1 北京理工大学医学技术学院，北京 100081
2 中国人民解放军总医院第六医学中心，北京 100048
动脉粥样硬化引起的易损斑块破裂已经严重危害到人类的健康，而血管内光学相干断层成像（IVOCT）凭借其高分辨率已经成为识别冠脉易损斑块的主要工具，但图像判读费时费力，通常还依赖于医生的经验。目前已有基于传统机器学习的研究实现了对单帧图像的分类，但这些信息不足以辅助医生确定治疗方案，仍然需要医生二次判读。基于Faster R-CNN（R-CNN，区域卷积神经网络），针对IVOCT图像中易损斑块的特点，在数据增强、预测框（BBox）编码、网络结构等方面进行了改进和优化，实现了对易损斑块的自动识别，并选取易损斑块的病变累积角度、纤维帽厚度、巨噬细胞浸润情况、浅表微钙化情况和血管狭窄程度作为指标，对易损斑块的破裂风险进行多方面评估。在公开数据集CCCV2017 IVOCT中进行训练，测试后取得了较好结果，该方法可推广应用于同类图像。
医用光学 动脉粥样硬化 血管内光学相干断层成像 易损斑块 自动识别 风险评估
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043032
1 云南中烟工业有限责任公司技术中心, 云南 昆明 650023
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
3 中国昆仑工程有限公司吉林分公司, 吉林 吉林市 132000
4 红云红河烟草(集团)有限责任公司, 云南 昆明 650231
卷烟主流烟气是卷烟燃烧时被人体吸食到体内的主要气体, 其减焦降害已成为全社会高度关注的问题。 在各种卷烟主流烟气组分中, 巴豆醛以其强烈的基因毒性, 成为国家规定的卷烟中七种主要有害指标物之一。 传统的巴豆醛分析方法大都采用高效液相色谱法等实验室分析方法, 需繁琐的样品前处理过程, 无法测量巴豆醛的实时浓度, 难以准确评估巴豆醛对人体健康的影响。 为了快速、 准确地检测卷烟主流烟气中的巴豆醛组分, 本研究搭建了一套可以直接与吸烟机耦合的傅里叶红外光谱分析系统(FTIR), 并创新性开发过采样数据驱动光谱分析方法(ODDSA), 从复杂、 变动的卷烟主流烟气中准确提取巴豆醛的光谱组分信息。 ODDSA方法从实验设计入手, 采用随机设计的思路尽可能模拟实际卷烟样品的分布范围, 以构建具备良好光谱数据结构的样品集。 在此基础上, 创新性地将高密度小波变换引入红外光谱数据的处理过程中, 以时/频双域过采样的方式提升了光谱解析分辨率, 进而降低了其他基质组分对巴豆醛光谱信息的干扰。 最后, 发展改良竞争自适应重加权采样方法, 从多倍冗余的高密度小波系数中准确提取待测物质的最佳变量组合, 由此构建高质量的巴豆醛光谱定量分析模型。 为了验证ODDSA方法的有效性, 实验中采集了15种典型市售卷烟品牌, 每个品牌在线采集8支样品的主流烟气红外光谱, 随后采用随机挑选的25个验证集样本对ODDSA方法进行验证。 结果表明, 检验集的线性拟合系数为0.971, 相对均方根误差为5.5%, 其预测精度能有效满足卷烟主流烟气中巴豆醛的在线分析需求, 并可拓展到环境二手烟气中其他组分的在线监测, 进而为吸烟与健康评估提供全新手段。
过采样数据驱动光谱分析方法 卷烟主流烟气 巴豆醛 在线分析 Oversampling data driven spectral analysis Cigarette mainstream smoke Crotonaldehyde On-line analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2450
上海理工大学 医疗器械与食品学院 医学影像处理实验室, 上海 200093
基于电子计算机断层扫描(CT)影像的肺叶分割是医生诊断和治疗肺部疾病的重要参考之一, 但肺叶边界的模糊以及手动分割的巨大工作量使得医生难以准确、快速地分割肺叶。为此, 提出了一种基于新型3D全卷积神经网络的肺叶自动分割方法。对原始CT图像进行预处理, 然后利用预处理后图像训练卷积神经网络,再将待分割图像输入到训练好的网络模型中, 实现CT图像中肺叶的自动分割。实验数据包括来自上海市肺科医院的50例肺部疾病患者的CT图像, 30例被用于训练, 20例被用于测试。对分割结果进行了定量评价, 其中Dice系数为0.961, Jaccard相似系数为0.916。实验结果表明该肺叶自动分割算法具有更好的分割性能以及更强的泛化能力, 即使在训练集数据较少的情况下, 也能够准确、快速的分割肺叶。
X射线光学 CT图像 肺叶分割 深度学习 全卷积神经网络 多任务学习 X-ray optics CT scans lung lobes deep learning convolutional neural network multitasking
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
以某型转台线束布设为研究对象, 提出了基于UG NX11/Routing Electrical模块的转台三维布线工艺设计技术。通过分析转台布线特点, 设计三维布线流程, 分解设计输入数据, 制定三维布线设计原则, 规划布线路径, 调用接线关系表和设备关系表, 最终实现转台的三维布线。解决了目前布线设计滞后、布线精准度差等问题, 从而提高布线的效率和质量。
三维布线工艺 工艺路径 转台布线 电子设备 three-dimensional wiring process process path turntable wiring electronic equipment NX11/Routing Electrical routing electrical of NX11
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
具有猫眼效应的光电观瞄侦察设备已成为现代战场的巨大威胁, 为了实现对猫眼目标的有效探测, 对激光探测猫眼的原理进行分析, 根据猫眼效率的影响因素, 给出了猫眼目标探测效率受猫眼目标、背景和距离影响的结论。基于此, 设计了一种激光探测系统数字化时间增益控制器, 实现时间增益控制曲线的灵活配置, 提高激光探测系统对不同应用环境的适应能力。
猫眼目标探测 时间增益控制 猫眼效率 cat-eye target detection time gain control cat-eye efficiency
红外与激光工程
2020, 49(7): 20190518
上海理工大学 医疗器械与食品学院, 上海 200093
CT图像中肺叶位置的确定对于肺部疾病的准确定位以及定性定量分析具有重要意义。为了提高肺叶自动分割准确率,提出了一种结合气管,血管等传统解剖学特征以及深度学习的肺叶分割算法。对原始图像进行预处理,获取肺实质、气管、血管以及基于深度学习网络的肺裂分割结果; 整合来自多个解剖结构的信息生成分水岭分割所需成本图像; 通过基于深度学习网络的肺叶粗分割结果,获取肺叶标记区域; 执行基于标记的分水岭分割,实现肺叶的自动分割。选取了来自上海市肺科医院的20例含有肺部疾病患者的CT图像对该方法进行验证,最终的Jaccard相似性系数为92.4%。实验结果表明方法具有较高的肺叶分割精度,并且具有较强的鲁棒性。
CT图像 肺叶分割 深度学习 肺部管道 分水岭分割 CT scans lung lobe deep learning lung tubular structure watershed segmentation
1 环宇通标(北京)科学技术研究院, 北京 100070
2 陕西学前师范学院, 陕西 西安 710100
该研究通过大气等离子喷涂法制备了粘接层为NiCoCrAlYTa合金、陶瓷层为YSZ和La2Ce2O7 (LC)的双陶瓷层热障涂层(DCL-TBCs), 并提出了一种采用脉冲Nd:YAG激光的新型桩钉结构激光改性方法。结果表明, 激光改性后, 双陶瓷层热障涂层的表面粗糙度较喷涂前有明显提高; 在激光改性的桩钉结构单元中可以发现陶瓷层的完全再结晶, 以及致密的柱状微结构; 由于激光改性构建的桩钉结构使得整个LC层和部分YSZ层产生了再熔化与再溶解, 极大地提高了界面结合性能和结合强度, 因此激光改性后的双陶瓷层热障涂层比常规的双陶瓷层热障涂层具有更好的抗脱粘性能。
热障涂层 陶瓷层界面 激光改性 断裂 增韧 thermal barrier coating ceramic interface laser modify fracture toughen 红外与激光工程
2020, 49(1): 0105005
1 陆军工程大学国防工程学院, 江苏 南京 210007
2 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室, 江苏 南京 210007
基于光频域反射技术,建立一种应变传递模型,推导了光纤应变传递关系,分析了分布式光纤应变测量结果的影响因素。通过等强度梁弯曲实验,分别从粘贴长度和涂覆层剪切模量等方面研究了光纤传感器的测量结果。研究结果表明,粘贴长度越长,应变传递率越高,当粘贴长度达到一定值时,光纤中间区域的应变传递率为1,两端的逐渐减小,涂覆层和胶粘剂的剪切模量越高,应变传递率越大。工程应用中应选用剪切模量高的涂覆层光纤及胶粘剂,粘贴长度应大于需测量区域的长度。
传感器 应变传递规律 分布式光纤 光频域反射 粘贴长度 剪切模量
