李少辰 1,2,3张爱武 1,2,3,*张希珍 1,2,3杨志强 1,2,3李梦南 1,2,3
1 首都师范大学资源环境与旅游学院，北京 100048
2 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室，北京 100048
3 首都师范大学空间信息技术教育部工程研究中心，北京 100048
植物三维表型结构信息在生物育种和基因组研究中尤为重要。为了能够有效、快速、无损地实现对植物三维表型信息的提取，以玉米为例，提出一种从图像生成的三维点云提取玉米幼苗叶片尺度的三维表型结构信息的方法。首先利用运动恢复结构算法将手机获取的图像重建生成三维点云；然后结合ExGR指数、条件欧氏聚类算法从环境背景中自动提取玉米幼苗，进而采用区域增长算法分割叶片；最后计算玉米幼苗的株高、三维体积、叶片面积和叶片周长等三维表型结构信息，并分析表型信息随时间的动态变化。结果表明，与真实值相比，所提方法计算的株高、叶片面积和叶片周长的均方根误差（RMSE）分别为0.77 cm、1.62 cm2和1.21 cm，平均绝对百分比误差（MAPE）分别为3.23%、8.27%和4.75%，且决定系数R2均达0.98以上。所提方法可以有效地无损提取玉米幼苗三维表型结构信息，并可以拓展到对其他柱状结构植物的表型信息提取方面。
三维点云 植物表型 可见光植被指数 叶片分割 动态监测 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0210002
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Applied Physics and Chemistry, Ministry of Education, and Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Science, North Western Polytechnical University, Xi’an 710072, China
2 Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore, Singapore 117583, Singapore
3 LEES Program, Singapore-MIT Alliance for Research & Technology (SMART), Singapore 138602, Singapore
A polarization-insensitive plasmonic absorber is designed consisting of Au fishnet structures on a TiO2 spacer/Ag mirror. The fishnet structures excite localized surface plasmon and generate hot electrons from the absorbed photons, while the TiO2 layer induces Fabry–Perot resonance, and the Ag mirror acts as a back reflector. Through optimizing the TiO2 layer thickness, numerical simulation shows that 97% of the incident light is absorbed in the Au layer. The maximum responsivity and external quantum efficiency of the device can approach 5 mA/W and ～1%, respectively, at the wavelength of 700 nm.
plasmonic absorber Fabry–Perot resonance internal photoemission surface plasmon Chinese Optics Letters
2020, 18(5): 052402
1 西安电子科技大学 机电工程学院，西安 710071
2 上海航天控制技术研究所，上海 201109
3 西安电子科技大学 机电工程学院，西安 710071；西北核技术研究院，西安 710024
实验研究发现，射频滤波器在连续波和超宽带脉冲条件下其带外传输性能基本一致，但在带内某些频段，超宽带脉冲环境下滤波器的传递函数远大于1。此外，滤波器在超宽带脉冲下的时域响应还出现了脉冲振荡特征。针对这些现象，从滤波器的非线性无源互调和Q值效应的两个方面，分析了滤波器在超宽带脉冲作用下的响应机理，初步解释了上述现象。此外，通过不同辐射场强下的测量结果可知，滤波器无源互调还出现了非线性现象，使得测量结果的普适性受到一定限制。基于传递函数的预测结果表明，连续波测量结果的预测波形无论是从能量上还是从峰值功率上都明显小于实测结果。这些都反映出，滤波器在超宽带脉冲环境下的响应机理与在连续波环境下的响应机理明显不同，其预测结果也差异较大。也就是说，连续波测量结果不可用于超宽带脉冲的效应分析和评估。
超宽带 射频滤波器 无源互调 传递函数 Q值 ultra wide band RF filter passive intermodulation Q value transfer function 强激光与粒子束
2020, 32(3): 033201
为降低夜间行车导致交通事故的概率,在能见度不理想的行车环境中为车辆提供主 动安全系统,依据汽车辅助驾驶系统的基本要求,基于远红外传感技术设计出夜间行人 辅助模型。该模型通过远红外传感器来捕捉原始的数据源,利用灰度统计技术获取候选区域(Regions of interest),构造 出多尺度概率模板,在此基础上对数据源进行匹配检测,通过多帧校验综合处理技术进一步改善 模型的漏检率和检测率。实验结果表明:该模型的概率模板在匹配精度上相对于业内常用方法有了 较大程度的提高,能在郊区和市区交通路况下使用,实用性较好。
图像与信息处理 夜间行车 汽车辅助驾驶 灰度统计 多尺度 多帧校验 image and information processing night driving automobile auxiliary driving gray-scale statistics multi-scale multi-frame check
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 西安交通大学 电子信息学院, 西安 710049
在半导体器件高功率电磁脉冲效应数值模拟中，真实器件的物理模型构建较为困难。为了解决这一问题，以某型单向瞬态电压抑制(TVS)二极管为例，对其进行测试获取建模所需的参数信息。通过X光成像、扫描电子显微镜(SEM)及杂质染色等技术手段，获得了该器件PN结正对面积大小、PN结深度等结构参数。通过实验测量了二极管的反向击穿电压和电容曲线，结合数值计算，推导出了二极管的杂质浓度。利用本次实验获得的参数，结合数值计算的结果，建立了该型号二极管的真实半导体物理模型。对该模型进行了数值仿真，计算了器件的伏安响应曲线并与实验值进行了比对，计算结果与实验值吻合较好。本次的方法除了可以直接用于PN结型器件的建模外，也为其他器件物理模型的建立提供了参考，可在半导体器件效应数值模拟研究中得到应用。
TVS二极管 半导体建模 数值模拟 参数提取 TVS diode semiconductor modeling numerical simulation parameter extraction 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033202
1 西安交通大学 电子信息学院, 西安 710049
2 苏州珂晶达电子有限公司, 江苏 苏州 215021
3 西北核技术研究所, 西安 710024
采用基于半导体漂移扩散模型的数值模拟软件对高功率微波(HPM)作用下GGMOS型的静电放电(ESD)防护器件效应进行了数值模拟研究。对ESD器件在HPM作用下的响应特性及器件内部的物理图像进行了数值模拟。数值模拟的结果表明，外部注入HPM信号的幅值和频率是影响ESD器件的因素，在加载30 ns脉宽的HPM脉冲作用下，器件内部达到的最高温度与信号幅值成正指数关系。在给ESD注入相同幅值的HPM信号时，频率越大，器件达到失效温度所需要的时间越长。
高功率微波 静电放电器件 半导体 数值模拟 high power microwave MOSFET MOSFET electrostatic discharge device semiconductor numerical simulation 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033024
采用基于半导体漂移扩散模型的数值模拟软件对高功率微波（HPM）作用下金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）的响应进行了数值模拟研究。对MOSFET在HPM作用下的输出特性以及器件内部响应进行了数值模拟。计算结果表明，在MOSFET栅极加载HPM后，随着注入HPM幅值的增大，会使得器件的正向电压小于开启电压，从而使得输出电流的波形发生形变。在器件内部，导电沟道靠近源极一端的电场强度最大，热量产生集中在这一区域。在脉冲正半周期时，温度峰值位于沟道源极一端，负半周期时，器件内部几乎没有电流，器件内的温度峰值在热扩散效应的影响下趋向于导电沟道中部。
高功率微波 金属氧化物半导体场效应管 半导体 high-power microwave metal-oxide-semiconductor field effect transistor semiconductor 强激光与粒子束
2015, 27(10): 103242
1 西北核技术研究所, 西安 710242
2 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
在HPM效应实验中经常可以获得区间删失数据，为了能够合理利用这类数据对HPM效应进行有效分析，需要对它进行处理。根据电子器件的微波失效机理和实验现象，基于插值方法的思想，在充分利用删失数据信息情况下建立了不同阶插值精度的数据处理方法。理论分析可知，高阶精度处理方法要优于低阶精度方法。此外，根据构建的区间删失数据，通过统计分析可知，处理后数据与原始数据在统计意义上没有显著差异，可用于HPM效应研究，为数据的可靠分析提供了有利支撑。
HPM效应 区间删失数据 数据处理 统计分析 HPM effect interval censored data data processing statistical analysis
提出了一种基于贝叶斯验后概率的序贯检验方法，建立了检验的判别准则，给出了判别准则临界值的计算方法。在给定截尾实验次数的条件下，提出了一种截尾方案，建立了截尾判断方法。将其用于解决验证效应物在微波作用下失效概率达到给定水平的微波效应实验设计问题，给出了相应的实验方案和所需样本量的估计。最后,通过实例对上述方法的应用过程进行了说明，并和现有方法进行了分析比较。
序贯分析 贝叶斯方法 微波效应 实验设计 样本量 sequential test Bayesian method microwave effect design of experiment sample size
1 兰州大学草地农业科技学院, 甘肃 兰州 730020
2 兰州大学青藏高原生态系统管理国际中心, 甘肃 兰州 730000
3 兰州大学分析测试中心, 甘肃 兰州 730000
4 甘肃省出入境检验检疫局, 甘肃 兰州 730020
5 兰州大学生命科学院, 甘肃 兰州 730000
采用微波密闭消解电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)对青藏高原土壤-牧草-家畜矿物质系统中无机元素K, Ca, Na, Mg, P, S, Fe, Cu, Mn, Mo, Co和Zn的含量进行了测定, 对土壤样品消解采用HNO3-HF-H2O2酸溶体系, 而草畜样品消解则采用HNO3-H2O2酸溶体系, 以简化实验操作, 降低空白值。 方法的相对标准偏差均在5%以下, 回收率93.5%～113.5%。 实验表明该方法具有良好的准确度和精密度, 验证了分析数据的可靠性, 为研究青藏高原土-草-畜矿物质系统中矿物质元素含量、 循环、 互作以及在放牧补饲生产中科学运用矿物质元素与添加剂提供了科学依据。
青藏高原 土-草-畜 电感耦合等离子体发射光谱 常量元素 微量元素 Qinghai Tibetan Plateau Soil-grass-animal mineral system ICP-AES Macro element Trace element
