张寒琦 , 胡淼 , 许蒙蒙 , 金益文 , 周雪芳 , 李齐良
2022, 33(9):897-903.
摘要:研究了激光二极管端面抽运的组合增益介质双波 长激光器的功率调谐特性。研究表明,组合增益介 质的内部抽运光束腰位置和温度是影响双波长信号相对功率比的重要因素;当固定抽运光束 腰位置,增益 介质发射截面随温度的变化率不同,导致双波长信号相对功率随温度而改变。进行了相关的 验证实验,对 于特定参数的组合增益介质双波长激光器,固定抽运功率为3 W,固定抽运光束腰位置在增 益介质内1.5 mm,当热沉温度从5 ℃升温至32.3 ℃,输出双波长信号达到功率均衡,总输出功率为435 mW ,实验结果与理论仿真符合较好。
2022, 33(9):904-910.
摘要:银(silver,Ag)纳米薄膜具有优异的导电性、延 展性、易制备等优点,是极具潜力的柔性透明电极材 料。通过真空热蒸镀制备不同厚度的银薄膜(6 nm、10 nm、14 nm、18 nm、20 nm、24 nm),由于光散射和 光吸收的共同作用, 其透过率随厚度的增加呈先减小、再增加、再减小的趋势,厚度为18 nm时最优,最高透过率约60%; 而面电阻则随厚度的增加逐渐减小。为提升银膜的透过率,引入高折射率(2.1)电介质三氧化钼(m olybdenum trioxide,MoO3)对银膜进行修饰,制备了MoO3/Ag/MoO3(MAM)多层膜。结 果表明:引入MoO3可以平滑 银膜表面,降低面电阻,并改善电导率;更重要的是“MoO3/Ag”界面处会发生折射率耦合 ,大大提升多 层膜的整体透过率,透过率普遍增加至少10%。当银层的厚度为14 nm时,MAM多层膜的透过率最优, 可接近70%。最后,以银作为透明阴极,成功制备了双侧发光的绿光 有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)。
2022, 33(9):911-919.
摘要:调制光栅Y分支激光器(modulated grating Ybranch laser,MGY) 是光纤光栅解调系统的理想光源,目前鲜有针对其调谐特性的 建模研究,为研究MGY的调谐特性,本文将传输线激光器模型(transmission line laser model,TLLM) 推广到模拟MGY,采用TLLM、传输矩阵法(transfer matrix method,TMM) 与数 字滤波方法相结合的组合模型对模拟MGY进行研究。在组合模型中,对增益 区和相位区使用基于时域的TLLM;对左、右调制光栅(left/right modulated grating,LMG/RMG) 区先使用基于频域的TMM进行表征,然后通过反 向傅里叶变换为时域模型,成功模 拟了MGY的输出-电流特性曲线、静态调谐特性等,与已发表的实验结果 相近。此综合方法可用于研究使用 频域模型难以获得的器件的瞬态响应和激光光谱特性。
任杰 , 孙四梅 , 宋娇 , 陈海林 , 陈宁 , 鲁志琪
2022, 33(9):920-924.
摘要:本实验基于模间干涉原理制作了由熊猫型保偏光 纤(Panda polarization maintainin g fiber,PMF) 构成的马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)传感器。该传 感器由于大孔径多模光纤(large aperture multimode fiber,MMF) 的耦合作用,对温度表现出很高的灵敏性。当外界物理量温度变化 时, 传感器透射谱发生漂移,通过观察特征峰的漂移与温度变化的关系,得到传感器温度响应特 性。 实验数据显示,该单模-多模-熊猫-单模光纤干涉仪结构的两个特征峰波长对温度线性响应 ,且灵敏 度为-123.80 pm/℃和-195.20 pm/℃。该传 感器温度实验的重复性和稳定性效果均很好,能实现对温度的有效测量。
2022, 33(9):925-931.
摘要:MonoDepth2的提出使自监督单目深度估计取得了 重大的进展,但该网络在大的无语义区域和边界处预测效果并不理想, 主要原因是基础的U-Net框架没有充分利用多尺度特征信息,导致来自于大梯度区域的深 度估计较差。针对此问题,本文提出 了一个改进的DepthNet,层级特征融合网络(hierarchical integration net,HINet)。优 化了U-Net网络结构,使编码器端在每一层 都能产生不同尺度的特征信息,从而让解码器端在每一层都能够充分融合多尺度特征。由于 不同尺度的特征信息对于特定的解 码器层都有不同程度的贡献,本文提出的层级特征融合算法还增加了通道注意力模块,提升 重要特征尺度的权重。当采用立体 图像对进行训练时,本文对数据进行了预处理,并增加了立体对的深度暗示损失函数。在KI TTI 数据集上的实验结果表明,所 有指标均获得了不同程度的提升,其中绝对相对误差减少了0.09,平 方相对误差减少了0.093。
2022, 33(9):932-939.
摘要:为进一步提高图像分割精度,改善传统多阈值图 像分割方法计算量大、分割慢的问题,提出了改进 海鸥算法(improved seagull optimization algorithm,ISOA) 的多阈值图像分割方案。针对原始海鸥算法(seagull optimization algorithm,SOA) 存在早熟、寻优精度不足的问题,首先 ,采用cubic 混沌映射优化初始解,提高搜索效率;其次,引入鹰栖息优化算法(eagle perching optmizer,EPO) 的缩放因子和疯狂算子进行扰 动,并与麻雀 搜索算法(sparow search algorithm,SSA) 警戒者的位置更新相结合,优化寻优精度和收敛速度,避免陷入局部最优。利用6 种基准测试函 数对ISOA进行寻优性能测试。最后,将ISOA与图像分割的最优阈值选 取相结合,进 行基于Otsu的多阈值图像分割,并与现有分割算法进行对比。仿真结果表明,ISOA在基于Otsu的 图像分割中,100%取得了最优值,且80.9%的 结果优于其余算法,使图像的分割精度和质量均得到了优化。
2022, 33(9):940-947.
摘要:本文针对在行人跟踪过程中遇到的背景相似物干扰、行人之间的相互遮挡和背景杂乱 等导致跟踪状态不稳定的问题,基于DIMP(learning discriminative model prediction fo r tracking)跟踪算法,提出了一种跟踪状态自适应的判别式单目标行人跟踪算法。跟踪过 程中由分类滤波器和搜索区域进行卷积操作得到响应图,通过响应图判断跟踪状态,跟踪状 态分为弱响应状态、多峰强响应状态、单峰强响应状态。针对多峰强响应状态下的干扰物影响 ,提出在线更新策略,利用激励和抑制损失更新分类滤波器,提高分类滤波器的判别能力。 针对多峰强响应和弱响应状态下目标预测不准确的问题,通过偏移量和增添候选框修正目标 位置,提高跟踪精度。实验验证提出的算法在行人视频序列上跟踪结果,精度达到了 0.978, 成功率达到了0.740,在NVIDIA GTX 1650显卡 下有30 fps的实时速度。
2022, 33(9):948-958.
摘要:深度学习技术因其强大的特征提取能力而被广泛应 用于目标检测任务中。针对多尺度宫颈癌细胞 的识别准确率不均衡、检测效率低等问题,本文提出一种基于YOLO v3模型的改进识别算法 mo-YOLO v3(mini-object-YOLO v3)。选用20倍数字扫描仪下采集的宫颈细胞图像作 为数据集,为提高算法的鲁 棒性,引入对比度增强、灰度图、旋转和翻转等多种数据增强策略扩充数据集;模型以Dark net53网络结 合注意力机制作为主干模块,针对宫颈癌细胞尺寸差异大的特点,提出一种多尺度特征融合 算法来优化 模型结构;针对小目标检测精度低的问题,提出一种改进的损失函数,采用相对位置信息的 方法减弱物 体框对检测结果的影响。测试结果表明,本文所提的mo-YOLO v3模型不仅在总体识别精度上 有明显的优 势,同时大大提高了小尺寸宫颈癌细胞的定 位精度。该模型对宫颈癌细胞识别的准确率达到 90.42%,查 准率达到96.20%,查全率达到93.77%,相似指 数ZSI为94.97%,高于同类算法。
刘粤 , 赵迪 , 田紫欣 , 熊炜 , 许婷婷 , 李利荣
2022, 33(9):959-967.
摘要:针对杂乱场景下难以有效地提取行人关键信息和 局部遮挡时全局特征方法失效的问题,提出了一 种双金字塔结构引导的多粒度行人重识别(person re-identification,ReID)方法。首先在ResNet50中嵌入注意力金字塔,引导 网络由粗到 细依次挖掘不同粒度的特征,使网络更倾向于关注复杂环境中行人的显著区域;其次通过结 构不对称的 双重注意力特征金字塔分支(double attention feature pyramid branch,DFP branch)提取多尺度的行人特征,丰富特征的多样性,同时双重注意 力机制可使 分支从浅层信息中捕获高细粒度的局部特征;最后将粒度较粗的全局特征与多层级细粒度的 局部特征融 合,两种金字塔相互作用,以此获得更多具有鉴别性的多粒度特征,改善行人遮挡问题。 在多个数据 集上进行了实验,结果表明,各项评价指标均高于目前大多数主流模型,其中在DukeMTMC-re ID数据集上,Rank-1、mAP和平均逆负处罚(mean inverse negative penalty,mINP)分别达到了91.6%、81. 9%、48.1%。
2022, 33(9):968-976.
摘要:口腔粘膜性疾病的识别主要依靠医生肉眼观察并 进行主观判断,该方法导致疾病识别的准确率低、医生的工作量 大。针对以上问题提出一种基于多层次特征融合的口腔粘膜性疾病识别方法。对口腔疾病图 像提取深层次特征和浅层次 特征共两种,使用EfficientNet模型做深层特征的提取,使用HSV、方向梯度直方图(histo gram of oriented gradient, HOG)和灰度共生矩阵(gray-level co-occurrence matrix,GLCM)分别提取口腔疾病的 颜色、形状以及纹理的浅层特 征,将特征融合后利用随机森林(random forest,RF) 算法进行特征选择,选取特征重要性更大的特征,降低特征 的维度。最后结合多种机器 学习分类器进行分类识别。使用收集到的口腔粘膜疾病数据集进行实验验证,实验结果表明, 该方法能达到准确率(accuracy,Acc)92.89%、灵敏度(sensitivity,Sen)89.91%、特异性(specificity,Spe)96. 06%以及AUC(area under the curve)98.09%,有 效地解决识别中误判多、准确率低等问题。
2022, 33(9):977-983.
摘要:针对复杂环境下行人细节特征不明显、姿态多变等 情况造成的行人重识别(person-reidentification,ReID)算法精度不高的问题,提出了一种基于多粒度特征提取与特征融合的ReID网络。首先,在主干网络输入和输出端采用两种粒度的划分方式获取图像的局部 特征。其次, 引入空间变换网络(spatial transformation network,STN)对输入全局图像进行空间对齐,对局部图像进行特征增强。最后 ,采用局部特征融合的方式来挖掘 特征之间的关联信息,提升模型对相似样本的识别能力。实验结果表明,所提方法在多个数 据集上均取得了良好的识别效果。 在Market-1501数据集上的平均查准率(mean average precision,mAP)和首次查准率(Rank-1)分别为84 .87%和94.45%,通过和目前主流的ReID算法相比,本文所提方法具有更优的识别效果。
2022, 33(9):984-991.
摘要:由于行人在真实场景下易受到背景、遮挡、姿态 等问题的影响,为获取行人图像中更具辨别能力 的特征,提出一种基于注意力机制和局部关联特征的行人重识别方法。首先,在网络框架中 嵌入注意力 模块以关注图像中表达能力强的特征;然后,利用图像中相邻区域的关联得到局部关联特征 ,并结合全 局特征。本文方法在Market1501和DukeMTMC-ReID数据集上进行实验,Rank-1指标分别 达到了95.3% 和90.1%。结果证明,本文方法能充分获取判别力强的特征信息,使 模型具有较强的识别能力。
2022, 33(9):992-1000.
摘要:视频摘要是快速获取视频关键信息的有效途径, 现有的视频摘要方法通常计算复杂度高,在计算 资源受限的场景下难以实际应用。为此,提出了一种高效的顾及方向信息的时空联合监控视 频摘要方法。 该方法首先采用水平切片获得目标时空运动轨迹;其次去除时空轨迹背景并计算直线轨迹斜 率,依据目 标时空轨迹斜率完成目标运动方向判定;然后检测采样域运动片段以确定目标在视频中的时 序位置;最 后依据目标时序位置及其运动方向自适应构建视频摘要。实验结果表明,所提方法的帧平均 处理时间(average frame processing time,AFPT) 达 到了0.374 s,明显优于对比方法,且所生成的视频摘要简洁高效、 用户体验好。
2022, 33(9):1001-1008.
摘要:基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导了部分相干 拉盖尔-高斯(partially coherent Laguerre-Gaussian,PCLG) 光束在生物组织传输中交叉谱密度函数 的解析表达式,并研究了光束在小鼠真皮组织传输中归一化光强和相位演化受传输距离z、拓扑荷m和径 向指数n、空间相干长度σ0变化的影响。结果表明,随传输距离增大,光束光强逐渐减弱 的同时,光强分 布轮廓也由多峰状逐渐演变为单峰状;初始的m阶相干涡旋和n个圆刃型位错先演化成m+2n个 相干涡 旋,再新生m+2n个相干涡旋。此外,拓扑荷、径向指数、空间相干长度越大,光束的光强分 布变化和相位演化越慢。