1 武汉科技大学 信息科学与工程学院，湖北 武汉 430080
2 武汉科技大学 冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，湖北 武汉 430080
针对传统SIFT匹配算法复杂、特征冗余点多、难以满足实时性等问题，本文提出了一种具有局部自适应阈值的SIFT快速图像匹配算法。首先，所提方法在SIFT算法的基础上，对构建的高斯金字塔进行了优化，通过减少金字塔层数来消除冗余特征点以提高检测效率，并根据图像局部对比度来自适应提取FAST算法中的阈值从而实现高质量的特征点检测，筛选出鲁棒性较强的特征点进行更准确的匹配；其次，采用高斯圆形窗口建立32维降维特征向量，提高算法运行效率；最后，根据匹配特征点对之间的几何一致性对特征点进行提纯，有效减少误匹配。实验结果表明，本文方法在匹配精度和运算效率方面的综合表现均优于SIFT算法及其他对比匹配算法，相比传统的SIFT算法，匹配精度提高了约10%，算法运行时间缩短了约49%。在图像发生尺度、旋转以及光照变化的情况下，正确匹配率在93%以上。
SIFT算法 高斯金字塔 自适应阈值 特征描述符 图像匹配 SIFT algorithm Gaussian pyramid adaptive thresholds feature descriptor image matching
1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院， 江苏 南京 210044
2 南京大学 电子科学与工程学院， 江苏 南京 210093
利用金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）技术，在不同晶面的蓝宝石（Al2O3）衬底上实现了极性（0002）面、半极性（11-22）面和非极性（11-20）面InN薄膜的外延生长，并通过多种表征手段对三个不同极性面InN薄膜的结构和光学特性进行了系统研究。X射线衍射（XRD）曲线展示了（0002）、（11-22）和（11-20）面InN较强的衍射峰，表明InN薄膜具有较高的成膜质量。通过扫描电子显微镜（SEM）表面图发现，极性（0002）面InN的表面形貌较光滑，而半极性和非极性InN表面均存在未完全合并的孔洞。光致发光（PL）光谱展示，不同极性面InN的峰值能量在0.63 eV附近，并从极性、半极性到非极性逐渐红移。此外，可见-红外分光光度计测得的透射谱显示，极性（0002）面InN的吸收边约为0.85 eV，而半极性（11-22）面和非极性（11-20）面InN的吸收边约为0.78 eV，表明极性InN具有更大的斯托克斯位移。
半极性面 非极性面 InN薄膜 外延生长 semipolar nonpolar InN film epitaxial growth
1 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室摩擦学研究所，四川 成都 610031
2 西南交通大学唐山研究院，河北 唐山 063000
3 中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川 绵阳 621900
4 北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191
中子偏置CT（computed tomography）扫描是一种有效的大尺寸样品层析检测方法，但投影数据截断会导致较大的CT系统转台旋转中心标定误差，严重影响成像质量。基于投影数据对称性原理，提出了一种计算旋转中心左侧和右侧投影数据和之间方差的偏置CT扫描旋转中心精确标定算法。设计了对称补数据重建算法和投影数据预处理重建算法，验证得到，对称补数据重建算法对旋转中心标定误差更为敏感，较小的误差值会导致补齐后投影数据出现拼接缝以及拼接错位问题。提出了一种中子投影数据噪声仿真方法，设计的三维仿真模体验证了所提标定算法与投影数据预处理重建算法在不同旋转中心偏置大小以及不同强度投影噪声条件下的性能优势。基于反应堆中子源开展了中子偏置CT扫描成像验证实验，获得了样品清晰的内外部结构细节，中子CT成像系统的成像视野扩大了31.4%。
计算机断层扫描成像 图像重建技术 中子 偏置扫描 旋转中心
流感病毒是呼吸道传染病毒, 增强疫苗接种诱导的黏膜免疫反应对于预防流感尤为重要。目前, 流感病毒疫苗主要为病毒灭活疫苗, 且通过肌肉注射接种, 很难诱导产生黏膜免疫。为增强流感病毒灭活疫苗的黏膜免疫效果, 本文利用薄膜分散法将与肺表面活性物质(PS)相似的磷脂以及胆固醇制备成包裹瑞喹莫德(R848)的PS脂质体(PS-R848)做黏膜佐剂, 将该脂质体与H7N9流感病毒灭活疫苗混合后经鼻腔免疫BALB/c雌性小鼠, 检测免疫指标及攻毒后的保护效果。与灭活疫苗添加R848组相比, 血清中的免疫球蛋白G(IgG)以及分型抗体IgG1与IgG2a效价、血凝抑制(HI)效价和支气管肺泡灌洗液分泌型IgA(sIgA)效价显著提高; 诱导的细胞因子干扰素-γ(IFN-γ)、白细胞介素-2(IL-2)与IL-4的分泌量也显著增加。用同亚型流感病毒攻毒小鼠后的肺部病毒滴度较单独疫苗组降低, 存活率达到100%, 最大体重丢失率较单独疫苗组低且有显著差异 。以上结果表明, R848仿生PS-R848作为黏膜佐剂可以有效提高H7N9流感病毒灭活疫苗的免疫效果, 为开发流感病毒的黏膜疫苗做了数据积累。
流感病毒 灭活疫苗 脂质体 肺表面活性物质 黏膜免疫 influenza virus inactivated vaccine liposome pulmonary surfactant mucosal immunization
流感病毒灭活疫苗通常需要添加佐剂来增强其免疫保护效果。铝佐剂是常用的人用疫苗佐剂, 主要诱导Th2型免疫应答。在本研究中, 我们将氢氧化铝(Al)佐剂与TLR7/8激动剂R848组成复合佐剂, 与流感病毒H7N9灭活疫苗共同免疫小鼠; 单次免疫3周后, 用致死剂量(20 LD50)的同源病毒攻击小鼠。结果显示, 与含单一R848或Al佐剂的疫苗相比较, 添加了R848 + Al复合佐剂的疫苗更能提升小鼠的血清特异性IgG抗体和IgG2a抗体亚类的滴度, 诱导Th1和Th2型细胞因子分泌及Th1偏向的免疫应答, 能为小鼠抗致死量病毒攻击提供更有效的免疫保护。因此, R848+Al复合佐剂系统强于单一的R848或Al 佐剂。本研究对于改良Al佐剂及提高流感灭活疫苗免疫效果具有参考价值。
氢氧化铝 灭活疫苗 流感病毒 R848 R848 aluminium hydroxide inactivated vaccine influenza virus
炭疽杆菌是高致病性病原微生物, 引起的炭疽病在我国属于乙类传染病, 因此建立操作简便、 灵敏准确的炭疽杆菌检测方法对预防和控制炭疽传播, 维护公共卫生安全至关重要。 该研究创新性地提出以绿色材料大豆蛋白为保护剂和还原剂, 采用微波加热法合成了一种具有强烈红色荧光发射的大豆蛋白金纳米簇(SPI-AuNCs)。 采用TEM、 UV-Vis、 FL、 XPS、 FTIR等方法表征了SPI-AuNCs的成功合成和部分特殊性能。 结果表明SPI-AuNCs呈球形, 粒径大小在1.8~3.2 nm范围内, 平均粒径为2.65 nm, 在500～550 nm范围内未出现表面等离子体共振峰; SPI-AuNCs的最大激发波长为370 nm, 最大发射波长为680 nm。 SPI-AuNCs的表面官能团主要有—NH、 —COOH、 —OH、 —SH等官能团, 元素的组成主要包括C、 N、 O、 S、 Au元素。 根据Cu2+与SPI-AuNCs表面基团通过配位作用形成非荧光复合物, 使荧光猝灭; 而2,6-吡啶二羧酸(DPA)与Cu2+具有更高的亲和力, 可将Cu2+从SPI-AuNCs表面竞争下来, 使荧光恢复, 据此建立了一种荧光“关-开”策略检测DPA的新方法。 在最佳实验条件下, 荧光恢复率(ΔF/F1)与DPA的浓度在1.15～70.0 μmol·L-1范围内呈良好的线性关系, 线性方程为ΔF/F1=0.011c+0.131, 相关系数r=0.991, 方法检出限为0.34 μmol·L-1。 同时, 通过加标回收实验研究了湖水和牛奶样品中DPA, 得到加标回收率在97.3%～103.6%, 表明了该方法在环境和食品样本DPA的检测中具有很大的应用潜力, 可以为环境监测和食品安全提供方法学支持。
大豆蛋白金纳米簇 2,6-吡啶二羧酸 生物标志物 炭疽杆菌 荧光探针 Soy protein gold nanoclusters 2,6-pyridinedicarboxylic acid Biomarkers Bacillus anthrax Fluorescence probe 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1815
1 中国石油大学（华东）海洋空间与信息学院，山东 青岛 266580
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源重点实验室，山东 青岛 266071
3 中国石油集团测井有限公司国际公司，北京 100101
4 自然资源部第一海洋研究所，山东 青岛 266061
5 青岛海洋科技中心，山东 青岛 266237
海上溢油事故的发生不仅给人类造成了巨大的财产经济损失，而且严重破坏了海洋生态环境。极化合成孔径雷达（PolSAR）通过利用多种极化通道能够更综合地记录地物后向散射信息，从而广泛应用于海上溢油检测中。为了更加准确地进行海上溢油检测，提出一种基于Dual Encoder-Decoder Net（Dual-EndNet）的极化SAR海上溢油检测算法。首先提取出目前常用的30种用于溢油检测的极化特征，并利用随机森林算法选出区分溢油重要性较好的前10个特征；然后以编码器-解码器为基本框架，设计两个分支，分别输入PauliRGB图像和优选的10个极化特征图像，用于提取溢油极化SAR图像的空间信息和极化信息，进而对两分支信息进行融合，以提高溢油检测算法性能。在两景Radarsat-2全极化SAR溢油数据集上的实验结果表明，所提方法不仅具有较强的溢油检测能力，而且能够有效地区分原油、植物油、乳化油不同类型的油膜。
图像处理 遥感影像分类 极化合成孔径雷达 深度学习 溢油检测 极化特征 激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2412002
1 中北大学机械工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030051
选区激光熔化(SLM)技术在加工中空薄壁结构方面具有巨大优势, 通过刚度理论计算并设计中空等刚度薄壁结构, 依据试验和数值模拟结合的方法验证设计的正确性。结果表明, 在弯曲载荷下, 变形区域主要集中在弯矩最大的中线处附近, 在相同力加载下, 所设计的三种空心矩形截面薄壁结构零件的位移几乎相同, 对于单薄壁结构零件, 由于弹性模量低于实体块零件的弹性模量, 导致其中心所产生的位移小于空心矩形截面薄壁结构零件。对薄壁结构有限元模型的弯曲过程进行仿真, 获得的等效应力应变等模拟结果与试验结果吻合。研究结论可以为SLM加工薄壁结构时进行截面设计提供理论支撑。
选区激光熔化 钛合金 薄壁结构 轻量化 弯曲变形 selective laser melting titanium alloy thin-walled structure lightweight bending deformation
1 武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，湖北 武汉 430081
2 武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北 武汉 430081
针对现有点云配准算法在跨源点云上配准效果不佳的问题，提出一种基于角度约束的跨源点云配准算法。该算法重新定义快速点特征直方图（FPFH）算法的权重系数，以适应不同尺度的点云数据，提高匹配点对的内点率；同时使用角度约束对匹配点对进行筛选，保留兼容性良好的匹配点对用于尺度估计，对两个点云的尺度进行统一。在粗配准阶段，筛选出满足距离约束的兼容三角形，计算粗配准矩阵，完成初步变换。最后利用迭代最近点（ICP）算法进行细配准，提高整体的配准精度。实验结果表明，所提算法对相同尺度和不同尺度的点云数据均具有较好的配准效果，且具备快速配准点云的能力。
点云配准 跨源点云 角度约束 尺度估计 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2215004
1 北京理工大学 光电学院，北京市混合现实与先进显示技术工程研究中心，北京 100081
2 重庆京东方显示技术有限公司，重庆 400714
3 北京京东方显示技术有限公司，北京 101520
随着显示技术的不断发展，对高性能、高稳定性的薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）的需求日趋增加，通过结晶改善薄膜晶体管性能的方法受到大量关注。当前，铟镓锌氧化物（IGZO）材料由于具有迁移率高、柔性好、透明度高等优势，被广泛用于薄膜晶体管的沟道中，而改善IGZO沟道层的结晶形态也成为研究热点。本文总结了晶态IGZO薄膜晶体管器件的研究进展，详细介绍了IGZO系化合物的晶体结构，重点阐述了单晶、c轴取向结晶、六方多晶型、尖晶石型、纳米晶型和原生结晶型IGZO的结构和各晶态IGZO薄膜晶体管的制备方法、器件性能和稳定性，深入分析其微观结构，总结物理特性，阐述不同晶系结构的结晶机理，建立不同晶体结构与电学特性的关系，最后对晶态IGZO薄膜晶体管的发展进行展望。
晶态IGZO薄膜 薄膜晶体管 晶体结构 研究进展 crystalline IGZO film thin film transistor crystal structure research progress
