上海理工大学 出版印刷与艺术设计学院，上海200093
传统高通量dPCR荧光图像分析结果易因假阳性点与非特异性扩增而导致阳性点识别率较低，因而本文提出一种多特征融合高通量dPCR荧光图像识别方法（HDFINet），以提高阳性点识别准确性。首先，在特征融合部分引入自上而下结构，使得下层特征在顶层被更有效地利用。在自上而下结构中，使用通道注意力来分配荧光图像通道权重，并使用空间注意力来分配特征图中荧光图像像素相应权重，使得特征映射能够更好地响应荧光图像特征。然后，在RPN中使用自适应交并比IOU计算阳性点包围框置信度，减少阳性点信息丢失可能性。最后，ROI Align将荧光图像候选区域中阳性点特征重新固定尺寸后，输入至全连接层和全卷积层，进行类别与回归框回归，输出阳性点识别结果。本文提出的HDFINet网络具有较高识别率，可以有效地实现荧光图像阳性点识别，与YOLOv4、VF-Net、GROIE相比，本文方法综合指标F1最高，相比于经典的深度学习网络Mask R-CNN网络，本方法对阳性点识别真阳性率提高了1.13%，阳性预测值提高了0.36%，综合指标F1的值提高了0.75%。本文提出的HDFINet网络具有良好的识别性能，能够有效识别荧光图像阳性点，对其他荧光图像分析研究具有参考价值。
dPCR 深度学习 荧光图像 阳性点 dPCR deep learning fluorescence image positive points
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
4 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430072
扫描镜是高光谱成像激光雷达的重要组成部件,因此,分析了多面体转镜扫描、振镜扫描、圆锥扫描三种扫描方式,推导了不同扫描方式的轨迹,并结合飞机航迹得到发射激光扫描轨迹与扫描方式的关系。在此基础上,设计了一种用于高光谱成像激光雷达系统的圆锥扫描方式。实验结果表明,在飞行高度为500 m、激光脉冲重复频率为130 kHz、激光发散角为0.3 mrad时,该方式满足视场角等于30°、两个相邻脉冲夹角小于1 mrad的要求。相比其他扫描方式,圆锥扫描可提高激光雷达光斑脚点的密度,为数据的有效采集和地物的精准分类提供了帮助。
遥感 扫描镜 成像系统 扫描轨迹 激光雷达
孙兰香 1,2,3,*王文举 1,4齐立峰 1,2,3陆莹 1,2,3[ ... ]汪为 1,2,3,5
1 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院网络化控制系统重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
3 中国科学院机器人与智能制造创新研究院, 辽宁 沈阳 110169
4 东北大学, 辽宁 沈阳 110006
5 中国科学院大学, 北京 100049
结合激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,设计激光清洗在线监测系统以实时监测激光清洗的质量。实验所用的激光器为光纤激光器,其可以在多维空间中加工应用。首先确定激光清洗速度,并研究LIBS随激光单脉冲能量密度的变化规律,用来表征碳纤维复合材料清洗的效果。然后在数据分析的处理上,采用均值平滑去除背景的方法处理包络状的光谱连续背景;采用DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)算法实现光谱噪声和有效数据的分离;采用皮尔逊系数分析的方法确定激光清洗的最佳烧蚀次数,为激光清洗实现过程自动优化控制提供判定依据。最后采用扫描电子显微镜分析碳纤维表面形貌特征,证实LIBS技术在线监测激光清洗效果的有效性。
光谱学 激光诱导击穿光谱 碳纤维复合材料 激光清洗 实时监测 中国激光
2020, 47(11): 1111003
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽, 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽, 合肥 230026
3 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北, 武汉 430072
提出一种高光谱成像激光雷达系统的光学结构设计,并对系统的光学辐射定标方法进行研究。利用单色仪对出射光的精细扫描,确定高光谱成像雷达每个探测通道的带宽和中心波长。根据高光谱成像激光雷达方程,在实验室定标过程中,不考虑大气对定标的影响,得到系统每一个通道的定标系数。系统定标过程中合成不确定度为0.87%,扩展不确定度(k=2)为1.73%。最后对超连续谱高重复频率激光器出射的脉冲能量进行监测,使该高光谱激光雷达在机载飞行过程中,依据探测器输出的回波信号强度信息,能够实时得到地物的反射光谱信息,进而实现高精度地形获取和地表超精细分类。
遥感 高光谱激光雷达 辐射标定 能量监测 地物信息 光学学报
2020, 40(11): 1128001
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 出版印刷与艺术设计学院, 上海 200093
为提高三维模型版权信息的安全性和鲁棒性, 提出了一种基于尺度不变特征转换的三维点云模型水印算法。首先对三维点云模型进行主成分分析, 然后将模型中的点到模型中心的距离r进行一定的排序, 形成一个m×n的矩阵。对该矩阵进行尺度不变特征提取, 找到其稳健的特征点。在选取合适的特征点后对其邻域进行Contourlet变换, 将水印嵌入其低频部分, 然后进行Contourlet逆变换, 即可生成带水印的三维点云模型。实验表明, 该算法对几何攻击以及噪声、裁切、简化等攻击具有较强的鲁棒性。该算法可用于实际三维模型的版权认证。
三维点云模型 尺度不变性转换 Contourlet变换 鲁棒性 3D cloud points model scale-invariant feature transform Contourlet transform robustness
上海理工大学 出版印刷与艺术设计学院,上海 200093
提出了一种基于小波变换的三维模型加密全息盲水印算法。该算法选取三维模型球面坐标与重心的距离作为离散二维信号,首先进行小波变换得到水平分量,水平分量经过小波变换后得到低频部分,将水印图像经光全息加密嵌入到低频部分,再经过逆小波变换生成含水印的三维模型,水印的提取是水印嵌入的逆过程。实验结果表明,该方法对噪声攻击、旋转、平移、比例变换、重排序攻击等具有很好的鲁棒性,且加密全息水印图像具有很好的水印安全性。
三维模型 小波变换 全息水印 仿射不变性 盲水印 3D model discrete wavelet transform holographic algorithm affine invariant blind watermarking
中国科学院安徽光学精密机械研究所 光学工程中心, 安徽 合肥 230031
在海面波浪坡度场光学测量系统中, 光源是一个非常重要的照明元件。合理的设计和选用光源, 是保证系统精度和布局的重要因素之一。比较传统光源短弧氙灯的明显优势, 如低能耗,寿命长,更好的安全性和稳定性等, 本文提出了采用LED作为本系统光源的设想, 确定了所需LED个数和LED阵列方式, 并经过计算和光学软件模拟, 验证了本设想的可行性。
光源 LED建模 阵列 照明均匀性 light sources LED modeling LED arrays illumination uniformity
