1 海军工程大学电子工程学院, 武汉 430000
2 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471000
结合典型LPI雷达信号的特点和调制样式识别的需求, 提出了一种基于高斯平滑模糊函数和sDAE_LIBSVM的调制样式识别方法。首先, 采用模糊函数变换结合高斯平滑, 完成特征图像的构建; 其次, 通过融合栈式降噪自编码器(sDAE)和LIBSVM搭建识别网络, 用于特征图像的分类识别。仿真实验可知, 所提方法在SNR为-7 dB时, 对BPSK, Costas, Frank, LFM及T1~T4共8类LPI雷达典型调制样式能达到97%的成功识别概率, 并具有较强的稳定性和鲁棒性, 相比其他方法具有更好的识别性能。
雷达信号 调制识别 高斯平滑 模糊函数 低截获概率 radar signal modulation recognition Gaussian smoothing ambiguity function sDAE sDAE LIBSVM LIBSVM LPI AFI Ambiguity Function Image
移动窗口平滑集成CARS算法(MWS-ECARS)是一种稳定的特征变量提取算法。 在前人研究的基础上, 提出了两种基于不同窗口平滑算法改进的MWS-ECARS对红茶光谱降维, 并与原始的MWS-ECARS、 常用的连续投影算法(SPA)、 竞争性自适应重加权算法(CARS)、 移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)比较, 建立偏最小二乘算法回归模型(PLSR), 选择出最优红茶等级判别模型。 两种改进的MWS-ECARS方法分别是窗口高斯滤波平滑集成CARS(gaussian filter ECARS, GF-ECARS)、 窗口中值滤波平滑集成CARS(median filter ECARS, MF-ECARS)。 CARS算法运行n次(该研究n=1 000), 整合波长及其对应的挑选频率并用不同的窗口平滑算法对挑选频率进行平滑, 窗口宽度均为3~31, 窗口步长均为2; 将通过不同窗口宽度和平滑算法平滑过的挑选频率进行阈值的设定, 起始阈值及步长均为20; 最后选择出挑选频率大于阈值的波长, 建立PLSR模型, 以预测集相关系数()为判断因子, 越接近1, 说明建立的模型预测能力更为准确。 结果表明: 改进后的GF-ECARS算法提取的特征变量建立红茶等级判别模型的结果最好, 达到0.969 2。 原因是在窗口高斯滤波平滑算法中, 随着窗口宽度增大, 其曲线上各点的振幅差距会变小。 在高斯算法加权平均的过程中, 不容易出现将低频的波长与高的权值相联系。 在实际应用中, 往往会出现有效波段的挑选频率较低的情况, 可以通过选择窄窗口宽度的高斯滤波对其进行平滑。 另外, 高斯曲线的特征能使高斯滤波很好的保护窗口边缘图像的细节。 虽然MF-ECARS算法的建模结果比原始MWS-ECARS略差, 但其仍然达到了0.96以上, 表明改进后的算法能提高原始模型的预测能力。 不同窗口平滑算法的 MWS-ECARS提取特征变量不同, 但随着平滑窗口宽度的增加, 特征变量区间连续性都在增强, 数目均在减少。 三种MWS-ECARS算法的预测集相关系数都显示出它们比常用的SPA, CARS和MWPLS三种降维算法更有效, 更稳定。 为光谱数据的选择性降维算法研究提供参考。
移动窗口平滑集成CARS 可见-近红外光谱 红茶 等级 Moving window smoothing ensemble CARS (MWS-ECARS) Visible-near infrared spectroscopy Black tea Grades 光谱学与光谱分析
2020, 40(10): 3254
1 中国科学院空天信息创新研究院光学工程研究部, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院理化技术研究所应用激光研究中心, 北京 100190
为了实现全息图的快速计算,提出了一种基于OptiX光线跟踪引擎和NVIDIA图形处理器(GPU)的光线跟踪全息图生成算法。该算法充分利用了GPU中的硬件光线跟踪核心,可有效提高全息图的计算速度。当组成三维模型的多边形数量为1.6万个,物点数量为4万个时,该光线跟踪全息图生成算法的计算速度约为基于GPU的点源全息图生成算法的11.5倍。
全息 计算全息 光线跟踪 图形处理器 光线跟踪引擎 激光与光电子学进展
2020, 57(24): 240901
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Multifunctional Materials and Structures, Ministry of Education, School of Electronic Science and Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
2 Electronic Materials Research Laboratory, Key Laboratory of the Ministry of Education & International Center for Dielectric Research, School of Electronic Science and Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
3 Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter, Ministry of Education, Department of Applied Physics, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
A new architecture, naked-eye ghost imaging via photoelectric feedback, is developed that avoids computer algorithm processing. Instead, the proposed scheme uses a photoelectric feedback loop to first realize the correlation (multiplication) process of the traditional ghost imaging system. Then, the vision persistence effect of the naked eye is exploited to implement the integral process and to generate negative images. Two kinds of feedback circuits, the digital circuit and the analog circuit, are presented that can achieve a feedback operation. Based on this design, high-contrast real-time imaging of moving objects is obtained via a special pattern-scanning architecture on a low-speed light-modulation mask.
ghost imaging naked-eye photoelectric feedback Chinese Optics Letters
2020, 18(9): 091101
1 中国科学院空天信息创新研究院光学工程研究部, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院理化技术研究所应用激光研究中心, 北京 100190
为在激光显示中实现白场色温的实时控制,根据CIE1931和CIE1964标准色度系统计算了激光显示三基色光源(R 638 nm,G 520/532 nm,B 450 nm)形成5500~7500 K色温的混合白光时的光功率配比,探讨了三基色光源的光功率比例、中心波长以及光谱宽度对混合白光色温、色品坐标和光通量的影响。设计了基于AS73211颜色传感器的实时光反馈色温控制系统,并在模拟激光显示装置中于5500~7500 K范围内实现了误差小于±50 K的色温控制精度。
激光光学 色彩配比 白平衡 色温
1 贵州大学物理学院, 贵州 贵阳 550025
2 贵州大学酿酒与食品工程学院, 贵州 贵阳 550025
茶多酚是绿茶中主要生化活性成分之一。 选取茶多酚中含量较高, 同时也是性质较活泼、 功效较明显的表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）及其异构体没食子儿茶素没食子酸酯（GCG）分子做红外光谱和紫外光谱的计算和研究。 使用Gaussian软件, 采用B3LYP密度泛函理论（DFT）在6-311g(d,p)基组水平上优化其几何构型。 频率计算得到红外光谱后, 再进行振动特征分析, 可以看到在EGCG和GCG的红外光谱图中每个振动模式下所有基团振动的权重, 结合谱图做出相应的振动归属和对比分析。 发现: 两分子红外谱图相似, 分别在1 711和1 717 cm-1处为羰基的伸缩振动吸收峰, 苯环上酚羟基的伸缩振动吸收峰集中在3 500~3 800 cm-1, 1 000～1 600 cm-1的多个峰都有苯环面内弯曲振动参与, 在1 350和1 280 cm-1附近吸收峰是亚甲基次甲基面内弯曲振动引起的, 在500 cm-1以下吸收峰都为原子的面外弯曲振动。 采用固相粉末压片法, 使用IRPRESTIGE-21红外光谱仪测量了EGCG分子的红外光谱（400～4 000 cm-1）, 对比理论计算的EGCG分子红外光谱各吸收峰位值, 发现在固相中实际测得的EGCG分子的红外光谱与气相下的理论计算值基本吻合, 理论计算值略微有些红移, 原因可能是理论计算在气相条件下采用的势函数存在误差, 相比于无分子相互作用力的气相, 实际测量固相光谱的分子键强度比气相条件下要略大些。 使用Gaussian软件, 采用含时密度泛函理论（TD-DFT）, 选取乙醇作为溶剂, 计算了EGCG分子的15个激发态, 分析了激发态的组成和能级跃迁情况。 计算所得的2个吸收峰分别位于229.3和276.4 nm处, 主要对应p电子与苯环π键上电子形成的p-π共轭的电子跃迁及苯环、 杂环上π→π*跃迁。 从分析振子强度得知, 基态跃迁到S4, S5, S6和S12激发态为产生紫外光谱的主要原因, 另外的激发态可能为禁阻跃迁, 振子强度均小于0.01。 上述计算值与使用UV-6100S型紫外分光光度计所测得的EGCG分子在乙醇溶剂中235.1和278.7 nm的最大吸收峰吻合, 计算值略有蓝移, 可能是茶多酚提取时或本身就带有弱碱性所致。 该研究可为研究EGCG分子和GCG分子的性质和生物活性及茶多酚的抗氧化性提供理论参考。
表没食子儿茶素没食子酸酯 密度泛函 红外光谱 紫外光谱 Epigallocatechin-3-gallate Density functional theory Infrared spectrum Ultraviolet spectrum 光谱学与光谱分析
2019, 39(6): 1846
西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室， 陕西 西安 710049
根据表皮内黑色素的产生及迁移特点，提出10种黑色素形态分布假设，采用两尺度皮肤传热模型研究黑色素形态分布、激光脉宽、病变血管尺寸和深度等参数对激光治疗葡萄酒色斑过程中表皮层和血管能量阈值的影响。结果表明,黑色素分布对表皮能量阈值影响较大，对血管无明显影响。黑色素分布越均匀，血管尺寸越小、埋藏越浅，则血管性皮肤疾病疗效越好。黑色素仅分布于表皮基底层时，应适当延长制冷剂喷雾时间。血管性皮肤疾病达最佳疗效前提下，黑色素分布越均匀、血管尺寸越大，应选取接近病变血管热弛豫时间的较长脉宽（15~20 ms）激光；血管尺寸越小，埋藏越深，皮肤激光手术中应选取较短脉宽（小于5 ms）激光。
医用光学 血管性皮肤疾病 黑色素形态分布 激光热疗 制冷剂喷雾冷却 能量阈值 中国激光
2016, 43(11): 1107002
在纯钛表面采用电化学阳极氧化法制备有序的高密度TiO2纳米管阵列,对TiO2纳米管进行X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征,结果表明氧化钛纳米管膜层的相结构与热处理有关,经500℃热处理后具有光催化活性的锐钛矿型.将其用于化学需氧量(COD)的测定,以葡萄糖为响应底物,考察了TiO2纳米管光电催化传感器的光电催化行为,结果发现该传感器的光生电流值与20～800mg/L范围的COD值有良好的线性响应,检测限为10mg/L,相关系数为0.9977.利用该传感器测定废水样品的COD值,结果与传统的K2Cr2O7法相吻合.用TiO2纳米管制备的传感器具有测试速度快,不需有毒、昂贵试剂等优点,具有广阔的应用前景.
TiO2 纳米管 化学需氧量 (COD) 光电催化 光电流
根据纳米TiO2光催化原理,开发研制了一种以光度分析为检测手段的COD快速分析仪.本仪器检测时间短,消解时间在10min以内,操作简单,测量精密度高,能同时测定各类废水及地表水的COD值,且与标准法有良好的相关性,大大降低了对环境的二次污染,实现了对水体中COD值的快速分析.
化学需氧量 (COD) 光催化氧化 快速分析仪
