华东交通大学信息工程学院, 江西 南昌 330013
针对钢轨表面缺陷检测中,钢轨表面图像存在背景不均匀、缺陷尺度变化大且样本数据不足的问题,提出一种基于图像增强与改进Cascade R-CNN的钢轨表面缺陷检测方法。首先,采用改进Retinex算法处理钢轨表面图像,增强缺陷与背景的对比度。然后,采用改进Cascade R-CNN对钢轨表面缺陷进行检测,并应用交并比(IoU)平衡采样、感兴趣区域对齐和完全交并比(CIoU)损失分别解决训练样本IoU分布与困难样本IoU分布不平衡、感兴趣区域池化中取整量化导致的感兴趣区域与提取的特征图不匹配和回归损失Smooth L1对于预测边框回归不准确的问题。最后,采用翻转变换、随机剪裁、亮度变换和生成对抗网络等方法增广钢轨表面缺陷图像数据集,消除样本数据不足导致的网络训练过拟合现象。实验结果表明,该方法以ResNet-50作为特征提取器,平均精度可达98.75%,相对于未改进的Cascade R-CNN提高了2.52%,且检测时间缩短了24.2 ms。
图像处理 钢轨表面缺陷 图像增强 Cascade R-CNN 感兴趣区域对齐 完全交并比 数据增广 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2212001
华东交通大学信息工程学院, 江西 南昌 330013
针对公路路面病害存在的类别多、尺度变化大及样本数据集小导致的病害检测困难等问题,提出了基于改进YOLOv4的公路路面多尺度病害检测算法。首先,在CSPDarknet-53骨干网络中采用深度可分离卷积替代普通卷积,降低了网络参数计算量;然后,基于Focal loss改进YOLOv4的损失函数,解决了网络训练过程中正、负样本不平衡而导致的检测精度较低的问题;最后,借助迁移学习思想对YOLOv4网络进行预训练,并运用翻转、裁剪、亮度变换、噪声扰动等方法进行数据集扩充,解决了公路路面病害样本不足导致的网络训练过拟合问题。实验结果表明,所提基于YOLOv4+DC+FL算法对公路路面病害检测的平均精度均值可达到93.64%,相较于原始的YOLOv4检测网络提高了3.25%,检测每张图片平均时间为35.8 ms,缩减了7.9 ms。
图像处理 公路路面病害 YOLOv4 深度可分离卷积 Focal loss 迁移学习 数据增广 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1410025
1 合肥工业大学 微电子设计研究所, 安徽 合肥 230009
2 深圳清华大学研究院, 广东 深圳 518057
针对AMOLED驱动芯片小面积、高精度、低功耗的需求, 设计了一种具有DAC功能的高性能输出缓冲器。该缓冲器采用轨对轨的输入级和Class AB输出级以适应大的输入输出电压范围, 采用Cascode Miller补偿以减小补偿电容大小, 其尾电流源可编程以实现4 bit DAC功能插值, 节约了整体功耗和芯片面积。在UMC80 nm CMOS工艺下, 仿真结果表明, 在0.2～6.3 V的输入电压范围内, 缓冲器直流增益大于70 dB, 相位裕度大于60°, 静态电流最小可至0.5 μA, 建立时间低至1.49 μs; 典型中压3.3 V的情况下, 直流增益可达129 dB, 相位裕度为75°, 增益带宽为9.4 MHz, 静态电流为1.3 μA; 对60 mV输入电压进行4 bit插值后, 输出误差小于0.255 mV。设计的缓冲器精度高、建立时间快且功耗低, 输出缓冲器实现了第二级DAC的作用, 满足了AMOLED源极驱动的应用需求。
AMOLED源极驱动 轨对轨 尾电流源可编程 Class AB输出级 Cascode Miller补偿 AMOLED source driver rail-to-rail tail current source programmable Class AB output stage Cascode Miller
1 合肥工业大学微电子设计研究所教育部IC设计网上合作研究中心, 安徽 合肥 230009
2 深圳清华大学研究院, 广东 深圳 518057
由于制造工艺的限制,RGB-Delta结构主动阵列有机发光二极管(AMOLED)子像素排列不规则,三基色子像素呈三角形分布,且每个像素单元由两个子像素构成,因此无法正常显示RGB图像。为了解决这一问题,本文通过分析RGB-Delta结构AMOLED子像素排列的特点,提出渲染单元内子像素的共用原则及方式,计算某一子像素与共用子像素在原图像中对应的灰阶差值,并提出基于阈值比较方法来计算最佳渲染权重系数,从而由原图像的像素灰阶值权重求和得到虚拟像素灰阶值。对算法进行随机图像测试,结果表明,处理后图像与原图像的均方误差平均值为4.68×10 -5,峰值信噪比平均值为40.45 dB。同时还对该算法进行了点屏显示验证,测试内容包括文字、线条等高频图像。本文算法在色彩不失真和有效控制彩边效应的情况下,较好地还原了图像信息。
成像系统 RGB-Delta结构 像素排列 子像素渲染 阈值比较 权重系数 激光与光电子学进展
2020, 57(10): 101106
1 合肥工业大学 微电子设计研究所, 安徽 合肥 230009
2 深圳清华大学研究院, 广东 深圳 518057
针对OLED显示面板更高分辨率、更高精度的需求, 本文提出了一种应用于高分辨率AMOLED源极驱动的高精度10 bit DAC结构。设计的DAC由6 bit的GAMMA校正电阻串DAC及4 bit的基于尾电流源插值的输出缓冲器级联构成, 达到高精度的同时占用较小的芯片面积。为进一步提高AMOLED驱动的灰阶电压精度, 增加了一个DAC斜率可编程单元对线性DAC输出曲线进行进一步调节, 以更好地拟合AMOLED显示屏所需的灰阶-电压曲线, 此外, 输出缓冲器采用尾电流源插值的方法来实现高精度的第二级DAC。在UMC 80 nm CMOS工艺下, 仿真结果表明设计的DAC的最大INL和DNL分别为0.47 LSB、0.24 LSB。在10 kΩ电阻及30 pF电容负载下, DAC电压从最低灰阶到最高灰阶的建立时间为3.38 μs。驱动电路可以快速、精确地将图像数据转换为建立在像素电路上的电压, 满足分辨率为 1080×2 160驱动芯片的应用需求。
源极驱动 高精度DAC 斜率编程 插值 source drive high-precision DAC slope programmable interpolation
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Computer Vision and System of Ministry of Education, Tianjin Key Laboratory of Intelligence Computing and Novel Software Technology, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China
A solid-state green-light-emitting upconversion coherent random laser was realized by pumping macroporous erbium-doped lithium niobate with a 980 nm laser. The lasing threshold was determined to be about 40 kW/cm2. Above the threshold, the emission intensity increased sharply with the increasing pump intensity. Moreover, a narrow multi-peaks structure was observed in the green-light-emission band, and the positions of lasing lines were various at different angles. The results were the direct evidences of coherent random lasing emission from macroporous erbium-doped lithium niobate. These phenomena were attributed to the coexistence of upconversion emission and a multiple scattering feedback mechanism.
140.7300 Visible lasers 290.4210 Multiple scattering 160.5690 Rare-earth-doped materials Chinese Optics Letters
2018, 16(1): 011403
1 天津理工大学 计算机视觉与系统省部共建教育部重点实验室 天津市智能计算及软件新技术重点实验室，天津 300384
2 天津师范大学 物理与材料科学学院，天津 300387
基于光镊机理与倒置显微成像方法成功实现了铌酸锂微晶颗粒的光学捕获控制和光致取向的直接观测.由于铌酸锂微晶具有光学各向异性性质，所以在线偏振飞秒激光的操控下，所捕获的铌酸锂微晶颗粒能够依据激光偏振方向成功实现光控制取向.分析了铌酸锂微晶颗粒的激光控制取向机理，说明了铌酸锂微晶颗粒的取向可以利用激光的线性偏振方向进行光致取向旋转，有望应用于微纳光子学、MEMS、光控微型马达和微操作等科学研究领域.
中红外铌酸锂 微晶颗粒 光致取向 lithium niobate crystal particle optically controlled orientation
1 天津理工大学电气电子工程学院,天津 300384
2 天津理工大学计算机视觉与系统省部共建教育部重点实验室,天津 300384
3 天津市智能计算及软件新技术重点实验室,天津 300384
4 天津理工大学计算机科学与工程学院,天津 300384
结构光透过生物组织、沙尘等强散射介质时历经多重散射,会改变原有相位信息和传播方向,破坏相干性,最后形成散斑。本文主要针对结构光重构特征和适用性进行分析,以条形结构光作为入射光,透过散射介质后,分别运用直接求逆法、相位共轭法和TVAL3法对其进行重构,并分析不同测量噪声水平下,三种方法对条形结构光的重构效果。仿真结果表明: 测量噪声水平为0时,直接求逆法能得到较完美的重构效果; 存在测量噪声且测量噪声水平小于0.025 I时,TVAL3法能较好实现重构,而相位共轭法重构效果一直较差。同时,也运用三种方法实现了单点、三点的点光源重构。
散射介质 结构光重构 测量噪声 scattering medium structured light reconstruction TVAL3 TVAL3 measurement noise
