作者单位
摘要
山东科技大学测绘与空间信息学院,山东 青岛 266590
传统气溶胶反演方法通常先基于模型假设确定地表反射率,但反演结果会受到假设的影响;而深度学习方法基于数据驱动,能在气溶胶定量反演中得到更加准确、高效的结果,但模型训练需要充足的优质样本数据支持。为此,使用大气辐射传输模型构建模拟样本,支持深度学习方法实现气溶胶定量反演,旨在解决当前训练数据代表性不足、数据获取困难的问题。利用辐射传输模型模拟不同参数条件下传感器获得的辐射信息,考虑概率组合及筛选标准限制进行模拟数据构建,并使用深度置信网络(DBN)对模拟样本进行训练,获得气溶胶反演模型。将模型应用于Landsat-8数据,在中国北京地区开展气溶胶反演实验。最后使用AERONET地面站点的实测数据对反演结果进行精度验证。验证结果表明,模型估算的气溶胶与站点测量值吻合良好,相关系数为0.8989,均方根误差为0.1029,约74.05%的估算值在误差标准内。本文提供了一种基于辐射传输方程构建样本数据集的思路,可减少样本质量与数量导致的局限性,实现深度学习方法对气溶胶光学厚度的高精度反演。
气溶胶光学厚度 辐射传输方程 Landsat-8卫星 深度置信网络 
光学学报
2023, 43(24): 2401006
作者单位
摘要
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
2 中国科学院金属研究所,辽宁 沈阳 110016
研究了激光粉末床熔融(LPBF)增材制造技术成形新型定向凝固镍基高温合金ZGH451的致密化行为、显微组织和凝固晶粒取向。结果表明:未熔合和凝固裂纹是主要冶金缺陷;通过增大激光功率、减小扫描间距和扫描速度,可以有效消除未熔合缺陷;在激光功率150 W、扫描层厚0.02 mm、扫描速度600~800 mm/s、扫描间距0.06~0.08 mm的工艺窗口内,可以获得无裂纹、高致密(致密度为99.9%)样品,其凝固组织主要由基本沿构建方向定向生长的柱状晶构成,具有典型的微细枝晶显微组织,一次枝晶间距小于1 μm,二次枝晶不发达。枝晶间存在TiC和TaC颗粒析出,未观察到明显的γ/γ'共晶。样品呈现出一定的定向凝固特性,[001]织构明显,但相邻熔道搭接区域内仍有复杂热流产生的大取向差柱晶。样品力学性能优异,其屈服强度与传统定向凝固工艺制备的第三代单晶高温合金相当。研究结果证实了采用LPBF技术成形定向凝固ZGH451镍基高温合金的可行性。
激光技术 激光粉末床熔融 定向凝固镍基高温合金 冶金缺陷 显微组织 
中国激光
2023, 50(24): 2402304
作者单位
摘要
1 滇西科技师范学院数理学院,临沧 677000
2 西南大学材料与能源学院,重庆 400715
本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法计算了z-BC2N和z-B2CN的4种晶体结构的电子结构、硬度和光学性质。结果表明,z-BC2N(2)为直接带隙半导体,其禁带宽度2.449 eV,z-BC2N(1)为间接宽带隙半导体,其禁带宽度为3.381 eV,而z-B2CN(1)和z-B2CN(2)为导体;硬度结果显示z-BC2N(1)、z-BC2N(2)和z-B2CN(1)为超硬材料。最后通过计算z-BC2N基本光学函数与光子能量的关系表征了其光学性质。分析结果表明,z-BC2N结构可以用作良好的耐磨材料和窗口耐热材料。
超硬材料 电子结构 硬度 光学性质 第一性原理 superhard material electronic structure hardness optical property first-principle 
人工晶体学报
2023, 52(1): 105
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Science and Engineering (National Model Microelectronics College), Xiamen University, Xiamen 361005, China
2 Innovation Laboratory for Sciences and Technologies of Energy Materials of Fujian Province (IKKEM), Xiamen 361005, China
3 Melbourne Centre for Nanofabrication, Victorian Node of the Australian National Fabrication Facility, Clayton 3168, VIC, Australia
4 Institute of Materials Research and Engineering, Agency for Science, Technology, and Research (A*STAR) 2 Fusionopolis Way, Innovis 08-03, Singapore 138632, Singapore
5 School of Engineering, RMIT University, Melbourne, Victoria 3001, Australia
As a promising counterpart of two-dimensional metamaterials, metasurfaces enable to arbitrarily control the wavefront of light at subwavelength scale and hold promise for planar holography and applicable multiplexing devices. Nevertheless, the degrees of freedom (DoF) to orthogonally multiplex data have been almost exhausted. Compared with state-of-the-art methods that extensively employ the orthogonal basis such as wavelength, polarization or orbital angular momentum, we propose an unprecedented method of peristrophic multiplexing by combining the spatial frequency orthogonality with the subwavelength detour phase principle. The orthogonal relationship between the spatial frequency of incident light and the locally shifted building blocks of metasurfaces can be regarded as an additional DoF. We experimentally demonstrate the viability of the multiplexed holograms. Moreover, this newly-explored orthogonality is compatible with conventional DoFs. Our findings will contribute to the development of multiplexing metasurfaces and provide a novel solution to nanophotonics, such as large-capacity chip-scale devices and highly integrated communication.
peristrophic multiplexing metasurface holography 
Opto-Electronic Advances
2022, 6(8): 220141
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Computer Vision and System of Ministry of Education, Tianjin Key Laboratory of Intelligence Computing and Novel Software Technology, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China
2 The MOE Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, Nankai University, Tianjin 300457, China
It is novel to apply three-dimensional (3D) light field imaging technology to recognize two-dimensional (2D) fake pedestrians. In this paper, we propose a parallel support vector machine (SVM) method based on 3D light field imaging (light field camera) and machine learning techniques. A light field (LF) camera with robust sensors, which is able to record rich 3D information, is used as hardware equipment. Histogram of oriented gradient (HOG) feature extraction algorithm and SVM classification method are used to recognize the real and 2D fake pedestrians efficiently. Besides, we carry out an experiment on our improved LF pedestrian dataset. The experimental results of parameter optimization study show that in the case of 400 training samples (200 positive samples and 200 negative samples), 120 to 420 testing samples, and an HOG cellsize as 8×8, the best recognition accuracy with polynomial kernel function is improved by more than 2% compared with the previous method. The best accuracy is 99.17%. Otherwise, the recognition accuracy of more than 98.00% will be obtained even under other experimental conditions.
光电子快报(英文版)
2022, 18(1): 48
作者单位
摘要
1 School of Integrated Circuits, School of Optical and Electronic Information, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Optics Valley Laboratory, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Hubei Yangtze Memory Laboratories, Wuhan 430205, China
3 AI Chip Center for Emerging Smart Systems, InnoHK Centers, Hong Kong Science Park, Hong Kong, China
4 School of Integrated Circuits, Peking University, Beijing 100871, China
5 School of Integrated Circuits, Beijing National Research Center for Information Science and Technology (BNRist), Tsinghua University, Beijing 100084, China
6 Frontier Institute of Chip and System, Fudan University, Shanghai 200433, China
7 School of Electronic Science and Engineering, and Collaborative Innovation Centre of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Memristor In-memory computing Matrix–vector multiplication Machine learning Scientific computing Digital image processing 
Frontiers of Optoelectronics
2022, 15(2): s12200
作者单位
摘要
大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁 大连 116024
随着航空航天、能源动力和石油化工等领域的快速发展,镍基合金薄板焊接技术成为决定核心零部件使用性能的关键因素之一。镍基合金薄板焊接对热输入敏感,易出现元素偏析、脆性相析出导致焊缝性能降低及产生焊接变形等问题。本文介绍了镍基合金薄板激光焊接技术的研究进展,分别总结了镍基合金薄板的激光自熔焊接和激光填丝焊接两种焊接技术下的焊缝微观组织演变、力学性能和耐腐蚀性能变化以及焊接变形规律,提出了未来研究应重点考虑对焊缝微观组织的预测,并结合先进的算法,提出微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的自适应调控策略,进而开发出新型智能化焊接工艺。
镍基合金 激光焊接 微观组织 力学性能和耐腐蚀性能 焊接变形 nickel-based alloy laser welding microstructure mechanical properties and corrosion resistance welding deformation 
光电工程
2022, 49(12): 220120
作者单位
摘要
南开大学 电子信息与光学工程学院, 天津 300350
在多模谐振器的基础上, 设计了一种新型的具有双陷波特性的超宽带滤波器。该滤波器在十字形谐振器的基础上加载了一对阶跃阻抗谐振器及两组短路反耦合线结构。设计得到的滤波器尺寸紧凑, 且可实现滤波器谐振频率及陷波点的独立可控。测试可得滤波器的通频带为1.8~12.1 GHz, 3 dB相对带宽为148%, 通带内插入损耗小于1 dB, 两个陷波点频率分别位于5.15 GHz和6.98 GHz。结果表明, 该超宽带滤波器能有效地抑制WLAN频段和C波段卫星信号的干扰, 与仿真结果吻合良好。
带通滤波器 多模谐振器 超宽带 陷波 耦合线 bandpass filter multimode resonator ultra-wideband notch coupled line 
压电与声光
2021, 43(5): 587
作者单位
摘要
华东交通大学信息工程学院, 江西 南昌 330013
针对钢轨表面缺陷检测中,钢轨表面图像存在背景不均匀、缺陷尺度变化大且样本数据不足的问题,提出一种基于图像增强与改进Cascade R-CNN的钢轨表面缺陷检测方法。首先,采用改进Retinex算法处理钢轨表面图像,增强缺陷与背景的对比度。然后,采用改进Cascade R-CNN对钢轨表面缺陷进行检测,并应用交并比(IoU)平衡采样、感兴趣区域对齐和完全交并比(CIoU)损失分别解决训练样本IoU分布与困难样本IoU分布不平衡、感兴趣区域池化中取整量化导致的感兴趣区域与提取的特征图不匹配和回归损失Smooth L1对于预测边框回归不准确的问题。最后,采用翻转变换、随机剪裁、亮度变换和生成对抗网络等方法增广钢轨表面缺陷图像数据集,消除样本数据不足导致的网络训练过拟合现象。实验结果表明,该方法以ResNet-50作为特征提取器,平均精度可达98.75%,相对于未改进的Cascade R-CNN提高了2.52%,且检测时间缩短了24.2 ms。
图像处理 钢轨表面缺陷 图像增强 Cascade R-CNN 感兴趣区域对齐 完全交并比 数据增广 
激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2212001
作者单位
摘要
华东交通大学信息工程学院, 江西 南昌 330013
针对公路路面病害存在的类别多、尺度变化大及样本数据集小导致的病害检测困难等问题,提出了基于改进YOLOv4的公路路面多尺度病害检测算法。首先,在CSPDarknet-53骨干网络中采用深度可分离卷积替代普通卷积,降低了网络参数计算量;然后,基于Focal loss改进YOLOv4的损失函数,解决了网络训练过程中正、负样本不平衡而导致的检测精度较低的问题;最后,借助迁移学习思想对YOLOv4网络进行预训练,并运用翻转、裁剪、亮度变换、噪声扰动等方法进行数据集扩充,解决了公路路面病害样本不足导致的网络训练过拟合问题。实验结果表明,所提基于YOLOv4+DC+FL算法对公路路面病害检测的平均精度均值可达到93.64%,相较于原始的YOLOv4检测网络提高了3.25%,检测每张图片平均时间为35.8 ms,缩减了7.9 ms。
图像处理 公路路面病害 YOLOv4 深度可分离卷积 Focal loss 迁移学习 数据增广 
激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1410025

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