中国计量大学计量测试工程学院,浙江 杭州 310018
针对共程Tolansky干涉测量中出现的干涉圆环嵌套问题,基于多光束反射原理建立了分析模型,通过将MATLAB的仿真实验和实体双臂Tolansky干涉系统相结合的方式进行交叉验证,结果显示嵌套环确实是由光束在干涉分光镜和干涉反射镜之间来回反射产生的多光束干涉造成的。由仿真和实验的验证显示可知,通过合理调整干涉分光镜的透射率、反射率和干涉反射镜的反射率可以对嵌套现象进行有效地抑制,为后续利用共程Tolansky干涉进行精密测量提供了理论和实验指导。
物理光学 Tolansky干涉 共程干涉 非定域 圆环嵌套
核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室, 北京 100029
高分系列卫星的发射和无人机高光谱技术的发展, 高光谱可用数据进一步扩展。 为了提升高光谱数据的精细利用价值, 高光谱影像混合像元解混成为当前至关重要的任务。 随着人工智能技术的快速发展, 深度学习理论被引入遥感图像处理领域。 自编码网络具有较强的特征提取能力, 已经开始应用于高光谱影像解混方面。 以自编码网络为基础对其结构进行改进, 提出一种深度堆栈自编码网络(DSAE)用于高光谱图像解混研究。 该网络包含两个部分: 端元识别网络(EDSAE)和丰度求解的网络(ADSAE)。 首先, 通过添加批标准化处理、 稀疏约束、 “和为一”约束以及删除网络偏置项构建EDSAE网络, 开展非监督训练进行高光谱影像端元识别。 其次, 将获取的端元光谱数据依据HAPKE非线性混合模型和LINEAR线性混合模型开展数据增强, 生成多元混合的带有丰度标签的模拟高光谱数据集。 最后, 在堆栈自编码网络基础上, 设置最后一层自编码器的激活函数为Softmax函数, 构建监督训练网络ADSAE, 把模拟数据集作为训练数据, 高光谱影像作为测试数据, 求取真实高光谱影像的丰度矩阵。 对Samson、 Jasper Ridge和Urban公共的高光谱影像开展端元识别和丰度求解实验, 基于DSAE获得的结果与传统的N-FINDR、 VCA、 MVC-NMF方法以及目前已有深度学习的方法SNSA和EndNet取得的结果进行比较。 结果表明: 对3组真实的高光谱影像开展解混, DSAE方法在端元提取方面相比于其他5种方法, 具有最优精度; 在丰度求解方面, 基于HAPKE模型生成的模拟数据集, 利用ADSAE网络开展监督训练可以成功获得3组高光谱影像的丰度矩阵, 相比于LINEAR模型和FCLS方法, 均具有最优的丰度反演结果。 DSAE方法具有较好的稳定性和鲁棒性, 为高光谱影像定量研究提供了新的思路。
高光谱影像 深度堆栈自编码 端元识别 丰度求解 解混 Hyperspectral image Deep stacked autoencoders Endmember extraction Abundance estimation Unmixing 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1508
核工业北京地质研究院 遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室,北京100029
为了解决基于深度学习的开展矿物高光谱丰度反演研究中标签数据不足的问题,提出一种基于添加填充系数的Hapke混合模型的小样本矿物高光谱数据增强方法,用于生成大量带标签的数据集。在实验室内选择5种常见矿物按照质量比例对矿物粉末进行多元混合,并对混合矿物开展光谱量测。基于线性混合模型、Hapke混合模型、填充系数分别为0.1,0.2和0.3的Hapke混合模型共5种模型,按照对应的质量比例生成模拟的混合矿物光谱,与实验室实测光谱进行比较。最后,基于Monte Carlo法随机生成多元“和为一”的丰度矩阵,利用5种混合模型开展数据增强,分别生成40 000条模拟光谱作为堆栈自编码网络的训练集,反演矿物高光谱数据的丰度信息。研究结果表明:Hapke模型以及添加填充系数后的光谱模拟精度均优于线性混合模型的模拟精度,当Hapke模型的填充系数为0.1和0.2时,光谱角距离误差均值分别为0.053 5和0.053 7,模拟的矿物光谱更接近实测光谱,且优于未添加填充系数时的光谱角距离误差0.074 8。利用填充系数为0.1和0.2的Hapke模型生成的模拟数据作为深度学习训练集,矿物高光谱丰度反演的均方根误差(RMSE)为0.124 8,优于其他4种模型的反演结果。基于添加填充系数后的Hapke混合模型生成的模拟数据更接近真实光谱,可为深度学习的小样本矿物丰度反演研究提供数据支撑。
高光谱技术 深度学习 模拟光谱 混合模型 Hapke模型 数据增强 丰度反演 hyperspectral technique deep learning simulating spectra mixing model Hapke model data augmentation abundances inversion 光学 精密工程
2023, 31(11): 1684
为了进一步完善校企合作育人机制,深化产教融合,我国提出了现代学徒制模式。眼视光技术专业的“现代学徒制”是校企合作的育人模式,弥补了师资的不足,为眼视光技术高职教育的“弯道超车”提供了契机。基于医药职业教育集团下的高等专科学校利用现代学徒制的模式,既在高等职业教育领域里极大地推动了师资的双向流通,又实现了专业与企业的互促共进、共同成长。
职业教育集团 现代学徒制 眼视光技术 校企合作 vocational education group modern apprenticeship program optometry technology school-enterprise cooperation
1 广西科技大学土木建筑工程学院,广西 柳州 545006
2 华南理工大学土木与交通学院,广州 510641
为研究粉煤灰陶粒轻骨料混凝土的三轴受压破坏机理,以强度等级、侧向围压为变化参数,共设计78 个试件进行常规三轴试验。观察分析了三轴受压下粉煤灰陶粒混凝土试件的破坏形态和应力-应变全曲线,揭示了其破坏机理。结果表明:三轴受压下,粉煤灰陶粒混凝土随围压的增大出现竖向劈裂破坏、斜向剪切破坏、无明显裂缝3 种破坏现象,并呈现良好的延性性能;应力-应变全曲线随围压的增大存在明显平台流塑现象,围压σw 大于12 MPa 以后,曲线基本不出现下降段;建立的莫尔-库伦、八面体剪应力破坏准则及Rendulic 平面破坏准则通用式,均能较好反映粉煤灰陶粒混凝土的三轴受压状态。
轻骨料混凝土 三轴受压 破坏机理 破坏准则 lightweight aggregate concrete triaxial compression failure mechanism failure criterion
核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室, 北京 100029
自然界中岩石一般是由多种矿物集合而成的紧致混合物, 由于高光谱传感器低空间分辨率的特征, 获得的高光谱数据多为矿物组分的综合反映。 受噪声干扰以及矿物复杂的混合机理等因素影响, 高光谱端元识别和定量分析成为目前研究的热点与难点。 基于深度学习理论, 对原始自编码结构进行改进, 提出了一种改进的堆栈稀疏自编码的矿物高光谱端元识别方法(stacked sparse autoencoders, SSAE), 为高光谱解混提供新的思路。 首先, 根据矿物混合光谱的特点, 对原始自编码结构进行三点改进: 第一, 去掉自编码神经网络的偏置项(bias); 第二, 在隐藏层激活函数之前添加批归一化(batch normalization, BN)层, 最后一层输出层使用Relu激活函数; 第三, 用光谱角函数(LSAD)代替均方误差(LMSE)作为目标函数。 SSAE法通过梯度下降方式对目标函数进行优化求解获取神经网络参数。 然后, 利用Hapke模型建立不同矿物组合和不同质量分数的两个模拟数据集, 数据集共包括高岭石、 叶腊石、 蒙脱石、 绿泥石、 白云母、 方解石、 赤铁矿、 白云石、 钾长石和褐铁矿10种常见矿物光谱。 最后, 利用SSAE方法对模拟数据集进行端元提取测试, 测试结果与网络结构改进过程中产生的6种情况以及顶点成分分析法(VCA)和基于最小体积的变元切分增量拉格朗日单形体识别算法(SISAL)提取结果进行比较。 实验证明, 本研究提供的是一种盲端元识别方法, 改进后的SSAE神经网络端元提取精度比未完成改进前有明显提升。 SSAE法可以成功识别两个模拟数据集所有的端元, 光谱角距离(spectral angle distance, SAD)的平均误差分别为0.0597和0.0344, 与VCA法提取精度差异较小, 均优于SISAL法的识别结果。 SSAE法为矿物高光谱解混提供了新的方向, 对高光谱遥感的地质应用和高光谱遥感定量分析研究具有较好的促进作用。
堆栈稀疏自编码 神经网络 端元识别 高光谱 矿物 Stacked sparse autoencoders Neutral network Endmember extraction Hyperspectral Mineral 光谱学与光谱分析
2021, 41(4): 1288
1 重庆大学 物理学院, 重庆 400044,
2 重庆大学 物理学院, 重庆 400044
3 重庆大学 材料科学与工程学院, 重庆 400044
自制BN/EP(环氧树脂)复合材料和Al2O3/EP复合材料作为LED灯PCB板和散热铝块之间的粘接层材料,采用精密钻孔的方法用高精度测温仪测量LED灯正常工作时的温度分布,讨论粘接层对结温的影响,并与COMSOL Multiphysics软件模拟结果进行对比分析。实验测量LED结温与模拟结温变化趋势基本一致,结温会随着粘接层厚度的增加而上升、随着粘接层复合材料热导率的增加先快速降低而后趋于平缓。最终得到PCB板和散热铝块间最佳粘接层厚度和粘接层复合材料配比,当BN的质量分数为60%时,BN/EP复合材料粘接层的热导率最高,此时LED结温为75.2 ℃,比纯环氧树脂粘接层LED的结温降低了27.6 ℃。而Al2O3/EP复合材料粘接层LED的最低结温为78.2 ℃,此时Al2O3的质量分数为50%。
粘接层 结温 热导率 环氧树脂复合材料 温度分布 adhesive layer junction temperature thermal conductivity epoxy composites temperature distribution
湖南师范大学蛋白质化学及鱼类发育生物学教育部重点实验室, 心脏发育研究中心, 湖南 长沙 410081
Kruppel在果蝇发育过程中起着重要的调控作用。为了进一步研究Kruppel的功能, 需要制备Kruppel蛋白及其抗体.对已有的Kruppel序列进行分析, 选取适当区域进行引物设计, 从果蝇心脏cDNA文库中PCR扩增得到Kruppel部分编码区序列, 并其连接到pET-28a载体上。将重组质粒(pET-28a-Kruppel)转化rosetta受体菌, 通过IPTG(Isopropyl β-D-thiogalactoside)诱导表达融合蛋白, 用镍柱进行亲和纯化。将纯化得到的融合蛋白免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体, 并用Western blot检测抗体的效价。
融合蛋白 果蝇 多克隆抗体 Kruppel Kruppel fusion protein drosophila polyclonal antibody
湖南师范大学生命科学学院, 湖南 长沙 410081
lbe是已经证明的心脏标记基因。为了深入研究lbe在心脏发育中的功能, 需要获得lbe蛋白并制备其抗体。首先提取野生型成体果蝇的总RNA, 反转录获得其cDNA文库, 通过PCR克隆出lbe编码区序列, 将其连接到pET-28a原核表达载体上。经酶切及测序鉴定后, 质粒构建成功。将重组质粒(pET-28a-lbe)转化大肠杆菌菌株Rosseta,用IPTG诱导表达出融合蛋白, 经Ni-IDA凝胶柱纯化后, 最后将纯化的融合蛋白免疫新西兰大白兔制备lbe多克隆抗体,并用Western blotting检测抗体的效价和特异性。结果显示获得了lbe原核表达重组融合蛋白及高效价的特异性兔抗lbe多克隆抗体, 为lbe功能的进一步研究奠定了基础。
果蝇 融合蛋白 多克隆抗体 lbe lbe Drosophila fusion protein polyclonal antibody
华南师范大学生命科学学院,激光运动医学实验室, 广东 广州 510006
任何功能的充分稳定发挥是由负反馈机制和冗余机制维持的。将其中的负反馈机制称为功能内稳态(FSH)。维持FSH的非必须子功能(FNS)可以处于FNS特异内稳态(FESH)。打破FSH的特异的应激(FSS)也可以处于FSS特异内稳态(FSSH)。处于/远离FSSH的FSS称为成功/慢性应激。打破FNSH的应激称为常规应激。通过研究控制功能网络的深层网络,假设慢性/成功常规应激是冗余基因/通路的部分/完全激活。弱激光或单色光不能调节完全激活的冗余基因/通路,但可以促进部分激活的冗余基因/通路完全激活。冗余通路的调节已经初步获得了实验证据的支持,但冗余基因的调节有待进一步实验的证实。
生物光学 内稳态 冗余 应激 光生物调节作用 诊断 激光与光电子学进展
2012, 49(7): 071702