1 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室摩擦学研究所，四川 成都 610031
2 西南交通大学唐山研究院，河北 唐山 063000
3 中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川 绵阳 621900
4 北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191
中子偏置CT（computed tomography）扫描是一种有效的大尺寸样品层析检测方法，但投影数据截断会导致较大的CT系统转台旋转中心标定误差，严重影响成像质量。基于投影数据对称性原理，提出了一种计算旋转中心左侧和右侧投影数据和之间方差的偏置CT扫描旋转中心精确标定算法。设计了对称补数据重建算法和投影数据预处理重建算法，验证得到，对称补数据重建算法对旋转中心标定误差更为敏感，较小的误差值会导致补齐后投影数据出现拼接缝以及拼接错位问题。提出了一种中子投影数据噪声仿真方法，设计的三维仿真模体验证了所提标定算法与投影数据预处理重建算法在不同旋转中心偏置大小以及不同强度投影噪声条件下的性能优势。基于反应堆中子源开展了中子偏置CT扫描成像验证实验，获得了样品清晰的内外部结构细节，中子CT成像系统的成像视野扩大了31.4%。
计算机断层扫描成像 图像重建技术 中子 偏置扫描 旋转中心
光子学报
2021, 50(11): 1114003
Author Affiliations
Abstract
1 Zhejiang Provincial Key Laboratory & Collaborative Innovation Center for Quantum Precision Measurement, College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
2 College of Computer Science and Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310001, China
3 College of Zhijiang, Zhejiang University of Technology, Shaoxing 312000, China
We use the method of discrete dipole approximation with surface interaction to construct a model in which a plurality of nanoparticles is arranged on the surface of BK7 glass. Nanoparticles are in air medium illuminated by evanescent wave generated from total internal reflection. The effects of the wavelength, the polarization of the incident wave, the number of nanoparticles and the spacing of multiple nanoparticles on the field enhancement and extinction efficiency are calculated by our model. Our work could pave the way to improve the field enhancement of multiple nanoparticles systems.
光电子快报（英文版）
2021, 17(5): 257
1 西北民族大学中国民族语言文字信息技术教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730030
2 西北民族大学数学与计算机科学学院, 甘肃 兰州 730030
藏文古籍文档图像中相邻文本行之间通常存在黏连和重叠的情况,这使得文本行切分成为一项艰巨的任务。因此,提出了一种结合文字核心区域和扩展生长的藏文古籍文档图像的行切分方法。首先,根据二值藏文古籍文档图像中连通域的面积和真圆度去除非音节点,获得音节点图像。其次,通过水平投影音节点图像和垂直投影二值原图,得到文本行基线所处的范围和文本行数,生成文字核心区域;通过像素值的或运算将文字核心区域和二值原图结合,得到伪文本连通区域。最后,基于广度优先搜索算法将文字核心区域扩展为伪文本连通区域,获得伪文本行连通区域,通过去掉其中的非文字区域来获得伪文本行,利用有效的断裂笔画行归属方法获得最终的文本行。实验结果表明,所提方法取得了较好的文本行切分结果,有效解决了文本行之间的重叠、部分行黏连以及笔画断裂等藏文古籍文本行切分的问题。
图像处理 藏文古籍文档图像 文本行切分 文字核心区域 扩展生长 激光与光电子学进展
2021, 58(2): 0210008
1 北京航空航天大学机械工程及自动化学院, 北京 100191
2 中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
径向边缘的伪影是外部CT图像明显存在的缺点。为了抑制外部CT图像径向边缘的伪影,采用加权方向全变差(WDTV)算法计算沿径向和切向方向的局部方向差分,引入两个权重参数对这两个局部方向差分进行加权求和。WDTV算法可以更好地描述外部CT图像梯度模的稀疏性,有效提升重建图像的质量。针对高噪声中子外部CT检测的需求,在WDTV重建模型的框架下,对沿着径向和切向两个方向附近的一定角度范围内分别施加不同的全变差(TV)最小化约束。改进的WDTV算法中TV最小化的作用更明显,具有更强地抑制径向边缘伪影与抗噪声的性能。计算机仿真结果和齿轮冷中子实验结果表明,改进的WDTV重建模型能够更有效地抑制重建图像的噪声,提高重建图像的质量。
图像处理 图像重建技术 中子束 外部计算机断层成像 伪影抑制 光学学报
2020, 40(22): 2210001
1 浙江工业大学理学院浙江省量子精密测量重点实验室, 浙江 杭州, 310023
2 之江实验室量子传感研究中心, 浙江 杭州, 310000
设计了一种压电陶瓷驱动的精密倾斜平台及其倾斜角度控制方法,实现了高精度倾斜控制。该控制系统主要由主控制器、位移探测模块、数模转换模块、高压驱动模块4部分组成,可实现快速精确的倾斜控制。运用了球透镜与位置敏感传感器相结合的方法测量和控制精密倾斜控制平台的倾斜角度。实验结果表明,该平台控制精度优于0.5 μrad,且结构简单、易于装设,特别适用于要求倾斜角度精密控制且低成本的工程应用环境。
测量 倾斜平台 位置敏感探测元件 比例积分控制 光学学报
2020, 40(19): 1912001
1 浙江大学生物医学工程与仪器科学学院, 浙江 杭州 310058
2 浙江工业大学应用物理系, 浙江 杭州 310023
在一定磁场下,自旋交换碰撞是原子磁力仪保持相干的一个主要限制因素,直接影响磁力仪能够达到的探测灵敏度。光缩效应可以对自旋交换碰撞展宽进行抑制,之前对光缩效应的观测是基于泵浦激光和射频场连续工作的方式,但会对原子共振展宽产生额外的影响。基于脉冲泵浦式原子磁力仪,通过极大限度地减小原子破坏性碰撞和外磁场空间不均匀性对共振展宽的影响,实现了对光缩效应的直接实验观测和验证。脉冲泵浦的方式有利于原子高极化度的实现,研究光缩效应对探索脉冲泵浦原子磁力仪的灵敏度极限具有重要意义。
原子与分子物理学 原子磁力仪 脉冲泵浦式 磁共振 自旋交换弛豫
浙江工业大学理学院光学与光电子研究中心, 浙江 杭州 310023
基于透射式激光空气隙干涉原理,建立微位移测量系统,实现纳米分辨率的物体微小位移测量。利用外加微小位移并将前后光强度相减的图像处理方法,有效地提高激光干涉图像的信噪比,将掩没于杂散噪声中的干涉条纹提取出来。实验结果表明,该系统的相对位移测量分辨率优于10 nm,绝对位移测量不确定度优于5%。该系统结构紧凑,安装、使用方便,测量分辨率达到nm级,可实现快速、便捷、稳定的测量,适用于临时性的高分辨率精密位移测量需求。
测量 微位移测量 激光干涉 图像处理 高分辨率 空气隙干涉仪
1 北京航空航天大学机械工程及自动化学院, 北京 100191
2 中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
为提升高噪声稀疏角度投影条件下中子计算机断层扫描(CT)质量,提出同时迭代重建方法(SIRT)与加权总差分最小化(WTDM)相结合的迭代重建方法(SIRT-WTDM)。在有无噪声情况下比较代数重建算法、联合代数重建算法及同时迭代重建算法的重建图像,证明了SIRT迭代重建具有较高的图像重建精度与较强的抗噪声性能,因此将SIRT作为高噪声中子投影图像CT迭代重建算法的保真项。考虑到对图像梯度稀疏性与连续性的约束,中子CT迭代重建方法的正则化约束项采用WTDM方法。由Shepp-Logan模体与真实冷中子层析扫描数据验证可知,在极端稀疏角度投影条件下,SIRT-WTDM可获得较好的重建效果。
成像系统 中子计算机断层成像 加权总差分最小化 稀疏角度投影 噪声抑制
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Optics, Department of Physics, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2 Center for Optics and Optoelectronics Research, College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China
For most atom interferometers, the vibration isolation unit is applied to reduce vibration noise. In our experiment, instead of isolation, the vibration signals are monitored, and combining with the sensitive function, the compensation phase shift for the atom interferometer is obtained. We focus on the correction over a wide spectrum rather than on “monochromatic” frequencies. The sensitivity of the atom gravimeter can be upgraded by a factor of more than two. Furthermore, we demonstrate that the atom interferometer can still produce a good measurement result without passive vibration isolation in extremely noisy environments by using vibration compensation.
020.3320 Laser cooling 000.2780 Gravity 270.5570 Quantum detectors Chinese Optics Letters
2019, 17(7): 070201
