1 中国船舶及海洋工程设计研究院，上海 200011
2 南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室，江苏南京 210016
3 江苏科技大学能源与动力学院，江苏镇江 212100
随着红外探测技术的发展，水幕成为舰船红外隐身研究的焦点，而对于水幕降温与水雾遮蔽两种水幕效应对红外探测特性的影响及其内在的物理机制目前尚未形成统一的认识。针对舰船 8～14.m波段的红外辐射问题，基于典型的壁式喷嘴建立壁式喷头试验系统，研究了不同喷射距离、不同喷射总流量以及不同温度钢板对壁式喷头的红外降温特性的影响。试验结果表明，当目标钢板处于中空区和中空区与覆盖区交界，红外降温速率分别为 2.03℃/min和 3.31℃/min，处于覆盖区时，喷射存在非重叠区和重叠区，非重叠区降温速率最大为 6.18℃/min，其同半径距离下的重叠区降温速率为 6.54℃/min，且此时重叠区的红外降温时长为 40 s，比非重叠区缩短了 32 s。喷射总流量的增加对钢板的降温表现出明显的增益性，并且钢板初始温度越高，壁式喷头对其的降温速率越快。此外，水幕内外的钢板温差最大可达 8.49℃，表明壁式喷头形成的水幕喷淋能有效遮掩钢板表面温度，降低舰船表面的红外可探测性，实现水幕喷淋隐身。该研究结果可对提高舰船的红外隐身性能提供技术参考。
壁式喷头 红外隐身 降温特性 水幕喷淋 wall attached nozzle, infrared stealth, cooling ch
1 中国科学院物理研究所, 北京 100190
2 松山湖材料实验室, 东莞 523808
超导薄膜不仅在超导应用方面扮演着举足轻重的角色, 而且是超导机理研究的良好载体, 是连接超导应用和机理的桥梁。脉冲激光沉积(PLD)是最常用的超导薄膜制备技术之一。本文综述了PLD技术制备铜氧化物、铁基、氮化物、钛氧化物等超导薄膜的研究进展, 并介绍了与高温超导薄膜应用相关的两种PLD新技术: 超导带材和大面积薄膜制备。最后, 本文介绍了基于材料基因工程的高通量组合薄膜技术在高温超导研究上的典型成功案例。继续发展和使用该实验技术, 构建与高温超导相关的高维相图和定量规律, 有望实现机理研究实验上从量变到质变的全面突破。
超导薄膜 脉冲激光沉积 超导机理 超导应用 高温超导 高通量组合薄膜 superconducting film pulsed laser deposition mechanism of superconductivity application of superconductor high-Tc superconductor high-throughput combinatorial film
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
悬浮光力传感技术利用真空环境的光阱实现对微纳尺度机械振子的悬浮和囚禁，将待测物理量转换为光悬浮机械振子运动参数的变化，理论上该振子与外部环境热噪声和振动完全隔绝，具有极高的测量分辨率潜力和易于小型化的独特优势。该技术在精密测量、微观热力学研究、暗物质观测、宏观量子态操控等领域具有广阔的应用前景。首先，阐述了悬浮光力系统中光力与光阱的基础概念和力学测量等基本理论；其次，介绍了其中初始起支、光力增强、位移测量、输出信号标定和等效反馈冷却等关键技术的研究进展，对比分析各子技术的特点，随后列举了悬浮光力传感技术在极弱力、加速度、微观质量、电学量、力矩等物理量测量中的典型应用；最后，总结了该技术的发展趋势，并提出相关建议。
悬浮光力学 量子传感 光阱 精密测量 levitated optomechanics quantum sensing optical tweezers precision measurements 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230193
为了实现对图像特征的均匀化提取, 改善传统角点检测算法的特征点局部聚集问题, 提出一种改进的AGAST特征提取算法。通过对图像构建高斯金字塔, 实现特征点的尺度不变性; 之后采用四叉树方法对特征点进行划分、筛选, 获得均匀化的特征点分布, 自适应四叉树深度提高运算效率; 使用灰度质心法计算特征点方向实现旋转不变性。与其他算法进行对比实验, 结果表明, 改进后算法有效提高了特征点提取的速率和均匀性, 较其他算法, 提取速率提升12.31%、均匀度提升7.8%, 具备较好的性能。
特征提取 四叉树 均匀分布 feature extraction AGAST AGAST quadtree homogenized distribution
1 十堰市太和医院(湖北医药学院附属医院)普通外科, 胚胎干细胞研究湖北省重点实验室, 十堰 442000
2 中南大学湘雅医学院附属海口医院普通外科, 海口 570000
3 锦州医科大学太和研究生培养基地, 十堰 442000
为研究神经介素U受体1(NMUR1)在乳腺癌(BRCA)中的甲基化状态及其对预后的作用, 通过UALCAN数据库中癌症基因组图谱(TCGA)数据分析NMUR1在组织中的表达水平, 并利用人类蛋白质图谱(HPA)数据库对其进行进一步验证; 采用SurvivalMeth数据库分析NMUR1在BRCA中的甲基化状态, 并通过比例风险(COX)回归分析、Kaplan-Meier生存分析研究NMUR1甲基化状态与BRCA患者预后的相关性。共纳入分析UALCAN数据库中TCGA-BRCA肿瘤组织样本1 097例和正常乳腺组织样本114例, 结果发现, NMUR1在BRCA组织中的表达显著下调(P<0.001)。甲基化分析显示, NMUR1在BRCA组织中的cg00143376、cg01649597、cg02204630、cg10042319、cg16297948、cg17207690、cg18250832、cg18877969、cg19077400、cg21424120、cg26913833位点上的甲基化水平有显著差异(P<0.001)。Kaplan-Meier生存分析结果表明, NMUR1在BRCA组织中胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤(CpG)岛甲基化高风险组(n=320)患者的生存率显著低于低风险组(n=461)［风险比(HR)=2.140?300, 95%CI(1.305?4, 3.509?1), P=0.001］。与低风险组相比, 高风险组在cg18877969(P=0.015)、cg16297948(P=0.028)、cg19077400(P=0.011)、cg26913833(P=0.035)位点的CpG岛甲基化水平较高。NMUR1在BRCA组织中呈高甲基化状态, 且NMUR1 CpG岛甲基化与BRCA患者的预后相关, 这为NMUR1作为BRCA预后和(或)治疗的新靶点提供了依据。
神经介素U SurvivalMeth数据库 甲基化 乳腺癌 预后 neuromedin U SurvivalMeth database methylation BRCA prognosis
新疆大学电气工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830047
常态化疫情防控形势下,通过口罩佩戴检测可以及时提醒人们正确佩戴口罩,从而降低公共场合人员交叉感染的风险。针对口罩佩戴检测任务中被遮挡目标和小目标检测困难的问题,提出一种YOLO-Mask算法。该算法以YOLOv3为基础,在特征提取网络中引入注意力机制,以提升模型对显著特征的表达能力;然后使用特征金字塔和路径聚合策略进行特征融合,使细节特征信息得到增强,实现不同层次特征信息的充分利用;最后优化了损失函数。实验表明:对不同场景下的口罩佩戴目标进行检测,YOLO-Mask算法的平均精度均值达到93.33%,相比于原始YOLOv3算法提高7.62%;与其他主流算法相比,该算法具有更好的检测效果和鲁棒性。
图像处理 口罩佩戴检测 YOLO-Mask 注意力机制 特征融合 疫情防控 激光与光电子学进展
2021, 58(8): 0810019
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Optical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 Institute of Acoustics, School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
3 School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210094, China
4 Department of Electronic Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China
5 Key Laboratory of Spine and Spinal Cord Injury Repair and Regeneration of Ministry of Education, Orthopaedic Department of Tongji Hospital, Tongji University School of Medicine, Shanghai 200065, China
This study investigated the feasibility of photoacoustic (PA) imaging of bone and characterization of bone features. By conducting the experiments on bovine femoral heads ex vivo, the light and ultrasonic penetration in bones was studied, together with the depth of PA imaging and measurement in bones. Then, the possibility of three-dimensional (3D) PA imaging of bones by raster scanning of the focusing transducer was studied. The micro-computerized tomography images of the bovine ribs with and without ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) treatment indicated that the 3D PA images could present the changes of bone microstructure resulting from the EDTA treatment. By using PA spectral analysis, the bone samples with and without the treatment of EDTA solution can be distinguished, and the microstructures can be characterized. This study was based on the bovine bone whose size is comparable to human bones, suggesting that PA technology can be used as a novel bone diagnostic technique.
photoacoustic imaging bone assessment osteoporosis bone health characterization Chinese Optics Letters
2020, 18(12): 121704
1 新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
2 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室, 新疆 乌鲁木齐 830046
3 中亚地理信息开发利用国家测绘地理信息局工程技术研究中心, 新疆 乌鲁木齐 830002
新疆盐渍土地分布广、 面积大, 在这些盐渍土地上生长着多种类型的盐生植物, 它们对改良盐渍土地、 维护生态稳定、 促进生态平衡具有重要的现实意义。 有关研究表明, 许多盐土植物大量吸收钠, 钠与钾都能增加细胞渗透压, 以适应高盐环境, 产生膨压而促进细胞的伸长, 因而对其生长是有益的, 能部分代替钾的功能。 因此掌握盐生植物的钠特征, 有助于了解盐生植物对生态环境的长期适应和响应, 使用高光谱技术实现有效诊断叶片钠特征。 首先, 对实测冠层高光谱数据, 采用离散小波变换（DWT）和db5小波对原始光谱进行9层小波分解, 求取最佳分解层数为5层。 其次, 对光谱数据进行5层db5小波分解, 对分解后的高频分量和低频分量建立了小波植被指数, 筛选出可敏感表征钠离子含量的小波植被指数。 最后, 利用SVR, LS-SVR, PSO-SVR和PSO-LS-SVR模型建立盐生植被钠离子含量的估算模型, 并与由原始光谱构建的光谱植被指数建立的估算模型进行比较。 此外, 引入偏最小二乘回归模型PLSR作为对比, 评价参数优化的支持向量机方法在高光谱技术估测盐生植被叶片钠离子含量的优势。 结果表明： （1）5种模型预测结果表明, PSO能有效优化SVR和LS-SVR模型参数（c, g）, 提高模型精度和预测能力, 优化后的模型具有预测精度高、 泛化能力强以及稳健性能好等特点。 （2）综合小波指数构建的模型是综合多尺度、 多分辨率数据的反演模型, 其能从不同侧面反映植被的信息, 因而综合小波指数构建的4种模型优于单一小波指数构建的模型。 （3）对比两种类型的植被指数反演结果, 单一小波植被指数构建Na+含量的预测模型可取得较好的预测效果, 单一光谱指数估测Na+含量效果不佳, 这是因为小波变换可以减少原始光谱的噪声, 凸显光谱的细节信息, 增强其反演Na+含量的精度； 综合小波植被指数构建的模型精度和预测效果优于综合光谱指数构建的模型, 原始光谱经小波变换后, 可凸显更多的细节信息, 提高高光谱反演叶片Na+含量的能力。
盐生植被 钠离子 高光谱 小波变换 支持向量机 Halophyte Sodium ion HyperSpectral Wavelet analysis Support vector machine
Author Affiliations
Abstract
1 Jinling College, Nanjing University, Nanjing 210089, China
2 Nanjing Drum Tower Hospital, Nanjing 210008, China
3 School of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China
4 Institution of Acoustics, Tongji University, Shanghai 200092, China
The diagnosis of osteoporosis is eventually converted to the measurement of bone mineral density (BMD) in clinical trials. Since our previous work had proved the ability of using photoacoustic spectral analysis (PASA) to efficiently detect osteoporosis, in this contribution, we proposed a fully connected multi-layer deep neural network combined with PASA to semi-quantify BMD values corresponding to varying degrees of bone loss and to further evaluate the degree of osteoporosis. Experiments were carried out on swine femur heads, and the performance of our proposed method is satisfying for future clinical screening.
photoacoustics osteoporosis neural network Chinese Optics Letters
2020, 18(4): 041701
