宽色域技术是目前画质增强方向的研究热点之一，该技术可以大大提高视频图像的色彩还原能力，改善人眼的视觉感受。扩展色域的方法主要分为3个方向，传输“负”值色光、高饱和三原色以及多原色。首先简述了宽色域技术的研究意义，然后主要对现有标准色域和主流宽色域标准进行了介绍，并且详细阐述了多原色宽色域的成像与显示技术，最后讨论了该领域待解决的问题以及未来发展趋势。
宽色域 多原色 颜色空间 成像与显示 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0400007
中国电子科技集团公司第二十九研究所， 成都 610036
卫星激光通信链路是一项实现卫星大规模星座组网的关键技术。相干激光链路灵敏度高、抗背景干扰、速率升级空间大，在星间激光链路中应用广泛。文章建立了带有前置掺铒光纤放大器(EDFA)的卫星相干激光通信终端的信噪比分析模型，仿真分析了EDFA功率增益、EDFA噪声系数、本振光功率、信号光功率、光放后端光带宽、基带前端电带宽对终端输出信噪比的影响以及各种输出噪声功率占比的情况，得到了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比参数特性。
卫星激光通信 相干激光通信 光纤放大器 信噪比 误码率 satellite laser communication coherent laser communication optical fiber amplifier signal to noise ratio bit error rate
1 重庆理工大学 理学院，重庆400054
2 四川云辰园林科技有限公司，四川宜宾644000
为了实现电致发光（Electroluminescent，EL）条件下太阳能电池的高精度裂纹和碎片缺陷检测，将多尺度YOLOv5（You Only Look Once version 5）模型用于真实工况下的太阳能电池缺陷检测。首先，提出一种融合可变形卷积（Deformable Convolutional Networks Version 2，DCNv2）和坐标注意力（Coordinate Attention，CA）的改进特征提取网络，拓宽小目标缺陷的感受野，有效增强小尺度缺陷特征的提取。其次，提出一种名为CA-PANet的改进路径聚合网络（Path Aggregation Network，PANet），将CA与跨层级联整合在路径增强结构中，实现浅层特征的复用，使深层特征和浅层特征结合，增强不同尺度缺陷的特征融合，提高缺陷的特征表达能力，提升缺陷检测框的准确度。轻量级CA的计算成本低，保证了模型的实时性。实验结果表明，融合DCNv2与CA注意力的YOLOv5模型平均精度均值（Mean Average Precision， mAP）值可达95.4%，较YOLOv5模型提高3%，较YOLOX模型提高1.4%。每秒帧数（Frames Per Second， FPS）可达51，满足工业实时性需求。对比其它算法，改进YOLOv5模型能精确检测到太阳能电池的微裂纹和碎片缺陷，能满足光伏电站真实工况下的实时高精度缺陷检测需求。
太阳能电池 缺陷检测 YOLOv5 可变形卷积 注意力网络 solar cells defect detection YOLOv5 deformable convolution v2 attention networks 光学 精密工程
2023, 31(12): 1804
回顾性分析中晚期胸部恶性肿瘤（食管癌、肺癌）患者放疗前后淋巴细胞与单核细胞比值（Lymphocyte/monocyte ratio，LMR）的预后意义。收集2017年01月至2021年12月在江苏盛泽医院进行放射治疗的中晚期肺癌、食管癌患者的临床资料进行回顾性分析，共74例。采集患者外周放疗前、后1周内血常规，并记录LMR，建立受试者工作特征曲线（ROC）以获得总生存期（OS）最佳截断值，分析患者放疗前后LMR与预后的相关性。用Kaplan-Meier法制作总OS生存曲线，用Cox比例风险回归模型进行单因素、多因素分析。结果显示：全组中位随访时间15个月，中位年龄70岁，根据ROC曲线得到放疗前LMR最佳临界值为2.46，曲线下面积（AUC）=0.719；放疗后LMR最佳临界值为1.07，AUC=0.682。Kaplan-Meier曲线显示，放疗前后高LMR组预后均较好（p<0.05）；Cox风险比例模型单因素分析显示临床分期、诊断、联合治疗与否，放疗前后LMR均与预后有关；多因素分析结果表明，临床分期、联合治疗、放疗前后LMR是中晚期肺癌、食管癌患者接受放疗后的独立预后因素（p<0.05）。提示放疗前后LMR均与中晚期胸部肿瘤患者的预后有关，高LMR组的中晚期肺癌、食管癌放疗患者的预后较好。
中晚期肺癌 中晚期食管癌 放射治疗 淋巴细胞/单核细胞比值 Middle and advanced lung cancer Middle and advanced esophageal cancer Radiotherapy Lymphocyte/monocyte ratio 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(3): 030305
西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
针对热红外图像中目标缺少细节信息而导致跟踪精度不高的问题，提出一种基于位置感知的目标跟踪方法。首先使用深度空洞残差网络（D-ResNet）提取语义特征，鲁棒表征热红外目标；然后设计位置感知模块，有效感知目标在特征图上的空间位置，提高算法的定位精度；并引入通道注意力模块，在通道域上筛选特征图信息，抑制干扰信息；接着引入区域提取网络，完成目标分类和边框回归；最后使用RGBT234热红外序列对网络进行微调，确保网络能有效学习热红外目标信息。所提方法在VOT-TIR2019、GTOT数据集上分别获得75.3%和91.4%的准确率，速度为30 frame/s。实验结果表明：所提方法在热红外场景下能获得较高的跟踪精度，并能有效应对遮挡、相似物干扰、尺度变化等目标跟踪过程中的常见挑战。
热红外目标跟踪 位置感知 通道注意力 深度空洞残差网络 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210007
1 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室，气候与环境变化国际合作联合实验室，气象灾害预报预警与评估协同创新中心，中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室，江苏 南京 210044
2 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京 100081
3 中国气象局广州热带海洋气象研究所，广东 广州 510641
4 中国科学院大气物理研究所，中层大气和全球环境探测重点实验室，北京 100029
利用广州高建筑物雷电观测站获得的600 m高广州塔上一次闪电3个回击放电过程的光谱资料，详细分析了广州塔上闪电光谱随时间的演化和随高度的变化特性，并通过对比实测的一组氮原子（NI）［856.8 nm，859.4 nm，862.9 nm］多重态的谱线强度比和理论计算值之比，验证了闪电近红外光辐射满足光学薄条件。结果表明：3个回击放电通道约在200 m以下发光较强；在回击放电初期，当向上传输的电流波还未到达通道顶部时，底部通道径向辐射光谱由较强的离子线和较弱的中性原子线组成，而通道顶部径向辐射光谱主要取决于下行先导，由较弱的离子线和较强的中性原子线组成；当回击电流波向上传输到通道顶部后，整个通道径向辐射出很强的离子线和很强的中性原子线，且离子线总强度和原子线总强度均随通道高度的增加而减小；在回击放电70 μs以后，200 m以上通道离子线总强度和原子线总强度随通道高度的增加基本保持不变。此观测结果也直接证实了闪电放电通道由一个辐射离子线的高温核心和一个辐射中性原子线温度相对较低的外围电晕组成。
光谱学 可见光谱 近红外光谱 广州塔闪电 放电通道 光学薄 光学学报
2023, 43(12): 1230001
1 贵州大学,a.机械工程学院
2 b.现代制造技术教育部重点实验室, 贵阳 550000
3 贵州民族大学机械电子工程学院, 贵阳 550000
针对现有噪声图像分类效率低的问题, 提出一种改进的Darknet噪声图像分类算法。去掉Darknet网络输出部分的1×1卷积层, 将第19层卷积核数量改为4, 在网络最后加上Softmax层, 实现网络分类功能。在网络passthrough层和第6~8层后分别引入Dropout层, 在卷积层中引入L2正则化来避免网络过拟合。将网络第10层和第11层, 第12层和第13层, 第15层和第16层, 第17层和第18层改为4个残差块, 解决反向传播权值更新时梯度消失问题。从CIFAR-10数据集上取20 000张图片, 经128×128尺寸变换后分别添加高斯噪声、泊松噪声、盐噪声和斑点噪声, 对每张图片依类别进行One-hot编码, 最后将图片和标签制作成训练集、验证集和测试集。4种算法实验结果对比表明, 改进的Darknet网络对彩色噪声图像分类准确率可达0.904, 远高于其他3种算法分类准确率。
图像分类 噪声图像 卷积神经网络 残差网络 image classification noise image Darknet Darknet convolutional neural network residual network
1 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室, 江苏 南京 210044
2 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京 100081
3 中国科学院中层大气和全球环境探测重点实验室, 北京 100029
4 西北师范大学物理与电子工程学院, 甘肃省原子分子物理与功能材料重点实验室, 甘肃 兰州 730070
连续电流是闪电放电过程中的一个重要子物理过程, 它是指雷暴云局部电荷中心在回击之后沿原通道对地的持续放电过程。 在连续电流阶段, 原本发光微弱的通道其亮度有时会突然增强, 这种现象被称为叠加了M分量, 自20世纪连续电流被发现以来, 国内外学者进行了许多观测研究。 目前主要是利用电磁学和光学的观测手段揭示其放电和发光的宏观特征, 利用光谱观测对其通道内部微观的发光信息和物理特性等的研究还很缺乏。 如关于连续电流阶段放电通道内的温度特性参数目前鲜有报道, 而温度是研究闪电连续电流放电通道物理特性所必需的基本参量, 也是预防连续电流引起的雷电灾害事故所关心的参数。 依据由无狭缝高速光谱仪观测的一次云对地闪电首次回击后叠加三个M分量的连续电流过程的光谱资料, 分析了整个放电过程中光谱的演化特征, 计算了连续电流放电过程电流核心通道和外围电晕通道的温度, 研究了两者随通道高度的变化特性。 结果表明, 在初始回击阶段, 通道的光辐射主要是激发能较高的一次电离的氮离子辐射, 在之后连续电流阶段, 通道的光辐射则主要是激发能较低的中性氮、 氧原子辐射。 离子线辐射在回击初期时最强, 氢Hα线和红外波段的中性原子线在M1时最强, 连续谱在M2时最强。 近红外波段的四条线OⅠ 777.4, NⅠ 746.8, 821.6和868.3 nm在整个放电过程都可以被观测到。 在连续电流阶段, 电流核心通道温度为42 060~43 940 K, 比相应回击核心通道温度高6 020~7 900 K; 外围电晕通道温度为16 170~20 500 K; 通道核心温度和电晕温度均随时间变化不大; 通道核心温度随通道上升呈减小趋势, 而外围电晕温度随通道上升呈增大趋势。
闪电连续电流 光谱 电流核心通道 电晕通道 温度 Continuing current Spectrum Current-carrying channel Corona sheath Temperature 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2069
1 中国科学院高能物理研究所 北京 100049
2 中国科学院大学 北京 100049
基于模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）的数字测量系统，对采样数据的信噪比具有较高要求；在各项因素中，采样时钟的抖动对信噪比的影响最为突出。为滤除输入时钟的抖动，采用德州仪器双环路PLL架构的LMK04610芯片，设计了基于双锁相环的时钟电路；经测试，可以把频率为62.475 MHz源时钟大于7 ps的抖动降低到2 ps以下输出频率为499.8 MHz的时钟信号；提供给ADC芯片采样，其采样数据信噪比接近理论值。双锁相环滤除抖动方案，效果良好，可以为数字测量系统设计人员提供借鉴。
数据采集 双锁相环 抖动滤除 ADC信噪比 Data acquisition Dual-loop PLL Jitter cleaner SNR of ADC
1 湖南师范大学 化学化工学院，湖南 长沙 410081
2 湖南普斯赛特光电科技有限公司，湖南 长沙 410116
耐湿性差是掺Mn4+氟化物红色荧光粉在高稳定性器件应用中面临的一个瓶颈问题。本工作提出利用乳糖酸的钝化效应清除K2SiF6∶Mn4+表面的Mn4+，重构无Mn4+的氟化物惰性壳层，以提升其耐湿性。结果表明，经乳糖酸钝化后的氟化物的晶相、形貌及发光强度几乎不变。水浸360 h后，钝化的氟化物的内量子效率为96.9%，远高于未处理的氟化物的59.8%。经乳糖酸处理，水解后的氟化物的内量子产率可以恢复到98.8%。在60 mA驱动电流下，将钝化后的氟化物作为红光成分，封装了相关色温为3 518 K、显色指数为88.5、发光效率为130.61 lm·W-1的暖白光LED。在高温（85℃）高湿（85%）环境中老化500 h后，该LED器件具有较高稳定性，光效可维持为初始值的90.5%，高于未经处理的氟化物所封装的白光器件（82.3%）。因此，简单的乳糖酸处理可以有效提升掺Mn4+氟化物的耐湿性。本工作可为高稳定性氟化物红色荧光粉的工业化生产提供借鉴。
K2SiF6∶Mn4+ 耐湿性 惰性壳层 白光LED 乳糖酸 K2SiF6∶Mn4+ moisture resistance inert shell white LED lactobionic acid
