华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
在利用可见-近红外漫透射光谱技术对苹果的可溶性固形物(SSC)检测时, 由于卤素灯光照射在苹果上的位置不同, 采集到的苹果光谱中所包含的可溶性固形物信息不同, 导致模型得出的结果不同; 找到一个最好的苹果光照位置有利于得到最佳的可溶性固形物评价模型。 利用多模式可调节的光学结构在相同的实验环境和实验条件下采集了购买于同一水果批发商的尺寸相近但照射位置不同的两批苹果的近红外漫透射光谱, 探索苹果可溶性固形物模型建立过程中最佳的照射位置从而得到最佳位置的可溶性固形物评价模型。 通过对样品进行光谱采集、 糖度真值采集并结合化学计量学方法得出最佳的建模位置, 照射位置为上部且光谱没有预处理时的偏最小二乘回归(PLS)模型性能为RMSEC为0.288 2, RMSEP为0.343 6, Rc为0.960 6, Rp为0.934 9; 照射位置为斜上部且光谱没有预处理的PLS模型性能为RMSEC为0.340 7, RMSEP为0.513 3, Rc为0.931 1, Rp为0.863 6; 照射位置为上部且光谱没有预处理的主成分分析回归(PCR)模型性能为RMSEC为0.573 6, RMSEP为0.601 4, Rc为0.842 4, Rp为0.800 7; 照射位置为斜上部且光谱没有预处理的PCR模型性能为RMSEC为0.709 2, RMSEP为0.797 4, Rc为0.701 4, Rp为0.670 7, 最佳照射位置为苹果上部; 进一步地采用多种预处理方法对照射位置为上部的PLS模型进行对比, 得到最优模型为MSC-PLS模型, 其RMSEC为0.2264 4, RMSEP为0.301 5, Rc为0.966 9, Rp为0.949 9。 最后再对相同的46个苹果进行相同的实验操作得到光谱、 真值后, 代入到建立的MSC-PLS模型中进行外部验证, 结果显示外部验证的相关系数为0.930 58, 验证均方根误差为0.843 59, 验证了建立的MSC-PLS模型的稳定性和可靠性, 进一步表明光谱采集位置为苹果上部时的近红外漫透射模型有很好的预测能力, 该研究为预测苹果可溶性固形物的检测提供了技术支持。
近红外 光照位置 苹果 位置优化 可溶性固形物 Near-infrared Lighting position Apple Location optimization Soluble solids 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3373
1 太原理工大学物理与光电工程学院，山西太原 030024
2 新型传感器与智能控制教育部(山西省)重点实验室，山西太原 030024
3 杜伦大学高等仪器研究中心，英国杜伦 DH1 3LE
对地面层自适应光学系统而言，多采用呈正多边形排列的多颗激光导引星星座作为参考来测量大气湍流对系统的影响。针对多颗激光导引星应当如何排布的问题，本文采用简化的地面层自适应光学几何模型作为系统性能评价函数，通过遗传算法优化获得不同湍流廓线下导引星的最优分布。同时，采用多进程、 Numba库和多线程提高海量大气湍流廓线下对整个系统性能的估计速度。利用上述方法，以一个视场为 14′的地面层自适应光学系统为例，用实测的大气湍流廓线数据分析了不同天文观测台址下湍流廓线与最优位置分布的关系。研究结果表明，同一台址下不同数目导引星的最优位置分布差异不大，其统计最优位置均呈中心一颗或角半径接近视场边缘的正多边形分布；不同台址下的导引星最优位置分布差异明显；大气湍流廓线测量的空间分辨率直接影响系统性能评价结果：其测量结果中的等效层数越多，导引星位置分布越接近规则的多边形。
激光导引星 大气湍流 遗传算法 位置优化 算法加速 laser guiding stars atmospheric turbulence genetic algorithm location optimization algorithm to acce-lerate
1 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室, 重庆 400054
2 重庆理工大学智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心, 重庆 400054
常规X射线荧光计算机断层扫描(XFCT)成像中,探测角度与荧光收集效率密切相关。基于MCNP5设计了多探测角度下笔束XFCT成像系统,对质量浓度为1%的金纳米溶液柱形模体进行成像仿真,并采用滤波反投影(FBP)算法、联合代数重建(SART)算法和最大似然模型期望最大化(ML-EM)算法重建元素分布。通过对比度噪声比定量分析不同角度下不同算法重建图像的效果,研究探测角度对成像质量的影响。结果表明,FBP算法在背向散射角度下有较好的成像质量,SART算法和ML-EM算法在垂直角度和背向散射角度均有较好的成像质量。
X射线荧光计算机断层扫描 散射噪声 探测角度 位置优化 对比度噪声比 激光与光电子学进展
2020, 57(16): 161103
1 江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221008
分析了煤矿工作面可见光通信系统模型,设计了两种工作面通信空间发光二极管(LED)光源分布优化方法,可分别实现每个LED光源在空间顶部的二维位置的优化,以及每个LED光源二维位置及其功率分配权值的协同优化。应用烟花算法,设置接收平面的信噪比(SNR)因子作为群体优化算法的目标函数,并作为衡量接收平面信号均匀性的指标。研究结果表明,两种优化方法得到的接收平面信号SNR因子比等功率均匀阵列光源分布的SNR因子分别降低了16.6%和24.6%,明显改善了接收信号SNR波动,提高了信号均匀性,保证了不同用户之间的同等通信质量。
光通信 可见光通信 烟花算法 光源位置优化 功率优化
1 空军工程大学信息与导航学院, 西安 710077
2 武警工程大学信息工程系, 西安 710086
3 国防大学, 北京 100091
4 中国人民解放军93995部队, 西安 710306
在稀疏阵列天线和交错子阵理论的基础上提出了雷达-通信天线共享孔径的新方法。分析了共享孔径下雷达和通信的关键指标, 明确了雷达阵列方向图的最大峰值旁瓣电平和多输入多输出通信系统的信道容量2个优化目标, 提出了给定阵元数及孔径大小条件下的阵元位置优化问题。在设置了偏好度后, 将二元优化问题转化为单目标优化问题, 提出了一种基于遗传算法的求解方法。仿真实验证明了所提优化方法的可行性, 给出了针对不同偏好度的优化曲线。
稀疏阵列天线 交错子阵 共享孔径 阵元位置优化 遗传算法 sparse array antenna staggered sub-array antenna aperture sharing array element position optimization genetic algorithm
