1 西北工业大学 无人系统技术研究院，陕西西安70072
2 中国人民解放军军事科学院 国防科技创新研究院，北京100850
针对室内弱纹理环境下基于点特征的视觉同步定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping， SLAM）存在的轨迹漂移等问题，提出了一种融合点线特征的双目视觉SLAM系统，并对线特征的提取与匹配问题展开研究。为了提高线特征的质量，通过长度与梯度抑制、短线合并等方法，进一步改进LSD（Line Segment Detector）线特征提取方法。同时，通过将匹配问题转换为优化问题，并利用几何约束构建代价函数，提出了一种基于几何约束的快速线段三角化方法。实验结果表明，本文所提方法在多个数据集上的表现都优于基于描述子的传统方法，尤其在室内弱纹理场景下，其平均匹配精度达到91.67%，平均匹配时间仅需7.4 ms。基于此方法，双目视觉SLAM系统在弱纹理数据集上与已有算法ORBSLAM2，PL-SLAM的定位误差分别为1.24，7.49，3.67 m，定位精度优于现有算法。
双目视觉 线特征提取 视觉同步定位与建图 特征匹配 binocular vision line features vision simultaneous localization and mapping feature matching
1 1.电子科技大学 电子科学与工程学院, 国家电磁辐射控制材料工程技术中心, 多频谱吸波材料与结构教育部重点实验室, 成都 611731
2 2.中国科学技术大学 材料科学与工程系, 能量转换材料重点实验室, 合肥 230026
随着5G无线通信与低频雷达侦察技术的飞速发展, 低频电磁波辐射已成为当代的严重问题。目前, 中高频段吸波材料的研究已趋于成熟, 而设计低频段吸波材料仍面临巨大的挑战, 亟待研究者们解决。基于四分之一波长相消机制, 本研究设计了0.5~3 GHz低频段复合吸波材料。采用简单的一步水热法, 诱导铁氧体在羰基铁粉与碳纳米管表面生长, 制备出CIPs@Mn0.8Zn0.2Fe2O4-CNTs三元复合材料, 对比研究了碳纳米管含量对材料吸收峰频率的影响。实验结果表明, 引入碳纳米管, 一方面为材料带来了界面极化、偶极极化等额外的损耗机制, 增加了材料的衰减系数; 另一方面基于四分之一波长相消机制, 高介电与高磁导率的耦合, 使材料在低频段获得良好的阻抗匹配。最终, 在4 mm厚度下, 样品分别在2.11与1.75 GHz处, 获得了-40.8与-32.1 dB的反射损耗, -10 dB带宽分别为1.70~2.70 GHz和1.40~2.20 GHz。该复合材料制备工艺简单, 低频吸收性能良好, 具有很大的应用潜力, 为开发更有效的低频吸波材料提供了新的思路和方法。
碳纳米管 复合材料 羰基铁粉 波长相消 低频吸波 carbon nanotubes composite material carbonyl iron powder wavelength cancellation low- frequency absorption
1 上海海洋大学 信息学院，上海 201306
2 自然资源部东海信息中心，上海 200136
3 上海电力大学，上海 201306
针对彩色遥感图像上飞机目标体积小、分布密集、背景复杂导致的检测精度低问题，提出了一种改进无锚点的彩色遥感图像任意方向飞机目标检测算法。采用BBAVectors为基准模型，以ResNet50为主干网进行特征提取，在特征金字塔网络FPN后增加一条自上而下的路径扩展网络PANet模块，缩短信息路径并用低层级准确位置信息增强特征金字塔。其次，引入注意力机制CBAM模块，通过抑制噪声和突出目标特征，实现复杂环境下的飞机目标检测精度的提升。在DOTA数据集上分别进行消融实验和对比实验，并使用DOTA_devkit对数据集分别进行0.5以及1倍比例的裁切，提高模型的检测精度。改进后的模型在彩色遥感图像测试数据集上的检测精度达到了90.35%。相较于原模型，检测精度提升了0.82%。实验结果表明，该方法在彩色遥感图像中的飞机检测任务中具有更好的检测效果。
飞机目标检测 任意方向 无锚点 路径扩展 注意力机制 aircraft target detection in any direction anchor free path augmentation attention mechanism
1 福州大学土木工程学院，福州 350116
2 中建海龙建筑科技有限公司，深圳 518110
采用再生细骨料取代质量分数30%河砂制备砂浆，通过预湿处理将再生细骨料含水率处理为其饱和面干吸水率的0%、30%、70%、100%，分别控制拌合用水量或总用水量一致，研究再生细骨料含水状态对砂浆性能及微观结构的影响规律。结果表明，拌合用水量一致时，砂浆流动度随再生细骨料含水率增大而增大，骨料含水状态对养护后期(28 d)力学性能的影响较小；总用水量一致时，砂浆流动度随再生细骨料含水率增大而减小，再生细骨料干燥状态下砂浆28 d力学性能较骨料含水状态下更好。两种用水量控制方案下，采用干燥再生细骨料配制的砂浆抗氯离子侵蚀性能均表现最优，且可达到与普通砂浆相当或更优的水平。微观结果表明，骨料的含水状态对微观结构影响显著，骨料预湿处理会对使新界面过渡区孔隙率增大、平均显微硬度下降，进而对宏观力学及耐久性能产生不利影响。在工程应用中保证流动度的前提下，应尽可能采用含水率低的再生细骨料配制砂浆。
再生细骨料 含水状态 砂浆 流动度 力学性能 抗氯离子侵蚀 界面过渡区 recycled fine aggregate moisture state mortar fluidity mechanical property resistance to chloride ion ingress interfacial transition zone
1 中国空间技术研究院西安分院 微波技术研究所，中国陕西 西安 710049
2 天津大学 微电子学院，中国天津 300072
3 新加坡科技设计大学，新加坡 487372
介绍了一种工作在60 GHz频率的具有输出端口间高隔离和全端口匹配特性的小型化变压器巴伦芯片，该芯片采用0.18-μm锗硅BiCMOS工艺设计并加工。通过在60 GHz变压器巴伦的输出端口之间引入隔离电路，提高巴伦的隔离度性能并改善输出端口匹配性能；在此基础上，提出了一种基于左手材料传输线的隔离电路，能大大改善传统隔离电路中分布式传输线尺寸大的问题；为了进一步实现巴伦的小型化，在设计中采用了负载电容补偿技术，同时能改善变压器巴伦输入端口的匹配性能。设计的巴伦芯片经过电磁场仿真，其结果与在片测试结果有较高的一致性，验证了提出的设计方法，设计的巴伦芯片具有全端口匹配和输出端口间高隔离度的特性。基于实测结果，在60 GHz频率处，设计的巴伦芯片实现了超过25 dB的输出端口隔离度和优于18 dB的输出端口回波损耗，且占用尺寸极小，仅为0.022 mm2。
变压器巴伦 隔离电路 60 GHz 左手材料传输线 transformer balun isolation circuit 60 GHz left-handed transmission line（LHTL）
1 1.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 先进能源材料工程实验室, 宁波 315201
2 2.中国科学技术大学 纳米科学技术学院, 苏州 215123
3 3.北京化工大学 机电工程学院, 北京 100029
在基于先驱体聚碳硅烷转化制备SiC陶瓷纤维过程中, 交联过程是保持纤维形貌和提高陶瓷产率的必要条件。本研究以含丙烯酸酯基的聚碳硅烷(A-PCS)为原料, 通过引入自由基热引发剂在热解升温过程中实现原料的交联成型。采用红外光谱仪(FT-IR)和差示扫描量热仪(DSC)研究了引发剂含量对A-PCS交联程度、交联速率以及热降解速率的影响规律; 采用热失重(TG)、元素分析仪和X射线衍射仪(XRD)分析了陶瓷产率、陶瓷产物组成以及无定形态随温度的变化。研究结果表明: 加入自由基热引发剂可提高A-PCS中的丙烯酸酯基的交联速率, 减少交联阶段的热失重; 将质量百分比为1%自由基热引发剂的A-PCS以5 ℃/min升至250 ℃时, 丙烯酸酯基反应完全, 1500 ℃的陶瓷产率为69.5%; 通过静电纺丝加工工艺可获得直径介于2~5 μm的A-PCS原丝, 并通过后续升温热解转化为SiC纤维; 所得SiC纤维形貌规整、无熔并现象, 且随着热解温度的升高从无定形态向结晶形态转变。
活性聚碳硅烷 静电纺丝 快速热交联 SiC纤维 active polycarbosilane electrostatic spinning rapid thermal crosslinking SiC fiber
1 广西师范大学化学与药学学院，桂林 541004
2 桂林理工大学地球科学学院，桂林 541006
以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂，通过改变铜源和表面活性剂，调控反应参数，溶剂热条件下制备了三维十字形、空心及实心的Cu2O球晶。利用XRD、SEM等表征手段，分析探讨了工艺条件变化对Cu2O球晶形貌的影响。研究表明，随着DMF浓度的增大，体系的还原能力增强，Cu+增多，溶液的过饱和度增大，Cu2O晶体集合体形态由晶体结构控制的各向异性与对称性的球晶逐渐向各向同性球晶演变。十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等表面活性剂有助于降低溶液的过饱和度，增加结晶质的表面扩散能力，有利于规则形态Cu2O晶粒的形成。反应体系中，Cu(Ac)2·H2O水解生成的羧基与DMF中的甲酰基在高温下发生脱羧反应产生CO2气体以及SDS发泡作用产生的气体是形成空心Cu2O球晶的重要原因。
氧化亚铜(Cu2O) 球晶 溶剂热法 N,N-二甲基甲酰胺(DMF) 溶液过饱和度 Cu2O spherulite solvothermal method DMF supersaturation of solution
三峡大学电气与新能源学院, 湖北 宜昌443002
脉冲激光清洗绝缘子表面污秽会产生较大的热应力, 热应力大于黏附力则污秽层脱落。本文以瓷式绝缘子及其表面污秽为对象, 建立有限元模型, 分析在不同能量密度下, 由温差产生的热应力场变化规律, 研究脉冲激光清洗绝缘子污秽机制, 确定最佳清洗能量密度, 并以激光实验证明清洗效果。结果表明, 绝缘子表面的第一主应力先表现为压应力, 在光斑中心处达到最大值, 安全工况下最大可达到1 240 MPa, 随着径深的增加逐渐转化为拉应力, 中心以下0.014 mm处拉应力达到最大值, 为105 MPa, 此处污秽先被清除; 激光能量密度为2.52 J/cm2~3.81 J/cm2可实现安全有效清洗。此研究成果为脉冲激光清洗瓷式绝缘子能量密度的选择提供了重要依据。
脉冲激光 绝缘子 应力 抗压抗拉 能量密度 pulse laser insulator stress compressive tensile threshold energy density
天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
针对室内空间测量定位系统(wMPS)交会测量模型将发射站扫描激光面视为理想平面的现状,研究了一种基于高精度转台的激光面面型视觉评估方法。根据评估结果引入线性折面判断机制,优化重建了wMPS扫描激光面数学模型,以减小交会测量模型中的系统误差。结合大空间高精度坐标场对新模型进行了评估。结果表明,所研究模型对实际光面的拟合效果较好,有助于提升wMPS的测量精度。
机器视觉 工业光学测量 大尺寸测量 室内空间测量定位系统 激光面模型
在一般的红外图像拼接过程中，采用传统随机抽样一致(RANSAC)方法，耗时往往会稍长。为了缩短图像拼接所耗费的时间，提出了基于尺度不变特征转换(SIFT)和改进RANSAC 的图像拼接方法。先通过SIFT 得到特征点和特征描述，然后用改进的RANSAC 对不匹配的特征点进行剔除，通过得到的变换矩阵完成图像的融合。在改进RANSAC 中，设置0.95 和0.85 两个阈值，少量迭代后，选择跳出循环、重新选择或者计算出新的迭代次数，新的迭代次数必定比传统迭代次数小，因而达到减少时间的效果。红外图像拼接后，把实验结果与采用传统RANSAC 算法的结果进行多方位比较，可以发现本文方法能够达到减少时间的目的。
红外图像 图像拼接 尺度不变特征转换 随机抽样一致 激光与光电子学进展
2014, 51(11): 111001
