作者单位
摘要
1 新疆大学智能制造现代产业学院,新疆 乌鲁木齐 830017
2 新疆大学交通运输工程学院,新疆 乌鲁木齐 830017
针对现有语义分割方法检测高速公路护栏时存在预测速度慢、分割精度低的问题,提出一种基于改进DeepLabV3+的无人机高速公路护栏检测方法。首先,采用MobileNetv2网络替换原模型的主干并输出中层特征,减少参数量的同时恢复降采样过程中丢失的空间信息;然后,采用密集连接扩张卷积改进空洞空间金字塔池化,以减少漏分割现象;最后,在编码器部分引入空间分组增强(SGE)注意力机制,减少错分割现象。实验结果表明,改进后模型平均交并比、平均像素准确率、画面每秒传输帧数达到了79.20%、87.89%、52.59,相比基础模型,分别提高了2.59%、2.93%、56.70%,参数量降低了78.85%,能够在保障模型预测速度的同时提高对护栏的分割精度。
图像处理 语义分割 无人机 DeepLabV3+ 注意力机制 
激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0412004
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Minzu University of China, Beijing 100081, China
2 Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurement (Ministry of Education), Beijing Key Laboratory of Nanophotonics & Ultrafine Optoelectronic Systems, and School of Physics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
3 Laser Micro/Nano Fabrication Laboratory, School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
4 e-mail: hlguo@muc.edu.cn
5 e-mail: jiafangli@bit.edu.cn
Plasmonic sensing technology has attracted considerable attention for high sensitivity due to the ability to effectively localize and manipulate light. In this study, we demonstrate a refractive index (RI) sensing scheme based on open-loop twisted meta-molecule arrays using the versatile nano-kirigami principle. RI sensing has the features of a small footprint, flexible control, and simple preparation. By engineering the morphology of meta-molecules or the RI of the ambient medium, the chiral surface lattice resonances can be significantly enhanced, and the wavelength, intensity, and sign of circular dichroism (CD) can be flexibly tailored. Utilizing the relation between the wavelength of the CD peak and the RI of the superstrate, the RI sensor achieves a sensitivity of 1133 nm/RIU. Additionally, we analyze these chiroptical responses by performing electromagnetic multipolar decomposition and electric field distributions. Our study may serve as an ideal platform for applications of RI measurement and provide new insights into the manipulation of chiral light–matter interactions.
Photonics Research
2024, 12(2): 218
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, 393 Middle Huaxia Road, Shanghai 201210, People’s Republic of China
2 State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Department of Macromolecular Science, Laboratory of Advanced Materials, Fudan University, Shanghai 200433, People’s Republic of China
3 School of Textile and Clothing, Yancheng Institute of Technology, Jiangsu 224051, People’s Republic of China
4 School of Textile Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan 430200, People’s Republic of China
5 Shanghai Clinical Research and Trial Center, 201210, Shanghai, People’s Republic of China
This study proposes a rational strategy for the design, fabrication and system integration of the humanoid intelligent display platform (HIDP) to meet the requirements of highly humanized mechanical properties and intelligence for human–machine interfaces. The platform's sandwich structure comprises a middle light-emitting layer and surface electrodes, which consists of silicon elastomer embedded with phosphor and silk fibroin ionoelastomer, respectively. Both materials are highly stretchable and resilient, endowing the HIDP with skin-like mechanical properties and applicability in various extreme environments and complex mechanical stimulations. Furthermore, by establishing the numerical correlation between the amplitude change of animal sounds and the brightness variation, the HIDP realizes audiovisual interaction and successful identification of animal species with the aid of Internet of Things (IoT) and machine learning techniques. The accuracy of species identification reaches about 100% for 200 rounds of random testing. Additionally, the HIDP can recognize animal species and their corresponding frequencies by analyzing sound characteristics, displaying real-time results with an accuracy of approximately 99% and 93%, respectively. In sum, this study offers a rational route to designing intelligent display devices for audiovisual interaction, which can expedite the application of smart display devices in human–machine interaction, soft robotics, wearable sound-vision system and medical devices for hearing-impaired patients.
Nano-Micro Letters
2023, 15(1): 221
陈帅帅 1,2,3钮新华 1,2,*王阳 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083
3 中国科学院大学,北京 100049
在轨辐射定标是极轨气象卫星光谱成像仪定标的重要组成部分,是实现高定量化遥感的重要技术手段。星上定标器以太阳作为长期稳定的参考光源,以定标器漫透射板作为基准传递媒介,漫透射板的标定精度直接决定了星上定标精度。根据风云三号E星轨道特点和光谱成像仪工作模式,星上定标器采用了漫透射板这一特殊形式。针对星上定标器的高精度性能测试技术开展研究,提出了一种基于标准光谱仪的外场漫透射板标定方法,以解决漫透射板双向透射分布函数(BTDF)所需的大口径、高亮度均匀测试光源以及高精度自动控制覆盖测试角度矩阵等标定难题。所提方法以外场太阳作为参考光源,标准光谱仪作溯源传递,秒级高精度自动跟踪转台作角度变换,获得漫透射板的BTDF。结果表明,该方法能获得准确的漫透射板BTDF,标定精度优于2.5%,满足星上定标器的在轨定标精度要求。仪器在轨测试阶段的星上定标系数与同类载荷交叉定标的偏差优于2%。
漫透射板 BTDF 外场定标 定标精度 极轨气象卫星 
光学学报
2023, 43(24): 2412002
作者单位
摘要
湖南师范大学物理与电子科学学院,湖南 长沙 410081
单光子雪崩二极管(SPAD)可以检测到异常微弱的光信号,可广泛应用于目标跟踪、自动驾驶、荧光检测等领域。本文基于180 nm标准双极-互补金属氧化物半导体-双扩散金属氧化物半导体(BCD)工艺,设计了一种低过偏压下具有高光子检测概率(PDP)的SPAD器件。该器件在440~740 nm范围内具有良好的光谱响应。采用半径为10 μm的N+/P阱形成PN结作为感光区域,由N阱形成一个能有效防止边缘击穿的保护环。应用计算机技术辅助设计(TCAD)软件对SPAD的基本工作原理进行了定性分析,并通过建立的测试平台获得了设备的实际电气参数。测试结果表明,在1 V的过量偏置电压下,在480~660 nm的波长范围内,该器件可达到30%以上的PDP。在560 nm时,PDP峰值为42.7%,暗计数率为11.5 Hz/μm2。最后通过设计VerilogA混合模型验证了器件的模拟结果和实测结果之间具有良好一致性。
单光子雪崩二极管 光子探测概率 暗计数率 光谱响应 VerilogA模型 
光学学报
2023, 43(23): 2313001
包旭伦 1李毅 2,*胡译文 2,3王阳 4[ ... ]陈夕松 5
作者单位
摘要
1 东南大学软件学院, 江苏 苏州 215123
2 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410000
3 南京信息工程大学大气科学学院, 江苏 南京 210044
4 北京弘象科技有限公司, 北京 100089
5 东南大学自动化学院, 江苏 南京 211189
精准的大气能见度预报对空气污染治理、保障公共交通安全等方面具有重要意义。基于2019年12月1日至2020年9月23日国家气象信息中心观测的大气能见度站点数据,分别采用ConvLSTM模型和PredRNN模型对中国中东部地区的能见度进行12 h预报,并对这两种模型的预报结果进行评价。试验表明,PredRNN模型相对于经典的ConvLSTM模型在大气能见度预报、图像质量评价指标和预报指标上都有更好的表现。此外,分析还表明,相对于ConvLSTM模型,PredRNN模型对4000 m中等级别雾区预报效果随时间延长有明显提升。
大气能见度预报 预测递归神经网络 时空预测 提高精度 prediction of atmospheric visibility predictive recurrent neural networks spatiotemporal prediction improve the accuracy 
大气与环境光学学报
2023, 18(5): 434
作者单位
摘要
长春理工大学 电子信息工程学院,吉林 长春 130022
针对近红外图像彩色化过程中因近红外与可见光图像间模态差异较大,导致着色后图像在纹理细节处存在颜色晕染、区域误着色的问题,提出了颜色预测和语义感知相结合的生成对抗网络。设计颜色预测和语义感知双分支生成器,颜色预测分支采用带有跳转连接的残差网络,语义感知分支采用带有语义融合的空洞卷积金字塔结构;不同的扩张率,能够获得多个感受野提取多尺度语义特征,将感知到的语义嵌入到颜色预测分支,提高模型的语义理解能力,改善颜色晕染、区域误着色问题;设计循环一致语义损失函数,约束生成器中语义信息的一致性;算法在RGB-NIR场景数据集上进行性能实验比对以及消融实验。实验表明,所提算法相比于现有彩色化算法,PSNR、SSIM和LPIPS评价指标优于现有算法,着色效果更符合视觉感受。
彩色化 近红外图像 生成对抗网络 颜色预测 语义感知 colorization near-infrared images generative adversarial networks color prediction semantic perception 
光学技术
2023, 49(3): 371
禹在在 1,*李伶 1刘建 1汪洋 2[ ... ]宋涛 1
作者单位
摘要
1 山东工业陶瓷研究设计院,山东 淄博 255000
2 济南大学材料科学与工程学院,济南 250022
3 中材高新材料股份有限公司,北京 100102
5G微带天线、毫米波雷达等应用领域要求所使用的印制电路板(PCB)具有集成化、微型化的特点,这通常要求介质基板材料具有高的介电常数(Dk),低的介电损耗(Df)以及趋近于零的介电常数温度系数(α)。将电介质陶瓷填充到有机聚合物中制备的复合基板兼具良好的加工性和优异的介电性能,是目前最有前途的解决方案。然而,陶瓷填料的物化指标、介电性能以及其与有机树脂的相容性常常是影响有机/无机复合材料综合性能的关键因素。选取具有优异介电性能的二氧化钛(TiO2:Dk约为110,Df约为0.001,α约为-700×10-6 ℃-1)作为研究对象,利用水热法合成了纳米级TiO2前驱体,通过特殊的球化技术制得了高球形度、高结晶度的微米级球形二氧化钛填料。对TiO2填料进行表面改性处理,极大地改善了填料与有机树脂的相容性。此外,通过掺杂Al2O3调控了TiO2填料的α,当填料中Al2O3的质量分数为20%时,所制备复合基板综合介电性能优异:在25 ℃,10 GHz下的Dk=10.2,Df=0.001 9,α= -405×10-6 ℃-1。上述研究结果表明所制备的陶瓷填料能够满足在5G高频高介电PCB板领域的实际应用。
介电性能 二氧化钛填料 复合材料 表面改性 dielectric properties titanium dioxide fillers composites surface modification 
硅酸盐学报
2023, 51(10): 2634
作者单位
摘要
1 长安大学土地工程学院,西安 710064
2 长安大学地球科学与资源学院,西安 710054
3 中国科学院青海盐湖研究所,西宁 810008
锌电极中的副反应和枝晶生长等问题制约其在储能领域的应用。对此,采用电泳沉积法在锌电极表面包覆凹凸棒石涂层的策略,成功制备出高性能的锌-凹凸棒石(Zn-ATP)复合电极。研究发现,凹凸棒石棒晶堆叠组成孔道丰富的功能性涂层,且涂层具有高力学强度,其组装的Zn/Zn-ATP对称电池和Zn-ATP/二氧化锰全电池具有良好的充放电循环性能。在涂层作用下,电极的析氢副反应受到明显抑制,同时,Zn沉积形成的板晶平整排列在电极表面,从而有效降低了枝晶刺穿电池隔膜的可能性。
凹凸棒石 复合电极 锌离子电池 电泳沉积 电化学性能 attapulgite composite electrode zinc ion battery electrophoretic deposition electrochemical performance 
硅酸盐学报
2023, 51(10): 2617
作者单位
摘要
1 南京理工大学瞬态物理国家重点实验室, 南京 210094
2 南京理工大学环境与生物工程学院, 南京 210094
3 浙江大学结构工程研究所, 杭州 310058
微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术已被广泛应用于水泥基材料改性中, 以实现其微裂纹自愈合。工程水泥基复合材料(ECC)具有受拉细密多裂缝特性, 可以掺入巴氏芽孢杆菌微生物来获得基于MICP技术原理的自愈合ECC。结合单轴压缩、单轴拉伸和SEM、XRD测试, 对细菌ECC的力学性能及其自愈合性能开展试验研究。结果表明: MICP技术使细菌ECC具有良好的自主愈合能力, 并能在一定程度上恢复细菌的ECC力学性能; 自修复养护28 d后, 细菌ECC抗压强度恢复了9.44%, 极限抗拉强度恢复了15.4%, 拉伸应变提高了21.3%, 裂缝填充物为球霰石形貌的碳酸钙, 本研究旨在获得一种基于MICP技术原理下具有强自愈合能力的新型细菌ECC。
工程水泥基复合材料 生物矿化 自愈合 力学性能 MICP技术 巴氏芽孢杆菌 engineered cementitious composite biomineralization self-healing mechanical property MICP technology Bacillus pasteurii 
硅酸盐通报
2023, 42(6): 1960

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