1 北京信息科技大学现代测控教育部重点实验室，北京 100192
2 解放军总医院骨科医学部派驻七中心骨科，北京 100700
针对脊柱解剖结构较为复杂的问题，提出一种用于脊柱磁共振成像影像检测的YOLOv4-disc算法。首先，针对真实病例样本数量较少的问题，使用限制对比度的自适应直方图均衡（CLAHE）数据增强方法提高模型的泛化能力。然后，使用K-means算法对数据集中真实框的尺寸进行聚类，得到合适的锚框尺寸并确定锚框数量。其次，在CSPDarknet-53骨干特征提取网络中使用深度可分离卷积替代普通卷积，减少网络参数并降低运算量。最后，基于Focal损失改进原生网络的损失函数，解决one-stage目标检测中正负样本比例严重失衡的问题。实验结果表明，所提YOLOv4-disc算法的平均精度均值（mAP）达到了90.80%，相比原生YOLOv4提高了3.51个百分点。
医用光学 深度学习 YOLOv4 脊柱 目标检测 计算机视觉 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0617002
张阳 1,2,3莫德锋 1,2,3范崔 1,2,3石新民 1,2,3[ ... ]李雪 1,2,3
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100049
为满足拼接式超大面阵型红外探测器的空间应用需求，超大规模冷平台组件需要在低温下工作，冷平台支撑结构需要较高的刚度以满足组件的抗振动性能，又需要较高的结构热阻以降低其传导漏热。提出了对称式八杆结构作为冷平台支撑，该支撑结构采用新型的高强度、低热导率的氧化锆陶瓷材料。基于有限元软件分析了支撑结构的高度、安装倾斜角度、宽厚比和材料对于组件的模态基频、支撑结构热阻以及组件在30 g静力学载荷下的最大应力的影响，通过对比选取了其中一组参数设计了实际的测试组件，支撑的结构热阻达到了220 K/W，对组件进行了5~2 000 Hz的正弦扫频试验、总均方根为9 g RMS的XYZ三个方向的随机振动等力学环境试验，最终组件通过了空间环境适应性试验验证，组件的基频达到了560 Hz，并且测试结果与仿真结果趋势符合较好。结果表明：对称式八杆氧化锆支撑结构解决了超大面阵型红外探测器冷平台组件既需要高力学性能又需要低漏热的难题，满足工程化应用需求。
超大面阵红外探测器 支撑结构 杜瓦封装 冷平台组件 large format infrared detector support structure Dewar packaging cold platform 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220445
1 成都理工大学生态环境学院, 成都 610059
2 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室, 成都 610059
在季节性冻土地区修建道路工程时, 不仅要对土壤进行力学改性还需要保护脆弱的生态环境。本文研究了冻融循环条件下, 糯米浆对石灰土抗剪强度的影响。在石灰土(石灰质量浓度为10%)中加入不同质量浓度(0%、2%、4%、6%、8%)的糯米浆, 研究不同冻融循环次数(0次、1次、3次、6次、10次)下糯米浆改良土的应力应变曲线特征以及抗剪强度、黏聚力和内摩擦角的变化特征。结果表明, 在石灰土中加入糯米浆可以提高改良土的抗剪强度, 但糯米浆浓度过高反而导致抗剪强度降低, 糯米浆浓度为6%时改良土的抗剪强度较大。冻融循环会导致改良土的抗剪强度下降, 糯米浆可以降低改良土在冻融循环下的强度损失。冻融循环作用下, 改良土黏聚力和内摩擦角的变化趋势不同。该结果为糯米浆改性季节性冻土地区路基土提供了参考。
季节性冻土 糯米浆 石灰 冻融循环 直剪试验 抗剪强度 seasonal frozen soil glutinous rice slurry lime freeze-thaw cycle direct shear test shear strength
1 1.上海电力大学 环境与化学工程学院, 上海200090
2 2.上海交通大学 化学化工学院, 上海200240
3 3.郑州大学 化学系, 郑州 450001
硫化聚丙烯腈(S@pPAN)作为锂硫电池正极材料实现了固-固转化反应机制, 没有多硫离子溶解现象, 但电化学循环过程中出现明显的体积变化, 其表界面特性对电化学性能具有重要影响。本研究以单壁碳纳米管(SWCNT)与羧甲基纤维素钠(CMC)复配作为S@pPAN正极黏结剂, 调控S@pPAN表界面并缓解充放电过程中的体积变化。在2C(1C=1672 mA∙g-1)电流密度下, 电池循环140圈后容量保持率为84.7%, 在7C的大电流密度下仍能维持 1147 mAh∙g-1的高比容量。加入SWCNT后复配黏结剂薄膜的极限拉伸强度提升了41倍, 并且复配黏结剂能在循环中维持更加稳定的正极界面, 有效提升了锂硫电池的循环稳定性。
锂硫电池 S@pPAN正极 羧甲基纤维素钠 黏结剂 界面稳定 lithium-sulfur battery S@pPAN cathode sodium carboxymethyl cellulose binder stable interface
1 1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2. 中国科学院大学, 北京 100049
GaFeO3因其磁电耦合效应成为目前极具潜质的多铁性材料之一。本工作采用固相烧结法制备了不同钴掺杂浓度的铁酸镓陶瓷, 并研究了钴的掺杂浓度对铁酸镓陶瓷的相组成, 微观结构形貌, 漏电流及磁性的影响。XRD及Rietveld精修结果显示除了主相GaFeO3, 还存在第二相, 且随着钴含量的增加, 第二相含量逐渐增加, 晶体的畸变程度增大; 因为掺入二价阳离子Co 2+并引入了第二相, 样品的漏电性能和纯GaFeO3陶瓷相比显著改善; 当钴掺杂浓度为2at%时, 样品的漏电流密度相较于GaFeO3降低了7个数量级; 掺入Co 2+引入第二相且晶格畸变程度增加使得GaFeO3的磁性增强。研究结果表明: 铁酸镓中掺杂微量的钴可以改善磁性, 并使漏电流大幅降低而磁转变温度无明显下降。
钴掺杂铁酸镓 固相烧结 漏电流 磁转变温度 Co-doping GaFeO3 solid-state sintering leakage magnetic transition temperature 红外与激光工程
2021, 50(8): 20200363
1 沈阳农业大学植物保护学院, 沈阳 110866
2 保光科技发展有限公司, 天津 301700
硅是地壳中重要的元素, 且在水稻生长中发挥重要作用, 但叶面喷施硅肥对水稻增产和抗病虫的影响研究甚少。为探讨叶面硅肥的作用, 本文通过大田试验研究了叶面喷施硅肥对水稻的农艺性状、抗病和抗虫性的影响。田间试验结果表明, 与对照相比, 叶面喷施硅肥的水稻植株颜色更绿、茎秆更粗壮且抗倒伏, 分蘖数、穗数、每穗的实粒数、千粒重及产量均提高, 并且二化螟蛀虫数减少, 未发生纹枯病。叶片离体接种试验进一步证明, 叶面喷施硅肥可显著提高水稻对纹枯病的抗性。
水稻 叶面硅肥 农艺性状 抗病和抗虫性 纹枯病 rice foliar silicon fertilizer agronomic trait resistance to disease and insect rice sheath blight
1 兰州大学第一临床医学院, 甘肃 兰州 730000
2 陆军军医大学第一附属医院（西南医院）, 陆军军医大学（第三军医大学）, 重庆 400038
3 兰州大学第一医院, 甘肃 兰州 730000
太赫兹生物医学是目前光谱研究领域的热点, 其主要难点在于如何有效避免水分的干扰, 进行液相环境下样本的灵敏分析与检测。 超材料太赫兹传感器由于具有高灵敏、 快速检测、 痕量分析等优势, 而成为太赫兹生物医学传感领域的重要研究方法。 设计加工了一种基于单开口谐振环超材料的太赫兹液相传感芯片, 为了有效克服水对太赫兹波的强烈吸收, 利用微纳加工技术刻蚀深度为50 μm的流体通道。 传感芯片整合了超材料基底与PDMS流道, 在THz频段有两个位于0.771和2.129 THz的谐振峰。 以水、 无水乙醇作为常见化学溶剂进行传感实验, 相对于空白传感器本身的THz时域谱而言, 液体的加入导致时域峰的相位延迟和幅度减小。 同时, 由于水的折射率大于乙醇, THz透射频谱结果显示为水的频移改变量大于乙醇, 且峰2大于等于峰1。 上述结果表明, 构建的超材料液相传感芯片是一个灵敏的折射率传感器, 也证明了该传感器在测量液态样品方面的可行性。 此外, 利用该芯片研究了不同浓度的PBS溶液, 发现水溶液中加入离子会导致谐振频率红移（以水为参考）, 随着离子浓度增加, 谐振频率改变量依次增加, 10X PBS红移量最大, 峰1为22.9 GHz, 峰2为30.5 GHz。 比较两个谐振峰的传感性能, 峰2的传感能力更好, 但是峰1对低浓度的离子溶液更加敏感。 因此, 构建的微流体传感器及检测体系作为一个灵敏的折射率传感器, 可开发一个灵敏的无标记THz传感平台, 为太赫兹生物医学研究提供新思路。
液相传感 超材料 微流体 太赫兹时域光谱 无标记分析 Liquid-phase sensing Metamaterials Microfluidics Terahertz time-domain spectroscopy Label-free analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1039
1 中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 杭州彩谱科技有限公司, 浙江 杭州 310034
为了测量金属漆颗粒效果,开发了一种测量装置,构建了应用于该测量装置的金属漆颗粒效果评价模型。根据不同的色彩分布和颗粒大小选取了56个金属漆色卡构建测试样本库。用BYKMac采集样本的颗粒参数,进行视觉实验,验证了BYKMac数据的准确性。设计测量装置来获取样本图像信息,使用现有的纹理评价方法处理图像信息并将数据和视觉实验数据进行相关性比较,同时设计适用于该装置的评价方法,得到样本图像的颗粒值。该装置的测量结果与视觉数据和BYKMac数据拟合的相关系数分别为0.8770和0.9329。结果表明,该测量装置和评价方法能有效测量并得到符合人眼感知的金属漆颗粒参数。
视觉 光谱学 颗粒效果 图像处理 相关性分析
1 中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 杭州彩谱科技有限公司, 浙江 杭州 310034
在多种光源的45°/0°照明观测条件下,提出了一种测量金属涂料闪光效果的评价方法和开发了测量装置。根据不同的色彩分布和闪光等级,选取39张金属漆色卡并构建了测试样本库。对采集样本的多光谱图像进行校正,以符合不同光源下观察者的视觉响应。通过设定与图像相关的阈值分离闪光点和背景,以BYKmac的测试数据为标准进行标定,得到了闪光面积、闪光强度和闪光等级算法。在D65和A光源照明条件下,进一步比较实验装置对样本闪光等级的测量结果与视觉评价数据的相关性。实验结果表明:在D65光源下,实验装置和人眼数据相关系数为0.848;在A光源下,实验装置和视觉数据的相关系数为0.851。实验装置的测量效果优于现有的测量设备。
视觉光学 闪光参数 图像处理 相关性分析
