苏德尔 1†李浩宇 1,*†高伟达 2王宇航 3[ ... ]赵唯淞 1,**
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院先进光电成像技术研究室,黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨医科大学附属第二医院神经外科室,黑龙江 哈尔滨 150086
3 东北林业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150040
4 北京协同创新研究院,北京 100094
5 北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心分子医学研究所膜生物学国家重点实验室,代谢及心血管分子医学北京市重点实验室,北京 100871

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一,通过沿行进方向搭载成像系统,实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而,这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘,不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度,提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积,尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后,整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm,最优横向分辨率为15.63 μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人,验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷,提升对管壁细节信息的捕捉能力。

管道机器人 微型化成像系统 管壁检测 光学系统优化设计 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211013
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080
2 北京大学未来技术学院,北京 100871
超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨率、速度等不易兼得,所以解卷积作为一种最有效且直接的求解逆问题的框架,被广泛应用于增强超分辨显微镜的时空分辨率。研究人员聚焦于通过相应算法设计实现高质量显微图像的重建,在一定程度上克服了超分辨荧光显微镜的硬件限制,可以更好地恢复生物信息。本文首先介绍了解卷积方法的基本原理及其发展历程,接着列举了不同解卷积技术在不同模态下的重建原理和效果以及这些技术在生物学上的应用,最后总结了基于深度学习的解卷积方法在超分辨荧光显微镜技术上的最新进展和未来的发展潜力,并对包括傅里叶环相关的定量评估图像重建质量的方法的最新进展进行了阐述。
显微 解卷积 超分辨显微镜 活细胞成像 计算成像 荧光显微镜 
中国激光
2024, 51(1): 0107002
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080
单分子定位技术通过随机激发荧光标记获得一组稀疏的图像序列,同时对荧光点进行亚像素级别定位,最终实现超分辨显微成像。基于拟合的单分子定位算法,如单发射(SE)及多发射(ME)定位算法,通过对估计器性能进行改进提高了单分子定位的精度和速度;然而,受失配误差和串扰误差的影响,SE算法和ME算法在不同密度情况下各有优劣,均无法达到全密度范围内最优的估计效果,并且分别存在荧光分子利用效率低和计算量大的缺点。本文提出了自适应混合发射单分子定位(SM)算法,该算法通过图像荧光发射密度及强度自适应地确定的拟合区域以及所采用的拟合模型及模型初值,有效避免了上述两种误差的影响,达到了全密度范围内一致、良好的定位效果。在仿真和实验数据上将所提SM算法与SE算法、ME算法进行比较,结果显示,SM算法重构图像的分辨率和对比度在不同发射密度下均具有优势。
生物医学 单分子定位显微技术 超分辨成像 单发射模型 多发射模型 自适应算法 
中国激光
2023, 50(21): 2107106
刘日鑫 1,2,*张振杰 2李浩宇 1,2柯冰钰 1,2[ ... ]周豪慎 2
作者单位
摘要
1 南京大学深圳研究院,广东 深圳 518000
2 南京大学现代工程与应用科学学院,南京 210023
富锂正极材料被认为是高比能锂离子电池的潜在正极材料之一,其能够提供约300 mA·h/g的可逆容量,相比于目前商业化正极材料具有明显优势。然而初始Coulombic效率低、电压衰减、容量衰减等阻碍了其实际应用。本综述针对2类富锂材料包括富锂锰基材料和富锂阳离子无序材料,详细介绍其晶体结构、阳离子氧化还原机制、阴离子氧化还原机制,重点讨论其存在的问题及来源,系统总结其材料改性策略,为富锂正极材料的研究提供理论指导和技术支持。
锂离子电池 正极材料 富锂 阳离子无序 lithium-ion batteries cathode materials lithium-rich cation disorderd 
硅酸盐学报
2022, 50(1): 70
作者单位
摘要
西南技术物理研究所, 成都 610041
近年来, 激光清洗技术的应用范围不断扩大, 取得了微粒清洗、模具清洗、交通工具清洗等全新的研究成果, 但也存在着设备价格昂贵、测试时间冗长等缺点。为了了解激光清洗的研究现状, 总结了激光清洗技术的清洗机理、应用领域、发展现状以及存在的问题, 介绍了新型激光复合清洗技术在绿色制造中的优势及其未来发展的潜力。
激光技术 激光光学 光学制造 激光清洗 laser technique laser optics optical fabrication laser cleaning 
激光技术
2021, 45(5): 654
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院, 现代显微仪器研究所, 黑龙江 哈尔滨150080
近年来,荧光显微成像技术由于良好的特异性、高的对比度和信噪比等性能优势,被广泛应用于生物物理学、神经科学、细胞学、分子生物学等生命科学研究的各个领域。然而,传统的荧光显微镜仍然存在分辨率、成像速度、成像视场、光毒性和光漂白等的相互限制,使其在亚细胞结构观测、活体生物超精密成像和分子结构研究领域的应用受到了极大阻碍。由于传统荧光显微镜的局限性,研究人员将目光投向了由数据驱动的深度学习方法。基于深度学习的显微镜的出现,丰富了现有的光学显微成像技术,大数据量的训练突破了传统光学显微镜所能够达到的功能和性能的疆界。本文聚焦基于深度学习的荧光显微成像技术,首先对深度学习的基本原理以及发展过程进行简要概述,随后针对深度学习在荧光显微成像领域近年来的国内外最新成果进行总结,之后通过与传统显微成像系统进行对比,阐述了深度学习在解决荧光显微成像问题上的优越性,最后对深度学习在显微成像技术上的应用前景进行了展望。
显微 深度学习 荧光显微镜 超分辨 光学成像 
激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811007
作者单位
摘要
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
研究了传统时空条纹图法相位提取技术, 通过对移相条纹图存在线性载频时移相量的修正, 完善了该技术。将修正后的技术技术应用到光纤干涉条纹投影三维面形测量中, 并将其相位提取结果与传统的四步移相法、重叠四步平均法和改进迭代法进行对比, 结果表明:修正后的技术不仅有效抑制了光纤干涉条纹投影装置中移相器移相不准确和环境因素等引起的移相误差, 还能够消除杂散光等引起的高频噪声, 起到滤除高频噪声的作用。
测量 时空条纹图 移相误差 光纤干涉投影 干涉测量 
激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101203
作者单位
摘要
中南大学,机电工程学院,长沙,410083
在工业现场,传统的测量方式不能快速准确地测量微小尺寸.基于工业上小尺寸测量的需要,设计了一种可用于测量间隙的光电检测装置.用线阵CCD(Charge Coupled Device)作光电接收传感装置,单片机作主控处理器,对齿轮和高频淬火感应器之间的间隙进行在线非接触测量,取得了较好的测量效果.该方案适用于成本低但测量精度相对要求较高的场合.
线阵CCD 测隙 单片机 非接触 linear array CCD clearance measurement single chip computer non-contact 
应用光学
2005, 26(2): 18

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