1 北京交通大学轨道交通运行控制系统国家工程研究中心，北京 100044
2 中国铁路设计集团有限公司电化电信院，天津 300308
高速磁悬浮列车因其高速便捷将是未来非常有竞争力的地面交通工具，但是高速磁浮车地通信面临多普勒频移大、越区切换频繁、传输实时性要求高以及需承载多种业务等技术问题。本文研究了无线局域网(WLAN)、38 GHz毫米波和地铁长期演进通信系统(LTE-M)/5G等常见民用通信和铁路地铁通信技术在高速磁悬浮系统中的适应性，并对这些通信技术在高速磁悬浮系统车地通信环境中的应用进行了详细分析，提出了改进和应用这些通信技术的方向和技术路线。
第四代移动通信技术(4G) 第五代移动通信技术(5G) 车地通信 多普勒效应 网络切片 高速磁悬浮系统 the 4th generation mobile network(4G) the 5th generation mobile network(5G) train-ground communication Doppler effect network slice high-speed maglev system 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(8): 754
强激光与粒子束
2022, 34(9): 094002
1 中国科学院 光电信息处理重点实验室，辽宁沈阳006
2 中国科学院 沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016
3 中国科学院 机器人与智能制造创新研究院，辽宁沈阳110169
4 中国科学院大学，北京10009
为了解决点云处理过程中空间信息损失的问题，同时在融合过程中最大程度地提取可见光图像的纹理信息，本文提出了一种基于特征切片的激光点云与可见光图像融合车辆检测方法（FVOIRGAN-Detection）。在CrossGAN-Detection方法中加入了FVOI（Front View Based on Original Information）的点云处理思路，将点云投影到前视角度并把原始点云信息的各个维度切片为特征通道，在不降低网络性能的情况下显著提高点云信息利用效率。并且引入了相对概率的思想，采用鉴别器鉴别图像的相对真实概率替代绝对真实概率，使得融合图像提取的纹理信息更加接近真实的纹理信息。在KITTI数据集上进行检测性能实验验证结果表明，本文方法在容易、中等和困难三个类别中的AP指标分别达到97.67%、87.86%和79.03%。在光线受限的场景下，AP指标达到了88.49%，与CrossGAN-Detection方法相比提高了2.37%，提高了目标检测的性能。
点云处理 空间信息 相对概率 GAN 特征切片 车辆检测 point cloud processing spatial information relative probability GAN feature slice vehicle detection 光学 精密工程
2022, 30(12): 1478
1 河北大学电子信息工程学院，河北 保定 071002
2 河北软件职业技术学院，河北 保定 071000
3 保定市儿童医院，河北 保定 071000
4 保定市儿童呼吸消化疾病临床研究重点实验室，河北 保定 071000
外周神经母细胞性肿瘤（peripheral neuroblastic tumors，pNT）是儿童常见的颅外恶性实体瘤，其主要预后评估依据为神经母细胞瘤分化程度和核碎裂指数（mitosis-karyorrhexis index， MKI）。目前，对MKI的计算主要通过病理医生人工计数，过程繁琐且工作量较大。采用计算机图像处理算法识别病理切片图像中病理性核分裂神经母细胞（pathological mitotic neuroblasts， PMN）和神经母细胞（neuroblasts，NEU），并辅助病理医生计数，可减少医生的重复性工作，提高工作效率。采用数学形态局部最小值标记（H-minima）修改梯度幅值，并利用改进型分水岭算法识别NEU并计数。实验结果表明，与病理医生的金标准对比，所提算法对NEU识别的平均准确率为94.2%，平均过分割率为2.79%。从色度分量角度对PMN的细胞质区域识别，平均识别准确率为81.66%，MKI值的平均误差率为0.031%。
图像处理 计算机辅助诊断 病理切片 神经母细胞 改进型分水岭 病理性核分裂 色度分量 激光与光电子学进展
2022, 59(8): 0810004
西北工业大学计算机学院, 陕西 西安 710072
光场成像与处理是计算摄像学领域最具潜力的发展方向之一。在获得4D光场的基础上,构建简洁且高效的光场表达模型是光场理论的重要研究内容,也是光场技术迈向应用的关键。本文从4D光场的深度、纹理、几何、尺度和频谱等角度出发对光场表达模型进行解析,分别介绍子孔径图像、对极平面图、聚焦栈、超像素、多平面图像、超图、傅里叶切片、傅里叶视差层和对极聚焦谱等相关光场表达的特性,分析光场表达模型在光场重建、深度估计和光场编辑等不同应用场景的适用条件,归纳总结各种光场表达模型的优缺点及其潜在的应用方向。
成像系统 光场表达 计算摄像学 傅里叶切片 光场重建 激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811012
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-Intense Laser Science, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China
2 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai201210, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049, China
4 Institute of Physics of the ASCR, ELI-Beamlines Project, 18221Prague, Czech Republic
5 School of Science, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China
A new near-infrared direct acceleration mechanism driven by Laguerre–Gaussian laser is proposed to stably accelerate and concentrate electron slice both in longitudinal and transversal directions in vacuum. Three-dimensional simulations show that a 2-μm circularly polarized ${\mathrm{LG}}_p^l$ (p = 0, l = 1, σz = -1) laser can directly manipulate attosecond electron slices in additional dimensions (angular directions) and give them annular structures and angular momentums. These annular vortex attosecond electron slices are expected to have some novel applications such as in the collimation of antiprotons in conventional linear accelerators, edge-enhancement electron imaging, structured X-ray generation, and analysis and manipulation of nanomaterials.
annular electron slice direct laser acceleration Laguerre–Gaussian lasers near-infrared laser High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(3): 03000e44
1 武汉大学测绘学院, 湖北 武汉 430079
2 武汉大学灾害监测与防治研究中心, 湖北 武汉 430079
针对建筑物特征信息提取的效率和精度问题,提出了一种基于点云切片和最小包围矩形的建筑物特征信息提取算法。该算法先对点云进行去噪和切片处理,然后利用每个切片中相邻点之间的水平角和竖直角差值自动快速提取建筑物整体和门窗的轮廓点,之后对轮廓点进行滤波、分类和排序,最后采用最小包围矩形提取规则建筑的整体尺寸和门窗尺寸信息。通过三组实验,将提取出的建筑物整体和门窗尺寸与实际尺寸进行比较,结果表明:所提算法对建筑物门窗和整体尺寸的提取准确度在3 cm以内,总体精度可达97.4%以上,对160万左右建筑物点云数据的提取总时间在8 s以内,证明了所提算法的有效性。
测量 点云切片 最小包围矩形 轮廓点提取 尺寸信息提取 精度和效率分析
1 西北大学 光子学与光子技术研究所, 陕西 西安 710069
2 西北大学 陕西省光电子技术重点实验室, 陕西 西安 710069
分别以铜、铝、有机玻璃、聚四氟乙烯为实验衬底材料, 对采用片式粘敷封装技术的光纤布拉格光栅温度传感增敏特性进行了实验研究。研究结果表明, 当对两侧尾纤有涂覆层的光纤布拉格光栅进行封装时, 其温度灵敏系数分别是裸纤情况下的2.3倍、2.9倍、5.2倍、11.7倍。然而, 粘敷材料在较高温度时显著的热膨胀会引起光纤包层与涂覆层发生一定的脱离, 导致此时其实验结果重复性不甚理想。为了克服这种不利情况, 对尾纤无涂覆层的光纤布拉格光栅进行了封装测试。在测试温度范围内, 其反射波长随温度的变化始终呈现良好的线性关系, 其温度灵敏系数分别提高到了3倍、3.4倍、9.2倍、12.6倍, 测量结果重复性良好。研究结果为将来片式封装光纤布拉格光栅传感器的温度增敏特性的研究, 提供了必要有益的数据支持和参考。
光纤布拉格光栅 温度传感增敏 布拉格波长 衬底材料 片式封装 fiber Bragg grating temperature sensitivity enhancement Bragg wavelength substrate materials slice package 红外与激光工程
2019, 48(11): 1118003
1 上海大学 精密机械工程系,上海 200444
2 教育部先进显示与系统应用集成重点实验室，上海 200444
随着计算空间光调制器的分辨率的尺寸逐渐变大，全息图三维动态显示的计算量也越来越大，使得对全息计算速度提出了新的要求。利用GPU并行计算处理的方式实现全息图的快速层析法计算，该方法利用GPU并行多线程和层析法中的图像二维傅里叶变换的优势对菲涅尔衍射变换算法加速计算；同时通过对GPU底层资源的调用和对CUDA中程序的流处理过程，有效减少中间的延时等待。通过对计算速度对比分析表明：与在CPU上运算相比，计算速度大幅提升，基于GPU并行计算的方法比基于CPU计算的方法速度快10倍左右。
计算全息 层析法 优化 computational hologram GPU GPU CUDA CUDA slice-based method optimization
1 北京长城计量测试技术研究所 长度室, 北京 100095
2 计量与校准技术重点实验室, 北京 100095
本文以表面连续的折线型边缘和小圆弧屋脊型边缘为研究对象, 提出了一种基于扫描点云数据的线轮廓提取方法。该方法通过构造万向切片从点云数据中提取包含线轮廓点的截面数据, 根据截面数据上线轮廓点两侧的分布形式, 定义了基于法向夹角分布规律的模式向量, 将截面数据的相邻点法向夹角序列进行等元素划分, 计算各组与模式向量的欧氏距离, 在欧氏距离最小的组内提取线轮廓点。为验证方法的准确度, 分别对直线型折线轮廓、弯曲折线轮廓和4个圆形屋脊轮廓进行试验, 并将提取的线轮廓点进行最小二乘拟合, 以线轮廓点相对拟合曲线的偏差评价方法的准确度。提取的直线轮廓点和曲线轮廓点的拟合标准偏差分别为0.076 mm和0.047 mm; 4个圆形轮廓点的拟合标准偏差不大于0.1 mm, 圆半径相对三坐标测量结果的偏差不大于0.1 mm。模式向量法适用于提取折线型边缘和小圆弧屋脊型边缘上的轮廓点数据, 具有计算简单, 适用性强的特点。当扫描仪准确度优于0.03 mm时, 模式向量法的准确度在0.1 mm的量级。
模式向量 点云数据 线轮廓 万向切片 pattern vector point cloud line contour multiple-direction slice
