1 北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876
2 中国电波传播研究所 第三研究部，山东 青岛 266108
针对小目标在整幅图像中占比很低，且目标周围存在大量杂波，提出了一种基于联合方向梯度（Associated Directional Gradient，ADG）和均值对比度（Mean Contrast，MC）的红外弱小目标检测算法。该算法由两个模块组成：ADG利用红外弱小目标的高斯分布模型，将单一方向的梯度与一个相邻方向上的梯度相加组成新的联合梯度特征，增强真实目标、抑制背景杂波的同时能够消除高亮边缘对目标检测效果的影响；MC融入方向信息来计算目标的多方向对比度，选用多方向对比度的最小值抑制结构噪声，并将均值滤波的思想引入对比度的计算，抑制背景中的孤立噪声，进一步降低检测的虚警率。在实际红外图像上的实验结果表明，该算法在增强目标信噪比和抑制背景噪声方面，能够取得较好效果。
红外图像 目标检测 联合方向梯度 均值对比度 infrared image target detection associated directional gradient mean contrast
1 郑州科技学院 信息工程学院，河南 郑州 450064
2 河南大学 计算机与信息工程学院
3 中共开封市委党校，河南 开封 475001
4 河南大学 河南省大数据分析与处理重点实验室
5 河南大学 河南省智能技术与应用工程技术研究中心，河南 开封 475004
针对多模式合成孔径雷达(SAR)成像处理中存在的计算效率不足问题，提出了一种基于GPU的多模式SAR统一成像并行加速方法。为充分利用GPU 的显存资源，提高算法的运算效率，利用共享内存对矩阵转置、矩阵相乘等部分进行大规模数据并行计算。实验结果表明，该算法大幅度提升了多模式SAR 成像的计算效率，最高加速比达到55.62，解决了GPU 显存空间利用率较低的问题。
合成孔径雷达 图形处理器 多模式 并行加速 Synthetic Aperture Radar Graphic Processing Unit multi-mode parallel acceleration 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(8): 1037
1 武汉理工大学 资源与环境工程学院, 武汉 430070
2 金堆城钼业股份有限公司 矿山分公司, 陕西 714102
随着现场混装乳化炸药的广泛应用, 露天爆破施工中存在着堵塞物渗入乳化炸药, 间接改变堵塞长度, 降低爆破效果的情况。为研究露天爆破堵塞物对混装乳化炸药影响, 先后开展了填塞模拟试验、数值模拟试验及现场爆破试验。首先, 采用4种常用孔径的PVC管模拟炮孔, 使用钻孔岩屑模拟炮孔堵塞, 系统研究了填塞过程中炸药药柱顶部岩屑渗入炸药情况; 其次, 借助LS-DYNA软件进行单孔爆破数值模拟, 通过观察测点的应力值变化, 探究了药柱顶部混入堵塞物对爆炸威力产生的影响; 最后, 以金堆城露天台阶爆破为工程背景, 在装药过程中设置物理隔离改善堵塞工艺, 通过对比物理隔离前后的爆破效果分析堵塞物对混装乳化炸药的影响。结果表明: 在乳化炸药填塞过程中, 药柱顶部首先出现炸药上溢现象, 在填装完成后受重力影响岩屑逐渐渗入乳化炸药, 且随着孔径的增大, 相同时间内岩屑的渗入长度不断增大; 数值模拟结果表明, 不同监测点位的应力值均有所下降, 堵塞物的渗入降低了顶部炸药的爆炸威力; 对现场爆破后的顶部岩石进行块度分析发现, 对比常规装药过程, 采取堵塞隔离措施后, 爆区内岩石主要块度分布从20~40 cm降低为0~20 cm, 且超过60 cm的岩石占比由6.13%降低至1.81%。综上, 堵塞物渗入对乳化炸药的威力及爆破效果影响显著, 通过采取物理隔离手段分离堵塞物与炸药可以有效改善爆破效果。
堵塞长度 混装乳化炸药 爆破块度 数值模拟 现场试验 stemming length mixed emulsion explosive blasting fragmentation numerical simulation field test
强激光与粒子束
2023, 35(11): 113002
1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
本文采用多级方法（MPM）对涂覆石墨烯的双椭圆和圆柱并行纳米线波导的基模的有效折射率进行了计算，并采用有限元法（FEM）对计算结果进行了验证。本文研究了两种计算方法的结果之间的相对误差随MPM展开项数的最大值、工作波长、费米能、椭圆柱形纳米线的半长轴及半短轴、纳米线表面之间的横向间距，以及圆柱形纳米线的相对高度等变化的规律。通过对照计算结果得到以下规律：随着级数展开项数增大，MPM的结果越接近FEM的结果；随着工作波长和费米能增大，有效折射率实部和虚部的相对误差均增大；随着圆柱形电介质纳米线的半径和椭圆柱形纳米线的半长轴增大，有效折射率实部的相对误差增大，而其虚部的相对误差减小；随着椭圆柱形纳米线的半短轴增大，有效折射率实部的相对误差减小，而其虚部的相对误差增大；随着纳米线表面之间的横向间距和圆柱形纳米线的相对高度增大，有效折射率实部和虚部的相对误差均减小。这些现象均可以通过场分布得到解释。在本文的计算范围内，相对误差均保持在10-3量级。该研究工作为混合型电介质并行纳米线波导的设计、制作和应用提供了理论基础。
石墨烯 纳米线 波导 多极方法 有限元法 光学学报
2023, 43(22): 2213002
太原理工大学化学工程与技术学院，太原 030024
以四丙基氢氧化铵为模板剂，商业硅溶胶为硅源，在100 ℃下合成了晶种溶液。同时，在无模板剂体系下，以晶种溶液辅助成功合成了结晶度良好的ZSM-5沸石，并探究了其合成条件。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线荧光光谱(XRF)和氨气程序升温脱附(NH3-TPD)测试方法对合成的沸石样品进行表征。结果表明：在无模板剂存在下，仅添加0.5%(质量分数)晶种溶液即可合成ZSM-5沸石；同时，在最佳合成条件下，170 ℃晶化8 h可合成亚微米级ZSM-5沸石团聚体，粒径为500 nm左右。此外，在偏三甲苯异构化反应中，硅铝比为30的样品具有更好的催化性能，其偏三甲苯质量转化率、均三甲苯质量收率及均三甲苯选择性分别为32.81%、20.81%和63.42%。
ZSM-5沸石 晶种溶液 绿色合成 无模板剂 团聚体 异构化 ZSM-5 zeolite seed solution green synthesis template-free aggregate isomerization
南京理工大学瞬态物理国家重点实验室，江苏 南京 210094
针对圆形截面非均匀流场的速度分布测量问题，提出了基于激光吸收光谱技术的圆形燃烧场流场速度二维重建方法。建立了激光光谱吸收率与流场速度分布的物理模型，重建了光谱吸收系数分布并对流场速度分布进行了数值模拟。结果表明，对于圆形区域速度分布重建，在信噪比为15 dB的重建验证中平均相对误差稳定在3.73%，在信噪比大于35 dB时，重建结果的平均相对误差稳定在1.50%以下，且对于不同的输入模型下（双峰、环形）的速度分布重建该方法重建结果稳定，本文使用的重建方法能够较准确地反映流场速度的分布情况，可实现对极坐标下圆形区域及环形区域速度分布的重建。研究结果可为激光吸收光谱技术在发动机流场气体诊断中的应用提供技术支撑。
光谱学 激光吸收光谱 多普勒效应 二维重建 光学测量 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1730004
1 中国刑事警察学院侦查与反恐怖学院，辽宁 沈阳 110854
2 中国科学院沈阳自动化研究所海洋信息技术装备中心，辽宁 沈阳 110169
针对传统图像融合算法目标不突出、边缘及纹理细节不清晰或缺失、对比度降低等问题，提出一种基于引导滤波（GF）和双树复小波变换（DTCWT）的红外与可见光图像融合算法。首先，根据红外与可见光图像的特点，在DTCWT分解前对可见光图像进行GF增强，同时对经DTCWT分解后的红外高频分量进行GF增强；然后，根据不同频带系数特点，提出一种基于显著性的自适应加权规则对红外与可见光低频子带分量进行融合，采用一种基于拉普拉斯能量和（SML）与梯度值向量的规则对不同尺度、方向下高频子带进行融合；最后，对融合后的高、低频系数进行DTCWT逆变换以得到最终重构图像。将所提算法与6种高效融合算法进行对比评价，实验结果表明，所提融合算法在不同场景下具有显著的目标特征，同时背景纹理和边缘细节清晰，整体对比度适宜，并且在4类客观评价指标上也取得了较好的效果。
图像处理 红外与可见光 引导滤波 双树复小波变换 显著性自适应加权 拉普拉斯能量和与梯度值向量 激光与光电子学进展
2023, 60(10): 1010008
1 青岛理工大学土木工程学院, 青岛 266520
2 青岛理工大学海洋环境混凝土技术教育部工程技术研究中心, 青岛 266520
3 中国科学院海洋研究所, 青岛 266071
氯离子传输是影响海洋工程钢筋混凝土服役寿命的关键因素。海洋大气中的氯离子可导致钢筋严重锈蚀, 使混凝土结构的承载力降低和耐久性退化, 严重威胁海洋工程钢筋混凝土结构的服役安全。但盐雾环境下的氯离子在混凝土中的传输机制极为复杂, 呈多因素特征, 需精确的盐雾试验来研究, 并需要针对性更强的模型来描述其传输行为。鉴于此, 本文对国内外盐雾环境下混凝土中氯离子传输的研究现状进行了系统综述, 总结了海洋盐雾环境下探究混凝土中氯离子侵蚀的试验方法, 讨论了影响氯离子传输的因素, 归纳了氯离子传输模型, 为海洋大气环境下钢筋混凝土结构的工程实践及科学研究提供借鉴和参考。
盐雾环境 混凝土 氯离子传输 测试方法 影响因素 传输模型 salt spray environment concrete chloride ion transport testing method influence factor transport model
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications & School of Science, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
2 Institute of Modern Optics, Nankai University, Tianjin 300071, China
3 Tianjin Key Laboratory of Micro-Scale Optical Information Science and Technology, Tianjin 300071, China
-based avalanche photodetectors (APDs) have gained increasing attention because of their excellent photoelectric conversion capability in the UV solar-blind region. Integrating high-quality epitaxial with p-type semiconductor remains an open challenge associated with the integration difficulty on alleviating its defects and dislocations. Herein, we construct an APD consisting of epitaxial /La0.8Ca0.2MnO3 heterostructure. The pn junction APDs exhibit a high responsivity of 568 A/W as well as an enhanced avalanche gain of up to at a reverse bias voltage of 37.9 V. The integration capability demonstrated in this work provides exciting opportunities for further development of high-performance -based electronics and optoelectronics.
avalanche photodetector Ga2O3 solar-blind pn junction Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051604
