1 无锡学院 物联网工程学院，江苏无锡2405
2 长春工业大学 计算机科学与工程学院，吉林长春13001
3 中国北方车辆研究所，北京100072
针对卷积网络模型的稳定性能较差，对抗训练方法会使得网络结构过于复杂并占用大量运算资源的问题，提出了一种基于人体视觉神经系统生物特征的卷积神经网络模型改进方法（VVNet）。在卷积神经网络的基础上，融合人体视觉的结构特征，在不增加网络层数或保持准确率不变的情况下，提高神经网络面对噪声干扰的稳定性。在数据集Cifar10上对3种不同神经网络模型（VVNet，VOneNet以及原网络模型）进行测试。实验结果表明，使用VVNet网络模型、VOneNet网络模型和原始的网络模型DenseNet121对四类图像（噪声图像、模糊图像、遮挡图像和饱和曝光图像）的分类准确率进行对比，验证了提出的VVNet网络结构对不同类型图像的分类准确率几乎不变，在使用对抗样本情况下，VVNet网络结构的图像分类准确率提高了约10%。与深度学习网络相比，基于人体视觉系统结构的网络能够在保持准确率的同时有效地提高神经网络的稳定性，并具有可移植性。
计算机视觉 机器学习 图像识别 视觉皮层 computer vision machine learning image recognition visual cortex 光学 精密工程
2023, 31(15): 2287
1 生态环境部卫星环境应用中心, 北京 100094
2 鄂尔多斯市生态环境局鄂托克旗分局, 内蒙古 鄂尔多斯 016100
3 中国科学技术大学工程科学学院, 安徽 合肥 230026
4 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
5 中国地质大学 (武汉), 湖北 武汉 430074
6 国家航天局对地观测与数据中心成果转化部, 北京 100101
“五基”协同天空地一体化生态环境立体遥感监测体系，是一种综合天基卫星、空基遥感、航空无人机、移动巡护监测车和地面观测五种技术手段为一体的监测体系。“五基”协同大气环境立体遥感监测系统是该体系的重要组成部分，其核心是运用协同联动机制和技术方法，构建数据协同融合的核心算法模型，以期弥补常规遥感手段在监测时效、精度、周期等方面的短板。以棋盘井工业园区为示范区域，重点介绍了“五基”协同监测体系中五种不同技术手段的组成架构，展示了多技术手段协同监测以及应用分析成效，并讨论了该协同监测体系在解决大气污染防治工作关键技术问题上的效果。通过“五基”协同联动、多源数据融合，获得了本地污染排放特征及区域污染物传输的定量化贡献，实现精准溯源及执法，最终形成针对性的大气污染全面治理方案建议，有效支撑了当地大气污染防治工作。
“五基”协同 大气环境监测系统 立体遥感 multilevel platform atmospheric environmental monitoring system stereoscopic remote sensing 大气与环境光学学报
2023, 18(3): 214
使用Varian Edge直线加速器治疗长尺寸肿瘤的宫颈癌患者，比较新设计的计划（NewPlan）和治疗计划系统（Treatment planning system，TPS）自动生成双中心添加射野的计划（AutoPlan），探讨二者剂量学差异，寻求更有益的治疗方式。根据加速器多叶光栅准直器的特点，回顾分析11例同步加量容积旋转调强放疗（Volumetric modulated arc therapy，VMAT）的宫颈癌治疗计划，基于Eclipse 13.6.23版本的计划系统，用SPSS 19.0 统计软件分析数据，GraphPad prism 9.0软件绘制统计图，分析NewPlan与常规AutoPlan计划中计划靶区和危及器官的剂量分布差异。结果表明：两种方案均满足剂量学指标要求。高剂量区域PGTVnd的、、、靶区覆盖率（Target coverage，TC）和均匀性指数（Heterogeneity index，HI）有明显差异（p<0.05）；靶区CTV差异没有统计学意义（p>0.05）；计划靶区PTV的、、、和HI有明显差异（p<0.05）。膀胱和直肠的、、差异均有统计学意义（p<0.05），与AutoPlan对比，NewPlan中膀胱和直肠在受照相同剂量下所占的体积百分比更低。双侧股骨头和小肠的各项指标差异无统计学意义（p>0.05）。比较两计划得知，NewPlan能够减少靶区内的冷点和热点，提高肿瘤区域的治疗剂量，降低危及器官受量，有利于提升疗效。基于Varian Edge加速器治疗长尺寸肿瘤患者的NewPlan设计方案是可行的。
同步加量调强放射治疗 宫颈癌 治疗计划系统 剂量学 容积旋转调强放疗 Simultaneous modulated accelerated radiotherapy Cervical cancer Treatment planning system Dosimetry Volumetric modulated arc therapy 辐射研究与辐射工艺学报
2022, 40(5): 050304
1 长春工业大学计算机科学与工程学院, 吉林 长春 130012
2 长春理工大学光电信息学院信息工程学院, 吉林 长春 130114
在眼科疾病的诊断中, 对视网膜血管进行分割是非常有效的一种方法。在方法使用中, 经常会遇到由于视网膜血管背景对比度低及血管末梢细节复杂导致的血管分割难度较大的问题, 通过在设计网络的过程中在基础 U-net网络中引入残差学习, 注意力机制等模块, 并将两者巧妙地结合在一起, 提出一种新型的基于 U-net的 RAU-net视网膜血管图像分割算法。首先, 在网络的编码器阶段加入残差模块, 解决了模型网络加深导致梯度爆炸以及梯度消失的问题。其次, 在网络的解码器阶段引入注意力门(attention gate, AU)模块, 用来抑制不必要的特征, 从而使模型产生更高的精度。通过在 DRIVE数据集上进行验证, 该算法的准确率、灵敏度、特异性和 F1-score分别达到了 0.7832, 0.9815, 0.9568和 0.8192。分割效果相对于普通监督学习算法较为良好。
图像分割 视网膜血管 全卷积网络 残差模块 注意力机制 image segmentation retinal vessels fully convolutional network residual module attention mechanism
1 江南大学理学院计算光学实验室, 江苏 无锡 214122
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
3 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
为了准确测量残余应力的分布情况,提出一种基于反射式暗场白光数字全息的残余应力三维检测技术。该技术将激光损伤点附近区域沿着轴向以数值化的形式离散成多层,每层的暗场反射光强度正比于该层光学双折射的轴向梯度,因此利用白光数字全息测量每层暗场反射光强度,即可结合光弹效应重建各层的剪切应力。通过对激光损伤的熔石英玻璃测量,实际验证所提技术可以对样品的三维残余应力分布进行准确重建,且轴向分辨率可达10 μm。实验结果表明,所提技术可以提高加工工艺和衡量产品的质量。
测量 光弹性 残余应力检测 白光全息 中国激光
2020, 47(10): 1004001
Author Affiliations
Abstract
1 College of Computer Science and Engineering, Changchun University of Technology, Changchun, 130012, China
2 School of Management Science and Information Engineering, Jilin University of Finance and Economics, Changchun, 130117, China
In this paper, we propose a point spread function (PSF) reconstruction method and joint maximum a posteriori (JMAP) estimation method for the adaptive optics image restoration. Using the JMAP method as the basic principle, we establish the joint log likelihood function of multi-frame adaptive optics (AO) images based on the image Gaussian noise models. To begin with, combining the observed conditions and AO system characteristics, a predicted PSF model for the wavefront phase effect is developed; then, we build up iterative solution formulas of the AO image based on our proposed algorithm, addressing the implementation process of multi-frame AO images joint deconvolution method. We conduct a series of experiments on simulated and real degraded AO images to evaluate our proposed algorithm. Compared with the Wiener iterative blind deconvolution (Wiener-IBD) algorithm and Richardson-Lucy IBD algorithm, our algorithm has better restoration effects including higher peak signal-to-noise ratio (PSNR) and Laplacian sum (LS) value than the others. The research results have a certain application values for actual AO image restoration.
Image restoration adaptive optics (AO) point spread function (PSF) joint maximum a posteriori (JMAP) blind deconvolution Photonic Sensors
2018, 8(1): 22
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
建立了熔石英元件修复点交联分布数值模拟模型,利用标量衍射理论结合快速傅里叶变换算法,分析了351 nm激光辐照下修复区域对下游光传输的调制影响。研究结果表明,交联修复区域对下游光传输的调制主要受修复点间交联程度的影响,随着交联程度的增大,调制光场极大值迅速增大后快速减小,其分布位置先逐渐靠近后迅速远离修复元件出光面。光场调制随着传输距离的增大先快速增大后迅速减小。优化交联修复区域形貌结构参数可有效避免下游元件发生级联损伤。
激光光学 熔石英 光传输 CO2激光损伤修复 标量衍射理论
张玲玲 1,2,3,*陈媛 1,2,3李国旗 1,2,3王健超 1,2,3[ ... ]张伟 1,2,3
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
3 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
为了改善高能固体激光器由于激光增益介质的热畸变限制了激光器在大能量输出时保持高光束质量的能力, 提出一种基于离轴混合腔的高能双板条热容激光器, 并进行了实验研究。实验结果表明该激光器的双板条结构, 具有对温度分布不均匀造成的激光波面畸变实现部分自校正的能力。再配合离轴混合腔的使用, 可大大提高激光器的光束质量。实验中采用了两块尺寸为100 mm×20 mm×500 mm的大尺寸钕玻璃板条, 激光器的阈值泵浦电压大约是2 400 V左右, 斜效率为3.4%。当泵浦电压为3 400 V时, 激光器的输出脉冲能量达到158.07 J。泵浦电压为2 800 V时, 分别对近场和远场的光斑进行测量, 可计算得到非稳腔和稳腔方向的发散角分别为1.245 9 mrad和1.545 9 mrad。
热容激光器 双板条 离轴混合腔 热畸变自校正 heat capacity laser dual-slabs off-axis hybrid resonator self-corrected of thermal distortion
江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心， 江苏 无锡 214122
针对离散-连续能量最小化(DCEM)方法在复杂场景中对轨迹分段或身份标签互换无法有效处理的问题，提出一种改进的DCEM多目标跟踪方法。该方法通过提取被跟踪目标的多特征融合外观向量，利用不同目标间外观特征向量的欧氏距离设计轨迹的外观约束项，处理身份标签互换问题；通过计算相邻时空域内不同轨迹间的运动相似性和外观相似性，设计后处理过程，合并可能为同一轨迹的短轨迹，处理轨迹分段问题。实验结果表明，平均跟踪准确度提高3.6%，平均跟踪精度提高2.5%，并且身份标签互换和轨迹分段情况得到大幅改善，该方法具有更精确更稳定的跟踪能力。
机器视觉 多目标跟踪 能量最小化 身份标签互换 轨迹分段 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 111502
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
2 北京科技大学 数理学院，北京 100083
为了研究静/动态刻蚀过程中熔石英表面质量和抗激光损伤性能的演变规律，优化化学刻蚀工艺，使用HF酸缓冲液对熔石英分别进行了不同时间的静/动态刻蚀处理。实验表明，由于兆声场辅助搅拌作用，熔石英动态刻蚀的刻蚀速率快于静态刻蚀。动态刻蚀后熔石英表面均方根(RMS)粗糙度和反射面形分别为<1 nm和0.46λ，其3倍频透射率先小幅增加后保持稳定，相比初始表面增加约0.1%。而静态刻蚀使得表面RMS粗糙度和反射面形分别增加至~5 nm和0.82λ，其3倍频透射率先基本不变后下降，相比初始表面下降约0.4%。二者损伤阈值呈现明显不同变化规律: 静态刻蚀使熔石英损伤阈值先小幅增加约30%后逐渐降低，动态刻蚀使熔石英损伤阈值增加近一倍后保持相对稳定。结果表明，动态刻蚀后熔石英光学元件性能明显优于静态刻蚀。
激光光学 熔石英 化学刻蚀 动态刻蚀 激光诱导损伤 laser optics fused silica chemical etching dynamic etching laser-induced damage
