中国科学技术大学工程科学学院热科学和能源工程系, 安徽 合肥 230026
现代科技发展对温度的辐射测量提出了更高的要求, 采用波长封闭求解温度的多波长测温法得到了广泛应用。 然而准确确定被测物体发射率的函数表征是测量真实温度的难题。 引入仪器测量的概念后, 将确定物体发射率的难题转化为确定仪器发射率模型, 用物体与仪器发射率光谱分布曲线的交点波长构造真实温度封闭求解的条件, 是辐射测温的一大进步。 研究提出采用波段积分消除物体辐射二元函数带来的波长对测温的影响, 并且积分中值波长恰巧可以取代交点波长, 结合“谱色函数”实现了对上述曲线交点的捕捉, 完成了真实温度的测量。 需要明确, 测温所需波长个数并非越多越好。 对普朗克定律中第一、 第二辐射常数进行修定, 得到了广义测温模型, 使得测量所需波长数目限定为“3”, 其可以作为普朗克定律与发射率级数模型乘积表征所需测温波长的下限数目, 这是辐射测温的另一突破。 用物体辐射定义层面上的数学形式表示广义模型, 实现广义模型与线性仪器发射率的对接。 在可见光与近红外大气窗口波段内, 对广义模型和仪器测量方程进行数值拟合, 验证了定义式与广义模型在任意波段内的适应性。 在可见光波段内, 对金属钨的实验数据进行仿真计算, 结果表明: 广义模型通过调整有限的待定参数, 很好地还原了金属钨的辐射数据; “谱色函数”的设计能够实现对测温波长的有效分辨; 计算得到金属钨的温度相对误差均小于0.15%, 证明基于光谱分布曲线交点捕捉的测温方法是实现物体真实温度辐射测量的有效途径。
真实温度 波段积分 交点波长 广义模型 波段适应性 Real temperature Band integral Intersection wavelength Generalized model Band adaptability 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1676
1 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室，湖北 武汉 430074
2 湖北光谷实验室，湖北 武汉 430074
光刻热点检测是实现集成电路可制造性设计，保障集成电路芯片最终良率的关键。鉴于传统基于深度学习的光刻热点检测方法难以满足先进集成电路制造对检测精度的要求，提出了一种基于改进Yolov5s的检测算法，用于光刻版图热点缺陷的精确检测。通过将坐标注意力机制引入骨干网络，提高了Yolov5s模型对版图图形区域的关注度，进而极大地改善了基于Yolov5s的检测算法的光刻热点检测性能。与此同时，采用Sigmoid线性单元激活函数进一步完善整个神经网络的非线性表达，利用Scylla交并比损失函数更快速地定量评估边界框回归损失，提高了热点检测算法的收敛速度和精度。将ICCAD（The International Conference on Computer-Aided Design）2012竞赛基准、经光学邻近校正优化后的光刻图形作为数据集对所提算法开展性能测试实验，验证了热点检测算法的优异检测精度。实验结果表明，该算法的平均准确率、平均召回率、平均F1-score和均值平均精度分别达到97.7%、98.0%、97.8%和98.4%，显著优于其他光刻热点检测算法，展示了良好的应用前景。
光刻热点检测 改进Yolov5s 检测精度 坐标注意力机制 Sigmoid线性单元激活函数 Scylla交并比损失函数 激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2422001
1 新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆矿物发光材料及其微结构重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830054
等高线相交法是用于反演微小颗粒复折射率的一种新方法，目前利用该方法反演纳米颗粒复折射率的研究未见报道。以Au纳米球为研究对象，探讨了等高线相交法在纳米颗粒复折射率反演问题中的可行性和可靠性。利用Mie理论和介电函数尺寸修正模型计算得出Au纳米球的光散射和光吸收特性与复折射率的对应关系，结合等高线相交法反演获得颗粒复折射率，给出了等高线相交法出现多个有效解时确定唯一解的后向散射效率约束方式并定量分析了复折射率步长、颗粒尺寸及测量误差等因素对反演结果的影响。最后，与传统迭代法的反演精度进行对比分析，结果表明：Au纳米球对光的散射和吸收效率可以利用等高线相交法反演得到准确的复折射率；当测量误差小于5%时，可以确保反演结果的准确性；同等条件下等高线相交法反演的结果优于迭代法。此研究为Au纳米球复折射率的测量提供简单可靠的反演方法。
Mie理论 等高线相交法 Au纳米球 复折射率 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2116003
1 江苏大学 汽车工程研究院，江苏镇江2203
2 清华大学 苏州汽车研究院（相城），江苏苏州15133
3 安徽工程大学 机械工程学院，安徽芜湖241000
4 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室，北京10008
为了解决智能车辆在全球定位系统（Global Positioning System， GPS）信号缺失的地下停车场中的定位与路径规划问题，本文使用双目离线建图、单目在线定位的视觉方法在场景中进行定位，并使用改进的路径规划算法规划全局行驶路线。首先，利用双目相机在地下停车场中的多个节点位置进行场景采集，节点的不同信息分层存储入视觉多层级地图。然后，利用单目相机进行由粗到精的地图匹配和位姿计算实现快速高精度定位。最后，使用改进的路径规划算法在地图中对各路口位置进行检测并生成路口路径图（Intersection Roadmap， IRM），全局可行驶路线根据定位结果和路径图规划得到。实验结果表明：使用单目相机的视觉定位平均误差为1.3 m，平均误差率为7.4%，基于路口路径图的规划算法相比概率路径图（Probabilistic Roadmap， PRM）算法，规划时间由5 s左右缩短至0.2 s以内，路径长度缩短了约9.56%。定位导航系统能够实时准确地实现车辆在停车场环境中的定位与路径规划，具备良好的实用性。
智能汽车 室内定位 停车场导航 路径规划 路口路径图 intelligent vehicle indoor location parking lot navigation path planning intersection roadmap（IRM）
东南大学 仪器科学与工程学院,江苏 南京 210096
海洋重力测量数据中含有大量高频噪声, 需要采用低通滤波器来提取实际的重力异常信息。该文结合实测的海洋重力数据研究了低通滤波器截止频率和滤波器长度的确定方法, 设计了不同窗函数的有限脉冲响应(FIR）低通滤波器。经海洋重力测量数据处理试验结果表明, 汉宁窗和海明窗的FIR低通滤波器处理的重复线内符合精度和交叉点不符值中误差均优于0.5 mGal(1 Gal=10-2 m/s2）, 可满足海洋重力测量要求。
海洋重力测量 低通滤波器 窗函数法 重复线 交叉点 ocean gravity measurement low pass filter window function repeating line intersection
1 北京交通大学计算机与信息技术学院，北京 100044
2 河北科技大学信息科学与工程学院，河北 石家庄 050018
针对自然场景下鸟类检测任务中存在模型参数量大、计算量高和正负样本严重不平衡的问题，提出了YOLOBIRDS算法。一方面，对特征提取网络模型进行修改，将标准卷积神经网络结构修改为深度可分离残差模型。另一方面，对损失函数进行修改，将目标框大小与位置损失函数由均方误差修改为广义交并比（CIoU），在置信度损失函数中增加正负样本控制参数。实验结果表明，在衡水湖鸟类数据集中，YOLOBIRDS算法的平均精度均值（mAP）达87.12%，比原算法高2.71个百分点；参数个数达12425917，比原算法低79.88%；速度达32.67 frame/s，比原算法高19.98%。采用该算法训练得到的新模型对鸟类检测的精度更高，检测速度更快，对鸟类检测的整体识别率大幅度提高，平衡了正负样本的损失权重。
目标检测 深度可分离残差模型 广义交并比损失函数 YOLOv3算法 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1815013
中国民航大学电子信息与自动化学院，天津 300300
安检X光图像违禁品尺度多变、姿态各异，为自动识别带来很大的困难。针对该问题，提出了一种基于金字塔卷积和带状池化的X光目标检测算法。首先，以一阶段无锚框目标检测框架CenterNet为基础，引入金字塔卷积，提出金字塔沙漏网络，丰富Hourglass-104特征提取网络的感受野，增强多尺度特征提取能力。其次，带状池化的引入能够捕捉图像上下文全局信息，防止无关区域的信息干扰，兼顾局部细节信息。最后，在训练过程中将预测目标尺度分支的训练损失替换为交并比（IoU）损失函数，进一步提升尺度预测分支的性能。消融实验结果表明，改进后网络的平均精度（mAP50）由86.6%提升为88.3%，准确率有显著提升。
图像处理 X光图像目标检测 深度学习 金字塔卷积 带状池化 交并比损失函数 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0410017
