1 江苏理工学院 机械工程学院，江苏常州2300
2 常州祥明智能动力股份有限公司，江苏常州13011
在QFN芯片封装缺陷检测中，增加图像分割环节可有效提高缺陷检测准确性与检测效率。针对图像分割中传统算法效率低、智能优化算法分割精度低稳定性差的问题，本文提出一种基于改进灰狼优化算法（IGWO）的图像多阈值分割方法。首先，改进原始灰狼优化算法非线性因子，平衡算法搜索效率与挖掘能力；其次，引入反向学习策略提高种群整体质量，引入正弦函数、调整头狼权重以改进灰狼更新策略，增强算法多样性与挖掘能力；然后，提出头狼靠拢与种群变异交替进行的位置更新策略，平衡算法收敛性能与跳出局部最优能力；最后，以Kapur熵为适应度函数，求解最优分割阈值。将本文提出的改进灰狼优化算法的多阈值图像分割方法，与灰狼优化算法（GWO）、基于翻筋斗觅食策略的灰狼优化算法（DSF-GWO）、基于莱维飞行的樽海鞘群优化算法（LSSA）、改进北方苍鹰算法（INGO）的图像分割方法进行实验对比，结果表明：本文方法在分割用时方面，约为DSF-GWO的1/2，INGO的1/4；在分割精度与稳定性方面，在进行QFN芯片缺陷图像的连续30次分割时，本文方法具有最大Kapur熵平均值、最小标准差与最短分割时间。因此本文方法可实现高精度、高稳定性与高效率的QFN芯片图像多阈值分割。
灰狼优化算法 多阈值分割 Kapur熵 QFN Grey Wolf Optimization（GWO） multi-threshold segmentation Kapur entropy Quad Flat No-lead package(QFN)
1 中国矿业大学环境与测绘学院，江苏 徐州 221116
2 西安地球环境创新研究院，陕西 西安 710061
3 山西省生态环境规划和技术研究院，山西 太原 030000
由于二氧化氮（NO2）在大气中的存活寿命较短，卫星遥感反演的对流层NO2柱浓度与近地面NO2浓度关系密切。欧洲航天局（ESA）S5P卫星的对流层检测仪（TROPOMI）载荷提供了目前最高空间分辨率的对流层NO2数据，其在近地面NO2浓度估算方面的潜在优势亟待检验。为此，本文采用极限梯度提升（XGBoost）算法和4年（2018—2021年）的TROPOMI/臭氧检测仪（OMI）数据估算了我国近地面NO2浓度并开展了对比性分析。结果表明：1）TROPOMI的估算结果在精度和空间覆盖度两个方面，均明显高于OMI的结果；2）OMI数据由于自身空间分辨率的限制，无法和TROPOMI一样识别出NO2浓度高值区附近的空间分布细节，导致其估算结果存在更严重的高估或低估。进一步，针对机器学习方法估算近地面NO2普遍存在高值低估的现象，通过集成模型进行优化，得到了更优的结果（R2=0.85，slope为 0.89）。该研究结果有利于促进卫星遥感在近地面NO2浓度估算与暴露评估领域的深入应用。
遥感与传感器 近地面二氧化氮浓度估算 极限梯度提升算法 特征分析 估算优化
华东理工大学 化工学院, 化学工程联合国家重点实验室, 上海 200237
锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能, 已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应, 但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题, 限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO2(G@SiO2)纳米材料为模板, 采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnOx-CeO2)催化剂, 并考察了该催化剂在低温下(100~300 ℃)的SCR脱硝性能。结果表明, 与石墨烯基铈氧化物(G@CeO2)相比, G@MnOx-CeO2催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO2质量比分别为0.35、0.90时, G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳, 220 ℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnOx, 提高了G@MnOx-CeO2催化剂的比表面积、孔容, 降低了催化剂的结晶度; 并且MnOx-CeO2以纳米尺度(2~3 nm)较为均匀地分散于石墨烯片层表面。此外, 由于MnOx与CeO2之间存在协同作用, Mn原子可以部分替代Ce原子掺杂于CeO2的晶体结构中形成MnOx-CeO2固溶体, 使G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂表面存在较高含量的高价态Mn3+和Mn4+、Ce4+以及较高的化学吸附氧浓度, 从而展现出较高的脱硝性能。该工作为MnOx-CeO2基催化剂在低温NH3-SCR中的实际应用提供了基础数据。
石墨烯 铈氧化物 锰氧化物 NO 选择性催化还原 graphene cerium oxide manganese oxide NO selective catalytic reduction
1 武警贵州省总队医院, 贵州贵阳 550005
2 云南开放大学城市建筑学院, 云南昆明650500
3 昆明理工大学信息工程与自动化学院, 云南昆明 650500
针对水下照明图像存在不均匀色偏、对比度低和细节模糊等问题, 提出了一种基于颜色校正的水下照明图像融合方法。首先利用图像通道间的像素相关性, 对红通道进行补偿; 然后基于颜色校正图像, 利用非线性反锐化掩蔽(Nonlinear unsharp masking)技术获得锐度增强图像, 采用具有瑞利分布的限制直方图获得全局拉伸图; 最后通过多尺度融合策略生成融合图像。在自建数据集(Real underwater lighting image, RULI)上的实验结果表明: 本文方法能够去除混合光照在成像过程中的不均匀散射干扰, 并大幅度提高图像的细节清晰度。其图像质量评估指标(Underwater image quality measures, UIQM)和(Image entropy, IE)的平均值分别为 4.7399和 7.7617, 优于现有文献涉及的相关算法。
水下图像增强 颜色校正 非线性反锐化掩蔽 多尺度融合 underwater image enhancement, color correction, no
1 长沙理工大学交通运输工程学院, 湖南 长沙 410114
2 浙江大学公共管理学院, 浙江 杭州 310058
3 中工国际工程股份有限公司, 北京 100080
潮间带潮滩由于受到潮汐周期性淹没的影响导致难以精准确定其空间分布, 因此, 迫切需要利用遥感技术了解潮滩受潮汐淹没的光谱变化特征, 构建潮滩提取指数, 对潮滩的精准解译提供方法及基础数据支持。 基于多时相Sentinel-2多光谱影像, 通过分析高、 低潮影像上不同地物的光谱反射率特征差异, 优选出能反映潮滩特征的波段, 构建一种海岸带潮滩提取指数。 在此基础上, 从三方面对已构建潮滩指数的可行性进行论证: (1)将潮滩提取指数应用到3个不同潮滩类型的研究区, 研究了潮滩指数的可分离性及对不同潮滩类型区域的适用性, 研究结果表明: 与其他地类相比, 构建的潮滩提取指数对潮滩具有较好的可分离性, 并且适用于砂质、 泥质不同种类的潮滩; (2)研究了潮滩提取指数对不同分类方法(包括最小距离法、 极大似然法、 支持向量机)的适用性, 研究表明: 采用所选取的三种分类方法进行潮滩解译时, 其总体精度均大于93%, Kappa系数均大于0.85, 潮滩提取指数对不同的分类方法均具有普适性, 且可有效提高潮滩的解译精准度; (3)研究了潮滩提取指数对不同数据源的适宜性, 采用“珠海一号”数据与本文Sentinel-2多光谱数据解译潮滩并对比结果, 研究显示: 构建的潮滩提取指数适用于不同数据源, 且取得了较好的潮滩分类精度。 该方法提高了海岸带潮滩遥感提取的准确度, 丰富了潮滩遥感解译理论, 对海岸带潮滩生态系统的科学管理与保护提供了理论指导与意义。
Sentinel-2多光谱影像 潮滩光谱反射率 光谱变化特征 潮滩提取指数 珠海一号 Sentinel-2 multispectral images Tidal flat spectral signatures Spectral variation characteristics Tidal flat recognition index Zhuhai No.1 Orbita Hyperspectral Satellite (OHS) 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1888
1 安徽工程大学 人工智能学院, 安徽 芜湖 241000
2 安徽工程大学 机械工程学院, 安徽 芜湖 241000
图像质量评价方法是为了符合主观视觉图像质量评分结果, 设计出的客观计算方法。在本研究中, 提出了一种基于CIELAB颜色空间局部色貌指标(clarity)的无参考彩色模糊图像评价(NR-IQA)方法。在所提方法中, 结合最大局部clarity和变异局部clarity评价图像模糊等级。最大局部clarity表征提取模糊图像最锐度信息, 即局部模糊特征; 变异局部clarity表示图像内部色貌整体变化情况, 即全局模糊特征。为了验证该方法的性能, 使用五个常用图像质量数据库中的失真图像进行对比测试, 从预测精度、计算复杂度和泛化性进行分析。结果表明, SROCC和PLCC加权平均值分别是0.9345和0.9379, SROCC和PLCC直接平均值分别是0.9331和0.9357, 综合性能优于其他典型和最新提出的NR-IQA方法。研究结果表明, 所提方法是有效的、可行的, 是一个综合性能优异的NR-IQA方法。
图像质量评价 无参考 局部色貌 彩色模糊图像 image quality assessment no reference local color appearance color blurred image
大气与环境光学学报
2023, 18(6): 553
江苏海洋大学电子工程学院，江苏连云港 222005
图像融合技术旨在解决单模态图像呈现信息不充分、不全面的问题。本文针对红外和可见光图像的融合，提出了一种新的在非下采样剪切波变换（Non-Subsampled Shearlet Transform, NSST）域下基于引导滤波（Guided Filter, GF）和稀疏表示（Sparse Representation, SR）的融合算法。具体地，①利用 NSST对红外与可见光图像分别进行分解，以得到各自的高频子带图像和低频子带图像；②使用 GF加权融合策略对高频子带图像进行融合；③使用滚动引导滤波器（Rolling Guidance Filter, RGF）将低频子带图像进一步分解为基础层和细节层：其中基础层采用 SR进行融合，细节层利用基于一致性验证的局部最大值策略进行融合；④对融合后的高频子带和低频子带图像进行 NSST反变换，从而得到最终的融合结果。在公开数据集上的实验结果表明，相较于其它一些方法，本文方法得到的融合结果的纹理细节信息更丰富、主观视觉效果更好，此外，本文算法所得融合结果的客观评价指标也相对占优。
图像处理 图像融合 红外图像 非下采样剪切波 引导滤波 稀疏表示 image processing, image fusion, infrared image, no
1 清华大学土木工程系, 北京100084
2 清华大学, 土木工程安全与耐久教育部重点实验室, 北京 100084
近年来, 超高性能混凝土(UHPC)发展迅速, 已较广泛应用于桥梁工程等领域, 在提升耐久性、减轻自重、简化配筋、缩短工期等方面展现出很大优势, 取得了良好的综合经济技术效益。然而, 目前UHPC在房屋建筑结构中的研究还比较少, 应用情况尚不尽如人意。本文以UHPC建筑结构为对象, 对UHPC结构特征及目前的工程应用概况进行总结, 分析了UHPC结构的基本设计原理和方法。着重介绍了本课题组近年来有关UHPC建筑结构构件和节点的相关研究成果, 包括新型轻质保温夹芯屋面板、新型夹芯楼板-墙板装配式结构、双向waffle板、装配式混凝土框架后浇梁柱节点等, 总结了UHPC在建筑结构中的合理应用方式和效果。最后, 提出了UHPC建筑结构发展的建议, 以期推动UHPC在房屋建筑中的应用, 提升其综合性能和品质。
超高性能混凝土建筑结构 夹芯板 waffle板 装配式结构连接 免配筋或少配筋 ultra-high performance concrete materials building sandwich panel waffle slab connection in precast structures no or less reinforcement
上海大学通信与信息工程学院，特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444
为实现大气污染物中氨气（NH3）的快速、准确测量，本文提出了一种基于氧化锌（ZnO）涂层单模-无芯-单模（SNS）光纤结构的高灵敏度NH3传感器。该传感器利用的是ZnO膜层吸附NH3后自身折射率改变，进而导致无芯光纤干涉谱谐振波长发生变化的特性。通过建立NH3体积分数与谐振波长偏移量的关系，最终实现了NH3体积分数的测量。本文基于模式传输理论对ZnO涂层SNS传感器的光谱特性进行了仿真，仿真结果显示：当ZnO膜层的折射率从1.929变化至1.889时，60 nm和130 nm ZnO膜厚下SNS传感器的灵敏度分别为11.8 nm/RIU和28.6 nm/RIU。制备了ZnO膜厚分别为60 nm和130 nm的SNS传感器，其在NH3体积分数为0~42.0×10-6环境下的灵敏度相差不大，这主要是由ZnO对NH3的吸附饱和引起的。进一步分析获得60 nm ZnO膜厚下SNS传感器的平均灵敏度为16.87×106 pm，检测限为6.6×10-6，响应时间和恢复时间分别为70 s和90 s。随着温度由16.5 ℃升至56 ℃，该传感器对NH3的检测灵敏度从17.96×106 pm降低至7.57×106 pm，温度和时间对检测限的影响分别为0.0237×10-6 ℃-1和0.026×10-6 d-1，该传感器具有较好的稳定性。
传感器 无芯光纤 氧化锌 氨气测量 温度 中国激光
2023, 50(10): 1006006
