摘要:基于D型多模光纤表面沉积交替光栅构成了一种 光纤结构折射率传感器。利用传输矩阵法和时域 有限差分法FDTD协同研究了传感器透射光谱特性及共振吸收峰产生的机理。在优化设计结构 基础上探究 了折射率和温度双参量传感特性。研究结果证明,光纤复合结构具有双通道和超窄线宽双重 光谱特性；基 于两种共振模式折射率和温度的差异敏感性,选择两共振峰峰位波长作为信息载体,借助矩 阵方程获得温 度补偿后的折射率传感灵敏度和品质因数分别为562.8 nm/RIU和24.14/RIU。 该传感器结构简单,体积小,易于集成,同时可消除温度交叉敏感的干扰,更具实用性。

摘要:为进一步提高长周期光纤光栅(LPFG)的折射率灵敏度,制作了改性纳米二氧化钛粒子(TiO₂)修饰LPFG的传感器。利用TiO₂表面水解后产生的羟基与聚丙烯酸上的羧基结合实现对其表面进行改性,通过共价键结合方式将改性后纳米TiO₂粒子固定在光栅表面构成TiO₂-LPFG传感器。实验研究了该传感器对折射率和温度响应特性。结果表明,随着折射率增加,TiO₂-LPFG谐振波长向短波方向迁移。在1.3333－1.4428折射率范围内,其谐振波长平均灵敏度为45nm/RIU,较裸光栅平均灵敏度提高到1.2倍；在温度30－70℃范围内的灵敏度为－0.0503nm/℃,远低于折射率灵敏度。该传感器制作成本低廉,方法简单,且其表面存在丰富的含氧官能团,在化工、生物 、医学等领域具有较好的应用价值。

摘要:彩色图像增强的目的是保持色调的前提下加强图 像对比度,提高彩色图像视觉效果,文中提出小波变换域内色调不变 彩色图像增强算法,RGB彩色空间中,对各通道进行小波分解,高频部分进行非线性变换, 突出细节信息,然后通过小波逆 变换重构图像,然后对图像进行限制对比度直方图均衡化后与原图比较算出增强因子,最后 处理gamut问题,得到保持色调 不变的增强图像,在相同条件下与其它彩色图像增强算法进行性能比较,实验结果表明,该 算法对质量不同的彩色图像有较 好的增强效果,增强了图像细节和对比度,并具有自适应能力。

摘要:精准医疗正日益成为诊断、分析、治疗和评估不 可或缺的一部分,尤其是对于肝部病 变的患者,精确的分析肝部影像,可以使肝病患者得到精确的诊断,并缩短治疗时间。本文 提出了一种基于Mask R-CNN算法的CT图像肝脏区域自动分割方法,对肝脏区域检测起到了 重 要的自动识别作用；对于肝脏海量图像样本计算,本文算法框架采用PyTorch,并用Cuda模 块调用GPU指令集,进行有效并行计算。通过测试图像的重叠度和ROC精度的结果显示,此模 型预测精度达到 92%,可以达到 肝脏区域自动识别功能,并提高肝部 病变检测率,为临床医学提供了有效的辅助分析。

摘要:为了解决自动聚焦系统搜索效率较低问题,本文 提出了一种基于清晰域的自动聚焦算 法。该算法创新性的提出了清晰域的概念,自动聚焦系统中寻找最清晰图片的问题转化为寻 找清晰区域的问题。同时为了解决实际聚焦过程中所遇到的次峰干扰问题,提出了高通滤波 的方法,对抗次峰干扰。本文设计了两组实验,通过对比应用本文算法前后的搜索效率表现 判断所提出算法的可行性,实验一验证高通滤波对于抵消次峰干扰的可行性,实验二验证清 晰域的自动聚焦算法对提升搜索效率的可行性。实验一的结果证明了高通滤波对非失真情况 下的次峰干扰有一定抑制的效果,实验二的结果表明在对经过高通滤波后的图像应用清晰域 ,能够提升8%－18%的搜索效率。

摘要:本文针对视网膜图像中细微血管特征提取困难导致其分割难度高等问题,提出了一种 基于端到端的神经网络嵌套视网膜血管分割模型算法(简称MS-UNet++),该算法选取了深度监督网络UNet++作为分割网络模型,提升特征的使用效率；引入MulitRes模块,改善低对比度环境下细小血管的特征学习效果,并在特征提取后加上SENet模块进行挤压和激励操作,从而增强特征提取阶段的感受野,提高目标相关特征通道的权重。基于DRIVE图像数据集的实验结果表明,该算法分割结果与真实结果之间的重叠率DICE值为83.64%,并交比IOU为94.83%,准确度ACC为96.79%,灵敏度SE为81.78%,较现有模型有一定的提升,可用于视网膜图像血管分割,为临床诊断提供辅助信息。

摘要:在脑机接口中,让分类器从一个用户适应到另一个用户是具有挑战性的,但对于减少新用户的训练时间是必要的。但由于每个个体的神经信号存在着差异,常用的特征提取方法训练的分类器,应用于不同的用户时,准确率很低。因此本文提出了一种新的自适应共空间模式的特征提取方法,该算法通过选择合适的候选试验更新协方差矩阵,然后对提取的特征进行子空间对齐,最后用于训练分类器进行分类。由实验结果得出该方法的分类准确率优于传统的CSP算法和传统的自适应CSP算法,最后通过对提取特征的可视化可以看出改进的子空间对齐可以降低源域与目标域的域方差,减小源域与目标域之间的差异。

摘要:肺结节的早期诊断对后续的治疗非常重要。 尽管深度学习方法在肺结节良恶性分类等任务中取得了良好的结果,但是这些方法没有提供有意义的诊断功能,导致获得的结果缺乏客观性。越来越多的研究者引入了肺结节的其他语义特征来解决这个问题,但是多个语义特征的引入会造成模型的负迁移。为了解决肺结节多个语义特征之间同步共享知识的程度不 同造成的负迁移问题。本文提出一种基于不确定性多任务损失的深度学习模型,对肺结节的9个语义特征(精细度,内部结构,钙化,球形度,边缘,分叶征,毛刺征,纹理,恶性程度)进行分类,通过每个任务的同质不确定性来权衡多个损失函数的权重。我们在基准数据集LIDC-IDRI上验证了该方法,本文提出的模型在恶性程度上的分类准确率为93.6%,ROC曲线下面积为95.5%,查全率为84.6%,特异性为94.5%。我们的模型通过肺结节多个语义特征共享知识的程度不同进而改变多个语义特征相对权重提高了恶性程度的分类性能。

摘要:为了获取多波长的指端光电脉搏波信号来进行脉 搏波特征分析,利用STM32F103ZE嵌入式平台设 计了基于八波长激光调制光源的脉搏波检测系统。系统光源是由STM32控制的八波长激光组 成的调制光 源,再由光电二极管构成光电转换电路将光信号转换为易处理的电信号。系统结合巴特沃斯 高通滤波电路 与切比雪夫低通滤波电路的滤波特性设计了由这两种电路级联构成的带通滤波电路来减小噪 声对脉搏波检 测的影响,且在电路设计时采用OrCAD PSpice软件来对电路进行优化分析,滤波电路带宽选 择0.2 Hz, 以较大的限度保留光电脉搏波中的有用的生理信息。通过STM32利用分时检测的方法采集八 通道脉搏波 数据,检测结果显示系统成功检测到八通道光电脉搏波且脉搏波特征清晰,体现出 0.2 Hz带通滤波电路对光电脉搏波的较好的处理 效果。

摘要:本文考虑原子和腔场存在衰减的情况,研究了耦合 腔系统中两子系统间的几何量子失谐。在原子和腔场衰减系数相等的特殊情况下,通过解薛 定谔方程,给出了系统态矢演化规律。采用数值计算方法,讨论了原子和腔场衰减对两子系 统间几何量子失谐的影响。研究结果表明:两原子间、两腔场间、以及原子和腔场之间的几 何量子失谐都呈现出振幅衰减式振荡,直至衰减至零；并且,随衰减系数增大,衰减加快。

摘要:甲啶铂(picoplatin)是一种新型的抗癌药物,但其在体内的作用机制尚不明确。利用荧光光谱技术研究模拟人生理条件(Tris-HCl缓冲溶液体系,pH7.4)下甲啶铂与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用,甲啶铂对BSA的内源荧光(336nm)有猝灭作用。在室温296K和模拟人体温度310K条件下,甲啶铂对BSA的荧光猝灭效率随温度升高而降低,属于静态猝灭。运用位点模型计算出296K、310K时结合常数分别为4.032×10⁴、2.181×10⁵L·mol－1,结合位点数分别为1.10、1.31,说明甲啶铂对BSA的靶向目标仅有一个。根据计算所得的热力学参数ΔH＞0,ΔS＞0,说明甲啶铂与BSA分子之间以疏水作用力为主,且结合反应为吸 热反应。时间分辨荧光结果表明,BSA中第212位Trp残基可能是甲啶铂的靶向目标,且温度升高有利于甲啶铂与BSA反应的正向进行。

摘要:利用高能激光清除输电线路缠绕异物的方法取得了较好的使用效果,但激光在清除异物时也会照射到绝缘子上,时间过长可能会损伤绝缘子。为了研究在使用激光辐照瓷质绝缘子时的温度、应力损伤特性,本文对激光静止和移动辐照不同材料瓷绝缘子不同部位的情况进行了建模、计算,重点分析了瓷绝缘子在使用普通瓷、氧化铝瓷、氧化锆瓷、堇青石瓷四种材料下的损伤特性。结果表明,激光静止辐照瓷质绝缘子60s时,中心温度达到2000℃以上,远超过四种绝缘子瓷的热耐受能力,拉应力的值也达到了251.17MPa,超过了其抗拉强度,此时会出现绝缘子瓷的破裂；而激光以7mm/s的速度移动辐射瓷质绝缘子时,最高温度为185℃,拉应力仅为2MPa,温度和应力均较静止辐射情况有很大的减小,不会对瓷质绝缘子造成损坏。实验对比发现,静止辐射16s时,瓷质绝缘子就会破裂,但移动照射能有效的防止激光对瓷质绝缘子的损伤。

摘要:草地牧草的分类与识别是草原研究与监测的重要环 节,利用高光谱成像技术和卷积神经网络进行牧草种类的识别判 断,为实现草地牧草自动分类与数字化治理提供了新的途径。本文提出了基于MSRA初始化卷 积神经网络的草地牧草高光谱图 像自动识别与分类的方法。主要过程包括图像预处理、裁剪、特征提取和识别分类四个环节 ,首先预处理采用改进的自适应 波段选择法进行波段提取,然后将提取后的数据压缩成新图像进行裁剪,最后进入MSRA 初 始化卷积神经网络提取特征并进行 识别分类。本文针对卷积神经网络的鲁棒性、稳定性和识别率等问题创新性的提出了MSRA初 始化方法,通过初始化设置参数 和权值,使网络的性能得到提升,提高识别准确率。本文对实地采集的蒙古冰草、老麦芒、 紫羊毛草、燕麦、黄花杂交苜蓿、 光穗冰草6种牧草进行识别分类,为保证实验的可靠性与准确性,对训练集和测试集进行多 次划分及多次交叉验证实验。实 验结果表明,本文提出的MSRA初始化卷积神经网络相比于SVM、KNN、2D-CNN等方法,对草 地牧草高光谱图像的识别准确率 较高,达到96.50%。实验结果证明本方法具有良好的分类性能和可行 性,为草地牧草的识别分类提供了新思路。

摘要:噪声系数是宽带射频光子链路的重要参数,影响 射频信号传输和处理系统的信噪比。 提出了一种噪声对消射频光子链路,采用平衡光探测器对直流光和调制光转换的光电流相减 处理,得到链路的噪声系数改善。从光信号调制、探测及噪声功率变化特性出发,建立了噪 声对消射频光子链路的理论模型,并通过理论分析研究了噪声系数与激光功率、相对强度噪 声、光调制器损耗、光耦合器分光比等参数的关系。构建了噪声对消射频光子链路实验,对 频率6~18 GHz的噪声系数进行对比研究。实验研究结果表明,在相同 条件下,噪声 对消射频光子链路的噪声系数减小2～4 dB。理论和实验结果充分证 明提出的方法正确性。

摘要:远程光电容积脉搏波描记法(remote Photoplethysmography,rPPG)通过分析目标区域的光线周期性变化来实现人体心率的测量,测量过程中会引入大量噪声。在这些噪声中,皮肤表面漫反射光是一种公认的常见噪声。根据光与生物组织相互作用的原理可知,没有接触到皮下动脉血管的后向散射光也属于噪声,本文中称其为浅层噪声。根据作者的文献调研,在rPPG研究领域还没有对这种噪声及其消除方法进行研究的论文。为探究如何更好的使用偏振成像方法消除这两种噪声,本文对人体面部成像光束的偏振特性进行系统性分析,得出以下结论:(1) 使用纯S光或纯P光作为入射光,后向散射光与入射光的偏振方向 有差异,使用检偏器与起偏器通光轴正交的方法无法完全消除噪声,而应该让检偏器通光轴与成像光束的主要偏振方向正交; (2) 面部成像光束的偏振度分布不均匀,额头的偏振度最高,作为rPPG测量时的ROI更为合适。本文的研究结果可帮助使用偏振成像的rPPG系统得到质量更好的信号,提高信号质量和心率测量的准确性。