作者单位
摘要
西北工业大学自动化学院,陕西 西安 710129
通过发掘深度信息与子孔径图像邻域像素间的高度相关性,提出了一种基于邻域像素注意力机制的光场深度估计方法。首先根据光场图像的数据特性提出了一种邻域像素注意力机制,该注意力机制考虑了不同子孔径图像在同一邻域间的极几何关系,能够增强网络对遮挡像素的感知能力。其次基于注意力机制设计了一个光场子孔径图像序列特征提取模块,该模块通过三维卷积将相邻序列图像上的特征编码到特征图上,并通过注意力机制增强网络对光场图像极几何特征的学习能力。最后联合邻域像素注意力机制和特征提取模块设计了一个多分支的全卷积神经网络,该网络使用部分光场子孔径图像序列即可估计图像的深度特征。实验结果表明,所提方法在均方误差(MSE)和平均坏像素率(BP)指标上总体表现优于其他先进方法,同时得益于高效注意力机制的加入,与其他先进方法相比所提方法运行速度最快。
光场图像 深度估计 邻域像素 注意力机制 神经网络 
光学学报
2023, 43(21): 2115003
Author Affiliations
Abstract
1 School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, People’s Republic of China
2 Department of Mechanical and Energy Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, People’s Republic of China
3 School of Industrial Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN 47906, United States of America
Liquid-assisted laser ablation has the advantage of relieving thermal effects of common laser ablation processes, whereas the light scattering and shielding effects by laser-induced cavitation bubbles, suspended debris, and turbulent liquid flow generally deteriorate laser beam transmission stability, leading to low energy efficiency and poor surface quality. Here, we report that a continuous and directional high-speed microjet will form in the laser ablation zone if laser-induced primary cavitation bubbles asymmetrically collapse sequentially near the air-liquid interface under a critical thin liquid layer. The laser-induced microjet can instantaneously and directionally remove secondary bubbles and ablation debris around the laser ablation region, and thus a very stable material removal process can be obtained. The shadowgraphs of high-speed camera reveal that the average speed of laser-induced continuous microjet can be as high as 1.1 m s-1 in its initial 500 μm displacement. The coupling effect of laser ablation, mechanical impact along with the collapse of cavitation bubbles and flushing of high-speed microjet helps achieve a high material removal rate and significantly improved surface quality. We name this uncovered liquid-assisted laser ablation process as laser-induced microjet-assisted ablation (LIMJAA) based on its unique characteristics. High-quality microgrooves with a large depth-to-width ratio of 5.2 are obtained by LIMJAA with a single-pass laser scanning process in our experiments. LIMJAA is capable of machining various types of difficult-to-process materials with high-quality arrays of micro-channels, square and circle microscale through-holes. The results and disclosed mechanisms in our work provide a deep understanding of the role of laser-induced microjet in improving the processing quality of liquid-assisted laser micromachining.
liquid-assisted laser ablation laser-induced microjet cavitation bubbles laser microfabrication 
International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(3): 035101
作者单位
摘要
合肥工业大学 电子科学与应用物理学院, 合肥 230009
随着集成电路器件特征尺寸的进一步减小,锁存器内部节点之间的距离越来越短。由于内部节点间的电荷共享效应,器件在空间辐射环境中频繁发生单粒子翻转(SEU),受影响节点由单节点扩展到双节点。文章提出了一种新型的锁存器加固结构,利用C单元固有的保持属性,实现对单节点翻转(SNU)和双节点翻转(DNU)的完全容忍。HSPICE仿真结果表明,相比于其他同类型的加固设计,所提出的锁存器功耗平均下降了34.86%,延迟平均下降了59%,功耗延迟积平均下降了67.91%。PVT分析表明,该锁存器结构对电压、温度、制造工艺的变化不敏感。
单粒子翻转 低功耗 低延迟 双节点翻转 single event upset (SEU) low power low delay double node upset (DNU) 
微电子学
2021, 51(2): 203
作者单位
摘要
1 西安交通大学材料科学与工程学院,陕西 西安 710049
2 宁夏工商职业技术学院,宁夏 银川 750021
为研究激光熔覆修复过程中稀释率的主要影响因素及其对修复性能的影响,在300M钢表面对12Cr17Ni2B新型不锈钢粉末进行激光熔覆试验。为了使粉末充分熔化并减小基体热影响区的软化程度,调整粉焦高于基体表面。分别探索扫描速度及粉末吸热率(激光功率与送粉速率之比)对稀释率的影响,结果表明:两种工艺参数均可以显著改变稀释率的大小,扫描速度会显著改变熔覆层的面积,粉末吸热率会显著改变熔合区的面积。为了明晰稀释率对修复性能的影响,采用粉末吸热率为自变量的工艺调控稀释率,并分析稀释率对修复性能的影响;结果表明:稀释率对修复件界面结合强度的影响不大,但对热影响区的软化程度有一定影响,基体对熔覆层的稀释有利于熔合区硬度的提高,但过大的稀释率会导致熔合区开裂。
激光技术 激光熔覆 单因素试验 稀释率 300M钢 界面结合强度 
激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2314005
作者单位
摘要
1 西北工业大学深圳研究院,广东 深圳 518057
2 西北工业大学自动化学院, 陕西 西安 710072
3 中国工程院,北京 100088
三维重建技术已在工业自动化领域得到了广泛的应用,但对于工业生产线中玻璃、锻造件等表面结构单一、高反光、无纹理的高温产品,利用传统的三维重建方法得到的三维重建结果往往不准确。这些高温物体会产生红外偏振自发辐射,提出了基于红外辐射偏振成像的目标三维重建方法。首先建立红外偏振辐射模型,分析目标表面红外辐射偏振态与目标表面法向量之间的关系,最后通过对法向量积分得到目标表面的三维形态。该方法不依赖于物体表面的纹理特征信息,对光照条件无要求且采集一次数据即可重构出目标表面的三维形态,易于实现,具有广阔的应用前景。
红外偏振成像 三维重建 表面法向量 图像处理 Infrared polarization imaging Three-dimensional reconstruction Surface normal vector Image processing 
红外与毫米波学报
2021, 40(3): 413
作者单位
摘要
1 绍兴文理学院 生命科学学院, 绍兴 312000
2 山西师范大学 生命科学学院, 临汾 041004
以农业残留物为原料制备的生物炭被广泛应用于去除重金属, 这对于环境保护具有双重意义。本研究以稻草为原料制备了生物炭, 通过系列静态实验和光谱技术研究其对重金属铕(Eu)的吸附行为及机理。研究发现溶液pH显著影响生物炭对Eu(III)的吸附量, 但不改变吸附反应时间; 腐殖酸/富里酸(HA/FA)在pH<7.0的溶液中能促进生物炭对Eu(III)的吸附, 而在pH>7.0的溶液中则抑制Eu(III)的吸附; 吸附过程主要涉及共沉淀或内表面络合机制; 该吸附属于化学吸附, 且吸附速率受内颗粒扩散过程的限制。此外, Freundlich模型对该吸附拟合最好, Langmuir模型显示稻草生物炭对Eu(III)的最大吸附量为40.717 mg/kg, 这可能与生物炭的层状结构和丰富的官能团有关; 热力学分析表明该吸附是自发的吸热过程。这些发现有利于评估稻草生物炭在去除水中重金属方面潜在的应用价值。
稻草生物炭 吸附行为 吸附机理 光谱技术 rice straw-derived biochar Eu(III) Eu(III) sorption behavior sorption mechanism spectroscopic technology 
无机材料学报
2020, 35(3): 390
郭洋 1,2张炜 2,*周星 2,*邓蕾 2
作者单位
摘要
1 军事科学院, 北京 100091
2 国防科技大学 空天科学学院, 长沙 410073
利用氧弹式量热计、热分析仪器、高温管式炉等实验装置及手段, 研究了MgB2颗粒的热氧化特性和能量释放特性。结果表明, MgB2的实测燃烧热值和燃烧效率均高于无定型硼。在298~1673 K的温度区间内, MgB2在缓慢升温条件下的热氧化反应包含四个阶段, 其主要的氧化放热和增重都发生在1200~1665 K之间。而无定型硼主要的氧化放热和增重都发生在1919 K附近。在1665 K时, MgB2的氧化率高达94.3%, 而无定型硼的氧化率仅为43.6%。与无定形硼相比, MgB2可以在更低温度下充分氧化, 热氧化特性优于无定形硼。
 二硼化镁 氧化特性 燃烧效率 boron magnesium diboride oxidation characteristics combustion efficiency 
无机材料学报
2019, 34(8): 873
Chao Fei 1,2Xiaojian Hong 1,2Ji Du 1,2Guowu Zhang 1,2[ ... ]Sailing He 1,2,*
Author Affiliations
Abstract
1 Centre for Optical and Electromagnetic Research, National Engineering Research Center for Optical Instruments, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
2 Ningbo Research Institute, Zhejiang University, Ningbo 315100, China
In this paper, recent advances in underwater wireless optical communication (UWOC) are reviewed for both LED- and LD-based systems, mainly from a perspective of advanced modulation formats. Volterra series-based nonlinear equalizers, which can effectively counteract the nonlinear impairments induced by the UWOC system components, are discussed and experimentally demonstrated. Both the effectiveness and robustness of the proposed Volterra nonlinear equalizer in UWOC systems under different water turbidities are validated. To further approach the Shannon capacity limit of the UWOC system, the probabilistic constellation shaping technique is introduced, which can overcome the inherent gap between a conventional regular quadrature amplitude modulation (QAM) format and the Shannon capacity of the channel. The experimental results have shown a significant system capacity improvement compared to the cases using a regular QAM.
060.2605 Free-space optical communication 060.4080 Modulation 140.7300 Visible lasers 010.4450 Oceanic optics 
Chinese Optics Letters
2019, 17(10): 100012
作者单位
摘要
1 重庆大学 计算机学院, 重庆 400044
2 重庆电子工程职业学院, 重庆 401331
3 重庆师范大学 物理与电子工程学院 光电功能材料重庆重点实验室, 重庆 401331
4 重庆长安汽车股份有限公司, 重庆 400023
为降低石墨烯(Gr)透明电极与p-GaN之间的肖特基势垒与接触电阻, 进行了将银、金、镍和铂四种金属或氧化镍作为中间层引入它们两者之间的尝试。使用有限元方法模拟研究了Gr与金属或氧化镍的不同厚度组合对LED的光、热和电特性的影响。发现: 透明导电层的透光率和LED芯片的表面温度均随石墨烯和金属或氧化镍厚度的增加而降低; 1.5nm的Ag、Ni、Pt, 1nm Au或1nm的NiOx分别与3层(3L)Gr复合时为优化厚度组合, 其中, 1.5nm Ni/3L Gr为最佳Gr/金属复合透明电极。
有限元方法 石墨烯 复合透明电极 温度分布 发光二极管 finite element methods graphene composite transparent electrode temperature distribution light-emitting diodes 
半导体光电
2019, 40(4): 506
作者单位
摘要
武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430072
为了解决机动车尾气监测系统中所监测尾气红外图像的配准问题,提出了基于双重尺度搜索遗传算法的图像配准方法。该方法以互信息为相似性度量,对传统遗传算法的交叉变异概率公式进行调整,利用所提出的双重尺度搜索遗传算法作为优化算法,实现了机动车尾气红外图像的高精度配准。采用该方法进行配准实验得到的横向平移量、纵向平移量和旋转角的均方根误差分别为0.0949、0.0447和0.0000,优于其他方法。相对于基于自适应遗传算法和蚁群算法的图像配准方法,该方法精度更高,稳定性更好;相对于Powell算法,该方法抗噪声能力更强,更适合尾气图像配准,为后续污染气体浓度反演与计算打下了良好的基础。
成像系统 红外图像配准 互信息 双重尺度搜索 遗传算法 尾气监测 
激光与光电子学进展
2018, 55(12): 121101

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