检索结果-内蒙古大学图书馆

电子与信息学报 2024年第6期46卷 2335-2351页

作者：章盛郑胜男沈洁殷兴辉徐立中河海大学计算机与信息学院南京211100 南京工程学院计算机工程学院南京211167

果蝇嗅觉和视觉神经系统对于自然环境中嗅觉和视觉刺激具有高度的灵敏性,高灵敏的嗅视单模态感知决策和跨模态协同决策机制为仿生应用提供一定的启示作用。该文首先以果蝇嗅觉和视觉神经系统为基础,从嗅觉和视觉信号的捕获、加工、决策... 详细信息

果蝇嗅觉和视觉神经系统对于自然环境中嗅觉和视觉刺激具有高度的灵敏性,高灵敏的嗅视单模态感知决策和跨模态协同决策机制为仿生应用提供一定的启示作用。该文首先以果蝇嗅觉和视觉神经系统为基础,从嗅觉和视觉信号的捕获、加工、决策3个部分概述了果蝇嗅觉和视觉神经单模态感知决策生理机制与计算模型的研究现状,同时对果蝇嗅觉和视觉神经跨模态协同决策生理机制与计算模型进行阐述;然后对果蝇嗅觉和视觉的单模态感知和跨模态协同的典型仿生应用进行归纳;最后总结果蝇嗅视神经通路生理机制与计算建模当前面临的难题并展望未来发展趋势,为未来相关研究工作奠定了基础。

关键词：嗅觉神经系统视觉神经系统单模态感知决策跨模态协同决策仿生应用

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非对称针尖结构对远红外超材料谐振性能的影响研究

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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 322-328页

作者：陆小森吴旭魏小柯王俊杰王奇亮金钻明彭滟上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非... 详细信息

为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非对称针尖增强了谐振环的表面电场局域性,减小了谐振峰的半峰全宽,并使品质因子Q提高到传统谐振环(非针尖设计)的三倍以上。该研究结果为开发高灵敏远红外超材料传感器提供了新的思路,并为传统开口谐振环提出了一种简单实用的Q因子优化方法。

关键词：太赫兹传感器超材料远红外品质因子Q

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拉曼光谱结合WGANGP-ResNet算法鉴别病原菌种类

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 542-547页

作者：孟星志刘亚秋刘丽娜东北林业大学信息与计算机工程学院黑龙江哈尔滨150040

快速准确识别病原菌在防止传染病的传播、帮助对抗抗菌素耐药性和改善病人预后方面起着关键作用。拉曼光谱结合机器学习算法能够简单快捷地对病原菌进行无标记检测。然而,病原菌种类和表型繁多,并且深度学习需要依赖大量样本训练,而收... 详细信息

快速准确识别病原菌在防止传染病的传播、帮助对抗抗菌素耐药性和改善病人预后方面起着关键作用。拉曼光谱结合机器学习算法能够简单快捷地对病原菌进行无标记检测。然而,病原菌种类和表型繁多,并且深度学习需要依赖大量样本训练,而收集大批量病原菌拉曼光谱劳神费力,且易受荧光等因素影响。针对上述问题,提出一种基于WGAN-GP数据增强方法和ResNet结合的病原菌拉曼光谱检测模型。采用五种常见眼科病原菌的拉曼光谱。将采集到的原始数据归一化作为ResNet和传统卷积神经网络(1D-CNN)的输入,将经过SG滤波、airPLS基线校正、PCA降维等预处理后的数据作为K近邻(KNN)的输入,对比分析发现ResNet模型效果最优,其分类精度可达96%;搭建Wasserstein生成式对抗网络加梯度惩罚模型(WGAN-GP),生成大量与真实数据相似的高分辨率光谱数据。同时与偏移法、深度卷积生成式对抗神经网络(DCGAN)2种数据增强方法进行比对,证明WGAN-GP的可靠性;为验证生成数据可以丰富数据多样性,进而提高分类精度,将扩充后的数据集重新放入ResNet进行训练,最终WGAN-GP结合ResNet的分类准确率提高到99.3%。结果表明:基于ResNet的分类模型无需复杂数据预处理,在开发效率和分类精度上均有提高;改进的WGAN-GP模型适用于拉曼光谱数据增强,解决了传统数据增强方法生成光谱的有效性与类别准确性不匹配的问题,相比于GAN提高了训练过程的速度和稳定性;利用表面增强拉曼光谱技术(SERS)结合WGANGP-ResNet模型对病原菌拉曼光谱分类,减少了对大量训练数据的需求,有利于快速学习和分析低信噪比的拉曼光谱,并将光谱采集时间缩减到1/10。在临床快速、免培养鉴别病原菌方面具有重要研究意义与应用价值。

关键词： WGAN-GP 拉曼光谱病原菌鉴别一维残差网络卷积神经网络

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基于深度学习的微纳光纤自动制备系统

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物理学报 2024年第10期73卷 212-220页

作者：刘鸿江刘逸飞谷付星上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

在微纳光纤拉锥制备过程中,对直径的大范围、高精度和动态实时性测量是实现低损耗传输和色散调控的关键.针对现有传统制备方法直径调控范围小、操作复杂及耗时长等问题,本文基于深度学习神经网络算法实现了微纳光纤自动检测系统.利用计... 详细信息

在微纳光纤拉锥制备过程中,对直径的大范围、高精度和动态实时性测量是实现低损耗传输和色散调控的关键.针对现有传统制备方法直径调控范围小、操作复杂及耗时长等问题,本文基于深度学习神经网络算法实现了微纳光纤自动检测系统.利用计算机视觉中的图像分割方法,通过制作高质量多尺度微纳光纤数据集,使用基于小目标检测改进的YOLOv8-FD算法对微纳光纤直径进行自动检测.在数据集中获得了平均均值精度高达mAP^(IoU=50)=0.975和mAP^(IoU=50_95)=0.765的性能参数.实验结果表明,该系统可实现微纳光纤直径462 nm—125μm范围,误差2.95%以内的测量和自动化制备,并随着光纤直径增长,误差逐渐缩小,且该系统光学成像单个像素分辨率为65.97 nm,平均检测时间为9.6 ms.本文工作适用于对微纳光纤的高精度实时测量和自动精确制备,为低损耗传输和色散可调的微纳光纤器件发展提供新的思路.

关键词：微纳光纤直径测量深度学习图像分割

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聚合物衬底上微纳物体的激光捕获及操控

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物理学报 2025年第8期74卷 295-303页

作者：尹越窦琳沈天赐刘家彤谷付星上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

聚合物衬底克服了刚性平面衬底在空间形变场景下的局限,并能结合光刻技术制备复杂三维异形空间结构.光热冲镊技术实现了固体界面上对微纳物体的捕获和操控,将该技术应用在聚合物衬底上可开发新的应用场景需求.本文以常用的聚甲基丙烯酸... 详细信息

聚合物衬底克服了刚性平面衬底在空间形变场景下的局限,并能结合光刻技术制备复杂三维异形空间结构.光热冲镊技术实现了固体界面上对微纳物体的捕获和操控,将该技术应用在聚合物衬底上可开发新的应用场景需求.本文以常用的聚甲基丙烯酸甲酯和负性光刻胶作为聚合物衬底,通过溶胶-凝胶法在其上制备SiO_(2)纳米薄膜,能有效减轻光热冲击效应引起的热损伤,从而实现微纳物体的激光捕获及操控.实验表明,在常用激光操控功率条件下,当SiO_(2)纳米薄膜厚度大于110 nm时,能够有效防止聚合物衬底因光热效应引起软化、膨胀和表面破坏.理论计算也表明,纳米薄膜能至少使聚合物表面温度降低111℃,并使其产生最高温度的时间滞后13.2 ns.本文使用的纳米薄膜制备技术具有常温、大面积、低粗糙度且厚度均一的优点,能普遍适用于柔性聚合物衬底以及异形结构.本实验结果拓展了激光捕获物体的环境媒介,为其在微纳操控、微纳米机器人和微纳光机电器件等领域的应用提供新的可能性.

关键词：光捕获聚合物表面溶胶-凝胶法光热冲镊

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基于光场计算和图像处理算法的激光自动对焦方法

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光子学报 2024年第11期53卷 11-24页

作者：习善明李奇松蒋金成洪武庆刘一上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200000

针对飞秒激光三维加工中如何定量寻找焦点位置问题,提出了一种新型的计算光场分布与图像处理算法相结合的自动对焦方法。首先,根据Richards-Wolf矢量衍射理论推导经过物镜后激光在多层介质内的激光光场分布函数,并利用数值模拟求解高斯... 详细信息

针对飞秒激光三维加工中如何定量寻找焦点位置问题,提出了一种新型的计算光场分布与图像处理算法相结合的自动对焦方法。首先,根据Richards-Wolf矢量衍射理论推导经过物镜后激光在多层介质内的激光光场分布函数,并利用数值模拟求解高斯光束在各个介质不同位置处的光场分布计算结果,进而在理论上得到激光光束直径在多层介质中不同位置的变化关系。其次,实验中由上到下在多层介质中每隔相同离焦距离采集一系列光斑图像,通过感兴趣区域(ROI)、最大类间差法(Otsu)、Canny边缘提取等图像处理算法处理后,获取实际多层介质中不同位置处激光光斑直径以及激光直径随位置的变化曲线。最后,将理论与实验作对比并进行曲线校正,获得了实际激光光斑在多层介质中的变化曲线,以此建立基于计算光场分布和图像处理算法为基础的激光加工自动对焦方法。

关键词：激光自动对焦光场计算光斑图像处理离焦量检测边缘提取

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不同环境下飞秒激光烧蚀对砷化镓光电特性的影响(特邀)

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光学学报 2024年第17期44卷 330-337页

作者：李扬项焱蓉蓝志强金钻明朱亦鸣上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

飞秒激光烧蚀技术是半导体表面改性的一项重要技术手段。本文旨在探究飞秒激光烧蚀技术对砷化镓表面微纳结构及光电性能的调控效应。通过在不同环境下进行飞秒激光加工,观察到样品表面形成了规则的条纹状结构、部分规则的条纹状结构和... 详细信息

飞秒激光烧蚀技术是半导体表面改性的一项重要技术手段。本文旨在探究飞秒激光烧蚀技术对砷化镓表面微纳结构及光电性能的调控效应。通过在不同环境下进行飞秒激光加工,观察到样品表面形成了规则的条纹状结构、部分规则的条纹状结构和不规则的椭圆状结构。通过使用X-射线光电子能谱仪测试了材料表面性质的变化,同时通过傅里叶变换红外光谱分析验证了微纳结构对光吸收率产生的影响。此外,电流-电压曲线测量结果表明,经过飞秒激光烧蚀处理后的样品显示出更高的电阻率。证明了气体的选择对微纳结构和光电性能的调控有着重要影响。这项研究为砷化镓光电子器件,特别是高效、耐压型探测器等性能的提升提供了新的技术手段。

关键词：超快光学光电子学飞秒激光激光烧蚀光电导材料

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基于Tamm等离激元效应ITO多层薄膜设计及光场调控

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中国激光 2024年第22期51卷 117-122页

作者：孙宇昊洪瑞金陶春先张大伟上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

Tamm等离激元效应在多层纳米薄膜中能增强特定频率的光场,可以用于光电探测器设计。采用COMSOL Multiphysics软件进行光电物理场仿真,设计了一种新型的由分布式布拉格反射镜[金属银与氧化铟锡(ITO)和SO2堆砌而成]组成的复合薄膜结构,用... 详细信息

Tamm等离激元效应在多层纳米薄膜中能增强特定频率的光场,可以用于光电探测器设计。采用COMSOL Multiphysics软件进行光电物理场仿真,设计了一种新型的由分布式布拉格反射镜[金属银与氧化铟锡(ITO)和SO2堆砌而成]组成的复合薄膜结构,用于实现559.6 nm附近波段的完美吸收。基于传输矩阵法建立了Tamm等离激元形成的边界条件,并进一步提出通过调控结构吸收特性,改变结构的接触层厚度,可实现Tamm等离激元吸收峰在527~560 nm范围内的调控。

关键词：薄膜 Tamm等离激元完美吸收物理场仿真吸收调控

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轻量级位置隐私的安全查询方案

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西安电子科技大学学报 2024年第4期51卷 180-191页

作者：乐燕芬厉天宸宋威燃上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

随着各类位置服务相关应用的快速发展,出现了需要对特定兴趣区域的访问用户进行查询和统计的服务需求。现有的查询方案可实现对访问用户的隐私保护,但采用的同态加密协议会引入较高的计算开销,无法实现对移动终端的实时统计,且存在不同... 详细信息

随着各类位置服务相关应用的快速发展,出现了需要对特定兴趣区域的访问用户进行查询和统计的服务需求。现有的查询方案可实现对访问用户的隐私保护,但采用的同态加密协议会引入较高的计算开销,无法实现对移动终端的实时统计,且存在不同兴趣区域的误判问题。基于布隆过滤器和安全向量内积协议,提出一种新的轻量级位置隐私查询方案。该方案设计了一种复合空间布隆过滤器,实现多种类位置数据的高效编码,与一种安全的向量内积计算协议结合,在保护用户位置隐私的前提下允许服务提供商完成对特定兴趣区域用户的访问统计。从理论上证明了方案的正确性和安全性,分析了其计算和通信开销。实验结果表明,该方案与典型代表方案相比,避免了用户在不同兴趣区域的误判问题,提高了查询准确度;在所设定实验条件下,离线和在线计算开销可降低2个数量级,同时可减少约50%通信开销。

关键词：位置隐私查询隐私布隆过滤器安全标量积协议

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随机双线圆环高屏蔽效能金属网栅设计

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中国激光 2024年第17期51卷 145-154页

作者：郭翼张轩雄上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

基于CST软件设计了一种透明的随机双线圆环金属网栅结构,该结构由双线金属网栅结构和圆环金属网栅结构通过一种特定的随机方法组合而成。与传统的方格金属网栅相比,随机双线圆环金属网栅在5~35 GHz范围内的平均电磁干扰屏蔽效能提升了1... 详细信息

基于CST软件设计了一种透明的随机双线圆环金属网栅结构,该结构由双线金属网栅结构和圆环金属网栅结构通过一种特定的随机方法组合而成。与传统的方格金属网栅相比,随机双线圆环金属网栅在5~35 GHz范围内的平均电磁干扰屏蔽效能提升了1倍多,达到了29.232 dB,在35 GHz处甚至提升了约2倍。此外,该结构的归一化衍射能量分布比方格金属网栅结构更加均匀,最大高阶衍射能量比方格金属网栅结构显著降低,同时还具有较高的遮拦比。这些优异的特性表明该随机双线圆环金属网栅结构在高性能光学窗口上具有广阔的应用前景。

关键词：光学器件随机双线金属网栅结构电磁干扰屏蔽衍射能量分布遮拦比

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