山东科技大学测绘与空间信息学院，山东 青岛 266590
云的存在影响卫星数据的使用，因此准确高效的云检测在遥感图像目标识别和参数定量反演中具有重要作用。针对亮地表、薄碎云及云边界等难以识别、不同尺度特征的云检测精度不稳定等问题，对短期时序数据进行线性回归计算，将前后时序数据的表观反射率斜率变化趋势作为输入特征。为充分挖掘不同尺度的信息，采用具有密集跳跃结构和深监督结构的UNet++模型进行云检测研究。与单时相数据集的U-Net、SegNet和UNet++相比，所提方法可以更有效地突出多尺度特征，增加对亮地表、云边缘和薄云信息的敏感度。结果表明，所提方法在云检测方面得到较高的精度，总体精度达98.21%，误检率降低至1.07%，漏检率降低至3.12%。所提方法能有效降低裸地、道路、建筑物、冰雪等亮地表对云识别的干扰，提升了对薄云的识别精度，且适用于不同下垫面的遥感影像。
云检测；深度学习；时序数据；线性回归分析；语义分割 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0428013
为了实现 640×512分辨率的 EMCCD（Electron-Multiplying CCD）在 1×10-3 lx照度条件下 25 fps连续动态成像，设计了对应的相机。搭建了相机硬件平台，分析了 EMCCD工作时序、AFE工作时序、BT.656编码和 Camera Link编码时序。利用硬件描述语言在 FPGA中产生了相应的驱动时序。实现了 EMCCD曝光和读出控制，AFE相关双采样和光学暗电平钳位，模拟视频信号逐行变隔行和插值拉伸以及 Camera Link协议的并串转换。通过实际测量和分析，相机在模拟夜天光 1×10-3 lx照度， EMCCD增益 1000倍，镜头焦距 25mm，F1.4的条件下，能同时输出模拟视频和数字视频，成像帧率 25 fps，信噪比 21.8 dB。
EMCCD相机 时序设计 EMCCD camera, timing design, AFE, BT.656, Camera L AFE BT.656 Camera Link
1 北京市农林科学院信息技术研究中心， 北京 100097 辽宁科技大学土木工程学院， 辽宁 鞍山 114051
2 北京市农林科学院信息技术研究中心， 北京 100097 农业部农业遥感机理与定量遥感重点实验室， 北京 100097
3 辽宁科技大学土木工程学院， 辽宁 鞍山 114051
具有极高营养价值且被誉为东方“橄榄油”的油茶树是我国南方地区重要经济林， 我国是世界上油茶树分布最广的国家。 提取油茶种植分布和面积对林业部门开展油茶的宏观管理和生产指导具有重要意义。 以地处亚热带地物复杂且多山地丘陵的湖南省常宁市为研究区， 该区域分布有大量农田和森林， 且部分植被季节变化较大， 对油茶的遥感提取带来了很大挑战。 提出了基于春夏秋三期的GF-2号高分辨率卫星影像， 综合植被指数、 纹理特征、 PCA主成分3种特征， 以及春夏、 春秋、 夏秋、 春夏秋四种不同时序组合和随机森林（RF）算法共构建了17种分类场景（S1—S17）， 运用随机森林（RF）、 支持向量机（SVM）、 最大似然（MLC）三种不同分类算法开展油茶遥感提取实验， 筛选出最优特征组合、 最佳分类季节与最优时序组合、 最优分类方法。 结果表明: 仅基于光谱信息分类精度低， 纹理特征的加入可大幅提升精度， 而PCA对于精度的提升效果微弱; 通过比较不同季节单时期的分类结果发现油茶提取精度最高的季节为夏季， 夏季单时期影像在最优特征组合(S8)中油茶生产者精度（PA）为94.06%， 油茶用户精度（UA）为92.57%; 在分类场景S10—S17中实验发现， 采用时序信息要比单时期影像有明显的精度提升， 时序组合分类精度由高到低依次为: 春夏秋、 春夏、 春秋、 夏秋; 综合光谱、 纹理、 时序信息通过随机森林（RF）、 支持向量机（SVM）、 最大似然（MLC）进行油茶提取， 随机森林算法分类精度总体表现最好。 采用春夏秋多时相遥感植被指数、 纹理、 PCA的随机森林方法(S17)是分类精度最高的方案， 总体精度（OA）和Kappa系数分别为96.85%和0.961 0， 油茶生产者精度（PA）为98.31%， 油茶用户精度（UA）为94.33%; 采用春夏时相遥感植被指数、 纹理的随机森林方法（S10）为兼顾计算效率与精度的最优方案， 总体精度（OA）和Kappa系数分别为95.62%和0.9458， 油茶生产者精度（PA）为96.93%， 油茶用户精度（UA）为95.09%。 所提出的最佳油茶遥感提取方案能够为亚热带地区油茶及其他经济林的遥感监测提供参考。
油茶 遥感 时序 植被指数 纹理特征 Camellia oleifera Remote sensing Time sequence Vegetation index Texture features 光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1589
1 重庆电子工程职业学院, 重庆 401331
2 模拟集成电路国家级重点实验室, 重庆 400060
设计了一种基于异步时序的两级Pipelined-SAR模数转换器。为实现时序灵活配置, 采用一种基于边沿检测的自同步环路来产生频率和相位均可变的内部时钟; 为降低整个ADC静态功耗, 可调节延迟单元用于合理分配子ADC和增益级的工作时间; 三级电荷泵用于设计增益级, 从而降低设计难度并进一步降低功耗。最终, 该14 bit异步时序ADC在018 μm CMOS工艺下设计并仿真。后仿真结果表明, 在采样速率为10 kS/s时, 该ADC的SNDR为835 dB, 功耗为239 μW, FoMs值为1767 dB。
异步时序 流水线SAR-ADC 电荷泵 边沿检测 asynchronous clocking pipelined SAR-ADC charge pump edge detector
强激光与粒子束
2023, 35(8): 082003
黑龙江大学 电子工程学院，黑龙江哈尔滨150000
树莓有“第三代黄金水果”的美誉，对于红树莓之乡——尚志而言，准确获取树莓的种植面积对该区域的农作物种植结构调整、产业发展有着重大的意义。以黑龙江省尚志市苇河镇周家营子村为研究区，利用Sentinel-2数据较高的空间和时间分辨率，获得研究区的时序数据，基于该影像剖析研究区作物成长中每个时期的光谱特性和归一化植被指数的时序变化，采用CART算法开展了研究区树莓种植面积估计的研究。与仅依据多时相遥感影像得到的种植区域结果对比，探究NDVI时序数据的参与给区域提取精度带来的变化，并与基于最佳时相数据的面向对象分类和支持向量机分类两种分类算法所得的结果相比较。实验结果表明：基于时序CART算法的两种方法提取树莓种植面积较另外两种分类算法都有更理想的效果，可以得到作物种植面积与空间分布，能够满足作物监测的需求；在利用多时相数据分类的基础上，NDVI时序数据的加入，使作物之间的光谱差异得以放大，分类精度得到提升，相比仅依据Sentinel-2多时相数据分类精度提高了1.67%，Kappa系数提高了0.02。
多光谱遥感 树莓种植面积 时序数据 Sentinel-2 CART multi-temporal remote sensing subpixel Raspberry planting area time-series data sentinel-2 CART 强激光与粒子束
2023, 35(4): 041011
1 福建省先进高场超导材料与工程协同创新中心, 福建 福州 350117
3 西南交通大学超导与新能源研究开发中心, 四川 成都 610031
激光诱导击穿光谱(LIBS)以激光诱导微等离子体的原子发射为技术特征, 在科研与工业领域正得到重视与蓬勃发展。 作为环境气体的氩气对等离子体演化过程中粒子的碰撞过程有重要影响, 决定着LIBS技术分析性能的发挥。 利用光谱诊断技术深入研究LIBS技术条件下氩气的光谱特征, 对于提升LIBS技术及其应用水平具有重要的意义。 利用中阶梯光栅光谱仪记录时间序列光谱信息研究了瞬态Ar等离子体碰撞和衰减过程, 包括等离子体演化过程中的辐射机制和等离子体电子数密度及温度的时间演化特征。 结果表明, 在激光与氩气相互作用的初始阶段, 光谱主要由连续辐射组成, 在0.6 μs后, 光谱开始主要由氩原子、 离子的离散跃迁辐射谱线组成。 氩原子线和离子线的演化周期不同, 在0~1.0 μs延迟时间内离子线占主导, 在1.0~30 μs原子线占主导。 利用Stark展宽, Saha-Boltzmann曲线方程对60, 80和100 mJ脉冲激光能量激发下的等离子体的电子数密度和温度进行了计算, 等离子体电子数密度在0.2~2.0 μs延迟时间内快速衰减, 之后在较长的延迟时间内缓慢下降, 大约在4.0 μs达到同一个数量级; 等离子体温度(80 mJ)从初始0.2 μs时的18 000 K迅速下降到13 000 K(2.0 μs), 在5.0 μs后缓慢下降到12 000 K。 为进一步检验和优化激光脉冲用于氩气的分析性能, 对氩的不同特征谱线信噪比随时间演化的特征进行了研究, 结果表明, 氩原子线在2.0~6.0 μs的延迟窗口具有较高的信噪比, 氩离子线则在0.1~1.0 μs延迟窗口具有较高的信噪比。
激光诱导击穿光谱 氩气 等离子体 时序特征 时间分辨 Laser-induced breakdown spectroscopy Argon Plasma Timing characteristics Time resolved 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1049
1 合肥工业大学 微电子学院, 合肥 230009
2 合肥工业大学 数学学院, 合肥 230009
芯片老化引发的可靠性问题日益严重,会降低芯片性能,最终可能导致芯片失效。针对已有的芯片老化测量结构硬件开销大、影响关键路径时序等问题,提出了一种低开销的旁路重构振荡环的片上老化测量方案。实验结果表明,相比现有方案,该方案硬件开销降低了63.2%,在性能上平均提高了15.7%,并且老化在线测量误差较小,仅为2%。
关键路径时序 旁路重构 振荡环 老化测量方案 critical path timing bypass reconfiguration oscillating ring aging measurement scheme
中山大学 电子与信息工程学院, 广州 510006
设计了一种应用于脉冲式激光雷达系统中基于模拟存储原理的模数转换器(ADC)芯片。介绍了ADC在激光雷达中的功能原理, 设计搭建了高速时序控制电路和模拟存储阵列, 并配合设计了低速流水线ADC内核电路和附属的PLL模块。仿真结果表明, 该模拟存储ADC电路在激光雷达的具体应用中, 可用25 MHz的低速ADC达到1.6 GHz ADC的等效功能。
激光雷达 高速模拟存储 时序控制 流水线ADC LiDAR high speed analog storage sequence control pipelined ADC
