1 黑龙江八一农垦大学工程学院, 黑龙江 大庆 163319
2 黑龙江八一农垦大学理学院, 黑龙江 大庆 163319
随着地面遥感技术的不断发展, 越来越多的农作物冠层光谱检测传感器被应用到了农业生产, 其中应用较为广泛的就是Greenseeker植物光谱检测仪, 利用Greenseeker植物光谱检测仪可以获取农作物冠层光谱信息归一化植被指数(NDVI)数据, 从而能够进行农作物的施肥管理分区的划分, 依据划分好的施肥管理分区可以实现有针对性的变量施肥。 模糊c-均值(FCM)算法是划分农作物施肥管理分区常用的算法, 但是模糊c-均值算法具有一定的局限性, 就是在计算过程中随着NDVI数据量的增加会不断进行数据的迭代计算, 从而会影响施肥管理分区划分的速度。 在模糊c-均值算法的基础上提出一种基于模型的模糊c-均值(MFCM)算法, 基于模型的模糊c-均值算法在划分农作物施肥管理分区过程中不必在每获取一组数据时就对全部数据进行迭代计算, 可有效提高划分施肥管理分区的速度。 通过搭建的农作物冠层光谱信息采集平台获取大豆和玉米的NDVI数据, 利用基于模型的模糊c-均值算法划分大豆和玉米的施肥管理分区, 使用分区评价指标轮廓系数(SC)和调整兰德指数(ARI)评价划分施肥管理分区的效果。 结果表明, 随着获取的NDVI数据量的不断增加, 基于模型的模糊c-均值算法相比于模糊c-均值算法能够更快的划分施肥管理分区, 在划分大豆施肥管理分区上, 基于模型的模糊c-均值算法快0.02~0.15 s; 在划分玉米施肥管理分区上, 基于模型的模糊c-均值算法快0.07~0.51 s。 通过计算评价划分施肥管理分区效果的指标轮廓系数和调整兰德指数发现, 在不同NDVI数据量的情况下进行划分施肥管理分区, 轮廓系数的值最大相差为0.022, 说明两种算法划分施肥管理分区的效果相差不大; 调整兰德指数的值对数据的波动变化比较敏感, 在NDVI数据量达到6 000后能够维持在0.7以上, 但当NDVI数据波动变化较大时会出现一定的下降。
管理分区 模糊c-均值 轮廓系数 调整兰德指数 Greenseeker Management zoning Fuzzy c-means Silhouette coefficient Adjusted rand index Greenseeker 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2233
1 嘉兴中润光学科技股份有限公司，浙江 嘉兴 314000
2 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
为了抑制激光扫描显示的画面在经过二维出瞳扩展后出现的带状亮斑，改善显示效果，分析并讨论了画面中带斑产生的原因，研究了与带斑对比度相关的光学系统参数。接着提出一种使用双层平板光波导叠加进行出瞳扩展以抑制带斑对比度的方法。仿真结果表明：相对厚度为0.6 mm的单层波导系统，当两层平板波导厚度分别为0.64 mm和0.6 mm时，系统显示纯色时的带斑对比度将下降至23.2%。这种方式在不显著增加系统体积且具有较好工艺可实施性的前提下实现了对带斑现象的抑制，改善了系统成像质量，为激光扫描光机在增强显示系统中的应用提供了一种可行方案。
几何光学 激光扫描显示 带斑 增强现实 激光与光电子学进展
2022, 59(20): 2011011
1 中国科学院微电子研究所健康电子研发中心, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于棱镜耦合的波长调制表面等离激元共振(SPR)传感器只能在长波段获得较高检测灵敏度,无法兼顾检测范围与检测灵敏度。研究了一种基于物镜耦合激发表面等离激元的波长-角度共同调制的SPR传感装置,使用物镜耦合使角度易于调节,这提高了SPR传感器在短波处的检测灵敏度,从而在较大检测范围内实现了高灵敏度折射率测量。通过理论仿真与实验,使用波长-角度共同调制的SPR传感方法对不同浓度的葡萄糖溶液的折射率进行测量,动态检测范围为4.4×10 -2 RIU,检测灵敏度达到5066.97 nm/RIU。相较于波长调制SPR传感方法,使用波长-角度共同调制的SPR传感方法在检测范围不变的情况下,检测灵敏度提高了2.5倍。该检测方法实现了对折射率高灵敏度、高动态检测范围的快速检测,可广泛应用在生物医学及食品安全等领域。
表面光学 表面等离激元共振 折射率测量 波长调制 角度调制 光学学报
2021, 41(17): 1724001
Author Affiliations
Abstract
1 College of Electrical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China
2 Southwest Institute of Technical Physics, Chengdu 610041, China
The point clouds scanned by a 3D laser scanner may be affine transformed when the size and posture of the objects being scanned are different. This type of problem is common, but few algorithms can solve it. Therefore, this Letter proposes a parallel registration algorithm. The algorithm eliminates the effects of the affine matrix in the point cloud, based on a simple whitening operation. Moreover, it also has strong anti-noise performance. The algorithm proposed in this Letter is not only simple in structure, but also shows excellent effects in practical applications and simulations.
point cloud affinity parallel registration Chinese Optics Letters
2020, 18(7): 071001
1 中国科学院微电子研究所健康电子研发中心, 北京 100029
2 中国科学院微电子研究所微电子仪器设备研发中心, 北京 100029
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 北京交通大学, 北京 100044
5 北京市微电子制备仪器设备工程技术研究中心, 北京 100029
6 集成电路测试技术北京市重点实验室, 北京 100088
提出一种对化学气相沉积法生长石墨烯缺陷的快速检测方法。利用化学气相沉积法制备石墨烯并将其转移到目标基底上,制备出应用于表面等离激元(SPP)成像的石墨烯-金基底。SPP对界面处折射率变化具有高灵敏度,可以实现石墨烯边缘检测,并且石墨烯表面缺陷会引起SPP作用场的变化,利用SPP泄漏辐射效应将界面处SPP作用场变化传输至远场,使用CCD进行快速成像,可实现对转移后石墨烯的快速成像与检测。该方法检测到石墨烯边缘与表面的形貌信息,并且检测到颗粒污染物,避免了传统的检测方法灵敏度低、速度慢、有损检测等弊端,实现了对石墨烯缺陷的快速、无损检测。
表面光学 单晶石墨烯 表面等离激元成像 缺陷检测 快速无损检测 光学学报
2019, 39(11): 1124002
延边大学工学院智能信息处理研究室, 吉林 延吉 133002
人脸图像优选对智能监控系统中的人脸识别有着重要的意义。针对在视频中多人脸跟踪时出现跟丢、跟错以及无法及时添加、取消跟踪器等难以处理的问题,本文提出用人脸聚类代替人脸跟踪获取同一人脸图像,并构造出一种人脸图像质量的综合评价指标来从大量的多姿态人脸图像中选出一张人脸姿态和图像质量较好的人脸图像。首先对视频中的行人进行人脸检测,然后采用残差网络提取人脸面部特征进行人脸聚类,最后定义了人脸旋转程度、人眼状态、人脸遮挡程度、人脸图像清晰度4个评价指标,并将聚类后每一类人脸图像在4个评价指标上归一化均值作为各评价指标的权重系数,从而构造出一种人脸图像质量的综合评价指标,以此进行人脸图像优选。实验结果表明,人脸聚类能够有效获取到视频中同一人的人脸图像,所构造的人脸图像质量综合评价指标能有效获取到视频中的同一人的较优人脸图像。
图像处理 人脸图像优选 人脸聚类 综合评价指标 激光与光电子学进展
2019, 56(20): 201002
1 四川大学电气信息学院, 四川 成都 610065
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
结合点云统计学特性和形状特征,提出了带方差补偿的多向仿射变换点云配准算法,将求解放缩因子问题转化为求解带方差的超定非线性方程组,并通过二次曲面拟合对噪声方差进行最小二乘无偏估计。引入点云全局向量特征相似度,以相似度最大化求真解。将多向仿射变换点云配准转化为刚性配准,并利用主方向法配准点云。仿真结果表明,针对点云随机丢失和带噪声的点云配准情况,所提算法比现有配准算法的配准精度更高,并且配准耗时更短。
机器视觉 点云配准 Newton迭代法 相似度 最小二乘法 二次曲面
1 成都理工大学核技术与自动化工程学院, 四川 成都 610059
2 四川大学电气信息学院, 四川 成都 610065
3 成都理工大学地学核技术四川省重点实验室, 四川 成都 610059
为提高三维点云在数据随机缺失和噪声干扰等复杂情况下的配准精度,提出一种基于多维混合柯西分布(MMC)的点云配准方法。将点云数学模型扩展为MMC模型,求解模型各参数,并构造出特征四面体,以优化旋转矩阵与平移向量;通过最大期望算法分别求出目标点云和待配准点云在MMC模型下的数据中心、协方差矩阵和权重的值。仿真与实验数据表明:与几种常用的算法相比,MMC算法即使在点云数据存在遮挡、缺失,大小不一致,含随机噪声,且具有无序性的条件下,也能精确配准,且具有良好的稳健性。
机器视觉 多维混合柯西分布 最大期望算法 点云配准 噪声 数据缺失
1 四川大学电气信息学院, 四川 成都 610065
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
为提高三维激光扫描点云的配准精度以及效率,解决数据点缺失、点云散乱时的配准问题,结合点云的全局和局部结构特征的不变特性,提出基于全局结构特征的初始配准算法和利用局部结构特征的快速精确配准算法。首先,给出全局结构特征的定义,并阐明初始配准方法,证明在点云样本集缺失数据时初始配准算法的有效性;然后,给定一种空间区域的划分方式,并找出划分的空间区域中两个点云的对应点;最后,通过找出的有限个对应点实现点云的精确配准。在仿真和实验数据处理时,该精确配准算法能够有效地完成缺失、散乱点云的精确、快速配准,且在效率和精度上比其他几种算法具有明显优势。
成像系统 图像配准 结构特征 最小二乘法 数据缺失 散乱点云
1 黑龙江八一农垦大学理学院, 黑龙江 大庆 163319
2 南京航空航天大学理学院, 江苏 南京 210016
从实验的角度探讨了荧光产生效率与温度的依赖关系, 实验中用不同波长激发光在不同温度下激发血清, 研究了血清荧光强度随温度的变化规律。实验结果表明:当温度在28～33 ℃范围内变化时, 激发的血清荧光强度随着温度的增加荧光强度减小。当温度在35～41 ℃范围内变化时, 荧光强度随温度增加不再是线性减小, 而是出现跳跃式变化。当用320～350 nm激发光激发血清时, 随着温度的增加荧光强度接近线性减小。当用其它波长的光激发血清时, 荧光强度并不随温度线性地减小, 研究为探测血清荧光光谱时样品的温度选择提供了实验依据。
血清 温度 荧光强度 荧光效率 serum the temperature fluorescence intensity fluorescence efficiency
