1 中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230027
2 中国科学技术大学苏州高等研究院，江苏 苏州 215123
3 中国科学技术大学微电子学院，安徽 合肥 230027
宫颈异常细胞与正常细胞在形态上存在较大相似性且细胞尺寸变化较大，这使得宫颈异常细胞的精准检测变得非常困难。鉴于此，开发了一种基于Transformer模型的宫颈异常细胞自动识别模型，以帮助病理学家作出更准确的诊断。提出了两种创新性方法，一是一种改进的Transformer编码器结构，通过引入深度（DW）卷积来高效获取图像的特征，捕捉图像中的全局依赖信息；二是自适应的动态交并比（IOU）阈值，在模型训练的不同阶段使用不同的IOU阈值，实现尽可能多的有效检测，提升模型的收敛速度和检测精度。在宫颈异常细胞数据集上，通过消融实验，证明了改进的Transformer编码器和动态IOU阈值的有效性。此外，与已有的宫颈异常细胞识别方法相比，所提出的方法在平均精度指标上有明显的提高。实验结果表明，所提出的方法能够高效且准确地识别宫颈异常细胞，且能辅助病理专家提高诊断准确率和效率，具有应用到临床的潜力。
医用光学 宫颈细胞病理图像 目标检测 医学图像处理
1 西南林业大学园林园艺学院, 云南 昆明 650233
2 北京市园林绿化科学研究院, 北京 100102
儿童沙坑是学龄前儿童重要的户外游乐场所, 同时具有较好的雨水下渗性能, 导致伴随周边地表径流而来的污染物容易在其中富集。 因此儿童在沙坑内玩耍时, 面临重金属类污染物进入体内的健康风险。 研究利用X射线荧光光谱法（XRF）快速、 无损的检测特点, 对北京市儿童沙坑重金属污染特征进行调查。 结果表明: （1）XRF对自制标准试样中Pb, Cu, As和Cd的测量值与理论值的准确度为-1.3%～7.5%, 精确度在1.1%～5.3%范围内, 均符合相关环境质量检测技术规范中规定的仪器检测准确度和精密度要求（均小于10%）; （2）4种重金属测量值与理论值之间均呈现极显著正相关关系（p<0.001）, 其决定系数（R2）分别为0.999, 0.999, 0.996和0.998, 基于结果建立了测量值和理论值的拟合方程; （3）应用XRF对北京市17家公园和13个居民小区内儿童沙坑重金属含量进行测定, 两组样点中Pb和As含量差异显著, 而Cu和Cd含量无显著差异。 4种重金属标准差的变异系数范围在0.24～0.43, 其中除Cd的变异系数小于0.3外, 其余重金属均大于0.3, 表明空间变异明显; （4）与北京市土壤元素背景值相比, 样点儿童沙坑4种重金属平均含量除As外, Pb, Cu和Cd明显高于背景值, 分别是背景值的1.87和1.53, 1.79和2.23, 12.02和11.68倍。 由此可见, 采样点儿童沙坑内Pb, Cu和Cd都有不同程度的富集, 其健康风险不容忽视。 XRF可以为儿童活动场所管理和维护提供准确、 快速的数据支撑。
便携式X射线荧光光谱仪 重金属 儿童沙坑 快速测定 Portable X-ray fluorescence spectrometer Heavy metals Children’s sandpits Rapid determination 光谱学与光谱分析
2022, 42(12): 3879
北京市园林科学研究院, 园林绿地生态功能评价与调控技术北京市重点实验室, 北京 100102
北京持续推进增彩延绿科技示范工程, 彩叶植物在城市园林建设和人居环境改善方面发挥着越来越重要的作用。 如果能够利用高光谱技术实现快速、 无损地观测城市彩叶植物区域分布特点及其生长特征变化, 可为进一步优化城市彩叶植物布局, 加快城市彩叶植物系统建设提供重要理论依据和数据支撑。 高光谱遥感技术的快速发展, 不仅提供了大量地被植物光谱信息, 而且也提高了光谱分辨率及其响应范围。 植物光谱具有一系列特征吸收谱带, 能够指示不同树种间的差异, 是高光谱进行树种识别的基础。 以北京城市常见不同色系彩叶植物15种为研究对象, 运用SR-3501便携式地物光谱仪分析了不同色系植物叶片秋季高光谱反射曲线特征; 通过对原始光谱数据进行微分变换和特征参数提取, 进一步研究了不同色系植物反射特征波段及特征参数差异性和变化规律。 结果表明: 大叶黄杨具备典型绿色植被光谱曲线特征, 即呈“峰”和“谷”的变化特征, 紫色系植物表现为同绿色系植物近似的光谱反射特征, 红色系植物与黄色系植物光谱反射特征相似; 从光谱吸收特征参数角度分析, 不同色系植物绿峰/红峰位置表现为红色系植物>紫色系植物>黄色系植物>绿色系植物, 而绿峰/红峰反射率、 红谷位置和红谷反射率均表现为黄色系植物>红色系植物>紫色系植物>绿色系植物; 不同色系植物叶片光谱三边特征参数具有一定的规律性, 三边参数可以作为区分不同彩色叶植物与绿色系植物的特征参数, 其中红边幅值与红边面积、 黄边幅值与黄边面积、 蓝边幅值与蓝边面积可分别作为紫色系植物、 红色系植物与黄色系植物区别于其他色系植物的重要光谱特征参数。
彩叶植物 高光谱特征 一阶导数 吸收特征参数 三边特征参数 Colorful plants Hyperspectral characteristic First derivative Absorption characteristic parameters Trilateral characteristic parameters 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China
2 National Innovation Center for Advanced Medical Devices, Shenzhen 518131, China
3 GBA Branch of Aerospace Information Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510530, China
4 School of Biomedical Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China
5 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
6 State Key Laboratory of Ophthalmology, Zhongshan Ophthalmic Center, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510060, China
7 School of Artificial Intelligence, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China
In this paper, we propose and demonstrate a dual-beam delay-encoded Doppler spectral domain optical coherence tomography (OCT) system for in vivo measurement of absolute retinal blood velocity and flow with arbitrary orientation. The incident beam is split by a beam displacer into two probe beams of the single-spectrometer spectral domain OCT system with orthogonal polarization states and an optical path length delay. We validate our approach with a phantom and in vivo experiments of human retinal blood flow, respectively.
optical coherence tomography ocular perfusion optic nerve head ophthalmology Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 011701
1 芜湖职业技术学院, 安徽 芜湖 241006
2 芜湖市生态环境局, 安徽 芜湖 241006
3 南通大学地理科学学院, 江苏 南通 226007
2020 年春节期间 (1 月 24 日-2 月 8 日), 受新冠肺炎疫情影响, 芜湖市居民活动水平降到最低, 但芜湖市却出现了三次不同程度的空气污染过程, 为探索芜湖市大气污染成因提供了契机。利用地面气象要素监测数据、激光雷达监测数据以及 HYSPLIT 后向轨迹模型分析了这三次污染过程的污染特征和成因。结果表明: 1 月 27 日 08:00-28 日 18:00 第一次污染过程, 是在本地基础排放量不变的情况下, 高湿静稳的大气环境诱发的 10 小时短暂性污染过程; 1 月 29 日 17:00-2 月 1 日 13:00 第二次污染过程, 是在重点企业排放量增加、大气扩散条件较不利的情况下, 受源自河北、河南、山东等地的污染气团远距离长时间的污染输送, 加剧污染程度, 最终形成 1 月 30-31 日 2 天的轻度污染; 2 月 2 日 19:00-4 日 07:00 第三次污染过程, 则是在不利的扩散条件下, 受源自江苏、浙江一带污染气团短时间输入性影响, 形成 2 月 3 日 1 天的轻度污染; 与 2019 年春节期间相比, 2020 年空气质量改善明显, 中度及以上污染天数减少了 100%, 轻度污染以上的污染时长减少 48 小时。 可见, 本地源减排是改善芜湖环境空气质量的根本, 区域性联防联控是应对污染天气的有效手段。
大气污染过程 芜湖 后向轨迹模型 气溶胶激光雷达 air pollution event Wuhu back trajectory model aerosol lidar 大气与环境光学学报
2021, 16(2): 127
中国石油大学(北京) 石油和化工行业油气太赫兹波谱与光电检测重点实验室，北京 102249
页岩是油气储层的主要类型之一，其微量有机质的准确表征是油气资源勘探中的一大热点和难点。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对不同原油含量(ppm级)的页岩进行测试与分析，结果表明，太赫兹光谱响应与页岩有机质含量存在单调关系：随着原油浓度增加，单位厚度太赫兹时域光谱幅值衰减系数线性增加。结合有效介质理论，确定了太赫兹介电常数与200 ppm以下原油含量之间的线性关系。研究表明，太赫兹时域光谱技术可作为页岩中微量原油表征的有效方法，对提高油气资源勘探效率具有重要意义。
原油 页岩 太赫兹 定量分析 ：crude oil shale terahertz quantitative analysis 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(5): 771
沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁 沈阳 110136
为提高激光沉积TA15钛合金力学性能，采用ANSYS有限元动力学分析中的谐响应分析，对超声场下激光沉积修复梯形槽底部表面振幅分布及质点振动情况进行了数值模拟，并对模拟结果进行了实验验证，最后对超声场下激光沉积修复试样的综合力学性能进行了实验研究。结果表明：超声场下梯形槽底部表面各质点呈现周期性运动特点，最大振幅在1.6 μm左右，对质点振幅进行测量，与模拟结果吻合较好。进行了超声场下激光沉积实验，沉积区硬度略有提高，修复试样抗拉强度提高3.2%，屈服强度提高7.1%，超声场下显微组织进行观察发现α片层变短。
超声场 激光修复 钛合金 显微组织 力学性能 ultrasonic field laser repair titanium alloy microstructure mechanical property 红外与激光工程
2015, 44(12): 3559
沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
通过物理实验、ANSYS有限元数值模拟和试验相结合, 研究了超声波在BT20钛合金熔池中的传播作用机理, 设计阶梯型变幅杆, 并将之用于激光沉积修复过程中。物理实验结果表明, 声流效应在BT20钛合金熔池中占据主导地位。模拟结果表明, 阶梯型变幅杆的设计可以最大化的扩大振幅且振幅分布较为均匀, 做成可拆卸的变幅杆可以在满足试验条件的基础上增加试验的灵活性。将超声作用在熔池内部, 可以加快冷却速度, 缩短凝固时间, 使沉积层中的α片层组织变短, 可使沉积修复区域硬度提高。
声流作用 阶梯型变幅杆 激光沉积修复 振幅均匀 acoustic streaming function ladder type amplitude laser deposition repair amplitude uniformity
