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机器视觉
刘培  黄雅平  
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摘要
基于深度学习的裂纹检测方法严重依赖大量的像素级标注信息,为此提出一种基于半监督学习的裂纹检测方法。该方法将多尺度模块引入到裂纹检测的网络模型中,仅利用小部分的像素级标注数据进行全监督训练。对于无标签数据,融合多种显著性区域检测方法生成伪标签,可以减少对像素级标注信息的依赖。在裂纹数据集上对改进网络进行实验验证,并与常用语义分割网络和弱监督实验基准从主观评价、精度、召回率和F1-score的角度进行比较。实验结果表明,改进网络可以有效提升裂纹的识别准确率,提出的半监督训练策略在仅需6.25%像素级标注信息的情况下,能够取得与全监督方法相当的识别精度和召回率。
激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0615004
成像系统
卢金  刘宇红  张荣芬  
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摘要
针对传统视觉同时定位与地图构建(vSLAM)相机跟踪模块在动态环境中无法精确定位的问题,提出一种基于语义的视觉里程计。首先,在利用金字塔Lucas-Kanade 光流追踪匹配帧间特征点的同时,对图像进行像素级的语义分割。然后,将语义信息与几何特征紧密结合用以准确地剔除图像中的外点,使得位姿估计和建图仅依靠图像中值得信赖的静态特征点。最后,提出了一种多尺度的随机抽样一致(RANSAC)方案,对匹配点进行步进采样,每步使用不同的尺度因子,在降低外点检测时间的同时,提高了外点检测的鲁棒性。在TUM数据集上的实验结果表明,在高动态序列中,相比于ORB-SLAM2,本文方案的绝对轨迹误差和相对位姿误差改善了90%以上,而相比于同类型的DS-SLAM,本文方案在降低外点检测时间30%~40%的情况下,提升了位姿估计的鲁棒性。
激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0611001
图像处理
摘要
数据集是基于深度学习语义分割技术的重要组成部分。为了将语义分割技术应用于野外战场环境,构建一个符合实战场景的数据集至关重要。针对迷彩伪装目标侦察识别的作战保障需求,分析了野外战场环境及战场侦察图像的特点,设计了特定场景数据集的构建流程与方法,构建了具有精细化语义标注的语义分割数据集CSS,并通过实验验证了该数据集在语义分割任务上的有效性。
激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0410015
综合评述
刘京明  赵有文  
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摘要
立方砷化硼(BAs)为间接带隙、闪锌矿结构的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料。理论分析预测BAs具有仅次于金刚石的超高热导率,在电子器件散热领域表现出广阔应用前景,成为当前的研究热点。近年来立方BAs单晶材料的制备取得突破性进展,采用化学气相传输法(CVT)合成了毫米尺寸的高质量单晶,室温下热导率高达1 300 W·m-1·K-1。本文介绍了BAs单晶的性质和生长方法,综述了材料研究进展,阐述了晶体生长面临的技术挑战,并对发展前景进行了展望。
人工晶体学报
2021, 50(2): 391
综合评述
胡雪莹  董海亮  贾志刚  张爱琴  [ ... ]梁 建  许并社  
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摘要
GaAs基980 nm半导体激光器在材料加工、通信和医疗等领域有着重要应用。应变量子阱结构的出现提高了GaAs基半导体激光器的转换效率、输出功率和可靠性。本文综述了高功率GaAs基量子阱激光器历史发展,介绍了高功率半导体激光器的外延结构、芯片结构和封装结构设计,重点阐述了影响高功率GaAs基量子阱激光器光电性能、散热和实际应用的问题。针对以上问题讨论了相应解决方案及研究成果,并指出了各个方案的不足之处和改进方向。最后,总结了高功率半导体激光器的发展现状,对高功率半导体激光器发展方向进行了展望。
人工晶体学报
2021, 50(2): 381
研究论文
摘要
作为宽禁带半导体材料的一员,结构稳定的β-Ga2O3具有比SiC和GaN更宽的禁带宽度和更高的巴利加优值,近年来受到科研人员的广泛关注。本文采用射频(RF)磁控溅射法在C面蓝宝石衬底上生长β-Ga2O3薄膜,探究溅射过程中衬底加热温度的影响。溅射完成后通过高温退火处理提升薄膜质量,研究衬底加热温度和后退火温度对氧化镓薄膜晶体结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等测试手段对β-Ga2O3薄膜晶体结构、表面形貌等进行分析表征。实验结果表明,随着衬底加热温度的升高,β-Ga2O3薄膜表面粗糙度逐渐降低,薄膜晶体质量得到显著提升;在氧气气氛中进行后退火,合适的后退火温度有利于氧化镓薄膜重新结晶、增大晶粒尺寸,能够有效修复薄膜的表面态和点缺陷,对于改善薄膜晶体质量有明显优势。
人工晶体学报
2021, 50(2): 296
光学设计
钟卉  
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摘要
大视场间隔的双通道面阵焦面相机在以往的遥感相机中比较少见,其工作在近红外谱段,应用在可见谱段的多通道相机装调方法不再适用,对其装调方法进行了研究。首先,从光学角度分析装调原理,抽象出了数学模型进行了详细分析,得到系统误差公式。因为在以往的光学装调中,该系统误差很小而一直未被重视,但是对于此处涉及的遥感相机,其误差已严重影响测试精度。之后,进行了装调测试方案的详细分析,提出采用一维转台的测试方案,其相比二维转台方案的误差源更少,精度更高,且可节约资源。最后,进行了实际的装调测试和数据处理分析,从中剔除系统误差影响,焦面装调精度为1.0 μm,装调结果优于0.3个像元,得到的焦面的星点像曲线与理论设计结果基本一致。结果表明,提出的测试方法精度高,装调方案合理可行。
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200172
研究论文
蒋 冲  王 一  丁 召  黄延彬  [ ... ]罗子江  李志宏  李耳士  郭 祥  
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摘要
量子点的性质主要由其密度及尺寸参数控制,而原子在衬底上的成核运动又决定了量子点的密度、直径、高度等参数,因此研究原子的扩散成核过程对自组装制备量子点具有重要意义。本文通过分子束外延生长技术研究了GaAs(001)表面金属铝液滴的成核过程,发现衬底温度和金属铝沉积速率的变化直接影响了液滴的尺寸、密度以及形状等特征。根据经典成核理论分析GaAs(001)表面金属铝液滴空间分布与几何结构的演化规律,推导得出表面金属铝液滴密度与衬底温度、金属铝沉积速率的关系方程。在此基础上,进一步计算得出液滴形成过程中未成核态、临界成核态、成核态三种亚稳态所包含的最小原子数分别为1个、2个、5个。
人工晶体学报
2021, 50(2): 283
“二维光功能材料与器件”专题
张文林  许春花  孙萌飞  王羽龙  [ ... ]李然  张玉琦  王记江  
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摘要
首先综述了基于二维光催化剂的电子结构调控方式,包括厚度调节、元素掺杂、缺陷工程和异质结的设计等。其次,由于半导体异质结在减少光生电子空穴复合速度方面具有独特的优势,着重介绍了由二维材料与其它不同维数的半导体界面组成的异质结的研究进展。最后介绍了新型二维光催化材料在析氢、CO2还原、固氮和污染物降解等方面的应用。总结文献可知,二维材料与块体材料相比,具有较高的比表面积、表面存在大量的活性位点、能更有效地分离催化剂中的载流子、合适的能带结构、可调节的光吸收区等特点。文末总结了目前的研究现状和面临的挑战,并展望了二维材料在光催化中的应用前景。
光子学报
2021, 50(1): 45
图像处理
朱颖  赵明  
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摘要
基于点云数据与光学遥感影像的协同应用在遥感领域获得广泛关注,为了对两种数据进行精确的配准以更好地融合两者优势,提出了一种城市场景下点云与光学遥感影像的自动配准方法。首先,由点云数据生成深度影像,即3D数据转换为2D影像;然后,运用Unet模型对深度影像和光学遥感影像分别进行训练并分割得到建筑面;再基于建筑面轮廓点集构建建筑最小外接矩形,将矩形长宽比作为寻找同名点的约束条件;接着,利用相似三角形原理寻找矩形中心同名点;最后,同名点坐标代入变换模型计算模型参数,完成配准。实验结果表明该方法对于运用传统点特征方法匹配困难的情况可实现较好的配准效果,且对图像平移、旋转、缩放均具有可抗性。
光子学报
2021, 50(1): 188
00 11