针对具有未知领导者控制输入的双积分形式的二阶多智能体系统的有限时间分布式协同控制问题进行了研究。首先, 为了快速、准确地估计领导者的控制输入信息, 提出了一种新的基于双曲正切函数的有限时间跟踪微分器, 并引入终端吸引子函数来消除抖振。其次, 设计了一种基于含减速点的新型变速趋近律的有限时间跟踪控制律, 系统在远离减速点时具有较快的收敛速度, 在靠近减速点时能有效削弱抖振。在此控制律的作用下, 跟随者利用所获得的控制输入信息, 可以更好地实现对领导者的速度和位置跟踪。最后, 仿真结果验证了所提算法的有效性。
多智能体系统 有限时间理论 跟踪微分器 变速趋近律 multi-agent system finite-time theory tracking differentiator variable speed reaching law
1 人工智能学院(未来技术学院)
2 电子与信息工程学院,南京 210000
针对现有的去雨方法无法彻底去除雨纹并且去雨后图像存在细节丢失问题, 提出一种多分辨率融合密集网络的图像去雨方法。网络主体由多个多分辨并行融合模块构成, 始终保持空间精确的高分辨率并从低分辨率中接收大量的上下文信息。使用一种基于选择性卷积核机制SKNet的多尺度特征融合模块, 通过非线性的方法有效聚合来自不同分辨率流的特征。在不同的分辨率流中使用一种改进的残差模块, 采用相邻层次的多种尺度的卷积来获取丰富的雨纹信息。模块间使用密集连接, 加强不同模块之间的特征传播。实验表明, 所提方法在合成及真实雨像数据集上的评价指标与其他去雨方法相比有所提高, 去除雨纹的同时能够保留更多的细节信息。
图像去雨 多分辨率 密集网络 特征融合 image rain removal multi-resolution dense networks SKNet SKNet feature fusion
大气与环境光学学报
2023, 18(2): 168
1 西安邮电大学 电子工程学院，西安 710121
2 安徽科技学院 电气与电子工程学院，安徽 蚌埠 340303
贵金属纳米颗粒由于具有独特的物理特性而被广泛应用于催化，光热治疗及表面增强光谱等领域，然而银纳米颗粒的化学稳定性差，金纳米颗粒的催化性能依赖其大小，这严重限制了其进一步应用。本文通过一种简单温和的湿化学方法合成了具有较好单分散性的球形金银合金纳米颗粒。根据表征结果可知，合金颗粒的形貌尺寸均一，金和银两种金属元素分布均匀，属于一种多晶的晶体结构。研究结果表明，通过改变金和银的摩尔比，能够很容易实现金银合金纳米颗粒表面等离激元共振峰的调控。此外，由于金和银两种元素的协同效应，金银合金纳米颗粒同时具有较好的稳定性和较强的催化性能，且要远好于单组分的金纳米颗粒和银纳米颗粒。该研究为构建多种较高性能的合金纳米材料提供了新思路，为减少环境中芳香族硝基有机污染物提供了可能途径。
金银合金 纳米颗粒 表面等离激元 吸收光谱 催化性能 AuAg alloy Nanoparticles Surface plasmon Absorption spectrum Catalytic activity 光子学报
2022, 51(10): 1016003
中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083
随着人类生活质量的提高, 农产品重金属污染问题备受关注。 农作物中的重金属元素会通过食物链侵害人体健康, 而不同重金属元素对人体毒害差别较大, 因此农作物中含有重金属元素的类别识别至关重要。 传统重金属元素检测方法存在环节多、 耗时长、 成本高等缺点, 但高光谱遥感技术具有信息使用量大, 理化反演能力强, 分析速度快, 无损监测等优势, 逐渐成为农作物重金属污染分析的重要手段之一。 以不同CuSO4·5H2O和Pb(NO3)2浓度梯度土壤胁迫下典型农作物玉米生长的叶片光谱为研究对象, 引入光谱包络线去除(CR)、 光谱比值(SR)、 分数阶微分(FOD)同时结合改进红边比值指数(MSR)构建铜铅元素识别指数(CLI); 通过挑选与铜铅元素种类相关性最强的三个分数阶微分阶数的CLI值建立铜铅元素判别特征点(CLDFP); 再利用欧式聚类(EC)将训练集样本分为铜污染与铅污染两类并结合圆心连线的垂直平分线(PB), 建立基于EC-PB识别铜铅元素种类的二维坐标系下判别规则线(CLDRL)和三维坐标系下判别规则面(CLDRP), 从而实现玉米叶片光谱信息的重金属铜铅元素种类准确识别。 研究结果表明, CR-SR-FOD光谱变换处理增加了玉米叶片光谱信息与铜铅元素种类之间的相关性; 各阶次FOD对应的CLI与铜铅元素种类相关系数各不相同, 随着阶次的增加, 相关性呈现先递增后递减的趋势, 其中相关系数最高的三个阶次分别为1.2阶, 0.7阶, 1.0阶; 在二维坐标系下训练集样本判别正确率为78.95%, 验证集样本判别正确率为75.0%; 在三维坐标系下训练集样本判别正确率为76.32%, 验证集样本判别正确率为75.0%, 证明了基于EC-PB构建的二维CLDRL和三维CLDRP光谱判别规则可以有效识别玉米叶片中铜铅污染元素种类。
光谱分析 玉米叶片 光谱变换 重金属元素识别 欧式聚类 垂直平分线 Spectral analysis Corn leaf Spectral transformation Identification of heavy metal elements Euclidean cluster Perpendicular bisector 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3256
1 国网山西省电力公司互联网部，山西 太原 030021
2 太原理工大学软件学院，山西 晋中 030600
在变电站场景中，作业人员与危险设备的空间距离感知是安全管控任务的基本问题。随着激光雷达和三维（3D）视觉理论的发展，3D点云目标检测可为下游空间距离度量任务提供必要的技术支撑。针对变电站场景下背景复杂、设备遮挡等因素引起的目标检测不准的问题，基于PointNet++模型，在局部特征提取阶段引入改进的注意力模块，提出了一种适用于变电站作业场景的3D目标检测网络PowerNet。首先经过两级局部特征提取，获取每个局部区域中的细粒度特征；其次通过mini-pointnet将所有局部特征编码成特征向量，得到全局特征；最后由全连接层输出预测结果。考虑到变电站点云数据中前景点与背景点数量差距较大，PowerNet采用Focal损失计算分类损失，使网络更加关注前景点特征信息。在自建数据集上的实验结果表明，PowerNet的均值平均精度（mAP）值达到0.735，高于其他模型，可直接在下游安全管控任务中应用。
图像处理 变电站作业场景 三维目标检测 点云 通道方向注意力 点方向注意力 激光与光电子学进展
2022, 59(22): 2210010
吉林大学超硬材料国家重点实验室, 长春 130012
硼碳氮(BCN)三元化合物薄膜具有原子可调组成比, 并且能够展现出相应的材料特性, 因此在力、热、光、电子学等领域拥有广阔的应用前景。本文采用射频磁控溅射法在硅衬底上通过调节通入的氮气流量, 合成了一系列不同组分的BCN薄膜。发现随氮气流量的增加, 所制备的BCN薄膜中氮原子浓度最高可达~14 at.%。为探讨BCN三元体系中的结构性质变化, 利用拉曼光谱系统地研究了不同氮气流量所制备的BCN薄膜。结果表明, 随氮的逐渐引入, 除常见的拉曼D峰和G峰外, 光谱中还出现了N=N的拉伸振动模式。另外, 样品的无序度也导致了拉曼光谱发生了整体的变化。
硼碳氮 薄膜 拉曼光谱 Boron carbonitride thin film Raman spectrum
吉林大学超硬材料国家重点实验室，长春 130012
立方氮化硼(c-BN)作为闪锌矿面心立方结构的Ⅲ-Ⅴ族二元化合物，是第三代半导体中禁带宽度最大的材料，还具有高热导率、高硬度、耐高温、耐氧化、化学稳定性好、透光波长范围广、可实现p型或n型掺杂等一系列性能优点，不仅作为超硬磨料在各行业的加工领域有广泛的应用，而且作为极端电子学材料在大功率半导体和光电子器件等领域也具有潜在的应用价值，使其适用于高温、高功率、高压、高频以及强辐射等极端环境。本文综述了历年来国内外制备c-BN晶体和外延生长c-BN薄膜的发展历程，重点关注了生长技术进步和晶体质量提高的代表性成果，并对c-BN的机械性能、光学性能以及电学性能方面的研究进展进行阐述，最后对全文内容进行总结并对c-BN应用所面临的挑战进行展望。
立方氮化硼 晶体 外延生长 超硬材料 超宽禁带半导体 cubic boron nitride crystal epitaxial growth superhard material ultra-wide bandgap semiconductor
1 天津城建大学地质与测绘学院, 天津 300384
2 邯郸市恒达地理信息工程有限责任公司, 河北 邯郸 056000
针对城市中疑似违章建筑物信息提取的问题, 提出了一种基于多尺度分割方法提取疑似违章建筑信息的新算法。该算法首先通过设置多尺度分割参数对遥感影像进行分割, 然后通过正射校正、辐射定标、大气校正对遥感影像进行预处理, 最后通过多尺度分割实验分析各参数对尺度分割效果的影响。研究结果表明分割尺度为 150、形状比例系数为 0.7、紧致度比例系数为 0.3 时, 影像的分割效果最佳。
建筑监测 高分二号 多尺度分割 城市管理 building monitoring GF-2 multi-scale segmentation urban management
