1 解放军总医院第二医学中心，北京 100853
2 中国科学院自动化研究所中国科学院分子影像重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学人工智能学院，北京 100049
4 解放军总医院第一医学中心，北京 100853
5 中国人民解放军总医院肾脏疾病全国重点实验室，北京 100853
浅静脉清晰成像对于透析患者动静脉内瘘术前手术路径规划和术中引导手术治疗等具有重要作用，对临床疾病的诊断和治疗具有重要作用。目前临床上常用的血管成像方法能够清晰地实现血管的成像，但对静脉血管网的成像效果难以满足临床需求。笔者利用临床获批的荧光染料吲哚菁绿（ICG）开展了前臂血管的近红外二区（NIR-II）荧光成像，结合人工智能算法获得分辨率更高的血管NIR-IIb荧光图像，更准确地描绘浅表细小血管的直径。在此基础上，笔者继续结合Fluent流体仿真模拟方法，辅助医生在术前判断主干引流静脉，并在术中结扎中选择主干引流静脉进行保留，对大侧枝引流静脉进行结扎，提高患者肾透析血液通路手术的成功率。利用荧光血管造影技术结合模拟方法引导肾透析血液通路手术将桡动脉接入头静脉，手术的早期通畅率为100%（8/8），而接受常规手术的对照组的早期通畅率为73.33%（11/15）。本研究验证了NIR-II荧光血管造影技术的安全性和有效性，并在此基础上进一步验证了荧光成像结合人工智能算法在肾透析血液通路手术中潜在的应用价值。
医用光学 近红外二区荧光 荧光血管造影 吲哚菁绿 人工智能 计算机仿真模拟
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043018
1 中国科学技术大学生物医学工程学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学附属第一医院（安徽省立医院）整形外科，安徽 合肥 230001
3 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230027
4 中国科学技术大学苏州高等研究院，江苏 苏州 215123
5 中国科学技术大学电子科学与技术系，安徽 合肥 230026
远程皮肤病学是缓解偏远地区皮肤专科医生缺乏问题的有效手段，但目前的方法存在适用范围有限、严重依赖远程医学专家及显示不够直观等缺陷。为弥补当前研究不足，设计并搭建了一套皮肤肿瘤智能远程会诊系统，该系统兼具无网络环境下的皮肤肿瘤自动筛查和有网络环境下的远程会诊及术前规划功能。性能量化实验结果表明，系统可将虚拟的标注高精度原位投射到成像区域。实验对照结果显示，部署于该系统的深度学习模型在诊断能力上与皮肤科专家相当，并且能够辅助专家更迅速、更精确地做出医疗决策。临床试验进一步证实了该系统的实用性。该系统旨在为医疗资源有限的地区提供帮助，使得当地患者能够进行皮肤肿瘤等多种疾病的早期筛查及治疗。
医用光学 生物技术 远程皮肤病学 人工智能 增强现实 原位投影成像
国网河南省电力公司 信息通信分公司，郑州 450052
【目的】为了更好地支撑特高压（UHV）站点基建管控和智能运检业务需求，国内首次将第五代移动通信技术（5G）用于UHV换流站基建现场。
【方法】在实现豫南站5G网络全覆盖的基础上，搭建5G虚拟专网，部署移动边缘计算（MEC）云平台。充分考虑前期基建和后期运行的需求，将智能基建工地与后期智慧换流站同步衔接，依托5G优势，融合人工智能（AI）等技术，实现了UHV基建施工现场各类数据的实时采集、统一汇聚。提供了UHV基建的远程视频监控、工程监控预警、基建现场全景呈现、安全隐患识别和专家远程辅助指导等多功能场景的5G解决方案。组织开展了智慧工地、智能巡检和智能管控类5G系列应用，开展了5G网络适配性测试。
【结果】文章为豫南换流站业务应用提供了灵活、大带宽和高速率的5G通信手段。有效赋能了UHV换流站内各项业务需求，验证了5G对UHV建设与巡检类业务的承载能力，提升了管理效率，降低了运维成本。
【结论】5G在UHV豫南换流站的成功应用，提供了5G+能源互联网的典型UHV变电站解决方案，验证了5G在电力行业的可行性，推动了5G在电力场景的深化应用。
第五代移动通信技术 特高压 虚拟专网 智慧工地 智能巡检 5G UHV virtual private network smart construction site intelligent inspection 光通信研究
2024, 50(2): 22007101
重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
【目的】针对自由空间光（FSO）链路和射频（RF）链路的保密信息容易被外部窃听者窃听的问题，为提升混合RF/FSO通信系统的保密性能，同时考虑到实际工程中FSO链路往往无法满足视距条件且不同天线分支之间会由于收发模块小型化产生相关性，需要对可重构智能表面（RIS）辅助的混合RF/FSO系统的安全性能进行研究，以得到系统安全性能与RIS部署位置和天线相关性程度等参数的关系。
【方法】文章考虑单个窃听者，分别针对RF和FSO链路进行窃听，RF链路服从任意相关的Nakagami-m分布，FSO链路服从Gamma-Gamma分布。采用解码转发协议，推导得到了两种窃听场景下通信系统的安全中断概率（SOP）和严格正安全容量概率（SPSC）的闭合表达式，并对SOP进行了渐近分析。此外还利用Matlab软件进行了仿真实验，通过蒙特卡洛仿真来验证所推导公式的准确性。
【结果】仿真结果表明，将RIS部署在靠近接收端的位置可以降低系统的SOP，RF主信道的信道质量与窃听信道相比较好时，天线相关性程度的增加会使系统的SOP上升。
【结论】RIS辅助的FSO链路相比RF链路具有更好的安全性，虽然多天线分集技术能够有效提高系统的安全性能，但是类似指向误差和大气湍流引起的衰落，天线相关性也会对系统的安全性能造成损害，通过降低天线相关性程度能有效提升系统的安全性。
光通信 混合射频/自由空间光通信系统 可重构智能表面 天线相关性 物理层安全 optical communications mixed RF/FSO communication system RIS antenna correlation physical layer security 光通信研究
2024, 50(2): 22005601
1 东南大学 移动通信全国重点实验室，南京 210096
2 网络通信与安全紫金山实验室，南京 211111
光纤通信与大容量高频无线通信深度融合是未来第六代移动通信（6G）的核心技术底座，对于构建“沉浸式通信、泛在连接、通信人工智能（AI）一体化”等6G典型场景具有重要意义。文章梳理了优化光纤无线融合传输系统架构和提升频谱效率的主流技术及其实现方案，对研发团队在这些方面取得的部分进展进行了总结。首先，面向新一代沉浸式通信的大容量需求，借助商用数字相干光模块（DCO），提出了一种“光纤－无线－光纤”一体融合传输系统新型架构，率先完成了光子太赫兹100/200/400 GbE实时无线传输通信实验，最高实现了2×240.558 Gbit/s的线路速率；其次，面向覆盖范围广和灵活部署的应用场景，将数字副载波复用（DSCM）技术引入光纤无线融合接入系统，文章设计并搭建出同时支持最多32路固定宽带接入和32路W波段毫米波无线接入的点对多点（P2MP）100 Gbit/s相干无源光网络（PON），能够灵活调整速率且便于后续迭代升级；最后，面向通信AI一体化需求，提出了一种基于似然感知的矢量量化（VQ）变分自编码器（VAE），基于AI技术对光纤无线融合通信系统进行端到端优化，在无需太赫兹功率放大器的情况下，成功演示了净速率为366.4 Gbit/s的双偏振（DP）2×2多输入多输出（MIMO）太赫兹信号6.5 m无线传输和20 km标准单模光纤（SSMF）传输。上述技术在未来6G典型场景中具有巨大的应用潜力，此外，文章还从大容量、长距离、集成化和智能化等方向对超100 Gbit/s光纤无线融合传输技术进行了展望。
光纤无线融合传输 数字副载波复用 无源光网络 端到端智能星座整形 integrated fiber-wireless transmission DSCM PON end-to-end intelligent constellation optimization 光通信研究
2024, 50(1): 23016001
深圳大学物理与光电工程学院，光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室，广东 深圳 518060
荧光寿命显微成像（FLIM）已经广泛应用于生命科学研究领域，具有高灵敏和高特异性的特点，在对组织微环境进行定量表征方面具有独特优势，但由于成像速度相对较慢，限制了FLIM的活体应用。近年来，随着光电子器件和人工智能等技术的发展，开启了FLIM活体成像新篇章。介绍通过优化硬件和算法两方面提升时域和频域FLIM技术的成像速度，以及其在生物医学基础研究和临床疾病诊断中的应用研究进展。最后，对活体FLIM成像的未来发展进行展望。
荧光寿命显微成像 人工智能 活体成像 癌症诊断 激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618005
重庆理工大学电气与电子工程学院，重庆 400054
针对自由空间光（FSO）通信无法进行视距传输的问题，在FSO链路中引入可重构智能表面（RIS）技术，并考虑射频（RF）链路中的同信道干扰（CCI）信号，提出一种CCI下RIS辅助FSO-RF混构系统研究方案。其中FSO链路和RF链路分别服从Gamma-Gamma分布和Rayleigh分布，在光电转换中继节点处采用译码转发协议，以减少噪声对信号的干扰。基于系统端到端瞬时信噪比的概率密度函数，推导了系统中断概率和平均误码率的闭合表达式，采用蒙特卡罗仿真验证了结果的准确性。研究结果表明，相较于传统的混合FSO/RF系统，RIS能明显提升系统的性能。另外，根据系统的分集顺序，得出系统的性能主要与FSO链路的衰落参数、光检测方式和指向误差有关。
光纤光学 可重构智能表面 同信道干扰 中断概率 平均误码率 译码转发协议
中国人民解放军战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院，河南 郑州 450001
针对当前光学智能遥感卫星有限存储能力对全球控制信息的轻量化需求，提出一种面向光学遥感卫星星上定位精度优化的轻量化矢量控制库技术。首先，在地面提取完整道路网，通过道路细化、节点提取以及拓扑关系构建等处理，生成星上轻量化矢量控制库并上注卫星；其次，星上在轨提取道路结构，并利用随机游走避免道路缺失的影响，生成随机游走矢量结构；然后，引入隐马尔科夫模型，搜索对应矢量，并设计分层匹配策略以精化匹配结果，实现星上轻量化矢量控制库与随机游走矢量结构的匹配；最后，利用不同类型卫星影像进行随机游走矢量结构提取、星上矢量匹配以及定位性能分析。结果表明，所提光学遥感卫星的星上轻量化矢量控制库能够有效改善非量测光学遥感卫星定位精度，验证了其在光学智能遥感卫星中的可行性。
轻量化处理 矢量控制库 星上智能处理 矢量匹配 高分辨率光学遥感卫星
