1 厦门大学电子科学与技术学院, 福建 厦门 361005
2 厦门大学化学化工学院, 固体表面物理化学国家重点实验室, 能源材料化学协同创新中心, 福建 厦门 361005
核磁共振(NMR)技术可提供原位、 实时、 高分辨的分子结构和生物组织信息, 虽然已广泛用于复杂分子结构表征和生物成像, 但低灵敏度限制了其进一步应用。 通过将外源性超极化状态核自旋转移至待测分子的原子核, 实现目标分子的超极化从而提高待测物中原子核特定自旋态的布居数差, 可有效提高NMR灵敏度。 然而, 目前主流超极化方法共同的缺点是仪器昂贵、 操作复杂。 仲氢诱导增强的超极化是一种低成本、 操作简单且高效的技术, 可将NMR灵敏度提高三个数量级以上, 正逐渐成为NMR领域的前沿热点。 介绍仲氢诱导增强超极化的基本原理、 实验方法以及在NMR谱学和成像方面的应用。 仲氢的两个氢原子核自旋方向相反, 通过降温和催化剂作用可实现高纯度富集。 富集后的仲氢通过两种方法将其超极化状态转移至底物分子。 第一种方法是在催化剂作用下将仲氢分子加成到底物分子的不饱和基团上, 直接采集氢的NMR信号, 或通过极化转移方法(脉冲序列或磁场循环)将其超极化状态转移至邻近的异核原子核(如13C, 15N, 19F等)。 第二种方法是仲氢与底物分子在金属配合物进行可逆交换反应, 实现底物分子中杂核原子的超极化。 选择合适的催化剂对灵敏度提升至关重要, 对常用催化剂的类型和结构进行了总结; 极化转移方法对异核灵敏度的提升至关重要, 并归纳了此技术中常用的极化转移方法。 仲氢诱导超极化增强技术对NMR灵敏度的显著提升使得该技术在应用方面已崭露头角。 首先, 仲氢诱导超极化增强技术将NMR谱所需浓度降低到μmol·L-1级别, 可用于表征催化反应中间体结构及监测混合物中低浓度化学物质。 其次, 基于异核的超极化底物分子是良好的NMR生物成像造影剂。 虽然仲氢超极化增强技术具有广泛的应用前景, 然而理性设计并合成超极化率高、 寿命长、 水溶性好的NMR造影剂仍是亟待解决的关键问题。
核磁共振 仲氢诱导 超极化增强 磁共振造影剂 Nuclear magnetic resonance Parahydrogen-induced polarization Imaging contrast agent Magnetic resonance imaging contrasting agent
华中科技大学 自动化学院, 湖北 武汉 430074
对比红外小目标检测方法和其它目标检测方法, 由于低信噪比、低对比度、小尺寸、缺乏目标的形状和纹理信息等多种因素, 尤其是在复杂背景条件下, 红外小目标的检测会更加的困难.在实践中, 一种基于同组过滤器(Peer Group Fileter, PGF), 二维经验模式分解(Bidimensional Empirical Mode Decomposition, BEMD)和局部逆熵(Local Inverse Entropy, LIE)的新型红外小目标检测方法被提出来, 以解决前面所提到的问题.其中PGF被用来消除噪声和改善初始图像的信噪比; BEMD算法可以有效地估计背景并将背景从原始图像中移除; 而LIE的主要作用是分解本征模态函数(Intrinsic Mode Function, IMF).实验结果表明, 新的方法可以有效且准确地提取小目标.
红外小目标 目标检测 局部逆熵 Infrared small target local inverse entropy target detection BEMD BEMD
1 厦门大学电子科学系 福建省半导体照明工程技术研究中心, 福建 厦门 361005
2 厦门市产品质量监督检验院 国家半导体发光器件(LED)应用产品质量监督检验中心, 福建 厦门 361004
采用司辰节律因子模型, 通过计算三基色白光LED光源在不同工作电流下的司辰节律因子, 对可调色温的三基色白光LED光源进行非视觉效应研究。为了获取与自然光非视觉效应类似的LED白光, 建立了司辰节律因子和相关色温分别相对于工作电流的关系模型, 从而已知自然光的司辰节律因子和相关色温, 就可以确定三基色LED的工作电流。通过测试一天内不同时刻的自然光光谱, 根据上述模型推算出了三基色LED的工作电流。在所推算的三基色电流下, 测试了白光LED光谱参数并计算了相应的司辰节律因子。与自然光司辰节律因子的对比结果表明, 理论值和实验值的误差在1.1%以内, 证实该方法具有可行性。本文所呈现的方法对于利用三基色白光LED模拟自然光具有一定的指导意义。
非视觉效应 三基色白光LED 司辰节律因子 自然光 non-visual effects RGB LEDs circadian rhythms factor natural light
介绍了军用热瞄具光学系统各光学元件, 包括窗口、反射镜、透镜和总体机械结构设计、加工和装配要点;基于美国《红外与光电手册》设计中提出的原理和准则, 给出了作者 10余年的工程实践和经验。
军用热瞄具 光学系统 机械结构设计 military thermal sights optical system mechanical structure design
华南理工大学 广东省精密装备与制造技术实验室,广东 广州 510640
针对现有棋盘格角点自动提取算法鲁棒性不足的缺点,提出了使用直线检测算法(LSD)来进行角点的自动提取。首先,使用LSD算法对标定图像进行处理,得出包含棋盘格子边缘的所有直线,并分别对所得直线的长度和角度进行伪排序以去除伪格子边缘。然后,对剩余直线的边缘端点进行近邻合并,得到角点的初始坐标并进行亚像素优化。最后,使用能量法对角点进行棋盘格结构复原与排序。实验结果显示:该方法可以正确提取含有阴影和噪声的玻璃材质标定板图像中的角点。与改进的Harris方法的角点坐标提取精度对比试验得到其最大偏差小于0.2 pixel,平均偏差小于0.15 pixel, 表明该方法具有较高的鲁棒性且定位精度与改进的Harris方法相当,可用于工程实际中环境光源变化较大的场合。
直线检测 棋盘格 角点检测 鲁棒性 自动提取 Line Segment Detection(LSD) checkerboard corner detection robustness automatic extraction 光学 精密工程
2015, 23(12): 3480
1 厦门大学电子科学系, 福建省等离子体与磁共振研究重点实验室, 福建 厦门 361005
2 厦门大学通信工程系, 福建 厦门 361005
3 Department of Bioprocess Engineering & Institute of Bioproduct Development, Universiti Teknologi Malaysia, Skudai81310, Malaysia
在基于核磁共振(NMR)的代谢组学数据分析中, 尺度缩放是关键的预处理步骤之一, 其主要目的是通过调整数据的方差结构, 改善后续的多变量统计分析的结果。 从信息熵的角度出发, 利用Kullback-Leibler (K-L)散度来度量不同实验分组的生物样品的1H NMR波谱数据的差异程度, 并结合单位方差缩放法, 提出一种基于K-L散度的尺度缩放方法。 该方法先利用单位方差法将数据各变量的标准差调整到同一水平上, 再利用K-L散度对各变量进行有监督地加权, 增强重要变量、 减弱无关变量。 由于K-L散度是在概率分布的意义上度量数据间的差异程度, 且对于高斯和非高斯分布的数据均适用, 因此能更准确地度量不同实验分组样品的1H NMR波谱数据的差异性, 从而更有效地地对谱数据的重要变量进行识别和加权。 人群尿液1H NMR波谱数据的分析结果表明, 基于K-L散度的尺度缩放方法能有效抑制噪声变量, 同时很好地区分特征变量和非特征变量; 提高主成分回归(PCR)模型的判别能力; 改善偏最小二乘回归判别分析(PLS-DA)模型的解释能力、 预测能力以及对特征代谢物的辨识能力。
尺度缩放 K-L散度 核磁共振波谱 代谢组学 特征代谢物 Data scaling K-L divergence rate NMR-based metabolomics Metabolic signatures 光谱学与光谱分析
2014, 34(10): 2868
1 厦门大学 物理学博士后流动站, 福建 厦门 361005
2 厦门华联电子有限公司, 福建 厦门 361008
为了达到降低大功率LED筒灯制造成本同时又保证散热能力的目的, 采用正交试验法优化设计了散热器。分析了散热器基板直径、基板厚度、翅片厚度、翅片间距、翅片高度和翅片轮廓直径等6个因素对散热器重量与LED温度的影响。然后利用CFD热仿真软件对LED筒灯散热器进行建模与散热仿真, 最终得出了一个较为理想的优化结果。仿真与实验测试数据结果表明, 采用优化后散热器的LED温度较优化前略有下降, 但散热器重量降幅超过30%, 实现了较好的优化目标。
LED筒灯 散热器 正交试验 优化设计 LED downlight heat sink orthogonal experiment optimum design
厦门大学电子科学系福建省半导体照明工程技术研究中心, 福建 厦门 361005
发光二极管(LED)的光强空间分布特性决定了它能否满足特定场合的应用。大功率LED 由于发热量大,其绝对光强空间分布(LISD)的测试也必须在特定热沉温度下进行才能得到准确可靠的结果。设计了一个可对大功率LED 进行热沉温度控制且快速实现LISD 自动测试的系统。该自动测试系统基于LEDGON-100 测角光度计及其高精度的二维旋转台,配合测试适配器、温度控制器、光度探头、Keithley 2400 源表和测试软件组成。测试软件基于Delphi 程序语言开发。在控温条件下,该LISD 自动测试系统稳定可靠,测试时间大大缩短,测试结果实时直观。利用该自动测试系统对具有朗伯型和蝙蝠翼型两大LISD 类型的LED 进行测试,获得它们的二维LISD 和三维LISD。实验结果表明:随着热沉温度的增加,光强绝对值下降,而相对LISD 却不变。
测量 光强空间分布 热沉温度 发光二极管 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 031202
北方夜视科技集团有限公司, 云南 昆明 650223
论述了无热化设计的种类和光学被动式无热化设计的基本原理。使用光学被动式无热化设计方案, 设计了一款工作波段为 8~12 μm、焦距 f′=16.5 mm、F#=0.8、视场为 36.5°×27.8°的大孔径、大视场辅助驾驶无热化红外镜头。此镜头体积小、重量轻、结构简单, 适用于辅助驾驶系统。此红外镜头在-40℃~60℃的工作温度范围内, 无需调焦, 能自动消除热差影响, 始终保证成像清晰。经过寒区(低温)试验, 满足无热化设计的需要。
无热化设计 大孔径红外镜头 大视场红外镜头 辅助驾驶仪 光学被动式 athermal design large-aperture infrared lens wide-field infrared lens assisting pilot optical passive
为了提高磁共振成像的图像质量, 提出了一种基于自适应对偶字典的超分辨率去噪重建方法, 在超分辨率重建过程中引入去噪功能, 使得改善图像分辨率的同时能够有效地滤除图像中的噪声, 实现了超分辨率重建和去噪技术的有机结合。该方法利用聚类— PCA算法提取图像的主要特征来构造主特征字典, 采用训练方法设计出表达图像细节信息的自学习字典, 两者结合构成的自适应对偶字典具有良好的稀疏度和自适应性。实验表明, 与其他超分辨率算法相比, 该方法超分辨率重建效果显著, 峰值信噪比和平均结构相似度均有所提高。
稀疏表示 自适应对偶字典 超分辨率重建 去噪 磁共振成像 sparse representation adaptive dual dictionary super-resolution reconstruction denoising magnetic resonance imaging (MRI)