 生物医学光子学技术在DR的临床诊断和治疗中已得到了非常广泛的应用并且具有巨大的发展前景。本文综述了目前临床上用于DR诊断和治疗的主要生物医学光子学技术的原理及其最新应用进展, 并分析对比了各个技术的特点, 最后总结并展望了生物医学光子学技术在临床DR诊断和治疗的发展趋势。
糖尿病视网膜病变 生物医学光子学 眼底成像 激光光凝 diabetic retinopathy biomedical photonics fundus photography retinal laser photocoagulation
1 东北大学中荷生物医学与信息工程学院， 辽宁 沈阳 110016
2 斯蒂文斯理工学院电气与计算机工程系， 美国 霍博肯 NJ07030
拉曼光谱是一种用于分析分子化学成分、结构等信息的检测技术，具有信息丰富、制样简单、水的干扰小、非侵入等特点，在生物医学等研究领域中具有广泛应用。拉曼光谱成像作为一种结合拉曼光谱和成像的混合模式，通过采集空间中每个像素处的拉曼光谱信息，将分子信息在空间上展现，并定性、定量与定位地分析物质分子。相对于传统的拉曼光谱测量，拉曼光谱成像可额外提供生物医学应用中极为重要的空间信息，因此，以图像形式观测物质成分与结构等信息的拉曼光谱成像技术在生物样本检测、临床诊断及治疗等生物医学领域中具有重要的应用价值。从拉曼光谱原理出发,介绍了拉曼光谱成像技术及其发展，并综述了近年来拉曼光谱成像技术在生物医学领域中的应用，最后总结并展望了拉曼光谱成像技术及其发展趋势。
医用光学 拉曼光谱成像 拉曼光谱 成像 生物医学
1 全球能源互联网研究院, 北京 102209
2 电子科技大学 通信与信息工程学院, 成都 611731
对降低铌酸锂(LN)电光调制器的半波电压进行了研究, 探索了利用反射结构实现低半波电压的原理。通过退火质子交换工艺在x切LN晶片上制作了反射结构的LN电光调制器。测试表明, 这种反射结构的LN电光调制器在保持器件长度不变的条件下可以降低半波电压。
铌酸锂 电光调制器 退火质子交换 半波电压 反射结构 lithium niobate electro-optic modulators annealed proton-exchanged half-wave voltage reflection structure
