1 江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室, 江苏 扬州 225009江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学农学院, 江苏 扬州 225009
2 中国科学院空天信息创新研究院, 北京 100094
随着长江中下游稻麦轮作区水稻成熟期的推迟, 冬小麦播期的推迟已经成为影响产量的主要障碍, 因此在迟播小麦中筛选抗性较好的品种很有必要。 该研究旨在监测冬小麦生长早期冠层叶片的相对叶绿素含量, 用于迟播冬小麦品种筛选。 为探讨利用无人机多光谱影像监测冬小麦叶绿素含量的可行性, 基于多光谱无人机获取的5个单波段光谱反射率和15个植被指数作为自变量, 经过递归特征消除法(RFE)特征变量筛选, 去除冗余变量, 利用后向神经网络(BP)回归算法构建冬小麦相对叶绿素含量(SPAD)值遥感反演模型。 根据2020年—2021年江苏省扬州市广陵区实验点冬小麦越冬期、 拔节期两个生育期的实测叶片SPAD值, 结合同步获取的多光谱无人机影像, 分析了这两个生育期遥感变量和SPAD值之间的相关性。 并结合遥感变量之间的特征重要性排序进行特征变量筛选, 筛选出的变量作为模型的输入, 构建并筛选出各生育期最佳的反演模型。 比较岭回归(Ridge)和梯度提升树(GBD)算法, 以R2和RMSE作为模型评价指标, 在验证集上分析了各生育期3种模型的自学习能力和泛化能力。 结果表明, 经过了最优光谱信息筛选而建立的BP神经网络模型在此两个生育期的数据集上均表现出了最强的回归预测能力。 R2和RMSE在越冬期分别为0.806和1.861, 拔节期分别为0.827和0.507。 通过对无人机多光谱数据进行变量筛选, 构建的优选模型BP神经网络具有较高估算精度, 且表明在冬小麦的早期监测中, 拔节期比越冬期效果好。 利用无人机多光谱在估算迟播冬小麦SPAD值进行品种抗性筛选的方法是有价值的。
品种筛选 无人机 小麦SPAD值 BP神经网络 特征选择 Variety screening UAV Wheat SPAD values BP neural network Feature selection 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1912
1 武汉纺织大学机械工程与自动化学院湖北省数字化纺织装备重点实验室，湖北 武汉 430073
2 华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074
3 智能制造装备与技术全国重点实验室，湖北 武汉 430074
4 华中科技大学航空航天学院，湖北 武汉 430074
飞溅是不锈钢高功率激光焊接中的严重缺陷之一，会导致焊缝尺寸不合格和焊板污染，影响构件服役性能。飞溅的快速、准确监测是保证焊接质量的基础。提出了一种基于机器视觉的飞溅监测方法。首先，建立了基于微距高速摄像机的高时空分辨率飞溅原位观测平台，观察了飞溅的产生和运动过程；然后，提出了基于多阈值分割-形状识别-图像融合的飞溅识别方法，获得了飞溅中心坐标、尺寸和速度特征；最后，研究了飞溅轨迹重构方法，获得了飞溅轨迹和数量特征，分析了飞溅的动态行为对焊缝质量的影响。结果表明，提出的飞溅监测方法可以准确获取飞溅特征，为高功率激光焊接状态监控和焊接质量评估提供了可靠的数据支撑。
激光技术 激光焊接 飞溅 机器视觉 过程监测 动态行为 中国激光
2023, 50(24): 2402106
1 南京理工大学材料科学与工程学院，江苏 南京 210094
2 工业和信息化部可控电弧智能增材制造技术重点实验室，江苏 南京 210094
采用真空电弧熔炼（VAM）和激光选区熔化（SLM）技术制备了Ti-1023合金试样，并对其组织性能进行了测试分析。结果表明：SLM快速冷却条件抑制了β→α的相变过程，形成了全β相组织，而VAM试样由α+β双相组织构成。虽然SLM样品缺少高硬度α相，但快速冷却条件带来的高密度位错阻碍了位错运动，使得其屈服强度与VAM试样相近。α/β相界面会阻碍位错滑移，从而导致塑性降低，而SLM试样全β相组织可避免α/β界面的产生，并在变形中产生了应力诱导马氏体相变，使得断裂延伸率提升至VAM试样的5倍以上。
激光技术 Ti-1023 激光选区熔化 真空电弧熔炼 微观组织 力学性能 中国激光
2023, 50(24): 2402306
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
2 Key Laboratory of Nanodevices and Applications, Suzhou Institute of Nano-tech and Nano-bionics, CAS, Suzhou 215123, China
3 Institute of Electronic and Information Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Dongguan 523808, China
In this work, the GaN p-MISFET with LPCVD-SiNx is studied as a gate dielectric to improve device performance. By changing the Si/N stoichiometry of SiNx, it is found that the channel hole mobility can be effectively enhanced with Si-rich SiNx gate dielectric, which leads to a respectably improved drive current of GaN p-FET. The record high channel mobility of 19.4 cm2/(V?s) was achieved in the device featuring an Enhancement-mode channel. Benefiting from the significantly improved channel mobility, the fabricated E-mode GaN p-MISFET is capable of delivering a decent-high current of 1.6 mA/mm, while simultaneously featuring a negative threshold-voltage (VTH) of –2.3 V (defining at a stringent criteria of 10 μA/mm). The device also exhibits a well pinch-off at 0 V with low leakage current of 1 nA/mm. This suggests that a decent E-mode operation of the fabricated p-FET is obtained. In addition, the VTH shows excellent stability, while the threshold-voltage hysteresis ΔVTH is as small as 0.1 V for a gate voltage swing up to –10 V, which is among the best results reported in the literature. The results indicate that optimizing the Si/N stoichiometry of LPCVD-SiNx is a promising approach to improve the device performance of GaN p-MISFET.
p-channel GaN p-FET LPCVD channel mobility hole mobility enhancement-mode Journal of Semiconductors
2023, 44(8): 082801
1 上海航天控制技术研究所，上海 201109
2 上海市空间智能控制技术重点实验室，上海 201109
3 上海航天技术研究院，上海 201109
通过分析算法配准过程提出一种基于主成分分析（PCA）的点云配准策略，对迭代最近点（ICP）算法迭代过程加入PCA配准设计，以解决ICP算法易陷入局部最小值、配准耗时高的问题。首先，利用重心法在首次迭代开始前使参考点云与待配准点云重心重合以达到初始位姿确定；然后，在ICP算法每次进行迭代时，先对待配准点云与参考点云进行PCA，选取其中前三主成分特征向量，通过姿态变换进行对应匹配，使两点云完成初始配准后再利用欧氏距离寻找最近点，完成后续配准过程。选取了经典ICP算法及3种初始位姿确定方法、文献主流算法与提出的迭代PCA算法及3种初始位姿确定方法进行对比分析，结果表明，在前述两种方法都无法配准的情况下，提出算法不仅成功避免算法陷入局部最小，而且获得了较优的速度与精度，迭代次数为10次，耗时19.427939 s，配准误差为2.1932，综合提高了配准性能。
成像系统 迭代最近点算法 主成分分析 点云配准 时间飞行相机 局部最小 激光与光电子学进展
2022, 59(22): 2211001
红外与激光工程
2022, 51(3): 20210571
上海航天控制技术研究所 上海市空间智能控制技术重点实验室，上海 201109
提出了一种高动态条件下星斑模拟及星点目标提取方法。首先，基于黑体辐射建立星点静态像斑模型；其次，基于星体模糊模型和Bresenham直线生成算法生成动态星点像斑模板；再次，利用生成的模板和相关模板匹配法在星跟踪波门内实现星体目标粗定位并进行伪星点剔除；最后，利用质心法在粗定位区域提取星点质心。实验结果表明，该方法能够适应各种长度的曝光时间，并实现星敏感器在3°/s条件下的稳定跟踪。在曝光时间50ms，角速度3°/s的条件下，星对角距误差为10"，平均提取率为97%，与传统方法相比，分别提高了78.4%和36.6%。
星敏感器 高动态 星点拖尾 直线生成 星点提取 模板匹配 Star sensor High dynamic Star spot tailing Line generation Star extraction Template matching
1 上海理工大学生物医学光学与视光学研究所，教育部医用光学技术与仪器重点实验室，上海 200093
2 上海市杨浦区市东医院眼科，上海 200438
3 上海理工大学，教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
眼轴长度的精确测量对于近视防控、白内障晶体植入术后视力恢复等具有重要意义。本研究团队将Twyman-Green干涉系统与数字信号处理技术相结合，搭建了低相干双光束外差干涉眼轴长度测量系统。为验证该系统的有效性，采用该系统对ZEISS标准模拟眼、人眼分别进行多次测量，进行重复性检验；然后通过统计学分析测量数据的显著性，结果表明差异无统计学意义(P>0.05)，符合球形检验；Bland-Altman分析表明，测量数据的95%一致性置信区间均在－0.06～0.06 mm范围内。本系统测量结果与IOLMaster500测量结果具有高度一致性。所设计的眼轴长度测量系统具有良好的有效性和可靠性，为国产眼轴长度测量仪器研发提供了技术方案。
医用光学 眼轴长度 光学相干 Twyman-Green干涉仪 可靠性检测
