Author Affiliations
Abstract
1 Peking University, National Engineering Research Center of Visual Technology, Beijing, China
2 Hangzhou Dianzi University, School of Automation, Hangzhou, China
3 Medical School of Nanjing University, Nanjing, China
4 Hangzhou Dianzi University, School of Communication Engineering, Hangzhou, China
5 Lishui Institute of Hangzhou Dianzi University, Lishui, China
Light-field fluorescence microscopy (LFM) is a powerful elegant compact method for long-term high-speed imaging of complex biological systems, such as neuron activities and rapid movements of organelles. LFM experiments typically generate terabytes of image data and require a substantial amount of storage space. Some lossy compression algorithms have been proposed recently with good compression performance. However, since the specimen usually only tolerates low-power density illumination for long-term imaging with low phototoxicity, the image signal-to-noise ratio (SNR) is relatively low, which will cause the loss of some efficient position or intensity information using such lossy compression algorithms. Here, we propose a phase-space continuity-enhanced bzip2 (PC-bzip2) lossless compression method for LFM data as a high-efficiency and open-source tool that combines graphics processing unit-based fast entropy judgment and multicore-CPU-based high-speed lossless compression. Our proposed method achieves almost 10% compression ratio improvement while keeping the capability of high-speed compression, compared with the original bzip2. We evaluated our method on fluorescence beads data and fluorescence staining cells data with different SNRs. Moreover, by introducing temporal continuity, our method shows the superior compression ratio on time series data of zebrafish blood vessels.
light-field microscopy lossless compression phase space entropy judgment 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(3): 036005
作者单位
摘要
1 热带药用植物化学教育部重点实验室, 海南 海口  571158
2 海南师范大学 化学与化工学院, 海南 海口  571158
设计合成了一种含双酯基的1,2,3-三氮唑化合物,与罗丹明B酰肼结合生成了具有“开-关”性质的荧光探针(简称L2),应用光谱学表征了L2的物理化学参数。L2分别在DMF/Tris-HCl(1∶1,v/v,pH=6.0,20 μmol/L)和MeOH(20 μmol/L)溶液中对Hg2+和ClO-显示出高选择性和灵敏性;利用荧光和紫外光谱分别测定了L2对19种金属离子和14种阴离子的光学性能。实验表明,Hg2+和ClO-的存在使得L2在585 nm和576 nm均有一个新的发射峰出现;同时伴随着荧光强度明显的增强,溶液体系发生了裸眼能识别的显色变化,表明Hg2+可以将罗丹明分子的酰肼闭环结构转换为开环结构,并以1∶2的比例方式生成了一种新配合物,这也被质谱、工作曲线、核磁滴定和TD-DFT计算的结果所证实;L2对Hg2+和ClO-的检测限分别为7.45 nmol/L和 0.67 μmol/L。此外,生物活性测定显示L2对HeLa细胞有非常低的毒性,并且可用于HeLa细胞中Hg2+和ClO-的细胞成像,表明L2在体内可进行微测定Hg2+和ClO-的巨大潜力。
1,2,3-三氮唑 罗丹明B Hg2+ ClO- 细胞成像 1,2,3-triazole rhodamine B Hg2+ ClO- cell imaging 
发光学报
2024, 45(2): 351
王宁 1,2,3朱里程 1,2,**葛欣兰 1,2,3高泽宇 1,2[ ... ]杨平 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京 100049
自适应光学(AO)技术是一种能够补偿大气湍流的有效手段,但由于存在系统固有时延,变形镜(DM)上的补偿波前滞后于实测畸变波前,导致AO技术对高时间频率大气湍流的校正效果明显下降。因此,开展大气湍流前向预测研究对于抵消AO系统固有时延、提升系统校正带宽具有重要的研究意义和应用价值。本文提出了一种基于注意力机制的AO波前时空预测网络,该网络同时考虑了大气湍流的时间与空间特征,可通过连续6帧先验波前斜率信息预测未来第2帧的波前斜率。在具有两帧延迟的AO系统仿真中,所提预测网络使得波前校正残差均方根(RMS)下降了约40%,并且在不同的大气湍流强度下均表现出稳定的预测精度,预测残差RMS仅为真实畸变波前RMS的5.00%。最后使用1 km激光大气传输系统采集的实验数据进行了测试,验证了开环斜率预测网络的有效性。
自适应光学 时延误差 注意力机制 波前预测 
中国激光
2024, 51(6): 0605001
作者单位
摘要
1 北京牡丹电子集团有限公司博士后科研工作站, 北京 100000北京理工大学电动车辆国家工程实验室, 北京 100000
2 北京牡丹电子集团有限公司博士后科研工作站, 北京 100000
3 北京理工大学电动车辆国家工程实验室, 北京 100000
针对标准蝗虫优化算法(GOA)搜索精度低、容易得到局部最优解和稳定性差的不足, 提出一种基于互利共生与混合变异策略的改进GOA。首先, 引入一种针对收敛因子的非线性重构方法, 均匀算法全局搜索与局部开发, 设计一种基于高斯-柯西分布的个体混合变异机制, 有效避免局部最优解;再引入一种互利共生策略, 增强个体多样性, 提升算法全局寻优能力; 然后, 建立了UAV路径规划的代价模型, 并将路径规划转化为多维函数优化问题, 利用改进GOA求解路径规划问题, 以综合考虑威胁代价和能耗代价的目标函数评估个体位置的适应度, 迭代求解最优路径, 并引入B样条曲线对最终散点串连路径作平滑处理。实验结果表明, 改进算法具有更高的搜索精度, 求解路径可以成功规避所有威胁区域, 对车联网(IOV)中的路径规划问题具有较好的参考意义。
航迹规划 无人机 蝗虫优化算法 航迹代价 互利共生 混合变异 path planning UAV Grasshopper Optimization Algorithm (GOA) path cost mutualism hybrid mutation 
电光与控制
2023, 30(9): 0001
作者单位
摘要
1 大连理工大学光电工程与仪器科学学院,辽宁 大连 116024
2 大连医科大学附属第二医院眼科,辽宁 大连 116027
光学相干层析成像(OCT)是一种高速、高分辨率的生物医学成像技术,可实现微米级分辨率和毫米级深度成像。宽带光谱仪是其核心器件,直接决定了系统的轴向分辨率。面向小鼠视网膜高精度成像需求,笔者设计了一套基于自制光谱仪的OCT系统,并提出了一种基于系统性能指标(轴向分辨率和灵敏度下降)的光谱仪标定方法。通过理论计算和仿真,确定了光学器件的参数,并搭建了包括透镜、光栅和线扫描相机等硬件的系统。利用实验数据和光谱仪标定方法对光谱仪性能进行评估,结果表明:系统的有效成像深度可达2.5 mm,轴向分辨率优于3 μm,成像速率为100 kHz,成像范围内的灵敏度下降了23 dB,达到了OCT的应用需求。最后,将所搭建的光谱仪应用于小鼠视网膜成像实验,获得了良好的小鼠视网膜断层图像,并基于断层图像对两种不同小鼠视网膜各层的厚度进行了对比研究。
医用光学 光学相干层析成像 光谱仪 标定 视网膜成像 
中国激光
2023, 50(21): 2107112
作者单位
摘要
1 合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥 230009
2 土木工程结构与材料安徽省重点实验室,合肥 230009
3 安徽同济建设集团有限责任公司,合肥 230000
4 安徽省建筑设计研究总院股份有限公司,合肥 230001
为了进一步提高钢渣混凝土中钢渣的利用率,本文使用粗钢渣和细钢渣等质量比例同时取代混凝土中的天然粗骨料和天然细骨料制备C30钢渣双掺混凝土,研究粗、细钢渣骨料取代率对钢渣双掺混凝土力学性能和耐久性能的影响规律。研究结果表明:钢渣双掺混凝土的力学性能普遍优于普通混凝土,且随着粗、细钢渣骨料取代率的增加,钢渣双掺混凝土的力学性能增强,其抗碳化性能先增强后减弱,抗氯离子渗透性能逐渐减弱。本文提出了钢渣双掺混凝土的立方体抗压强度与其他力学指标之间的换算公式。综合考虑钢渣双掺混凝土的力学性能和耐久性能,建议在实际工程应用中粗、细钢渣骨料的取代率不宜高于40%(质量分数)。
钢渣混凝土 粗钢渣 细钢渣 力学性能 耐久性能 steel slag concrete coarse steel slag fine steel slag mechanical property durability 
硅酸盐通报
2023, 42(8): 2846
王帅 1,2,3,4鲍华 1,3,*何春元 2,4荣会钦 2,4[ ... ]饶长辉 1,3
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
2 电子科技大学长三角研究院(衢州),浙江 衢州 324003
3 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
4 电子科技大学,四川 成都 611731
5 中国科学院大学,北京 100049
6 66389部队,河南 郑州 450000
相位差法 低秩先验 太阳图像 phase diversity low-rank prior solar images 
光电工程
2023, 50(6): 220208
孔令曦 1,2,3,4程涛 1,2,**苏春轩 1,2杨康建 1,2[ ... ]杨平 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京 100049
4 中国科学院大学,北京 100049
为提高自适应光学(AO)系统中倾斜镜(TTM)的控制性能,提出了一种基于滤波的线性自抗扰预估控制(FLADRC-Smith)方法。该方法利用Smith预估器提升了系统误差抑制带宽,同时设计滤波环节修正TTM控制量,保证系统对高频扰动信号的抑制性能。仿真建立AO倾斜校正模型对该方法进行验证,结果表明,所提方法能有效提高系统带宽和TTM动态响应性能。在纯时滞系统中,该方法相较于比例-积分(PI)控制将系统的误差抑制带宽提升了4.56倍;在同等误差抑制带宽条件下,将该方法在纯时滞系统和二阶振荡时滞系统中与比例积分预估(PI-Smith)控制方法对比,系统抑制内外部扰动能力更强,TTM的动态响应性能提升了20%以上。
自适应光学 倾斜镜 时滞系统 自抗扰 
中国激光
2023, 50(13): 1305001
作者单位
摘要
1 大连理工大学 高性能精密制造全国重点实验室,辽宁大连6024
2 大连理工大学 辽宁省微纳米系统重点实验室,辽宁大连11604
在利用微电铸工艺制作惯性开关的过程中,经常会出现由于界面结合强度低而引起的铸层翘起问题。微电铸层与基板的界面结合强度低会降低微开关的制作成品率、延长制作周期、增加制作成本。针对这一问题,本文从界面钝化膜的角度,采用了“电解活化去除钝化膜”和“引入Cu过渡层”的方法。为探究钝化膜对界面结合强度的影响,通过Materials Studio软件对不同钝化膜去除率模型的界面结合能进行仿真计算,计算结果表明钝化膜去除率越高越有利于界面结合强度的提高,在完全去除钝化膜后界面结合强度提高了197%;为探究过渡金属对界面结合强度的影响,分别以Cu,Cr,Ti作为过渡层,与不锈钢基板和镍铸层建立结合层体系,计算体系的结合能,计算结果表明Cu与基板、Cu与铸层的结合能最高,与未引入过渡金属相比,引入Cu后界面结合强度提高了81%。在仿真研究结果的基础上,开展了电解活化实验,通过电解活化法去除了基板表面的钝化膜,实验结果表明:电解活化区域铸层的界面结合强度明显高于未活化区域铸层的界面结合强度;同时开展了铜过渡层实验,对比了有无Cu过渡层的界面结合强度,实验结果表明:引入Cu后,铸层的界面结合强度明显提高。在上述仿真和实验结果的基础上,制作出尺寸为23 mm×20 mm、总高度为900 μm的微惯性开关。
微惯性开关 微电铸 界面结合强度 分子动力学 电解活化 micro inertial switch micro electroforming interface bonding strength molecular dynamics electrolytic activation 
光学 精密工程
2023, 31(10): 1464
Xinlan Ge 1,2,3Licheng Zhu 1,2,*Zeyu Gao 1,2Ning Wang 1,2[ ... ]Ping Yang 1,2,**
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory on Adaptive Optics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
3 School of Electronic, Electrical and Communication Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A real-time wavefront sensing method for arbitrary targets is proposed, which provides an effective way for diversified wavefront sensing application scenarios. By using a distorted grating, the positive and negative defocus images are simultaneously acquired on a single detector. A fine feature, which is independent of the target itself but corresponding to the wavefront aberration, is defined. A lightweight and efficient network combined with an attention mechanism (AM-EffNet) is proposed to establish an accurate mapping between the features and the incident wavefronts. Comparison results show that the proposed method has superior performance compared to other methods and can achieve high-accuracy wavefront sensing in varied target scenes only by using the point target dataset to train the network well.
wavefront sensing distorted grating fine feature 
Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 060101

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