1 天津工业大学 机械工程学院，天津 300387
2 中国海洋大学 物理海洋教育部重点实验室，山东 青岛 266100
针对红外船舶目标在海上复杂海天背景下检测困难，且数据集目标大小与锚框不符造成的算法边界回归效果差、检测不准确等问题，提出了一种基于改进YOLOv5的红外船舶目标检测算法。首先针对锚框与数据集目标形状不匹配问题，通过改变K-means++聚类算法选取簇中心的评价标准，使用中位数代替平均数来决定簇中心，改进了锚框算法，使得锚框与船舶目标更加匹配，提高了算法的平均检测精度。改进后的聚类算法得到的锚框更加符合目标的分布特点。其次针对CIoU (Complete intersection over union)存在梯度爆炸、误检和漏检问题，通过改进边框回归损失函数中关于长宽比的惩罚项提出了MIoU (Multivariate intersection over union)回归损失函数，优化了算法的回归过程，提高了算法的收敛速度和检测精度，避免了相似目标的误检和漏检。改进后的回归损失函数使边框损失降低了1.5%。在红外船舶数据集上进行了消融实验和对比实验，消融实验结果表明文中改进算法的平均检测精度值相较于标准YOLOv5算法提高了1.1%，对比实验结果表明文中改进算法相较于其他改进YOLOv5算法具有更高的平均检测精度，验证了文中改进算法的优越性，提升了红外船舶目标的检测效果。
目标检测 红外船舶目标 聚类算法 边框回归 object detection infrared ship target clustering algorithm border regression 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230006
1 湖南省微生物研究院, 长沙 410009
2 湖南省勘测设计院有限公司, 长沙 410014
盐胁迫影响植物生长发育, 制约农作物安全生产。细胞内钠离子毒害是导致盐胁迫的主要因素之一, 细胞内积累过多的钠离子会抑制光合作用及蛋白合成等一系列生理生化活动。因此, 植物细胞内钠离子动态平衡对于维持植物正常生长发育至关重要。本文从盐胁迫对植物的危害、钠离子转运、信号传导等方面来阐述植物应答高盐胁迫的研究进展, 以推动对植物盐胁迫响应机制的研究。
盐胁迫 植物 钠离子转运 信号传导 分子机制 salt stress plant sodium ion transport signal transduction molecular mechanism
1 湖南农业大学农学院, 湖南 长沙 410128
2 水稻油菜抗病育种湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410128
为了明确外源激素诱导水稻抗旱性的效果及其生理机制。以中嘉早17为材料,分析外源激素在淹水灌溉、干湿交替灌溉和干旱灌溉方式下叶绿素荧光参数的差异及其对产量与产量构成的影响。结果表明,干旱灌溉显著降低了叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学量子产量、实际光量子效率、非光化学猝灭值、有效穗数、每穗粒数、结实率,孕穗期比分蘖期更为敏感,表现为相同胁迫时间下最大光化学量子产量、每穗粒数、单株穗数等下降更显著。赤霉素(gibberellin, GA3)处理后降低了PSⅡ最大光化学量子产量、非光化学猝灭和光化学猝灭系数,导致有效穗数减少、千粒重和结实率降低。脱落酸(abscisic acid, ABA)处理能缓解孕穗期干旱胁迫,减轻水稻叶片的光抑制程度,提高叶绿素荧光参数,增强抗旱能力。综合来看,以分蘖期淹水条件下结合IBA处理产量最高,比对照增产7.4%,这可能与淹水条件下吲哚丁酸(indolebutyric acid, IBA)处理能提高光合效率有关。
水稻 灌溉方式 植物激素 叶绿素荧光 产量构成 rice irrigation regimes plant hormone chlorophyll fluorescence yield formation
1 湖南农业大学农学院, 湖南 长沙 410128
2 水稻油菜抗病育种湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410128
叶绿素含量是评价水稻光合效率的重要指标, 实时无损监测叶绿素含量对水稻生长诊断具有重要意义。以水稻P88S(绿叶)和黄1S(黄叶)为试验材料, 分析高光谱指数与水稻叶绿素含量的关系, 并构建冠层反射光谱与水稻叶绿素含量监测模型。研究结果表明: 水稻不同叶色的冠层光谱反射率随着植株生长而不断变化, 在绿叶材料P88S的502-711 nm和黄叶材料黄1S的487-716 nm可见光波长范围内, 叶绿素含量与一阶微分光谱的相关系数呈极显著正相关。以P88S RVI(363, 675)和黄1S DVI′(639, 680)作为光谱参数, 与叶绿素含量建立估算模型拟合效果最佳, 说明利用高光谱技术结合一阶微分光谱的方法可以监测水稻叶绿素含量。
水稻 叶绿素含量 光谱指数 监测模型 rice chlorophyll content spectral indices monitoring model
1 合肥工业大学特种显示技术教育部重点实验室, 特种显示技术国家工程实验室, 现代显示技术省部共建国家重点实验室, 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
3 合肥工业大学光电技术研究院, 合肥 230009
4 合肥工业大学计算机与信息学院, 合肥 230009
为解决液晶显示存在能效和对比度不高问题, 本文结合主流背光结构和区域调光技术优势, 提出了一种侧入式 LED背光区域调光算法, 包括背光调光、亮度分配和像素补偿三个部分。调光算法将输入图像进行分区, 计算每个分区的图像亮度; 亮度分配算法引入资源分配和运输模型建立图像分区亮度到 LED灯串亮度的映射关系。像素补偿算法使用低通滤波器模拟得到 LED发出的光经导光板、扩散膜后的扩散效果, 据此调整液晶像素亮度。并对该算法进行了大量的仿真实验, 开发了原理性样机。对 30幅典型图像实际测试表明, 平均节能率为 20.57%, 平均结构相似性性能参数为 0.985。本文提出的侧入式区域调光算法既能保持背光结构轻薄, 同时具有较好的节能和显示效果。
液晶显示 图像处理 区域调光算法 LED分配算法 liquid crystal display image processing local dimming algorithm LED allocation algorithm
1 合肥工业大学特种显示技术教育部重点实验室, 特种显示技术国家工程实验室, 现代显示技术省部共建国家重点实验室, 合肥 230009
2 合肥工业大学计算机与信息学院, 合肥 230009
3 合肥工业大学光电技术研究院, 合肥 230009
4 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
针对 S形曲线全局动态调光算法对人脸图像处理的不足, 提出了一种改进的 S形曲线全局动态调光算法。通过对输入图像信号进行变换, 判定图像中是否存在人脸, 并据此调整生成的 S形曲线, 对像素值进行补偿并调节背光输出。仿真结果显示, 改进后的算法可以准确检出人脸图像, 并有效地提升了人脸图像的显示效果。样机测试结果表明, 液晶电视的图像质量有明显提升且平均能耗下降 21.28%。
人脸检测 全局调光 对比度 功耗损耗 face detection global dimming contrast ratio power consumption
1 合肥工业大学 特种显示技术教育部重点实验室 特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
3 合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
为了解决现有调光算法存在节能率低和溢出失真率高的问题，本文提出了一种高节能、低溢出率的动态调光算法。在综合考虑液晶显示器中背光亮度和像素亮度对最终显示效果存在非等效影响的实际情况下，将输入图像灰阶亮度作一定的预处理后再进行图像背光亮度计算，并且采用带有权重的线性调节方式来进行液晶像素的补偿计算。与常见调光算法的平均节能119%和平均溢出率1234%相比，本文算法的平均节能可达2215%，而溢出失真率降低至995%。在工程样机上对50幅图像进行了实际测试，与采用常见调光算法的显示器相比，采用本文调光算法的显示器在获得更高节能率的同时，保持了较好的显示质量，没有明显的亮度下降。
调光技术 背光 节能率 溢出率 dimming technology backlight power-saving overflow rate
张喜条 1,2,3,4,*吕国强 1,2,3,5姚慧慧 1,2,3,4刘芬 1,2,3,4冯奇斌 1,2,3,5
1 特种显示技术教育部重点实验室
2 特种显示技术国家工程实验室
3 现代显示技术省部共建国家重点实验室(合肥工业大学)，合肥 230009
4 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院
5 合肥工业大学光电技术研究院，合肥 230009
液晶显示器的区域动态调光技术中，各分区背光确定后，为了保证背光降低后的亮度和显示效果，需要对液晶像素进行精确补偿。本文采用低通滤波方法模拟LED 背光源在背光模组中传播时的扩散过程，得到光扩散函数模板参数，进而得知各像素的实际背光亮度，据此对液晶像素进行精确补偿。在直下式LED 分区背光液晶显示系统上，通过具体图像验证了该方法的准确性。该方法采用常见的测试设备，可操作性强，精度高。经验证，背光分区为32 个时，32 个分区的相对误差平均值为6.41%。在动态区域调光液晶电视样机中实现了本文的扩散方法，和没有调光的电视相比，节能率达到27.06%，画面无拖尾现象。
液晶显示器 区域动态调光技术 LED背光 低通滤波 像素补偿 liquid crystal display (LCD) local dimming technology light-emitting diode (LED) backlight low pass filter pixel compensation
1 合肥工业大学 特种显示技术教育部重点实验室 特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
3 合肥工业大学 计算机与信息学院，安徽 合肥 230009
4 合肥工业大学 光电技术研究院，安徽 合肥 230009
动态调光算法包括背光值和液晶像素补偿量确定。通过查表法实现的基于图像分类的S曲线调光算法电路存在资源消耗大、处理速度慢等缺陷。本文提出了2种算法实现方式：等差数列法、最小二乘拟合法，并分别对这2种算法进行了仿真分析，得到其与查找法的最大标准差分别为18和08。在开发的全局调光液晶电视样机上进行了实际测试，和查表法得到的像素亮度相比：等差数列法的误差为3个灰度级，最小二乘法的误差在1个灰度级以内。2种算法都可使电路存储资源的利用率由原查表法的71%降低到4%。仿真和实验结果表明最小二乘法具有更好的效果。
动态调光 S曲线 像素补偿 实现方法 dynamic dimming S-curve pixel compensation algorithm implementation
1 中国科学院化学研究所， 北京100190
2 中国计量科学研究院， 北京100013
3 北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室， 北京100029
提出一种新的处理方法-XPS标准曲线法来测量硅片上超薄氧化硅层(SiO2/Si)的厚度。 该方法利用一系列氧化硅厚度(d)准确已知的SiO2/Si标准样品， 分别记录其氧化硅和元素硅的Si(2p)谱线， 并得到峰高比(R)， 然后将厚度(d)对峰高比(R)作图得到标准曲线。 在相同的实验条件下， 测得未知样品氧化硅和元素硅的Si(2p)谱线并计算其峰高比， 通过插入法在标准曲线上得到相应的氧化硅层厚度。 SiO2/Si标准样品由设备一流和经验丰富的权威实验室提供， 其氧化硅厚度采用多种方法进行测量比对。 实验表明： 基于氧化硅厚度准确知道的标准样品制作的XPS标准曲线， 用于硅片上超薄氧化硅层厚度测量时具有快速、 简便和比较准确等优点， 有较好的实用价值。
X射线光电子能谱(XPS) 氧化硅 厚度测量 标准曲线 X-ray photoelectron spectroscopy Silicon oxides Thickness measurement Standard curve 光谱学与光谱分析
2010, 30(6): 1670
