1 山西农业大学 a. 植物保护学院
2 山西农业大学 b. 创新创业学院
3 山西农业大学 c. 农学院，太谷 030801
4 b. 创新创业学院
5 c. 农学院，太谷 030801
6 2. 杂粮种质创新与分子育种山西省重点实验室，太原 030031
谷子白发病是威胁谷子产量和品质的重要系统性侵染病害。在抵抗病原菌的过程中，抗病相关基因起着尤为重要的作用。几丁质酶(Chitinase，EC.3.2.1.14)是植物抗病反应过程中的一类重要的病程相关蛋白，在植物防御病原菌侵染和害虫危害中扮演重要的角色。本研究在前期对白发病菌侵染抗感谷子品种转录组分析的基础上发现几丁质酶家族基因在抗感品种中显著差异表达，推测该家族基因可能参与谷子对白发病的抗病反应过程。基于此，本研究运用生物信息学相关技术对筛选出的30个谷子候选抗病相关几丁质酶家族基因进行染色体定位，利用TBtools等软件对该基因家族的理化性质、基因结构、发育树构建、蛋白序列及其转录水平进行分析。结果表明，30 个谷子几丁质酶家族基因分布在8条染色体上(第6条染色体除外)。几丁质酶蛋白均含有分泌信号肽，预测为分泌蛋白，且具有保守蛋白基序。系统发育树分析显示，该基因家族成员可分为3个亚组。结合白发病菌侵染抗感谷子转录组数据，根据其表达模式的差异，可分为上调、下调和不表达3 类基因。荧光定量 PCR 结果表明，Seita.1G225300、Seita.4G286000、Seita.5G389900、Seita.7G150600、Seita.7G150700和Seita.8G076900这些基因表达在抗感品种中存在显著差异，很可能参与抗白发病的调控过程。其研究结果有望为谷子抗病基因克隆及分子育种提供一定的理论参考。
谷子 白发病菌 几丁质酶 基因家族 抗病 foxtail millet Sclerospora graminicola chitinase gene family disease resistance
1 苏州大学 机电工程学院，江苏苏州2502
2 河南工程学院 机械工程学院，河南郑州451191
为了便于在数字微流控芯片上实施完整且高自动化的生化分析，在一个柔性基底上将芯片的两种常规结构加以集成，建立混合式结构，并对液滴在封闭区和开放区之间的跨区往返运动进行研究。首先，根据力平衡分析法分析液滴在两区边界处的运动特性，推导出跨越边界的条件，得到实现两区运动的优化措施。接着，在三种柔性基底上实现液滴的两区往返运动。然后，分析了封闭区上极板空间横向位置和纵向位置对液滴两区运动的影响。最后，研究了上极板厚度对液滴两区运动的影响。实验结果表明：封闭区上极板横向位置模式Ⅱ以及薄的上极板有利于实现液滴的自由跨区往返运动，而且能够降低液滴的驱动电压；对于0.8~1.2 μL的液滴来说，以聚对苯二甲酸乙二醇脂（Polyethylene terephthalate， PET）塑料片材为基底的柔性芯片上封闭区极板间距控制在150~350 μm内可实现液滴的双向跨区运动。实验结果证明了液滴能够在封闭-开放区间自由往返运动，混合式结构便于实现在单一芯片上的液滴操作及高自动化程度的分析检验。
数字微流控 介电湿润 两区运动 混合式结构 digital microfluidic electrowetting-on-dielectric two-region motion hybrid configuration
1 航天东方红卫星有限公司，北京 100094
2 北京航天测控技术有限公司，北京 100041
激光测距仪与视觉图像的融合研究在最近的工业机器人等应用领域中受到越来越多的关注，其中对这两种仪器的位姿标定有利于对二者信息的有效融合。以单点激光测距仪和相机的位姿融合为主要研究内容，提出两种确定两者相对位置和方向的标定方法，在建立光斑相机坐标的基础上分别以可见光斑和不可见光斑为研究内容，分别通过光斑的坐标和平面约束对两种情况建立标定方程，并结合实验验证两种标定方法的有效性和可靠性，实验结果表明：在有限次测量次数的情况下标定结果能够使重投影误差达到3个像素以内，而且运算时间大大减小。
单点 激光测距仪 标定 高可靠性 single-point laser range finder calibration high reliability 红外与激光工程
2020, 49(4): 0413002
1 沈阳飞机设计研究所，沈阳 110035
2 空军工程大学航空航天工程学院，西安 710038
无人机在飞行空域中遭遇动态碰撞威胁时，需要进行有效的规避。为改善现有方法对合作型无人机动态威胁规避的协作性考虑不足，首次提出将合作系数引入回避策略，采用最优化理论求解了合作型无人机规避动态威胁的最优规避策略，从而有效实现对多种动态威胁的有效规避。仿真验证表明，所提方法能有效实现对合作型无人机动态威胁的碰撞规避。
无人机 防碰撞 最优规避策略 动态威胁 Unmanned Aerial Vehicle (UAV) collision avoidance optimized avoidance strategy dynamic threat
1 防灾科技学院 防灾工程系, 河北 燕郊 101601
2 防灾科技学院 地震科学系, 河北 燕郊 101601
边坡体三维建模与可视化表达是露天矿边坡稳定性评价的前提。以发生过小面积滑坡的露天矿边坡为研究对象, 利于机动灵活的低空无人机搭载消费型数码相机获取了边坡序列影像, 依据计算机视觉原理生成了边坡体稠密三维点云, 实现了边坡体三维数字模型制作。结果表明: 该技术可快速构建露天矿边坡精细地形, 有效降低了作业成本和劳动强度。此外, 该方法克服了传统单点测量方式以点带面的局限性, 生产的三维模型可全面表达边坡整体形体和局部细节特征, 为正确评价边坡稳定性提供了科学依据, 尤其适合存在潜在隐患的露天矿边坡动态变形监测。
无人机遥感技术 露天矿边坡 计算机视觉 三维数字模型 UAV remote sensing technology open-pit slope computer vision 3D digital model 红外与激光工程
2016, 45(s1): S114001
对基于人工优势函数场的无人作战飞机空战引导算法进行研究, 为解决现有算法优势函数C1间断及引导指令抖动诱发横航向发散两个问题, 提出了采用3次均匀B样条拟合原综合优势函数场的改进算法, 拟合后的综合优势函数场具备C2连续特性, 通过仿真证实了改进算法的有效性。研究成果对于提升无人作战飞机空战引导能力具有一定的工程应用价值。
空战 无人作战飞机 引导 人工势场 air combat UCAV steering Artificial Potential Field (APF)
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
分析了DMD型红外场景模拟器相较电阻阵型在半实物仿真实验中没有广泛应用的原因。通过分析发现DMD型模拟器的数据传输带宽的大小和外同步触发延时长短对系统的实时性都有影响，并且指出图像接口的数据传输带宽高于有效带宽2倍时才能满足系统仿真的高实时性要求。设计了满足实时性要求的专用千兆网的硬件，具有极小的延时时间并且满足UDP/IP协议的数据传输软件和有利于DMD灰度显示高实时性的图像分割和存储的方法。实验验证了该方法能够传输100 Hz以上的分辨率为1 024×768的8位灰度图像，而外同步触发信号与系统播放开始信号延时仅为70 μs，并具有良好的稳定性。
半实物仿真 红外场景模拟器 千兆网 位平面 HILS infrared scene projector DMD DMD giga ethernet bit plane
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 总装备部工程兵技术装备研究所, 无锡 214035
针对红外图像信噪比低、目标边缘和细节模糊等缺点, 提出了一种基于梯度直方图变换增强红外图像细节的方法。通过分析红外图像的梯度直方图, 构造出一个高斯函数来扩展梯度直方图, 增大图像的梯度值。采用直方图规定化法, 实现图像的梯度直方图规定化, 得到变换的梯度场。在从变换的梯度场重建增强的图像时, 引入全变分(TV)模型来抑制噪声。实验结果表明, 提出算法的图像信息熵比灰度直方图均衡化和规定化算法显著提高, 明显增强了红外图像的纹理细节, 为目标检测、跟踪和识别提供了高质量的图像信息。提出的算法采用有限差分法迭代进行求解和Visiual C++编程, 对大小为480 pixel×480 pixel的图像的处理时间约为40 ms, 基本达到了工程应用对图像处理的要求。
图像处理 红外图像增强 梯度直方图变换 全变分 image processing infrared image enhancement gradient histogram transform total variation
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 光电技术研发中心, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 130049
提出了基于数字微镜器件(DMD)的双曝光头总体结构, 该结构可同时刻划母尺的周期和非周期两个光栅码道。单曝光头包含曝光光源、调焦光源、DMD和投影镜头四部分, 曝光光源由激光器、准直镜组、二维微透镜阵列和场镜组成。本文利用光学软件TracePro设计该光源, 实现了能量的平顶分布, 在14 mm×10 mm的照明面上均匀性达到95%以上。利用光学软件Zemax设计了工作在双波段(曝光光源0.403~0.407 μm和调焦光源0.525~0.535 μm)的共焦投影镜头, 采用了二向色镜和分光棱镜使其能在曝光的同时进行实时调焦, 优化后的系统在曝光波段和调焦波段均达到衍射极限, 最大畸变为0.009%。与传统的光栅尺刻划技术对比, 设计的曝光系统具有工艺简单、制作速度快、精度高等优势, 可用于长、超长计量光栅的制作。
绝对式光栅尺 光栅码道 母尺刻划 数字微镜器件 曝光头 计量光栅 absolute optical encoder grating code-track main scale Digital Micro-mirror Device(DMD) exposure head metrological grating
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电技术研发中心, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
从非成像光学理论出发，提出了一种新的实现自由曲面透镜的局部优化设计方法。初始模型采用规则的二次曲线代替自由曲线，通过对TracePro软件中的Scheme编程语言和优化引擎的结合使用，对匀光透镜进行局部优化设计，最终实现了LED均匀照明。结果表明：当光源为1 mm×1 mm朗伯体发光的LED时，可以在1 m处实现发散角为±15°内的均匀照明，光能利用率达到80.89%，均匀性达到95%以上。与目前通用的全局优化方法相比较，在视场角和均匀性方面有明显的改善。此方法还有过程简单、对初始模型要求较低和通用性好等特点。
光学设计 匀光照明 非成像光学 局部优化 激光与光电子学进展
2013, 50(7): 072202
