摘要:实验研究了垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)在闪耀 光栅作为外腔反馈时的直流和微波调制特性。VCSEL底部端面和外部闪耀光栅组成法布里- 珀罗(Fabry-Perot,FP)腔,由于闪耀光栅的反馈作用,可以提高VCSEL微波调制效率。在VCSEL仅有直流 电流驱动时,实验观察到了频率与FP腔长有关的边带功率,调节FP腔长,使FP腔谐振频率与 微波调制频率耦合,可在相同微波功率下得到2倍的有效边带功率。研究结果表明,闪耀光 栅外腔VCSEL可以在较宽的输入较小微波功率范围内得到较高的有效边带功率。本文研究将 为微波调制VCSEL及其他半导体激光器应用提供一定的参考意义。

摘要:介绍了一种形态学模型(morphological profile,MP)工具,这种工具运用在合 成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR) 图像中,增强了对SAR图像的多角度细节处理,提高了图像检测精度。在图像检测中加入算 法可被应用于遥感图像变化检测 领域。本文提出的SAR图像变化检测方法是在多尺度子空间融合谱聚类的基础上进行的,这 种方法是对不同时刻得到的同图 进行对数比和均值比处理,从而构成多个子空间获取图像的结构特征,并结合随机采样谱聚 类的子空间融合算法得到的变化 的图像。本文方法所得的SAR图可以检测到很多单一的像素点,误检像素点数目明显减小,优 于其他算法结果。检测结果抑制 了图像变化中的缺失问题,因此具备较高的检测精度。

摘要:针对当前目标检测算法网络复杂,对平台设备要 求高；而轻量化网络YOLOv3_Tiny对 压敏电阻表面缺陷的检测精度较低,容易出现漏检错检的情况,提出了基于YOLOv3_Tiny的 改进算法DAYOLOv3_Tiny。DAYOLOv3_Tiny构建了深度可分离卷积块替代标准卷积,使用卷积 操作进行下采样,使检测网络在减少网络参数量的同时增加了特征的提取；并在网络中引入 了通道注意力模块和空间注意力模块,增强了检测网络对重要特征信息的学习。在自制的压 敏电阻表面 缺陷数据集上进行实验,结果表明,DAYOLOv3_Tiny的mAP值为92.23%,较改进前 提升了12.25%；改进后的DAYOLOv3_Tiny模型大小为YOLOv3_Tiny的55.42%,仅18.9 MB。实验 表明,DAYOLOv3_Tiny对压敏电阻表面缺陷的检测精度较高,能够有效改善漏检错检的情况 ,且网络模型较小,对硬件平台要求不高,易于在性能受限的平台部署。

摘要:针对左心室生理结构复杂以及心脏磁共振成像纹 理不均匀、噪声大、心腔肌肉干扰造 成边界模糊等情况而导致左心室分割效果差等问题,本文提出了一种融合上下文多光谱空间 通道特征的左心室分割算法。本文算法采用U型结构与跳跃连接方式将不同尺度的特征图进行 融合,确保局部特征信息二次利用,提高了特征利用率。采用深度可分离池化通道金字塔(depthwise pooling attention pyramid,DPAP)模 块对多尺度特征的有用信息进行优化；接着采用频域通道空间注意力模块对特征的通道和空 间两个维度进行优化；最后采用组合损失函数缓解正负样本不均衡的问题。结果表明,在MI CCAI2009磁共振左心室挑战赛数据集上,本文算法在相似性系数上验证 集为93.25%、在线集为 93.33%,相比主流分割算法DeepLabV3+有1.6 个点提升,相比医学经 典U-Net算法有6.9个点提升,能对左心室有效分割,分割结果边缘 连续,轮廓清晰。

摘要:针对磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)脑部肿瘤区域误识别及肿瘤形状 差异较大的问题,提出一种基于多尺度特征提取的 MRI 脑肿瘤图像分割方法。分割模型以 U-Net 为骨干网络,使用密集金字塔卷积(dense pyramidal convolution, DPC)提取多尺度特征, 以适应不同尺寸肿瘤的分割,同时引入条状池化(strip pooling, SP),凭借其能捕获肿瘤中远 距离区域的依赖关系,进一步加强对肿瘤图像的分割能力。提出的方法在 Kaggle_3m 数据 集上进行了实验验证,实验结果表明该方法具有良好的脑部肿瘤分割性能, 其中Dice相似 系数、杰卡德系数分别达到了91.66%,84.38% 。

摘要:多功能视频编码(versatile video coding,VVC)是 最新的视频编码标准,与高效视频编 码(high efficiency video coding,HEVC)相比进一步提高了压缩效率,但由于引入了包括 二 叉树和三叉树在内的多类树结构,同时帧内角度模式从35种增加到67种,导致编码复杂度剧 增。为了降低计算复杂度,本文提出了一种基于快速编码单元(coding unit,CU)划分和角度 模式决策的VVC帧内编码算法。首先根据自适应标准差阈值对CU纹理复杂度进行分类,初 步缩减划分模式列表；然后采用Sobel梯度算子确定纹理方向,跳过非最优划分模式；最后 根据统计结果筛选淘汰掉概率小于2%的 角度模式。实验结果表明,与VTM-2.1相比,该算 法能节省51.05%的编码时间,BDBR (Bjontegarrd delta bit rate)仅上升1.98 %。

摘要:针对传统卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)在立体匹配过程中存在信息 损失和耗时等问题,提出了基于可变形和深度可 分离卷积的立体匹配算法。在特征提取过程中,利用可变形卷积和可变形卷积核构建残差网 络,完成自适 应学习,扩大有效感受野,从而适应物体的不同形变,获取更详细的特征,减少信息损失, 提高了匹配精 度。在特征聚合阶段,采用深度可分离卷积构建深度可分离聚合网络,在空间维度和通道维 度分别进行卷 积运算,以降低参数量和计算复杂度,保证了匹配实时性。在相关的数据集上进行测试,实 验结果表明, 算法的网络运行时间缩短为1.60 s,在KITTI 2015和 KITTI 2012数据集上三像素错误率分别为2.84%和 2.79%,在SceneFlow数据集上端点误差为1.59 %。相比其他基准网络,减少了网络模型的运算量同时算法精度有很大提升。

摘要:主绝缘表面存在划痕与污渍类施工缺陷容易导致 绝缘故障,采用图像识别技术可以 智能管控施工缺陷。针对10 kV电缆主绝缘表面划痕与污渍缺陷边缘 不易检测的问题,本文提 出一种基于Canny算法的10 kV电缆主绝缘表面缺陷识别方法。本文首 先利用尺寸不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)方法完成对 电缆主绝缘图像的拼接,再借助Canny算法计算主绝缘表面缺陷边缘的梯度与幅值、抑制极 大值信息点、去除伪边缘,得到由划痕与污渍产生的缺陷边缘信息。实验结果表明,由本文 算法检测后电缆主绝缘表 面缺陷图像的边缘轮廓具有较高的纯净度和完整性,缺陷边缘更加 清晰,算法平均准确率达到95.42%,验证了算法的有效性。

摘要:心血管病的发病原因与血管的力学特性密切相关, 为精确测量血管截面在不同压强条 件下的变形响应,本文将光学相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)与血 管注射加载装置相结合,实现了不同压强条件下血管截面图像的获取；分析了光折射对成像 的影响,提出了血管截面OCT图像的纠偏方法；采用数字图像相关(digital image correla tion,DIC)方法处理纠偏后图像,实现了血管截面的变形测试,最终形成了一套血管截面 变形测试系统及方法。OCT图像纠偏验证实验验证了折射纠偏方法的必要性和有效性,血管 仿体实验验证了本文测试系统及方法的可靠性。将本文方法应用于猪血管试样变形测试,获 得了猪血管壁截面在不同压强条件下的全场位移和应变。

摘要:为探究激光投影成像中二次散斑传输特性规律,搭 建了测试系统,采用半导体激光 器作为光源,对不同粗糙度散射屏幕表面产生的二次散射场散斑衬比度进行了测量。实验结 果发现,随着散射屏幕和观测平面距离的增加,散斑衬比度呈现出先减小后增大最后趋于平 稳不变的一个趋势。并在散斑形成及传播机理的基础上,理论分析了该种特定时间相干长度 光源产生的激光散斑在空间中的传输特性。分析表明,散斑图样衬比度最小值位置与散射表 面粗糙度相联系,该现象可为物体表面粗糙度的测量提供参考。

摘要:基于光和物质相互作用的密度矩阵方程理论,模拟研究了双光场作用下阶梯形三能级 里德堡原子系统的粒子数布居和吸收特性。发现里德堡能级粒子数布居随探测场失谐量的变 化与探测吸收一致。当探测场强度小于耦合场强度时,与耦合吸收关联的两能级粒子数布居 随探测场强度增加而减小,而与探测吸收关联的里德堡能级粒子数布居增大。探测场、耦合 场强度相等时,与探测吸收关联的上下能级粒子数布居相等。之后,继续增大探测场强度, 会出现上下能级的粒子数反转,把该现象归因于探测场引起的功率展宽,使受激粒子寿命缩 短,中间激发能级的粒子部分吸收探测光子跃迁到里德堡能级,部分快速弛豫到基态能级。 所以,对该原子系统,适当选取耦合、探测场强度,可实现受激辐射的放大。

摘要:近年来,鬼成像在远距离成像特别是遥感成像领 域的应用取得重要进展。为了促进日 光鬼成像在此领域的应用,本文研究基于黑体辐射非相干光的计算鬼成像,首先根据黑体辐 射的强度概率密度函数得到描述计算鬼成像质量的衬噪比(contrast-to-noise ratio,RCN) 表达式,接着融合切片采样思想利用计算机生成模拟黑体辐射的随机散斑图,最后利用数字 光投影仪调制产生模拟黑体辐射光源的随机调制光,并以此为光源实验上实现反射式物体的 计算鬼成像,重建得到了不同测量帧数条件下物体的“鬼像”并测量了描述成像质量的衬噪 比。结果一方面表明在随机调 制散斑强度(灰度)平均值约为160时, 成像质量相对较好,另 一方面表明随着测量帧数分别从2000增加到4000 、6000000、12000、20000,图像的衬噪 比从0.879逐渐增大至1.241、1.516、1.755、2.100、2.371,实验结果和理论分析基本一致 。该结果对于以太阳光等近似看成黑体辐射的非相干光为光源的鬼成像在远距离成像等领域 的应用具有重要意义。

摘要:设计了闪烁法测量大气折射率结构常数C²_n的实验系统,基于晴、阴、雾 霾3种不同 天气条件,在西安地区搭建了通信距离为2.5km的外场试验,分析了 西安城区夜间湍流变化 趋势,及光束的光强闪烁统计特性。实验结果表明:在晴天、雾霾天和阴天下,随着天气情 况依次变化,实验测量得到的光强闪烁指数对应的大气折射率结构常数C²_n 数值不断降低, 光强起伏程度也按顺序减弱,但其整体变化趋势都相同,在晚上7时开始快速变化,并在大 约半小时后,达到夜间的极小值；受孔径平均效应的影响,指数威布尔分布更接近实验条件 下的光强闪烁概率分布,并且拟合优度均大于0.96。文中对夜间湍流 变化趋势的 分析和光强闪烁概率分布的讨论对研究该地区无线光通信系统的信道具有一定的参考价值。

摘要:氧化钛(TiO₂)作为一种重要的半导体材料可应用于多个领域。实验通过溶胶-凝胶旋 涂 法,分别用钛酸丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)提供钛源、硝酸银(AgNO₃)提供银源,制备了TiO ₂的本征 和Ag单掺的薄膜样品。样品的结构、表面形貌及光学性能分别采用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、紫外- 可见分光光 度计(ultraviolet-visible spectrophotometer,UV-Vis)进行分析、表征。结果表明: 所制备的样 品均为锐钛矿相且沿(101)晶面取向择优生长。与本征TiO₂相比,Ag⁺的掺杂并没有改变 衍 射峰的峰位或出现杂峰,样品的晶粒尺寸相对减小、晶面间距及半高宽均有所增大；样品的 表面得到修饰,缺陷减少,变得更为致密、均匀、晶粒之间的排列更加有序；样品的吸收边 出现红移的现象,带隙能减小。当Ag⁺掺杂量为1.5 at%时,样品的性能相对较好,表现为 (101) 衍射峰最为尖锐,晶粒尺寸最小,薄膜间的孔隙最少,禁带宽度最小为3.476 eV。

摘要:通过溶液燃烧法制备了一系列不同比例Er掺杂的LaAlO₃:Er³⁺ (Er³⁺:La=0. 10,0.15,0.20,0.25)的纳米材料,并对样品进行了X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、紫外-可见(ultraviolet-visible,UV-Vis)漫反射 和荧光光谱分析测定。在晶粒尺寸、峰强度和带隙宽度等方面对谱图进行分析和计算得到在 煅烧温度为800 ℃,掺杂比为0.10时,形貌分 散性好,晶粒尺寸为28 nm,XRD最强峰 强度最大。UV-Vis漫反射光谱(diffuse reflection spectrum,DRS)表明样品在绿色光区522 nm处有较 弱的吸收,带隙宽度减 小为5.29 eV。在紫外光的激发下,样品在425 nm左右有一个强度较高且尖锐的发射峰,对 应于Er³⁺的²H9/2→⁴I15/2的能级跃 迁,在500 nm左右的较弱的两个发射峰分别对应的是 4F7/2→⁴I15/2和²H11/2→⁴I15/2的电子跃迁,当掺杂比例在0.20之间,随掺杂比例的增 大发光强度也随之增大,并且发光峰位出现红移。这些表明Er³⁺进入到 基质LaAlO₃中,并且有良好的发光性能,在发光材料领域有潜在的应用价值。

摘要:随着空中平台的发展,无线光通信在斜向路径的应用需求也逐渐增多,但是大气效应 对当前近红外系统的性能依然有较大影响。针对这一问题,本文提出使用远红外作为地-空 斜程无线光通信系统的工作波长,基于物理模型和弱波动理论对远红外系统在地-空斜程上 、下行链路中的传输损耗、光强闪烁指数和误码率(bit error rate, BER)进行了研究,并对天顶角、大气能见度、 传输距离、系统信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)等影响远红外无线激光通信系统性能的因素进行了数值仿真。结果表 明,在地-空斜程通信链路中,远红外在低能见度的恶劣天气下具有明显的传输优势；在天 顶角大于30°的远距离传输中具有较强的抗湍流能力；且在开关键(on-off keying, OOK)控调制方式下,系统BER随SNR的增大减小迅速。