吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春 130026
随着工业化和城市化的加深, 城市土壤重金属污染状况愈发严重, 而传统的实验室化学分析方法例如电感耦合等离子体质谱法分析周期较长, 易产生废弃实验试剂二次污染环境。 便携式X荧光光谱法是一种可以在野外现场直接进行快速、 无损分析的测试手段, 而基体效应是影响该方法测试准确度和精密度的最主要因素。 当今较为常用的校正方法为传统线性回归法, 该方法受离群值影响较大, 处理后数据依然存在较大的偏差。 本研究通过将常量元素的测试数据加入到待测元素的校正方程中, 来减弱测试过程中基体效应的影响。 利用便携式X荧光光谱仪对吉林大学各校区土壤样品的Cr, Ni, Cu, Zn和Pb重金属含量在原位条件下进行了快速测试, 探究了对各重金属元素基体效应影响最大的常量元素, 并结合偏最小二乘法及多元线性回归对原始谢尔曼方程进行调整, 利用电感耦合等离子体质谱法作为参照, 通过新方程对各重金属元素进行了基体效应校正, 通过统计学参数对比该方法处理后的数据和经传统线性回归法处理后的数据的区别, 并通过对应分析综合分析元素及样品间的相关性。 结果表明常量元素是基体效应影响的重要元素, 基于不同常量元素的基体效应校正方程效果较好, 适用性Cr>Pb>Zn>Ni>Cu, 校正后数据质量得到了明显提高, 决定系数增大, 回归图像更加集中, 平均绝对误差、 均方根误差等参数均进一步减小, 校正效果优于传统的线性回归法。 基体效应校正法主要是通过减小离群值的偏离程度来减小数据总体的平均误差和离散程度。 处理后数据满足定量分析要求, 可以推广至便携式X荧光光谱法对于土壤重金属快速的大面积扫面测试, 检测环境质量。 同时对应分析是一种多维数据维度与多维数据维度之间的分析方法, 用于多种变量间的分类与相关性分析具有非常优秀的效果。
便携式X荧光光谱 基体效应 对应分析 土壤 重金属 Portable X-ray fluorescence Matrix effect Correspondence analysis Soil Heavy metal 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2309
Author Affiliations
Abstract
1 University of Coimbra, Instituto de Telecomunicações and Department of Electrical Engineering, Coimbra, Portugal
2 University of Aveiro, Instituto de Telecomunicações, Department of Electronics, Telecommunications and Informatics, Aveiro, Portugal
3 University of Lisbon, Instituto Superior Técnico and Instituto de Telecomunicações, Department of Electrical Engineering, Lisboa, Portugal
It is experimentally verified that nonreciprocal photonic systems with continuous translation symmetry may have an ill-defined topology. The topological classification of such systems is only feasible when the material response is regularized with a spatial-frequency cutoff. We experimentally demonstrate that adjoining a small air layer to the relevant material interface may effectively imitate an idealized spatial cutoff that suppresses the nonreciprocal response for short wavelengths and regularizes the topology. Furthermore, it is experimentally verified that nonreciprocal systems with an ill-defined topology may be used to abruptly halt the energy flow in a unidirectional waveguide due to the violation of the bulk-edge correspondence. In particular, we report the formation of an energy sink that absorbs the incoming electromagnetic waves with a large field enhancement at the singularity.
topological photonics nonreciprocity topological singularities bulk edge correspondence Advanced Photonics
2022, 4(3): 035003
1 英国伯明翰大学 天文与物理学院，伯明翰 英国，B152TT
2 东南大学 毫米波国家重点实验室，江苏 南京，210096
3 香港大学 物理系，中国 香港，999077
在过去的十年里，材料的拓扑相变以及它们的奇异物理现象在固态电子学领域掀起了研究热潮。近些年来，人们开始在其他系统中重现和模拟电子体系中的各种拓扑现象，包括冷原子气体、离子阱、光子学、声子学、机械波和电路体系。在这些体系平台中，由电感电容所组成的拓扑电路因具有高度灵活的设计自由度、高性价比、易加工和易集成的独特优势而备受关注。除此之外，在拓扑电路中可以方便地设计具有任意长程耦合、非线性、非互易、增益等效应的拓扑模型，从而实现很多在电子体系和光学体系中难以实现的非线性、非阿贝尔和非厄米的拓扑相变材料。本文作为拓扑电路领域的第一篇综述，系统性地回顾了过去六年拓扑电路领域的主要进展，重点关注其理论建模、电路设计与实验测量，并对拓扑电路与电子和光学体系中的拓扑绝缘体着重进行讨论和区别。本综述涵盖了多种不同类型的拓扑电路，包括含有非平庸边界态、高阶拓扑角模式以及外尔粒子的厄米拓扑电路，拥有拓扑节线和节点态的高维拓扑电路，具有趋肤效应和由增益/衰减导致的非厄米拓扑电路，自感应拓扑边界态的非线性拓扑电路，以及具有非阿贝尔规范场效应的拓扑电路。
拓扑绝缘体 拓扑半金属 电路 边界态 体-边对应关系 topological insulator topological semimetal electrical circuit edge stage bulk-edge correspondence
1 中国传媒大学 信息与通信工程学院, 北京 100024
2 清华大学 电子工程系, 北京 100084
特种视频(本文特指暴力视频)的智能分类技术有助于实现网络信息内容安全的智能监控。针对现有特种视频多模态特征融合时未考虑语义一致性等问题, 本文提出了一种基于音视频多模态特征融合与多任务学习的特种视频识别方法。首先, 提取特种视频的表观信息和运动信息随时空变化的视觉语义特征及音频信息语义特征; 然后, 构建具有语义保持的共享特征子空间, 以实现音视频多种模态特征的融合; 最后, 提出基于音视频特征的语义一致性度量和特种视频分类的多任务学习特种视频分类理论框架, 设计了对应的损失函数, 实现了端到端的特种视频智能识别。实验结果表明, 本文提出的算法在Violent Flow和MediaEval VSD 2015两个数据集上平均精度分别为97.97%和39.76%, 优于已有研究。结果证明了该算法的有效性, 有助于提升特种视频监控的智能化水平。
特种视频识别 特征提取 多模态特征融合 语义一致性度量 多任务学习 special video recognition feature extraction multimodal feature fusion semantic correspondence measurement multitask learning
合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥 230601
雾天拍摄的图像通常会存在对比度低、图像质量差的问题，而这些退化图像会对计算机视觉的应用产生显著的负面影响。针对这些问题，本文首次提出一种将光场与大气散射模型相结合的图像去雾方法。首先利用光场相机捕获多视角信息的优势提取散焦线索和匹配线索估计雾天图像的深度信息，并利用获取的深度信息计算场景初始透射率。然后利用场景深度信息构建新的权重函数，并将其与 1-范数上下文规则化相结合对初始透射率图迭代优化。最后利用大气散射模型对光场中心视角图像进行去雾以获得最终的无雾图像。在合成雾天图像和真实雾天图像上的实验结果表明，与现有的单幅图像去雾算法相比，峰值信噪比(PSNR)提高约 2 dB，结构相似性(SSIM)提高约 0.04，本文方法更好地保留了图像的结构信息，同时去雾后的图像较好地保持了图像的色彩信息，能获得更优的图像去雾效果。
图像去雾 光场 散焦线索 匹配线索 深度估计 大气散射模型 image dehazing light field defocus cues correspondence cues depth estimation atmospheric scat-tering model
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
针对经典的函数映射方法存在描述符特征单一、映射矩阵约束不强的问题,构建了一种数据驱动强正则化函数映射方法,用于计算三维模型的对应关系。首先,通过前向传播将源模型和目标模型的方向直方图签名(SHOT) 特征描述符输入残差网络进行训练,获得增强的SHOT特征描述符;然后,用基于函数映射的几何约束代替标签;最后,通过反向传播优化描述符的训练过程,实现了无监督数据驱动函数映射对应关系的计算。在FAUST数据集上的实验结果表明,本方法不仅能降低函数映射网络(FMnet)中模糊对应关系矩阵和测地距离矩阵的计算量,且构建的对应关系准确性也优于现有主流方法。
机器视觉 对应关系 函数映射 数据驱动 几何约束 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 181507
太原科技大学电子信息工程学院, 山西 太原 030024
散焦结合相关性评价算法是利用四维光场的空间信息和角度信息来完成深度估计,该算法建立的散焦响应函数存在求取二阶导方向有限且二阶导求和能量正负相互抵消的问题,这限制了其在复杂场景中的深度重建精度。针对该问题,对散焦响应函数进行了改进,提出基于能量增强散焦响应的光场深度估计算法。该算法充分考虑了周边像素点对当前位置散焦度的影响,通过增加具有权重差异的二阶导个数和方向来实现散焦响应的能量增强。通过实验验证了所提方法的有效性。针对一些边缘复杂的光场图像,所提算法获取的深度图视觉效果更好;与散焦评价结合相关性评价算法相比,改进算法获得深度图像的均方根误差平均减小3.95%。
图像处理 深度估计 光场 散焦 相关性 能量增强 激光与光电子学进展
2020, 57(18): 181027
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
基于DFPS(Dijkstra Farthest Point Sampling)算法,得到三维模型簇的初始采样点;利用函数映射理论,计算得到两个模型间的映射关系;利用循环一致性约束,将两两模型的映射关系转化为三维模型簇的多路对应关系。实验结果表明,本算法在一定程度上减小了三维模型间对应关系的等距误差,不仅可以实现两个模型间的对应关系计算,还适用于计算等距或近似等距的三维模型簇的对应关系。
机器视觉 模型簇对应关系 Dijkstra最远点采样算法 函数映射 循环一致性约束 激光与光电子学进展
2019, 56(8): 081005
1 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 北斗导航与位置服务上海市重点实验室,量子信息感知与处理研究中心, 上海 200240
2 西北大学信息科学与技术学院, 陕西 西安 710100
提出了一种基于数字微镜器件的光子计数对应鬼成像方案。该方案采用数字微镜器件对光源进行调制，通过时间相关单光子计数技术获取光子计数值，并利用对应鬼成像算法计算目标物体的像。结合鬼成像理论和对应鬼成像理论阐明了光子计数对应鬼成像原理，并通过实验对该方案进行了验证。研究结果表明，该方案能够实现弱光成像。利用该方案可以获得与传统鬼成像效果相当的成像质量，但降低了图像重建过程中的计算量和算法复杂度。此外，该方案略去了阵列探测器对光强分布的测量，利用一个不具有空间分辨率的单光子探测器结合对应鬼成像算法，即可得目标物体的像，同时也能获得目标的距离信息。
成像系统 鬼成像 对应鬼成像 光子计数 数字微镜器件
