针对合成孔径雷达(SAR)目标识别问题, 设计并提出基于改进稀疏表示的方法。首先以传统稀疏表示分类(SRC)为基础, 在全局字典上求解稀疏表示系数矢量。在此基础上, 按照类别选择局部最佳字典, 并据此进行测试样本的重构表示, 最终, 通过比较不同类别的重构误差大小进行目标类别确认。实验中采用MSTAR数据集作为样本进行测试和验证。结果证明了所提方法的性能优势。
合成孔径雷达(SAR) 目标识别 改进稀疏表示 局部字典 Synthetic Aperture Radar (SAR) target recognition modified sparse representation local dictionary
1 河南农业大学机电工程学院, 郑州 450002
2 河南农业大学园艺学院, 郑州 450002
超级电容器因具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点而备受关注, 但是较低的能量密度限制了其广泛应用。开发新型高效电极材料对改善超级电容器电化学性能至关重要。金属有机框架材料(MOFs)具有比表面积大、结构孔径可控和活性位点丰富等特点, 故在能量转化和储存领域受到了广泛关注。但是由于MOFs的结构稳定性和导电性较差, 其作为超级电容器的电极材料时, 无法获得满意的电化学性能。以MOFs为前驱体制得的MOFs衍生物的稳定性和导电性优于原生MOFs, 显著提高了超级电容器的电化学性能。本文综述了超级电容器用纳米MOFs衍生碳化物、氧化物、氢氧化物、磷化物、硫化物电极材料的研究现状, 总结了MOFs衍生超级电容器电极材料的合成策略, 为超级电容器用MOFs衍生纳米材料的研究提供指导意义。
超级电容器 电极材料 衍生材料 碳材料 策略选择 结构调制 supercapacitor electrode material MOF MOF derivative material carbon material strategy selection structural modulation
针对合成孔径雷达(SAR)目标分类问题, 联合二维变分模态分解(BVMD)和卷积神经网络(CNN), 通过二维变分模态分解获得原始SAR图像的多模态表示, 反映目标的全局和细节信息; 设计适当的卷积神经网络分别对各个模态进行分类并输出后验概率矢量; 基于Bayesian理论融合各个模态的后验概率矢量;并根据融合后的结果判定目标结果。所提方法通过结合二维变分模态分解和卷积神经网络的优势综合提升SAR图像目标分类性能。实验中, 基于MSTAR数据集对所提方法在4种典型场景下进行了测试并与现有方法进行对比, 结果表明所提方法性能更具优势。
合成孔径雷达图像 目标分类 二维变分模态分解 卷积神经网络 Bayesian决策融合 SAR image target classification BVMD CNN Bayesian decision fusion
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心，北京 100081
3 北京理工大学计算机学院，北京 100081
4 北京理工大学医学技术学院，北京 100081
5 中国人民解放军总医院激光医学科，北京 100853
手术导航综合运用器官分割建模与手术规划、位姿标定与跟踪定位、多模态图像配准与融合显示等技术，使医生精确定位病灶与手术工具的位置，透过组织表面对内部组织进行观测，可大幅提升手术的安全性，缩短手术时间并提高手术效率。常规手术通常使用超声、内窥镜或X光等单模态影像进行手术过程引导，信息单一且均为二维影像，空间立体信息缺失，手术过程严重依赖医生经验；而多模态图像引导的手术导航技术通过融合多模态图像的优势，在三维空间提供病灶的结构或功能信息，大幅提升医生对血管、神经以及重要组织结构的空间辨识力。由此，本文针对多模态图像分割建模、手术方案决策、手术空间位姿标定与跟踪、多模态图像配准、图像融合与显示等多模态图像引导手术导航的关键技术进行总结和分析，提出其进一步发展面临的挑战并展望其未来发展趋势。多模态图像引导手术导航技术已成为神经外科、颅颌面、骨科、经皮穿刺、血管介入等临床科室精准治疗的新兴手段，具有重要的应用前景。
手术导航 手术机器人 多模态医学影像 医学图像处理 定位跟踪 配准融合 光学学报
2023, 43(15): 1500002
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Superhard Materials, College of Physics, Jilin University, Changchun 130012, People’s Republic of China
2 Henan Key Laboratory of Photoelectric Energy Storage Materials and Applications, School of Physics and Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, People’s Republic of China
3 Laboratory of High Pressure Physics and Material Science (HPPMS), School of Physics and Physical Engineering, Qufu Normal University, Qufu, Shandong 273165, People’s Republic of China
Synthesis pressure and structural stability are two crucial factors for highly energetic materials, and recent investigations have indicated that cerium is an efficient catalyst for N2 reduction reactions. Here, we systematically explore Ce–N compounds through first-principles calculations, demonstrating that the cerium atom can weaken the strength of the N≡N bond and that a rich variety of cerium polynitrides can be formed under moderate pressure. Significantly, -CeN6 possesses the lowest synthesis pressure of 32 GPa among layered metal polynitrides owing to the strong ligand effect of cerium. The layered structure of -CeN6 proposed here consists of novel N14 ring. To clarify the formation mechanism of -CeN6, the reaction path Ce + 3N2 → trans-CeN6 → -CeN6 is proposed. In addition, -CeN6 possesses high hardness (20.73 GPa) and can be quenched to ambient conditions. Charge transfer between cerium atoms and N14 rings plays a crucial role in structural stability. Furthermore, the volumetric energy density (11.20 kJ/cm3) of -CeN6 is much larger than that of TNT (7.05 kJ/cm3), and its detonation pressure (128.95 GPa) and detonation velocity (13.60 km/s) are respectively about seven times and twice those of TNT, and it is therefore a promising high-energy-density material.
Matter and Radiation at Extremes
2023, 8(3): 038401
1 中国计量大学机电工程学院，浙江 杭州 310018
2 浙江大学地球科学学院，浙江 杭州 310027
大气黑碳气溶胶具有强吸光能力，由于形状和混合结构十分复杂，其光学特性具有较大不确定性。使用三维仿真建模工具EMBS建立不同分形维数（Df为1.8和2.6）和混合结构的黑碳单颗粒模型，采用耦合离散偶极近似（DDA）方法计算光吸收强度（Eabs）、单次散射反照率（SSA）和光吸收截面（Cabs），并与多球T矩阵（MSTM）和Mie散射方法的计算结果进行对比。研究发现MSTM模型的Eabs结果对包裹程度F比较敏感，而DDA模型的Eabs结果对黑碳包裹层厚度的敏感性更高。DDA和MSTM模拟结果的差异主要来源于：1）DDA和MSTM方法中黑碳聚集体和包裹层形状的差异造成Eabs和Cabs的相对偏差分别为20%和23%；2）黑碳包裹层的相对位置变化导致光学结果具有2%~4%的相对偏差。因此DDA和MSTM方法的模型形状和结构差异导致光学模拟结果可能出现较大差异。
大气光学 黑碳气溶胶 混合结构 光吸收增强 单次散射反照率 光学模拟
针对合成孔径雷达(SAR)目标识别问题, 提出结合多特征联合表征和自适应加权的方法。分别采用主成分分析(PCA)、单演信号以及Zernike矩特征描述原始SAR图像, 获得3个对应的特征矢量。基于联合稀疏表示模型对3类特征进行联合表征。针对不同特征条件下的重构误差矢量, 采用自适应加权算法进行融合处理, 即在线性融合的框架下自适应获得权值, 达到良好的决策融合效果。最终, 根据融合后的误差对目标类别进行判定。实验基于MSTAR数据集开展, 针对10类目标识别问题分别在标准操作条件、噪声干扰和部分遮挡条件下进行测试, 结果验证了方法的有效性。
合成孔径雷达 目标识别 多特征 联合稀疏表示 自适应加权 synthetic aperture radar target recognition multiple features joint sparse representation adaptive weighting
1 天津理工大学 集成电路科学与工程学院，天津市薄膜电子与通信器件重点实验室，天津 300384
2 天津理工大学 集成电路科学与工程学院，光电器件与通信技术教育部工程研究中心，天津 300384
该文采用有限元法研究了基于ScAlN/6H-SiC结构的声表面波传播特性,并分析了4种激励条件下，压电材料厚度变化对ScAlN/6H-SiC结构中声表面波相速度和机电耦合系数的影响，通过改变电极厚度及金属化率再次对机电耦合系数进行优化。结果表明，IDT/ScAlN/6H-SiC结构的机电耦合系数可达到5.4%，对应的相速度为6.36 km/s，添加短路金属后，机电耦合系数值和相速度均有所提高，Metal/ScAlN/IDT/6H-SiC结构下优化的机电耦合系数和相速度分别为15.78%和7.33 km/s。
声表面波 Sc掺杂氮化铝(AlN) 相速度 机电耦合系数 surface acoustic wave(SAW) Sc doped AlN 6H-SiC 6H-SiC phase velocity electromechanical coupling coefficient
Author Affiliations
Abstract
School of Science, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China
In order to meet the high-resolution and wide spectrum range of the backscattering Raman system, this paper designs and builds a Raman test system based on the echelle spectrometer. In the optical splitting system, compared with the ordinary planar grating spectrometer, the use of the echelle improves the resolution of the system without increasing the volume of the system. The use of intensified charge-coupled device (ICCD) in the detection system improves the signal-to-noise ratio (SNR) and the detection limit of weak spectrum. Finally, the Raman system was spectrally calibrated. The broadband backscattering Raman experimental results are given and discussed. The experimental results show that the system has an excellent application prospect for broadband and high-resolution Raman spectrum measurement.
光电子快报（英文版）
2021, 17(11): 641
1 上海材料研究所 上海市工程材料应用与评价重点实验室, 上海 200437
2 上海第二工业大学 环境与材料工程学院, 上海 201209
为了提高压电能量采集系统的采集效率, 该文提出了一种用于压电能量采集的自供电能量管理电路。采用基于并联同步开关感应(P-SSHI)技术的有源全桥整流电路来提高压电采能器的功率, 降低整流电路上的导通损耗; 采用低功耗稳压降压集成芯片配合超级电容器, 实现能量的高效采集存储。仿真结果表明, 在模拟输出电压幅值为20 V时, 该整流电路的输出功率为1.084 6 W, 比传统整流电路的平均输出功率提高了16.8%, 在最高输出电压为5 V时, 30 s内储存能量可以达到4.137 1 J。
压电能量采集 能量管理 有源二极管 并联同步开关感应(P-SSHI) 自供电 piezoelectric energy harvesting energy management active diode P-SSHI self-powered
