检索结果-内蒙古大学图书馆

北京航空航天大学学报 2024年第10期50卷 3021-3031页

作者：吉琳娜郭小铭杨风暴中北大学信息与通信工程学院太原030051

针对目前红外与可见光视频融合模型无法根据视频间差异特征动态调整融合策略,造成融合效果差甚至失效等问题,提出了一种基于可能性理论的红外与可见光视频的自适应分层融合算法。计算视频序列每帧中感兴趣区域的各类差异特征的幅值大小... 详细信息

针对目前红外与可见光视频融合模型无法根据视频间差异特征动态调整融合策略,造成融合效果差甚至失效等问题,提出了一种基于可能性理论的红外与可见光视频的自适应分层融合算法。计算视频序列每帧中感兴趣区域的各类差异特征的幅值大小,得到每帧对应的主要差异特征;搭建分层融合框架,并确定各层变元,基于余弦相似性计算不同变元对各差异特征的融合有效度,利用可能性理论构造相应的融合有效度分布;逐层分析不同变元对各类差异特征的融合效果,选择出每层的最优变元;通过变元间的优化组合实现红外与可见光视频的自适应分层融合。实验结果表明:所提算法在保留红外典型目标和可见光结构细节等方面取得了显著的融合效果,并且在定量分析和定性评价上明显优于单一融合算法。

关键词：图像处理视频融合自适应分层融合可能性理论红外视频

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全视网膜光凝手术中的眼底温度数值模拟研究

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中国激光 2025年第3期52卷 97-104页

作者：杨志诚吴其洲中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

全视网膜光凝手术是治疗糖尿病视网膜病变的重要方法之一,但现有技术难以直接测量治疗过程中的眼底温度分布。利用眼底光学相干断层扫描(OCT)图像建立眼部三维体素模型,采用三维体素化蒙特卡罗模拟方法(MCVM)得到激光在眼球中的传播路... 详细信息

全视网膜光凝手术是治疗糖尿病视网膜病变的重要方法之一,但现有技术难以直接测量治疗过程中的眼底温度分布。利用眼底光学相干断层扫描(OCT)图像建立眼部三维体素模型,采用三维体素化蒙特卡罗模拟方法(MCVM)得到激光在眼球中的传播路径以及能量分布。通过数值模拟分析了不同激光入射方向及眼底结构对眼底温度分布的影响。实验结果表明:在临床治疗糖尿病视网膜病变常用的532 nm激光作用下,眼底组织吸收94%的能量,眼球前部组织对眼底温度的影响极小;每1°的角度偏转将引起11%的温升误差;不同人眼的眼底结构对眼底温度的影响较大,造成的最大温升误差达到13%。研究结果为临床激光治疗参数的选择提供了参考。

关键词：医用光学激光光凝手术蒙特卡罗模拟高斯光束 Pennes生物传热方程

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基于图像修复及多视角扫描的太赫兹调频连续波检测

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光学学报 2024年第23期44卷 107-116页

作者：薛凯亮陈友兴王召巴张文娜中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

提出图像修复及多视角扫描方案用于太赫兹调频连续波(FMCW)层析成像及三维重建。以防热瓦式热防护结构和聚酰亚胺泡沫保温层为主,设计了不遮挡缺陷及遮挡缺陷检测场景。对于不遮挡缺陷检测场景,提出了一种图像修复算法用于层析成像,首... 详细信息

提出图像修复及多视角扫描方案用于太赫兹调频连续波(FMCW)层析成像及三维重建。以防热瓦式热防护结构和聚酰亚胺泡沫保温层为主,设计了不遮挡缺陷及遮挡缺陷检测场景。对于不遮挡缺陷检测场景,提出了一种图像修复算法用于层析成像,首先在近端层检测结果上标注Mask块,依据块信息对远端层检测结果进行目标消除,随后通过补丁元素感知消除区与背景之间的差异,依据纹理信息进行区域填充,最终得到仅包含远端层信息的检测结果。对于遮挡缺陷检测场景,讨论了低反射率和高反射率缺陷层析成像及三维重建结果,针对高反射率缺陷提出了多视角扫描方法以减小检测盲区,将试件正面放置于检测台进行一次扫描,随后翻转试件进行二次扫描,通过图像配准进行信息融合,最终实现三维重建。所提方法为太赫兹FMCW技术的工业无损检测应用提供了思路和方案。

关键词：成像系统太赫兹检测调频连续波图像修复层析成像多视角检测

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激光诱导击穿光谱的自适应基线校正方法

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光子学报 2024年第6期53卷 264-274页

作者：闫红宇赵宇陈媛媛刘昊王杰张瑞王志斌中北大学仪器与电子学院太原030051 中北大学信息与通信工程学院太原030051

为了降低远程激光诱导击穿光谱原位分析中连续背景辐射、随机噪声和样品基体效应对特征光谱的影响,提出一种通过适应度函数将粒子群优化和非对称重加权正则最小二乘相融合的自适应基线校正方法,旨在提高远程激光诱导击穿光谱的分析能力... 详细信息

为了降低远程激光诱导击穿光谱原位分析中连续背景辐射、随机噪声和样品基体效应对特征光谱的影响,提出一种通过适应度函数将粒子群优化和非对称重加权正则最小二乘相融合的自适应基线校正方法,旨在提高远程激光诱导击穿光谱的分析能力。以三种掺杂相近微量元素的铝基合金标样为研究对象,相同实验条件下利用所提出的基线校正方法研究并对比自适应迭代重加权正则最小二乘算法、非对称重加权正则最小二乘算法处理后的光谱信噪比与拟合基线的变化趋势。为了验证所提方法的有效性,构建了三次核函数支持向量机的铝基合金标样精细分类模型,其独立测试集的混淆矩阵分类准确率为100%。结果表明,自适应基线校正方法所拟合的基线变化趋势与激光诱导击穿光谱的实际基线轨迹相吻合,且特征光谱能够清晰地分离。该方法可有效降低随机噪声对光谱数据分析的影响,对于提高远程激光诱导击穿光谱原位分析的准确性和可靠性具有意义。

关键词：远程激光诱导击穿光谱基线校正方法原位分析核函数支持向量机铝基合金标样

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基于透射法的激光超声声场指向性研究

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光子学报 2023年第1期52卷 55-65页

作者：柴华淇陈友兴王召巴郭星王鉴赵霞中北大学信息与通信工程学院太原030051

在忽略尺寸激光激励下的超声回波路径分析的基础上,通过设置不同直径的光源对不同厚度的1060铝合金平板进行激励,并在对侧接收信号,获取各次回波达到时间和幅值,用于分析不同尺寸光源激励下的激光超声各次回波传播路径及声场指向性规律... 详细信息

在忽略尺寸激光激励下的超声回波路径分析的基础上,通过设置不同直径的光源对不同厚度的1060铝合金平板进行激励,并在对侧接收信号,获取各次回波达到时间和幅值,用于分析不同尺寸光源激励下的激光超声各次回波传播路径及声场指向性规律。结果显示,在波形混叠处,纵波被淹没在横波内,到达时间难以提取,而横波的到达时间会向前移,偏离理论到达时间,若忽略波形混叠的影响,给出的各次回波到达时间扩展公式的理论值与实验值之间的最大误差不超过0.1μs;通过分析幅值分布情况可以看出,直径≤0.1 mm的激励源可以产生指向性较好的横波声场,而增大激励源直径,纵波声场指向性变好,横波幅值逐渐向法线方向移动,但当直径增加到一定程度,两者声场都会受到热弹效应的影响而向两边扩散。研究结果表明,在实际应用中可针对不同的检测需求选择合适的光源直径。

关键词：激光超声传播路径指向性透射法光源直径 1060铝合金平板

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远程LIBS结合GA-arPLS的爆炸物识别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第11期44卷 3199-3205页

作者：闫红宇赵宇陈媛媛刘昊王志斌中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

为了保障公共安全和预防恐怖袭击事件的发生,提出基于遗传算法(GA)优化非对称重加权惩罚最小二乘(arPLS)的远程LIBS基线校正预处理方法,结合ANN分类模型实现6m距离下的四种爆炸物(TNT、RDX、HMX和CL-20)快速、准确识别。GA-arPLS算法基... 详细信息

为了保障公共安全和预防恐怖袭击事件的发生,提出基于遗传算法(GA)优化非对称重加权惩罚最小二乘(arPLS)的远程LIBS基线校正预处理方法,结合ANN分类模型实现6m距离下的四种爆炸物(TNT、RDX、HMX和CL-20)快速、准确识别。GA-arPLS算法基于arPLS引入适应度函数评估拟合基线,寻找候选参数空间中的最优解来实现拟合LIBS基线。由于LIBS光谱信号通常包括连续辐射、原子与分子发射线等噪声信息,其覆盖了LIBS光谱较宽的光波段;直接通过LIBS光谱对相似元素的有机物定性分析时,难以捕捉相似爆炸物的特征光谱之间微小差异实现分类,故远距离环境下通过GA-arPLS预处理来提高特征谱线辨识能力很有必要,因此提升光谱分析的准确度很有必要。研究将GA-arPLS校正前后的LIBS数据集分别作为支持向量机(SVM)和最邻近分类(KNN)的输入,SVM的分类准确率提升了8.4%,而KNN分类模型的准确率提升8.7%。分类准确率表明,该GA-arPLS基线校正预处理方法可有效降低远程LIBS光谱的连续背景,而结合人工神经网络(ANN)构建的分类模型对相似爆炸物的识别准确率从89.2%提升至100%,分类识别效果达到最优。研究表明,该基线校正预处理方法不仅有效减小远距离LIBS的连续背景辐射和噪声干扰,而且提升了远程LIBS分类模型的鲁棒性和预测能力。研究成果有望提升远程LIBS在爆炸物检测方面的准确性和效率,以更好地应对潜在的爆炸物威胁。

关键词：远程激光诱导击穿光谱爆炸物识别 GA-arPLS预处理人工神经网络(ANN) 基线校正

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基于等离激元涡旋场光学诱捕增强设计

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光学学报 2024年第8期44卷 125-131页

作者：李香宇王艳红武京治张鹏中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

利用同轴结构实现纳米粒子光学捕获,研究不同偏振光对光势阱的影响,并通过优化结构参数实现圆偏振下的等离激元涡旋场模式。研究结果表明:该同轴结构在线偏振光750 nm处透射率最大,并且在入射光强为1μW/μm~2时势阱深度达到17k_(B)T;... 详细信息

利用同轴结构实现纳米粒子光学捕获,研究不同偏振光对光势阱的影响,并通过优化结构参数实现圆偏振下的等离激元涡旋场模式。研究结果表明:该同轴结构在线偏振光750 nm处透射率最大,并且在入射光强为1μW/μm~2时势阱深度达到17k_(B)T;圆偏振光在同轴结构上方形成涡旋场,能量流势阱深度为8k_(B)T。所设计的同轴结构扩大了光场作用范围,优化了光梯度力作用方向,提高了捕获低浓度小尺度粒子的效率。该研究结果对于低浓度生物分子光学捕获具有一定的参考意义。

关键词：激光光学表面等离激元光学捕获圆偏振光涡旋状光场

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基于二氧化钒相变特性的激光防护型薄膜

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激光与光电子学进展 2025年第3期62卷 277-281页

作者：陈旭彬凌秀兰邵智聪中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

光学系统及光电器件在高能激光辐照下易出现损伤,因此光电器件的激光防护至关重要。二氧化钒有独特的相变特性,在热和光的刺激下能够实现可逆的半导体-金属相变。同时,二氧化钒具有较低的相变阈值、较高的损伤阈值和较短的响应时间,非... 详细信息

光学系统及光电器件在高能激光辐照下易出现损伤,因此光电器件的激光防护至关重要。二氧化钒有独特的相变特性,在热和光的刺激下能够实现可逆的半导体-金属相变。同时,二氧化钒具有较低的相变阈值、较高的损伤阈值和较短的响应时间,非常适用于激光防护。针对处于半导体相单层二氧化钒薄膜红外透射率不高的问题,进行了多层复合膜系的设计与优化,并且利用有限元法分析了激光诱导二氧化钒相变的光热耦合特性,得出二氧化钒折射率随温度的变化规律,在此基础上反演了多层复合膜系的透射率。结果显示,所设计的多层膜系在波长为3μm时,透过率为66.81%,红外开关率为75.43%,该研究拓展了二氧化钒薄膜在中红外领域的激光防护应用。

关键词：复合多层膜二氧化钒相变透射率红外开关率

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积分不变量约束下的多色X射线投影分解

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光学学报 2024年第22期44卷 248-258页

作者：白文静魏交统陈平李坤潘晋孝中北大学数学学院山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

通过对多电压下多色X射线投影进行分解可获取窄能谱投影,进而实现多能谱计算机断层扫描(CT)成像。为了提高多能谱CT图像衰减系数表征的精度,提出了一种积分不变量约束下的多色X射线投影分解算法。该算法引入投影积分不变量约束,建立新... 详细信息

通过对多电压下多色X射线投影进行分解可获取窄能谱投影,进而实现多能谱计算机断层扫描(CT)成像。为了提高多能谱CT图像衰减系数表征的精度,提出了一种积分不变量约束下的多色X射线投影分解算法。该算法引入投影积分不变量约束,建立新的多色X射线投影分解模型。将X射线能谱信息作为未知量,利用二次罚函数方法将积分不变量约束转化到目标函数中,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件求解模型的迭代公式。实验结果表明,与已有方法相比,本文算法得到的窄能谱重建图像硬化伪影减弱,衰减系数值与参考理论值的差异更小,衰减系数的精度更高。

关键词： X射线计算机断层扫描多能计算机断层扫描多色投影分解窄能谱投影积分不变量

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基于改进YOLOv8的复合材料夹杂缺陷检测研究

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复合材料科学与工程 2025年

作者：吴志成王明泉谢绍鹏路宇鹏曹振锋王晋华中北大学信息与通信工程学院

为解决复合材料夹杂缺陷检测中由于目标尺寸小和特征相似导致的检测精度不足问题，提出了一种改进的YOLOv8算法。先引入SPD卷积模块以减少信息损失，结合MCA注意力机制增强三维通道特征提取能力，从而提高缺陷识别精度。随后，通过BiFP... 详细信息

为解决复合材料夹杂缺陷检测中由于目标尺寸小和特征相似导致的检测精度不足问题，提出了一种改进的YOLOv8算法。先引入SPD卷积模块以减少信息损失，结合MCA注意力机制增强三维通道特征提取能力，从而提高缺陷识别精度。随后，通过BiFPN双向金字塔网络改进多尺度特征融合，提升模型对相似特征和尺寸差异缺陷的识别能力。最后，针对小目标检测的瓶颈，加入Shape IoU损失函数，通过优化边界框形态和尺度信息，提升小尺寸缺陷的检测性能。实验结果表明，改进算法在mAP@0.5和mAP@0.95上分别提升10.1%和7.4%，召回率提升8.1%。该方法在复合材料缺陷检测系统中的测试结果验证了其可靠性与实用性，为复合材料夹杂缺陷检测提供了一种高效、精准的技术方案。

关键词：缺陷检测复合材料 YOLOv8 SPD-Conv MCA BiFPN Shape IoU

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