为实现渔业养殖中的精准投喂,在传统检测算法的基础上,提出了一种基于鱼群纹理、形状和密集度特征的轻量级鱼类摄食行为实时检测算法F-YOLO。将YOLOv4算法原来的主干特征提取网络CSPDarkNet53替换为MobileNetV3,以少量检测精度下降的代价极大提升网络的实时检测性能,提升对鱼类小目标检测性能;对网络结构卷积层进行通道剪枝和知识蒸馏处理压缩模型,减少浮点运算次数(FLOPs)和计算量;使用优化K-means聚类结合添加全局非极大值抑制的DIoU损失函数确定锚框,解决鱼体相互遮挡导致锚框缺失问题。实验结果表明,所提F-YOLO算法的模型大小仅为13.7 MB,每张图片平均识别时间达到50 ms,精度达99.13%,FLOPs仅为1.64×1010,在嵌入式设备中的检测速度可以达33 frame/s,可为实际渔业养殖提供理论指导。
图像处理 YOLOv4 通道剪枝 知识蒸馏 实时检测 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0610009
1 华东交通大学土木建筑学院, 南昌 330013
2 同济大学材料科学与工程学院, 上海 201804
基于响应曲面法的中心复合设计(CCD)法设计了3D打印石膏粉末流动性优化试验, 考察疏水性纳米二氧化硅和可溶性淀粉掺量对3D打印石膏粉末流动性的影响, 并对优化效果下制备的3D打印粉末进行打印机铺粉、表面形貌和流速的分析、验证。结果表明: 在疏水性纳米SiO2掺量为1%(质量分数)、可溶性淀粉掺量为3%(质量分数)的条件下, 石膏流动性能改善效果最佳, 相较于未改性的石膏提高了38%, 得到了响应变量粉末流动性与疏水性纳米二氧化硅和可溶性淀粉掺量的非线性回归方程, 流动性最佳优化预测值与实测值相对误差仅为0.31%; 最佳优化条件下, 改性石膏粉末流速为3.16 g/s, 可连续流动, 粉层表面均匀无明显缺陷。本研究提高了石膏基粉末3D打印的精确度, 有利于石膏材料在3D打印中的应用。
石膏粉末 流动性 响应曲面法 粉末3D打印 休止角 疏水性纳米二氧化硅 可溶性淀粉 gypsum powder fluidity response surface method 3D powder printing angle of repose hydrophobic nanosilica soluble starch
原子光谱/元素质谱是元素分析的强有力手段, 其在生命分析领域的应用也越来越广泛。 在单细胞元素分析方面, 相关研究工作主要关注元素在单细胞中的分布和形态变化; 在元素标记策略分析领域, 利用原子光谱(atomic spectrometry, AS)和电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)实现对小分子、 核酸、 蛋白质等目标分析物的高灵敏检测是研究热点; 在金属药物分析领域, ICP-MS为研究金属药物在生物体中的摄入、 分布、 代谢和排泄等过程提供了便利, 也为进一步阐明药物作用机理以及金属药物的设计和改进提供了数据支持; 在生物元素成像领域, ICP-MS与激光剥蚀技术(laser ablation, LA)联用, 可以对生物样品进行原位分析和微区分析, 结合有机质谱实现元素相关生物过程的分子机制研究; 与相关分离方法联用, 原子光谱和元素质谱还可以对生物组织中元素进行形态分析, 研究其在相关过程中的生物转化过程。 本文从单细胞元素分析、 元素标签标记策略、 金属药物转运与代谢以及生物组织中元素分布分析等方面, 评述了原子光谱和ICP-MS在生命分析中的应用实例, 并对该领域的发展前景进行了展望。
原子光谱 电感耦合等离子体质谱 单细胞分析 形态分析 组织成像 Atomic spectrometry Inductively coupled plasma mass spectrometry Single cell analysis Speciation analysis Tissue imaging 光谱学与光谱分析
2019, 39(5): 1340
1 中国科学院电子学研究所,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
针对传统时间数字转换器(TDC)中普遍存在的转换速度与转换精确度相互制约问题,提出一种适用于流水线型TDC 结构的新型边沿对准时间放大器。这种时间放大器采用三级门控延时链与边沿合成器的级联结构,可实现增益为4 的整数倍时间放大。在0.35 μm 标准CMOS工艺下完成整体流水线型TDC 的设计,仿真结果显示,输入动态范围为6.11 ns,时间分辨力为13.1 ps,转换速率为50 MSamples/s。相比于传统基于脉冲序列时间放大器的TDC,转换速率提高19.5%,精确度提高33.7%。
时间数字转换器 流水线 时间放大器 门控延时单元 Time-to-Digital Converter pipelined time amplifier gated delay cell 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(1): 164
1 吉林大学仪器科学与电气工程学院, 吉林 长春 130061
2 吉林大学临床医学院, 吉林 长春 130021
循环血量(CBV)作为主要的血流动力学参数, 在心血管疾病的病情评估和手术监护中具有重要的临床应用价值。 将吲哚菁绿色素(ICG)作为示踪剂的脉搏色素谱法, 通过建立ICG稀释排泄的色素谱曲线, 实现CBV的在体无创测量。 在实际临床应用中, 由于受到血氧波动和环境背景光等干扰因素的影响, 脉搏色素谱法测量CBV的准确度低于预期值。 为解决这一问题, 研究了一种基于修正脉搏色素谱的循环血量检测方法。 具体操作是, 在患者的肘静脉处注入吲哚菁绿试剂, 利用光电传感器分别采集特征波长点的透射光谱信号和背景光电信号, 采用差分算法消除血氧波动和环境背景光的干扰影响, 建立准确的ICG色素谱曲线, 从而计算CBV等血流动力学参数。 与131I同位素“金标准法”相比较的试验结果表明, 该研究提出的基于修正脉搏色素谱的循环血量检测方法, 将CBV测量的平均相对误差从6.85%降低为4.53%, 显著提高了其测量准确度。
循环血量 脉搏色素谱法 吲哚菁绿 血氧波动 差分算法 Circulating blood volume (CBV) Pulse dye densitometry Indocyanine green (ICG) Blood oxygen fluctuation Difference algorithm
信息工程大学 信息系统工程学院, 河南 郑州 450002
研究了一种高精度的几何校正方法用于对锥束CT圆轨迹半覆盖成像进行几何校正。首先, 使用Otsu算法分割体模投影中钢球所在的区域, 并计算质心坐标。然后, 采用最小二乘算法对质心进行椭圆拟合, 并根据椭圆参数采用Cho的全覆盖几何校正算法计算探测器的旋转角度。最后, 顺时针旋转质心, 求得旋转的角度后, 再次进行椭圆拟合, 并根据得到的椭圆参数采用Noo的全覆盖几何校正算法计算除探测器倾斜角之外的所有几何参数。实验结果表明:探测器旋转角和偏转角的测量精度分别为0.02°和0.01°; 射线源到探测器和到旋转轴的距离的测量精度分别为0.05 mm和0.01 mm; 射线源在探测器上投影坐标的计算精度分别为0.07 mm和0.15 mm。由得到的结果可知, 所提出的校正方法有效地去除了几何伪影的干扰, 满足半覆盖成像图像重建的要求。
锥束CT 半覆盖扫描 几何校正 图像重建 cone-beam CT half-cover scanning geometric calibration image reconstruction
1 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆大学 光电工程学院,重庆 400044
2 重庆大学 机械工程学院,重庆 400044
针对钢管直线度的机器视觉测量,设计了成像系统的技术指标。采用双高斯结构设计了光学成像系统基本结构,并通过ZEMAx光学模拟及像质分析,对成像镜头的结构参数进行了优化。设计结果表明,该光学成像系统总体成像质量较好,畸变小于0.08%,在频率为62.5 lp/mm时,0.7 ω视场的MTF值大于0.5,能够用于钢管直线度测量。
光学系统设计 机器视觉 像质分析 钢管直线度 optical system design machine vision ZEMAx ZEMAx image quality evaluation straightness of steel pipe