作者单位
摘要
1 华北电力大学, 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室, 河北 保定 071003
在光声层析成像(photoacoustic tomography,PAT)时,不均匀光通量分布、组织复杂的光学和声学特性以及超声探测器的非理想特性等因素会导致重建图像质量下降。本文考虑不均匀光通量、非定常声速、超声探测器的空间脉冲响应和电脉冲响应、有限角度扫描和稀疏采样等因素的影响,建立了前向成像模型。通过交替优化求解成像模型的逆问题,实现光吸收能量分布图和声速分布图的同时重建。仿真、仿体和在体实验结果表明,与反投影法、时间反演法和短滞后空间相干法相比,该方法重建图像的结构相似度和峰值信噪比可分别提高约83%、56%、22%和80%、68%、58%。由上述结果可知,对非理想成像场景采用该方法重建的图像质量有显著提高。
光声层析成像 图像重建 前向成像模型 探测器脉冲响应 有限角度扫描 稀疏采样 photoacoustic tomography image reconstruction forward imaging model pulse response of detector limited-view scanning sparse sampling 
中国光学
2024, 17(2): 444
陈琪 1,2秦芝宝 1,2蔡晓誉 1,2李世杰 1,2[ ... ]邰永航 1,2,*
作者单位
摘要
1 云南师范大学物理与电子信息学院,云南 昆明 650500
2 云南省光电信息技术重点实验室,云南 昆明 650500
构建了一种基于自监督的框架,该框架从单目立体内窥镜视频中提取多视图图像,利用图像中的底层三维(3D)信息构建对象的几何约束,实现软组织结构的准确重建。基于分割任意场景模型对内窥镜下的动态手术器械、静态腹腔场景及可形变软组织结构进行分割解耦。该框架利用简单的神经网络多层感知机来表示动态神经辐射场(NeRF)中运动手术器械和形变软组织结构,基于偏斜熵损失对手术场景中的手术器械、腔体场景和软组织结构进行正确分离。在通过使用单目立体内窥镜捕获机器人手术模拟器场景的数据集上,将所提方法的结果与其他方法进行定量定性比较。结果表明本文方法在处理腹腔体场景、软组织结构重建、手术器械的分割解耦,以及来自多视点的3D信息和运动对象的图像分割等方面显著优于当前的方法。
视觉光学 神经辐射场 软组织三维重建 分割任意场景模型 分割解耦 
光学学报
2024, 44(7): 0733001
周涛 1,2彭彩月 1,2,*杜玉虎 1,2党培 1,2[ ... ]陆惠玲 3
作者单位
摘要
1 北方民族大学 计算机科学与工程学院,宁夏银川75002
2 北方民族大学 图像图形智能处理国家民委重点实验室,宁夏银川75001
3 宁夏医科大学 医学信息与工程学院,宁夏银川750004
针对肺部X射线图像的病灶区域较小、形状复杂,与正常组织间的边界模糊,使得肺炎图像中的病灶特征提取不充分的问题,提出了一个面向特征增强的双残差Res-Transformer肺炎识别模型,设计3种不同的特征增强策略对模型特征提取能力进行增强。设计了组注意力双残差模块(GADRM),采用双残差结构进行高效的特征融合,将双残差结构与通道混洗、通道注意力、空间注意力结合,增强模型对于病灶区域特征的提取能力;在网络的高层采用全局局部特征提取模块(GLFEM),结合CNN和Transformer的优势使网络充分提取图像的全局和局部特征,获得高层语义信息的全局特征,进一步增强网络的语义特征提取能力;设计了跨层双注意力特征融合模块(CDAFFM),融合浅层网络的空间信息以及深层网络的通道信息,对网络提取到的跨层特征进行增强。为了验证本文模型的有效性,分别在COVID-19 CHEST X-RAY数据集上进行消融实验和对比实验。实验结果表明,本文所提出网络的准确率、精确率、召回率,F1值和AUC值分别为98.41%,94.42%,94.20%,94.26%和99.65%。DRT Net能够帮助放射科医生使用胸部X光片对肺炎进行诊断,具有重要的临床作用。
肺炎识别 X射线图像 特征增强 双残差结构 Transformer pneumonia recognition X-ray image feature enhancement dual residual model Transformer 
光学 精密工程
2024, 32(5): 714
作者单位
摘要
1 北方民族大学 计算机科学与工程学院, 宁夏银川75002
2 西安电子科技大学 电子工程学院,陕西西安710071
由于不同的照明条件、复杂的大气环境等因素,相同端元的光谱特征在图像的不同位置呈现出可见的差异,这种现象被称为端元的光谱变异性。在相当大的场景中,端元的变异性可能很大,但在适度的局部同质区内,变异性往往很小。扰动线性混合模型(Perturbed Linear Mixing Model,PLMM)在解混的过程中可以减轻端元变异性造成的不利影响,但是对缩放效应造成的变异性的处理能力较弱。为此,本文改进了扰动线性混合模型,引入了尺度因子以处理缩放效应造成的变异性,并结合超像素分割算法划分局部同质区,然后设计出基于局部同质区共享端元变异性的解混算法(Shared Endmember Variability in Unmixing,SEVU)。与扰动线性混合模型,扩展线性混合模型(Extended Linear Mixing Model,ELMM)等算法相比,所提SEVU算法在合成数据集上平均端元光谱角距离(mean Spectral Angle Distance, mSAD)和丰度均方根误差(abundance Root Mean Square Error, aRMSE)最优,分别为0.085 5和0.056 2;在Jasper Ridge和Cuprite真实数据集上mSAD是最优的,分别为0.060 3和0.100 3。在合成数据集和两个实测数据集上的实验结果验证了SEVU算法的有效性。
高光谱图像 混合像元分解 光谱变异性 扰动线性混合模型 局部同质区 hyperspectral image unmixing spectral variability perturbed linear mixing model local homogeneous region 
光学 精密工程
2024, 32(4): 578
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 控制理论与制导研究中心,黑龙江哈尔滨150001
针对索驱悬吊式重力卸荷系统被动缓冲器带来的欠驱动问题,提出了基于气动人工肌肉(Pneumatic Artificial Muscle, PAM)主动式缓冲器控制方法。首先,分析用于地面微/低重力模拟的悬吊式重力卸荷系统,为了克服PAM高度非线性特性,提出基于块结构的非线性神经网络建模方法,其次分析吊索与航天器相互作用过程中挠性引起的力扰动,最后采用非线性模型预测跟踪控制。相比传统PID控制方法,该方法具有参数调节简单,实时跟随性能好,以及对卸荷系统目标惯性参数的摄动具有控制性能不变性等优势。实验结果表明,设置不同扰动情况跟随力误差都能保证在3%以内,实验证明了基于PAM主动缓冲器的可行性,所提出的控制方法能够在挠性不确定性的情况下实现力跟随控制。
悬吊式重力卸荷系统 气动人工肌肉 主动缓冲器 非线性模型预测跟踪控制 suspended gravity offloading system pneumatic artificial muscle active buffer nonlinear model predictive tracking control 
光学 精密工程
2024, 32(3): 381
周宇飞 1,2李中灿 1,2李毅 3崔靖凯 1,2[ ... ]朱明超 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春30033
2 中国科学院大学,北京100049
3 宁夏大学 机械工程学院,宁夏银川750021
为了实现超冗余机械臂动力学模型的精确辨识,提出了一种基于迭代优化和神经网络补偿的半参数动力学模型辨识方法。首先,介绍了超冗余机械臂的动力学模型和最小参数集,建立了关节非线性摩擦模型,使用遗传算法优化回归矩阵条件数生成激励轨迹。然后建立了机械臂动力学模型物理可行性约束,基于迭代优化方法设计了两层循环网络对超冗余机械臂的惯性参数和关节摩擦模型进行辨识。最后,利用数据集训练BP神经网络,得到超冗余机械臂半参数动力学模型,并与多种算法进行了比较分析。实验结果表明:相较于传统的最小二乘算法和加权最小二乘算法,通过使用本文提出的辨识算法,关节辨识力矩残差均方根(Root Mean Square, RMS)之和分别提高了32.81%和23.76%,半参数动力学模型相比于全参数动力学模型力矩残差均方根之和提高了23.56%,辨识结果验证了辨识方法的有效性和优越性。
超冗余机械臂 动力学模型辨识 迭代优化 半参数动力学模型 redundant manipulator dynamic model identification iterative optimization semiparametric dynamic model 
光学 精密工程
2024, 32(2): 193
游聪 1黄维 1林高洁 1李波 1,*[ ... ]胡友友 3
作者单位
摘要
1 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
2 湖北大学微电子学院,湖北 武汉 430062
3 江苏科技大学理学院,江苏 镇江 212003
获得13.5 nm极紫外光刻光源的主流方案为激光激发等离子体,即利用高功率、高重复频率、高光束质量的短脉冲CO2激光与液滴锡靶作用产生极紫外光。高功率CO2激光由振荡器产生的高重复频率CO2种子经多级放大产生,所以功率放大器是驱动光源系统的核心器件之一。建立了射频激励快轴流CO2激光放大器的六温度模型,可以模拟计算放大过程中稳态与瞬态的能量分布情况、光强变化情况、增益系数等。以此模型为适应度函数,采用遗传算法对自研射频激励快轴流CO2激光放大器的腔压和CO2、N2、He气体体积比进行全局优化,优化结果为80 mbar(1 bar=100 kPa)和V(CO2)∶V(N2)∶V(He)=12.2%∶15.3%∶72.5%。在波长10.6 μm种子光注入功率110 W的情况下,放大器的激光输出功率从2504 W 提高到3422 W,验证了该方法的可行性和有效性。
激光技术 极紫外 CO2激光放大 六温度模型 遗传算法 
中国激光
2024, 51(7): 0701016
作者单位
摘要
南京邮电大学地理与生物信息学院,江苏 南京 210023
针对传统变形监测中整体变形模型无法有效提供监测对象局部独特详细变形信息的不足,基于地面三维激光扫描技术提出一种包含元变形、子变形、变形图的三层混合变形模型,并设计了一种基于单元的变形计算方法。该方法主要包括单元分割、变形估计、变形融合等3方面内容,可以实现无先验监测信息条件下,自动增量地提取不同尺度的变形信息。模拟实验结果表明,在该方法下,RANSAC算法的平面拟合回归估计角度变化误差均值为1.21″,估计可靠性在一定范围内随单元大小增大而提高;滑坡实验结果表明,最小值法位移估计结果噪声更少,0.2 m单元大小分割可以提供更多的变形估计细节。所提方法尤其适用于具有非均匀变形特性的监测领域,对推动滑坡等人员难以到达的灾害监测从“点监测”向“面监测”的转变具有一定的理论与实际意义。
测量 激光扫描 变形监测 混合模型 三维分割 变形估计 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0812009
邹鸿博 1章彪 1王子川 1陈可 2[ ... ]袁波 1,*
作者单位
摘要
1 浙江大学 光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
2 之江实验室类人感知研究中心, 浙江 杭州 311100
细胞内镜需实现最大倍率约500倍的连续放大成像,受光纤照明及杂散光的影响,其图像存在不均匀光照,且光照分布会随放大倍率的变化而变化。这会影响医生对病灶的观察及判断。为此,本文提出一种基于细胞内镜光照模型的图像不均匀光照校正算法。根据图像信息由光照分量和反射分量组成这一基础,该算法通过卷积神经网络学习图像的光照分量,并基于二维Gamma函数实现不均匀光照校正。实验表明,经本文方法进行不均匀光照校正后,图像的光照分量平均梯度和离散熵分别为0.22和7.89,优于自适应直方图均衡化、同态滤波和单尺度Retinex等传统方法以及基于深度学习的WSI-FCN算法。
细胞内镜 不均匀光照 光照模型 卷积神经网络 cytoendoscopy non-uniform illumination illumination model convolutional neural network 
中国光学
2024, 17(1): 160
作者单位
摘要
湖南省农业科学院 湖南省核农学与航天育种研究所 长沙 410125
开展辐射监测是保障核技术利用装置安全稳定可靠运行的重要手段。本研究对湖南辐照中心60Co辐照装置近5 a运行期间的工作场所、个人职业照射和贮源水井的辐射水平状况开展了监测与分析。结果表明:各场所及人员接受的辐射水平远低于国家的规定限值,贮源水井各项指标符合要求,未出现放射性活度超标的情况。引入用灰色GM(1,1)预测模型以5 a历史辐射监测数据为基础开展预测分析,结果显示,未来3 a的辐射水平变化较为稳定,且远低于规定限值,不会对周边环境与人员身体造成辐射危害。
辐照装置 辐射监测 辐射水平 GM(1,1)模型 Irradiation facility Radiation monitoring Radiation level GM(1,1) model 
辐射研究与辐射工艺学报
2024, 42(1): 010602

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!