刘国华 1,2,*闫克丁 2,**邢静 1马国军 2[ ... ]陈艳丽 2
作者单位
摘要
1 西安培华学院智能科学与信息工程学院,陕西 西安 710025
2 西安工业大学电子信息工程学院,陕西 西安 710021
目前,病理专家通过肉眼识别显微镜视场下乳腺癌病理切片图像中的乳腺癌细胞具有很强的主观性。因此,设计了一款基于显微图像的乳腺癌细胞识别系统,该系统包括显微图像采集模块和乳腺癌细胞识别算法实现模块。通过USAF 1951分辨率测试板验证设计的乳腺癌细胞识别系统显微图像采集模块,最终的成像分辨率可以达到2.19 μm。通过多组乳腺癌病理图像验证所提乳腺癌细胞识别算法,结果表明设计的乳腺癌细胞识别系统识别乳腺癌细胞的平均准确率达到93.4%。
乳腺癌 图像采集 显微图像 细胞识别 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0817001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering (ISE), Shandong University, Qingdao 266200, China
2 Neumem Co., Ltd, Hefei 230093, China
3 Key Laboratory of Microelectronic Devices and Integrated Technology, Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100084, China
4 Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
With the rapid development of machine learning, the demand for high-efficient computing becomes more and more urgent. To break the bottleneck of the traditional Von Neumann architecture, computing-in-memory (CIM) has attracted increasing attention in recent years. In this work, to provide a feasible CIM solution for the large-scale neural networks (NN) requiring continuous weight updating in online training, a flash-based computing-in-memory with high endurance (109 cycles) and ultra-fast programming speed is investigated. On the one hand, the proposed programming scheme of channel hot electron injection (CHEI) and hot hole injection (HHI) demonstrate high linearity, symmetric potentiation, and a depression process, which help to improve the training speed and accuracy. On the other hand, the low-damage programming scheme and memory window (MW) optimizations can suppress cell degradation effectively with improved computing accuracy. Even after 109 cycles, the leakage current (Ioff) of cells remains sub-10pA, ensuring the large-scale computing ability of memory. Further characterizations are done on read disturb to demonstrate its robust reliabilities. By processing CIFAR-10 tasks, it is evident that ~90% accuracy can be achieved after 109 cycles in both ResNet50 and VGG16 NN. Our results suggest that flash-based CIM has great potential to overcome the limitations of traditional Von Neumann architectures and enable high-performance NN online training, which pave the way for further development of artificial intelligence (AI) accelerators.
NOR flash memory computing-in-memory endurance neural network online training 
Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012301
作者单位
摘要
山东中医药大学智能与信息工程学院,山东 济南 250355
甲状腺结节是成人临床最常见的结节性病变之一,发病率一直居高不下。甲状腺结节有良性和恶性之分,后者即为甲状腺癌,会造成患者呼吸吞吐困难甚至危及患者生命。因此,识别甲状腺结节的良恶性是诊断和治疗甲状腺结节的首要问题。深度学习能够自动提取结节特征,并完成甲状腺结节的良恶性初步分类。随着深度学习分类准确率的不断提高,目前它已成为甲状腺结节良恶性辅助诊断的重要手段。为更好地进行甲状腺结节良恶性分类辅助诊断研究,对常用的结节分类性能评价指标进行介绍;按卷积神经网络、Transformer、深度神经网络、生成对抗网络、迁移学习、集成学习以及基于深度学习的计算机辅助诊断系统进行分类,对它们在甲状腺结节良恶性分类中的应用进行阐述,并进行综合对比分析;总结了目前研究中存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。
甲状腺结节 良恶性分类 深度学习 图像处理 辅助诊断 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0800002
刘敬 1,*李洋 1刘逸 2
作者单位
摘要
1 西安邮电大学 电子工程学院,陕西西安702
2 西安电子科技大学 电子工程学院,陕西西安710071
针对高光谱遥感图像的特征提取与地物分类,提出一种基于分数阶微分的高光谱图像特征提取方法,设计二维分数阶微分掩模提取高光谱图像的像素空间分数阶微分(SpaFD)特征,并提出一种空谱联合准则用于选取微分掩模阶数。为充分利用高光谱图像的空间特征与光谱特征,将SpaFD特征与原始特征直连融合获得SpaFD-Spe-Spa混合特征,并采用三维卷积神经网络(3DCNN)、先采用主成分分析(PCA)对像素光谱进行降维处理再送入三维卷积神经网络(3DCNNPCA)以及采用混合光谱网络(HybridSN)验证SpaFD-Spe-Spa混合特征的有效性。实验中分别采用3✕3,5✕5和7✕7的分数阶微分掩模进行空间特征提取,4个真实高光谱图像的实验结果表明,所提取的SpaFD特征和SpaFD-Spe-Spa特征可有效提升高光谱图像的地物分类精度,且SpaFD-Spe-Spa特征对地物分类准确率的提升更为明显:SpaFD特征相比原始特征在Indian Pines,Botswana,Pavia University和Salinas 4个数据上的分类识别率在最优情况下分别提升了3.87%,1.42%,2.41%和2.87%;SpaFD-Spe-Spa特征相比原始特征在Indian Pines,Botswana,Pavia University和Salinas 4个数据上的分类识别率在最优情况下分别提升了3.90%,5.62%,3.35%和5.18%。
高光谱图像分类 分数阶微分 特征提取 卷积神经网络 hyperspectral images classification fractional differentiation feature extraction convolutional neural network 
光学 精密工程
2023, 31(21): 3221
作者单位
摘要
空军工程大学基础部,陕西西安 710051
为解决光谱反演法确定透明固体光学常数的一些问题,如存在反演误差、计算耗时等。本文基于传统的双厚度透射率模型,建立了厚度满足整数比的两个光谱透射率方程。通过代数运算获得了与消光系数有关的多项式方程,求解并选择大于 0小于 1的实数根来计算消光系数;然后求解关于界面反射率的一元二次方程,选择大于 0小于 1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中,新方法没有反演误差、迭代计算耗时及多值问题。作为应用示例,利用已知文献中的双厚度透射率实验数据计算了 CaF2和 Si的光学常数,并和文献的结果进行了比较。结果表明,新方法优于传统的光谱反演法,新方法为透明固体光学常数的高精度确定提供了新选择。
光学常数 折射率 消光系数 衰减系数 双厚度透射率模型 多项式求根 optical constants, refractive index, extinction co 
红外技术
2023, 45(9): 969
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 河北省保定市天河电子技术有限公司,河北 保定 071025
3 河北大学 电子信息工程学院,河北 保定 071000
针对警戒激光雷达近场信号过饱和与雨、雾等天气形成的近距离虚假信号造成“虚警”或“漏警”的问题,研究了一种基于重叠因子的同轴警戒激光雷达动态范围压缩方法。由经典激光雷达方程以及同轴遮挡和激光光斑能量分布的概率密度函数,建立了激光雷达方程修正模型;针对商用警戒激光雷达进行了响应曲线测试,并与基于激光雷达方程修正模型仿真的响应曲线进行对比分析,验证模型的有效性;仿真分析了发射透镜半径、光阑半径、激光发散角、接收透镜焦距四个参数对响应曲线的影响,结果表明:光阑半径是影响响应曲线的最主要因素,增大光阑半径可以显著压缩近场信号,进而压缩响应曲线的动态范围。论文建立的激光雷达方程修正模型对激光雷达初始设计具有重要指导意义及广泛的应用前景。
激光雷达 响应曲线 动态范围压缩 基模高斯激光 LiDAR response curve dynamic range compression fundamental mode Gaussian laser 
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230027
作者单位
摘要
西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西 西安 710121
Shannon定义的信息熵是一种度量信息不确定性的方式,Onicescu定义的信息能量是一种度量信息确定性的方式,信息能量与Shannon熵呈现一种对偶关系。累积剩余熵是使用累积分布函数替换Shannon熵的概率分布函数来度量信息不确定性的方式,基于此,提出一种新的度量信息确定性的方式——累积剩余信息能量,并将累积剩余信息能量应用于图像的阈值分割。为了克服累积剩余信息能量自身存在的计算复杂、效率低的缺点,使用递归算法提升图像阈值分割的运行速度。与经典的最大熵阈值法等相关阈值分割法的对比实验结果表明,所提方法对于自然图像与细胞血涂片图像分割均具有一定的优越性。
图像处理 信息能量 信息熵 累积剩余信息能量 阈值分割 图像分割 
激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1610004
蒋裕垚 1,2,3钱传鹏 2,3刘晶 2,3樊雨晴 2,3[ ... ]曹清 1,**
作者单位
摘要
1 上海大学理学院物理系,上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室,上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室,上海 201800
报道了由LD泵浦的Tm∶YAP激光器的研究工作。Tm∶YAP 激光器采用波长为793 nm的 LD进行端面泵浦,腔内声光调Q运转。当激光工作重复频率为300 Hz、输入泵浦功率为37.07 W时,获得了最大单脉冲能量为17.06 mJ、脉冲宽度为26.9 ns的1936 nm激光输出,相应的峰值功率为634.2 kW,在目前已报道的该晶体峰值功率数值中较高。在最大泵浦功率下,激光器在水平和垂直方向上的光束质量分别为1.41和1.34。此外,在激光器连续运转下,采用双法布里-珀罗标准具对激光波长进行调节,光谱调谐范围1932.11~1942.07 nm。
激光器 Tm:YAP晶体 声光Q开关 高峰值功率 2 μm激光 
激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514009
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering (ISE), Shandong University, Qingdao 266000, China
2 Shandong Sinochip Semiconductors Co. Ltd, Jinan 250101, China
3 Neumem Co., Ltd, Hefei 230088, China
4 Key Laboratory of Microelectronic Devices and Integrated Technology, Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
The “memory wall” of traditional von Neumann computing systems severely restricts the efficiency of data-intensive task execution, while in-memory computing (IMC) architecture is a promising approach to breaking the bottleneck. Although variations and instability in ultra-scaled memory cells seriously degrade the calculation accuracy in IMC architectures, stochastic computing (SC) can compensate for these shortcomings due to its low sensitivity to cell disturbances. Furthermore, massive parallel computing can be processed to improve the speed and efficiency of the system. In this paper, by designing logic functions in NOR flash arrays, SC in IMC for the image edge detection is realized, demonstrating ultra-low computational complexity and power consumption (25.5 fJ/pixel at 2-bit sequence length). More impressively, the noise immunity is 6 times higher than that of the traditional binary method, showing good tolerances to cell variation and reliability degradation when implementing massive parallel computation in the array.
in-memory computing stochastic computing NOR flash memory image edge detection 
Journal of Semiconductors
2023, 44(5): 054101
作者单位
摘要
1 西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室,陕西 西安 710049
2 西安交通大学第二附属医院皮肤病院,陕西 西安 710004
光动力疗法(PDT)是治疗各种皮肤疾病的有效手段,然而PDT过程中伴随的疼痛限制了其广泛应用。论述了PDT过程中的人体微环境变化情况,介绍了疼痛产生的机理,重点介绍了瞬时受体电位(TRP)通道对疼痛产生的影响。总结了临床缓解光动力疗法中疼痛的干预手段,比较了各措施的效果。
医用光学 光动力疗法 疼痛 急性炎症 伤害感受器 瞬时受体电位通道 
中国激光
2023, 50(9): 0907206

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