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
华南理工大学化学与化工学院, 广东 广州 510640
氯化钠水溶液中, 水分子之间的氢键相互作用随氯化钠浓度变化而发生改变, 导致不同浓度的水溶液光谱形状也不同, 因此NaCl溶液的光谱不满足朗伯比尔定律。 如果浓度c与吸光率A不满足朗伯比尔定律, 则利用光谱差减技术扣除溶剂水的吸收峰问题就会遇到瓶颈, 差减效果不能令人满意。 利用二元线性回归分析法和双边夹原理合成杂化光谱, 期望在偏离朗伯比尔定律体系, 可以理论上获得各种浓度的NaCl水溶液的杂化光谱, 并且保证杂化光谱与其代表的真实光谱高度相似。 主要结论如下: (1)浓度c1和c2的NaCl水溶液的红外光谱分别为$A_{c_1}$和$A_{c_2}$, 则浓度介于c1和c2之间的溶液光谱, 均可用Ahc(c1, c2)=$\hat{a}A_{c_1}+\hat{b}A_{c_2}$来表示。 Ahc(c1, c2)与浓度为c(c1<c<c2)的溶液的真实光谱Ac高度类似。 (2)c2和c1间隔越小, 杂化光谱Ahc(c1, c2)与真实光谱Ac的相似度越高, 因此可根据精度要求选择合适的$A_{c_1}$和$A_{c_2}$来拟合Ahc 。 (3)杂化光谱Ahc(2%, 30%)=$\hat{a}$A2%+$\hat{b}$A30%, 适用浓度区间2%~30%, 涵盖浓度范围宽, 效果令人满意。 (4)回归系数$\hat{a}$和$\hat{b}$与浓度c关系为$\hat{a}$=-3.592c+1.058 9, $\hat{b}$=3.565c-0.0551 5。 在2%~30%浓度范围内, 选取浓度c数值, 即可获得相应回归系数$\hat{a}$和$\hat{b}$, 再将$\hat{a}$和$\hat{b}$代入方程Ahc(2%, 30%)=$\hat{a}$A2%+$\hat{b}$A30%, 即可获得NaCl水溶液的杂化光谱。 杂化光谱与相对应的真实光谱高度近似, Ahc(2%, 30%)≈Ac, 完全可替代真实光谱。
NaCl水溶液 朗伯比尔定律 线性回归分析 杂化光谱 NaCl aqueous solution Lambert-Beer law Linear regression analysis Hybrid spectra
1 桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
2 广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004
为识别空间外差光谱仪探测目标干涉信号的特征信息, 提出一种基于经验模态分解与回归分析的空间干涉谱目标提取方法。首先对预处理后的光谱进行经验模态自适应分解, 得到各阶次固有模态分量并分别计算它们与原始光谱信号的Pearson相关系数, 根据相关系数分选准则判定背景与目标信息重构的分界点。然后计算重构背景与实测背景间的Pearson相关系数来判定经验模态分解结果。对信号主导的固有模态分量利用小波软阈值进行消噪,重构较纯净的目标特征信息; 利用目标特征信息与原始干涉光谱信息进行多元线性回归分析获得最佳的近似滤波系数, 构造滤波器并应用到目标信号, 提取目标。最后通过差谱信号与提取的目标光谱的Pearson相关系数来判别提取的目标信号。实验结果表明: 经验模态分解可将背景与目标近似分离; 在未知背景信号情况下, 利用经验模态分解与回归分析可实现钾共振双线特征光谱的提取。
空间外差光谱仪 光谱图 经验模态分解 多元线性回归分析 Pearson相关系数 spatial heterodyne spectrometer spectrum empirical mode decomposition multivariate linear regression analysis Pearson correlation coefficient 红外与激光工程
2018, 47(12): 1223001
在采用柴式(Czochralski, CZ)法生长重掺砷(As)单晶硅的过程中，掺杂剂—— As具有较强的蒸发性。 为了有效抑制As蒸发对单晶硅电阻率的影响，需要测定As的蒸发速率常数。通过实验测量 给出了晶体样块中As浓度随蒸发时间的变化曲线，然后对实验曲线进行了线性回归分析，得到了 重掺As单晶硅制备中As的蒸发速率常数(1.43×10－4 cm/s)。该结果在实际应用中被验证是正确而有 效的，这对精确控制重掺As单晶硅的电阻率有着重要意义。
重掺As单晶硅 蒸发速率常数 线性回归分析 有效分凝系数 heavily As-doped silicon crystal evaporation rate constant linear regression analysis effective segregation coefficient
1 昆明理工大学信息工程与自动化学院, 昆明 650500
2 淮北矿业股份有限公司, 安徽 淮北 235000
3 淮北矿业股份有限公司朱仙庄煤矿, 安徽 宿州 234111
4 广东罗尔科技有限公司, 广东 东莞 523120
以光纤Bragg光栅位移传感器对淮北朱仙庄煤矿顶板离层监测为实际数据依据, 选择最佳的典型函数模型对顶板离层进行非线性回归分析, 得出能够反映位移发展趋势的回归曲线。监测结果与回归拟合数据表明: 非线性回归分析预测方法不仅可以反映煤矿顶板离层实时变化过程, 还能根据其变化趋势进行巷道稳定性判断。
光纤通信技术 煤矿工程 顶板离层 FBG位移传感器 非线性回归分析 fiber communication technology colliery engineering roof abscission layer FBG shift sensor nonlinear regression analysis
1 昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 昆明 650500
2 江苏中天日立光缆有限公司, 江苏 南通 226463
隧道二次衬砌性能劣化是影响隧道健康运营的主要病害, 利用光纤通信技术对二次衬砌进行结构安全性分析, 是保证隧道工程健康运营的重要手段。以埋入式光纤Bragg光栅应变传感器对田心隧道二次衬砌监测的实际数据为依据, 选择最佳的典型函数模型对隧道的监测数据进行非线性回归分析, 得出能够反映应变发展变化趋势的回归曲线, 预测支护结构(监测点)的应变趋势, 判断支护效果, 对隧道支护结构当前的和最终的稳定性进行分析, 从而实现对隧道结构部的稳定性判断。
光纤通信技术 隧道工程 二次衬砌 埋入 FBG应变传感器 非线性回归分析 optical fiber communication technology tunnel engineering secondary lining embedding FBG strain sensor nonlinear regression analysis0引言
1 昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 昆明 650500
2 江苏中天科技股份有限公司, 江苏 南通 226463
隧道围岩压力的变化是导致公路隧道岩块错动、掉块、甚至塌方的重要因素。结合田心隧道工程, 将一种可以把压力转变成光纤Bragg光栅波长移位的FBG土压力传感器应用于隧道围岩压力的监测; 将40支土压力传感器安装在20个代表性断面中。采用非线性回归分析统计方法对隧道的量测数据进行分析, 比较了监测数据的处理分析方法, 选取最优的非线性回归分析模型。监测数据与回归拟合数据分析表明, 非线性回归分析预测方法不仅可以反映隧道围岩变形和压力变化过程, 还能根据其变化趋势进行结构异常判断。
隧道工程 围岩压力 光纤Bragg光栅 非线性回归分析 tunnel engineering surrounding rock pressure fiber Bragg grating nonlinear regression analysis
1 华中科技大学武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
2 西安航天发动机厂, 陕西 西安 710100
为了探究光纤激光切割铝合金的工艺特性，开展了光纤激光切割2 mm厚度AA6061铝合金工艺实验，系统研究了激光功率、切割速度、辅助气压等工艺参数对切割质量的影响规律。在优化工艺参数条件下可以获得根部挂渣小于0.1 mm、切面粗糙度小于3 μm，且拼合后无肉眼可见间隙的切缝。当激光功率为3.0 kW时，光纤激光获得优质切缝的切割速度可达9 m/min。结果表明，增大激光功率至3.0 kW，提高切割速度至6 m/min，升高喷嘴间距至0.5 mm或增加辅助气压至1.1 MPa后，挂渣量降至0.1 mm以下，最小为20 μm。当切缝表面粗糙度通常约为3 μm，可得到的最小热影响区宽度为10 μm。最后，基于线性回归法建立的数学模型，模型预测值和实测值吻合良好。
激光技术 激光切割 铝合金 切割质量 线性回归分析 数学模型
1 中国科学院长春光学机密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院大学, 北京100049
通过仪器获得的凹面光栅的衍射效率是相对值, 其测量值的精度受测量过程和补偿方法的影响。 为使效率测量值的测量精度得到进一步提高, 有必要对测量值产生影响的主要因素进行深入研究。 该文进一步考察了影响衍射效率测量精度的主要因素, 针对待测凹面光栅根据待测波长的测试要求进行旋转造成光束截面变化而产生的问题, 适当补充原理性方案, 并在此基础上推导出了适用于凹面光栅的光束截面变化因子k(θ)的解析表达式。 基于影响测量精度因素与理论值之间的非线性关系, 提出采用二次非线性回归分析的方法对测量结果进行补偿, 给出了提高衍射效率测量精度的补偿公式。 实验结果表明, 对光栅衍射效率的测量值进行进一步补偿后, 使得补偿值与理论值之间的整体误差范围由±2.5%缩小为±0.3%以内, 与线性回归分析方法相比, 显著缩小了补偿值与理论值之间的差距, 进一步保证了衍射效率的准确测量。 将补偿过程嵌入测量程序, 该方法能够实时补偿测量结果, 满足仪器准确测量的要求。
凹面光栅 衍射效率 二次非线性回归分析 Concave gratings Diffraction efficiency Quadratic nonlinear regression analysis 光谱学与光谱分析
2013, 33(11): 3162
1 燕京理工学院 (原北京化工大学北方学院), 河北廊坊 065201
2 北京世维通科技发展有限公司, 河北廊坊 065201
针对高精度测量的要求, 探索性地提出了一种多峰值反射率拟合的解调新方法。讨论了 Levenberg-Marquardt算法在边波带峰值反射率拟合中的应用。根据光纤布拉格光栅对多波长光源的反射作用, 研究光栅反射中心波长与各阶光边波带峰值反射率之间的关系模型, 利用 Lebenberg-Marquardt算法对光栅反射光谱进行特征提取得到特征参量表征传感信息。初步实验证明了该高精度解调方案的有效性和可行性, 并分别获得了 0.1℃的温度分辨率和0.5 με的应变分辨率, 对高精度光栅传感系统的研制具有一定的供参考价值。
光栅传感 高精度解调 非线性回归分析 Levenberg-Marquardt算法 grating sensing high precision demodulation nonlinear regression analysis Levenberg-Marquardt algorithm
