1 西安工业大学 电子信息工程学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学 发展规划处，陕西 西安 710021
3 西安工业大学 机电工程学院，陕西 西安 710021
为解决X射线底片焊缝缺陷分割精度不高、边界信息模糊的问题，本文提出一种改进的Dilated_Pooling_Unet（DP_Unet）网络分割模型。首先，在上下采样间加入编解码信息提取模块DP_block，旨在下采样后最大限度地保留原始缺陷语义信息及减少连续卷积与池化操作造成的损失；然后，在模型中添加GAM注意力机制重点关注焊缝缺陷部分，有效提升缺陷特征通道的学习能力，降低背景噪声影响；最后，提出一种融合二元交叉熵和DiceLoss的混合损失函数，用于解决网络训练时不均衡的正负类数据问题。实验数据集由公开数据集GDX-ray缺陷数据集组成。实验结果表明，本文所提方法在GDX-ray数据集上有较好表现，Dice值达到了93.45%，与基线算法相比均有显著提高。该方法具有良好的分割性能，优于传统的分割算法，有效提高了底片焊缝缺陷分割精度。
焊接检测 缺陷分割 DP_Unet 注意力机制 welding detection defect segmentation DP_Unet attention mechanism 光子学报
2023, 52(12): 1210003
1 西安工业大学 兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学 发展规划处，陕西 西安 710021
3 西安工业大学 电子信息工程学院，陕西 西安 710021
4 西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710021
针对现有人体姿态估计网络在追求高精度检测时，网络结构设计复杂、模型参数量较大、检测效率较低的问题，本文提出了一种基于自适应特征感知的轻量级人体姿态估计算法。首先利用轻量化Ghost模块重构人体姿态估计的特征提取网络，减少网络参数量；其次设计了一种轻量级自适应特征感知的注意力机制，在降低网络模型复杂度的同时加强通道间信息有效交流，有效改善关键点定位效果；最后采用Huber Loss损失函数优化模型训练，实现异常点的更优预测，增强模型鲁棒性。在COCO数据集上进行验证，实验结果表明，与基准RMPE算法相比，改进后模型的检测精度提升了约0.5%，参数量减少了56.0%，网络运算量降低了32.6%，模型体积压缩了约57.0%，模型检测速率提升约2.1倍。本文改进后的人体姿态估计模型在压缩模型体积的同时提高了检测效率，增强了模型鲁棒性。
人体姿态估计 轻量化 自适应特征感知 Ghost模块 Huber Loss human pose estimation lightweight adaptive feature perception ghost module Huber Loss
1 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学计算机科学与工程学院，陕西 西安 710021
3 西安工业大学发展规划处，陕西 西安 710021
4 西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710021
水下环境存在光线差、噪声大等复杂情况，导致传统水下目标检测方法检测精度较低、漏检率较高。针对上述问题，在现阶段通用的Faster R-CNN的基础上，提出一种自动色阶与双向特征融合的水下目标检测算法。首先，采用自动色阶对水下模糊图像进行增强处理；其次，采用PAFPN进行双向特征融合，以增强对浅层信息的表达能力；然后，在训练前后均引入柔性非极大值抑制（Soft-NMS）算法，来修正并生成候选目标区域；最后，采用FocalLoss函数，解决正负样本分配不均衡的问题。实验结果表明，所提算法在URPC2020数据集上的检测准确率可达59.7%，召回率可达70.5%，相比现阶段通用的Faster R-CNN算法，分别提高了5.5个百分点和8.4个百分点，有效提高了水下目标检测的准确率。
目标检测 图像增强 特征金字塔 柔性非极大值抑制 FocalLoss函数 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0610012
1 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710021
3 兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃 兰州 730070
针对红外图像和可见光图像配准过程中模态和尺度差异影响下特征点难配准的问题，提出了一种基于模态转换结合鲁棒特征的红外图像和可见光图像配准算法。首先，利用生成对抗网络从可见光图像中生成相应的伪红外图像；其次，通过加速鲁棒特征（SURF）算法提取红外图像的特征点位置信息结合改进的鲁棒特征描述子（PIIFD）实现特征描述；然后，基于Hilbert空间重构的核方法，建立了单高斯鲁棒点匹配模型，在存在异常值的情况下估计映射；最后，采用加权最小二乘法估计变换类型实现图像配准。实验结果表明，与其他算法相比，所提算法可提高红外图像和可见光图像尺度差异大情况下的配准精度，有效配准率达到96%且鲁棒性强。
图像处理 图像配准 鲁棒点匹配 特征提取 生成式对抗网络 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0410013
郑州大学机械与动力工程学院, 河南 郑州 450007
为了探索纳秒脉冲激光在单个微观形貌内的路径规划问题, 借助COMSOL Multiphysics有限元仿真分析软件, 对脉冲激光加工微凹坑时的温度变化和烧蚀去除材料进行了模拟预估。建立了灰铸铁缸套经高能量激光照射后的温度场和变形场模型, 在多物理场耦合作用下, 探索单点凹坑精度和效率受激光作用时间、功率等因素的影响, 建立预估数据模型, 最终仿真试验结果显示: 凹坑半径r2∝ ln(t), 深度与时间呈线性关系, 体积随时间呈二次分布。基于此仿真数据模型探索多点打击规划原则, 寻找最优重叠率, 并通过试验证实其可行性。
激光加工 COMSOL仿真 多场耦合 微织构 laser machining COMSOL simulation multifield coupling micro-texture
西安工业大学电子信息工程学院, 陕西 西安 710021
针对SiamRPN(Siamese Region Proposal Network)在目标被短时遮挡以及外观剧烈变化的情况下存在定位不准确的问题,提出一种结合目标跟踪缓冲区与三元组损失的目标跟踪算法。该算法首先将原有的固定模板改为动态模板,提升复杂环境下相似度判别的可靠性;然后在模板缓冲区稀疏地缓存目标外观以应对跟踪过程中非语义样本的干扰,增强目标跟踪的鲁棒性;最后应用三元组损失以充分利用目标的正负样本特征,使跟踪更加具有判别能力。使用OTB100数据集进行实验,结果表明所提算法的成功率曲线下面积较SiamRPN提高了0.021,平均中心位置误差降低了25.56 pixel,平均重叠率提高了25.2%。
机器视觉 孪生网络 区域提议网络 缓冲区 三元组损失 激光与光电子学进展
2021, 58(20): 2015002
西安工业大学电子信息工程学院, 陕西 西安 710021
为了解决消费级无人机(UAV)视频图像在传输过程中出现的高时延、低可靠性等问题,提出一种适用于消费级无人机的视频传输算法。发送图像时,对视频流进行分帧分片,采用分量变换,对Y,Cr,Cb三分量进行三级离散小波正变换、位平面分解、组织编码、并行传输处理。接收过程与发送过程相逆,将接收的完整图像存入二级缓存区以进行后续处理。小波变换保证了图像传输的可靠性,图像编码减轻了图像传输的负荷,图像并发及二级缓存接收进一步提高了图像的实时性。在传输距离为20m的WIFI环境下,对分辨率为640×480、1280×720图像分别进行测试。640×480图像下,接收帧率均值为47.7frame/s,时延均值为35.7ms,结构相似性(SSIM)均值为0.984,方均根误差(RMSE)均值为1.61;1280×720图像下,指标依次为28.8frame/s、45.9ms、0.978、2.68。实验结果表明,当消费级无人机在超低空拍摄时,所提算法能够满足高清视频流实时可靠传输的要求,也可应用在其他图像传输领域。
图像处理 离散小波正变换 离散小波逆变换 图像二级缓存 小波逼近 高清视频传输 激光与光电子学进展
2020, 57(24): 241021
采用拉曼光谱法对药用植物丹参根鲜样不同组织部位进行原位检测,以考察丹参酮类成分在丹参根中不同组织上的分布。结果表明: 丹参酮IIA标准品在1668、1620、1579、1535、1479 cm-1出现较强峰,丹参根周皮、韧皮部也在1667/1665、1618/1613、1576/1575、1533/1532、1477/1480 cm-1出现较强峰,周皮、韧皮部与丹参酮IIA标准品谱图之间的匹配度分别为74.9%、49.4%; 而木质部与丹参酮IIA标准品无相对应的拉曼峰,与隐丹参酮、二氢丹参酮标准品谱图之间的匹配度很低,分别仅为4.4%、5.6%,不足以证明有丹参酮类成分存在; 因此得出丹参根周皮和韧皮部中均有丹参酮类成分的分布,且主要成分为丹参酮IIA,而木质部中无丹参酮类成分分布的结论。虽然丹参根周皮和木质部均呈红色,但拉曼光谱检测发现丹参酮类成分的分布与周皮细胞颜色分布之间呈正相关性,与木质部细胞颜色分布无相关性,这提示颜色判别法分析丹参酮类成分的分布具有一定的局限性,而利用拉曼光谱法可快速的获得丹参酮类成分在丹参根中的分布情况,凸显了拉曼光谱用于丹参根中化学成分原位检测的优势。
丹参根 拉曼光谱 原位检测 丹参酮类成分 Danshen’s roots Raman spectroscopy in situ Detection Tanshinones
1 中国计量大学光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
2 厦门大学材料学院, 福建 厦门 361000
利用碳热还原法制备了LaSi3N5∶Ce3+蓝色荧光粉, 重点研究了原料中掺C量和退火对样品纯度及发光性能的影响。 通过X射线衍射仪和荧光光谱仪分别表征样品的晶体结构和发光性能。 研究结果表明: 1 600 ℃时能够合成主相为LaSi3N5∶Ce3+的荧光粉。 在360 nm紫外光激发下样品可获得波段范围在380~600 nm的单峰宽带发射谱, 归结于Ce3+的5d-4f的能级跃迁。 当nC/nLa=4/1时样品发光强度达到最大, 并且光谱出现先红移后蓝移的现象。 经过退火的样品的发光强度与退火前相比提高了60%~345%。 将热处理后的nC/nLa=4/1的样品与商用YAG混合涂覆在UV芯片上(λem=365nm)封装成WLED, 证实了LaSi3N5∶Ce3+在白光LED领域潜在的应用价值。
碳热还原法 荧光粉 热处理 Carboththermal reduction method Phosphors WLED WLED Heat-dealing 光谱学与光谱分析
2017, 37(10): 3032
