最新刊期
2024年第32卷第20期
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基于稀疏自注意力的偏振表面法线估计 AI导读
“在计算机视觉领域，研究者提出了一种新的偏振表面法线估计方法，通过引入新的偏振信息表示和稀疏自注意力机制，显著提高了估计精度和适用性。”摘要：对于物体表面法线的准确估计在各种计算机视觉任务中扮演着重要角色。采用基于物理的偏振表面法线估计方法存在诸多限制，限制了其实用性。相反，基于深度学习的偏振表面法线估计方法在精度和适用性上均超越了基于物理的方法，为了进一步提高基于深度学习的偏振表面法线估计精度，以使其能适用于更多的实际任务，本文提出了一种新的方法。首先，结合斯托克斯矢量提出了一种新的偏振信息表示方法，旨在提高模型对偏振物理先验信息的提取能力。随后结合基于双层路由的稀疏自注意力机制，以改进模型对全局上下文信息的感知能力，来更好地对局部偏振信息消歧。在DeepSfP数据集和自建测试数据进行测试。实验结果表明：提出的方法在DeepSfP数据集上平均角度误差为13.37°，并在精度和角度误差等所有测试指标上均优于现有方法，证明了该方法在估计法线效果方面的显著改进。通过引入新的偏振信息表示方法和稀疏自注意力机制，我们的方法提高了偏振表面法线估计的精度和适用性，为实际任务的应用提供了更强的支持。关键词：偏振信息表达;稀疏自注意力机制;偏振表面法线估计126|25|0发布时间：2025-01-06 - “最新研究发现，激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱技术能有效提高合金结构钢中钼元素定量分析的准确性。”摘要：合金结构钢中钼（Mo）元素的含量对性能有重要影响，因此检测合金结构钢中Mo元素的含量具有重要意义。然而，合金结构钢中基体元素Fe的谱线干扰和自吸收效应严重影响激光诱导击穿光谱对Mo元素定量分析的准确性。在这项工作中，使用了激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱（LIBS-LIF）来解决这些问题。Mo I 379.83 nm，Mo I 386.41 nm，Mo I 390.30 nm三条谱线被选为分析线。结果表明，LIBS-LIF能够增强三条分析线的光谱强度，消除了光谱干扰，并且随着Mo含量从0.019 wt.%增加到1.4 wt.%，Mo元素谱线的光谱强度也明显增强。与传统的LIBS技术相比，Mo I 386.41 nm谱线的自吸收因子降低了99.99%，交叉验证均方根误差降低了65.37%，平均相对偏差降低了85.69%，平均相对标准偏差降低了20.20%。因此，LIBS-LIF可以有效地减小光谱干扰和自吸收效应，提高定量分析的准确性。关键词：激光诱导击穿光谱;激光诱导荧光;合金结构钢;钼元素76|18|0发布时间：2025-01-06
- “最新研究突破了传统单一光谱鉴别方法，采用太赫兹融合光谱和改进Fused Lasso模型，显著提高了转基因菜籽油的分类鉴别准确率。”摘要：现有基于单一光谱的转基因菜籽油分类鉴别模型，存在包含信息少、数据维度高等问题，导致模型运行效率较低、检测结果不够准确。针对此问题，本研究提出一种太赫兹融合光谱结合改进Fused Lasso模型的转基因菜籽油分类鉴别方法。以两种转基因菜籽油和两种非转基因菜籽油为研究对象，应用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统获取4种菜籽油样品在0.2~1.6 THz频率范围内的太赫兹吸收光谱，采用连续投影（SPA）算法对样品的太赫兹吸收光谱和导数光谱进行特征提取后再融合，引入特征选择和分类为一体的正则化稀疏模型Fused Lasso，通过采用一对一（OVO）方法将其改进为多分类模型并采用贝叶斯优化（BO）算法对其正则化参数寻优。结果表明，相比传统基于单一吸收光谱的Fused Lasso模型，基于融合光谱的BO-Fused Lasso模型对4种菜籽油分类效果更好，其训练集准确率为96.88%，测试集准确率为95.00%。因此，本研究为转基因菜籽油和非转基因菜籽油的鉴别提供了一种新方法，也为其他转基因物质鉴别提供了有价值的参考。关键词：太赫兹;转基因菜籽油;融合光谱;正则化稀疏模型;贝叶斯优化60|22|0发布时间：2025-01-06
现代应用光学
- “在望远镜领域，专家建立了指向精度修正模型，有效提高大型望远镜指向精度。”摘要：指向精度是衡量望远镜系统性能的一项重要指标。随着望远镜口径、结构尺寸及重量的不断增大，维持和提高指向精度的难度也越来越大。因此，需要对大型望远镜各项误差影响因素进行理论分析，建立数学模型，修正指向误差。本文从大口径望远镜自身结构特点出发，分析了望远镜指向精度的各种影响因素，提出了一种建立望远镜指向模型来修正望远镜指向精度的方法。本文提出的修正模型物理意义明确，各参数相关性小。采用本文提出的模型对某大型望远镜指向精度进行修正，方位指向精度均方根误差修正前为20.6″，修正后为4.1″，俯仰指向精度均方根误差修正前为5.1″，修正后为2.8″，实验结果表明采用本文提出的模型，能够有效修正望远镜的系统误差，提高指向精度。关键词：大口径望远镜;指向精度;恒星标校;误差修正109|34|0发布时间：2025-01-06
- “在精密测量领域，专家设计了一种新型绝对式平面二维时栅位移传感器，通过多频磁场耦合技术，实现了无需找零的一体式二维绝对位移测量与定位。”摘要：针对增量式平面二维时栅位移传感器上电需找零的问题，设计了一种基于多频磁场耦合的绝对式平面二维时栅位移传感器，其采用不同频率分时驱动激励电信号，降低传感器电路功耗的同时，使X，Y方向的信号解耦合二维绝对位置解算更加简单可靠。首先，建立激励线圈磁场分布数学模型，根据空间磁场分布特性分析激励线圈宽度与耦和气隙高度的关系；基于差动结构的增量式二维时栅位移传感器结构，建立对极数互质结构的绝对式平面二维时栅测量模型，并提出一种基于查表方式的二维绝对位置解算新方案，避免了实际应用中测量误差对解算结果的影响；通过电磁场仿真验证了此解算方案的可行性并确定了传感器最佳安装间隙为0.8 mm；最后，制作了传感器样机并搭建二维精密实验平台进行性能测试。实验结果表明，传感器样机在147 mm×147 mm有效测量范围内，X，Y方向的原始测量误差分别为±20.4 μm和±21.1 μm，其具有上电无需找零的优势，实现了一体式二维绝对位移测量与定位。关键词：多频磁场;对极数互质;绝对式二维;时栅位移传感器42|12|0发布时间：2025-01-06
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面向显微视觉的端对端去模糊模型 AI导读
“在微装配领域，提出了一种端对端去模糊模型，有效恢复多重模糊的显微图像，判别准确率达0.94，PSNR指标平均提升了6.3。”摘要：显微视觉测量在微装配等领域中应用广泛，受成像景深等因素的影响，图像会出现多重离焦模糊现象，影响后续准确测量，而显微自动对焦技术虽然可以缓解离焦问题，但耗时较长，难以适应高效生产要求。本文提出了将模糊度判别和多分支恢复相结合的端对端去模糊模型，建立了分块、判别、去模糊、融合的分而治之策略：首先将一幅图像切割成子图像组，同时送入判别器和恢复网络；在判别器中，通过傅里叶变换等获取频域分布，再利用Vision-Transformer网络从频域图中提取具有全局关联性的频域深层模糊特征，然后对模糊度进行判别输出。根据判别结果，由多分支恢复网络对不同模糊度的子图像进行定向恢复，最后融合拼接处理后的子图像，获得高清晰度的图像。实验结果表明，本文提出的模型能有效恢复多重模糊的显微图像，判别准确率达0.94，而模糊图像经过多分支恢复网络处理后，PSNR指标平均提升了6.3。关键词：微装配;显微视觉;模糊度判别;频域处理68|14|0发布时间：2025-01-06 - “在MEMS速率陀螺仪领域，专家构建了包含相位误差的FTR速率控制回路模型，分析了相位误差对动静态性能的影响，为提升陀螺仪性能提供解决方案。”摘要：为明晰基于力平衡（Force to Rebalance，FTR）检测模式的MEMS速率陀螺仪中相位误差对陀螺仪静态和动态性能的影响规律，构建了包含相位误差的FTR速率控制回路模型，以此分析不同相位误差对动静态性能的影响。首先，介绍了采用FTR速率模式的陀螺仪基本原理，简要分析了相位误差对驱动模态的影响。接着，提出了包含反馈通路和前向通路相位误差的FTR速率控制回路模型，并对该模型进行了等效变换。然后，根据上述模型分析不同类型的相位误差对陀螺仪动态和静态性能的影响。最后，进行了相应的试验验证。实验结果表明：反馈通路中的相位误差的两小时测量值的稳定性为0.094 9，且该误差仅会改变标度因数；前向通路中的相位误差为温度敏感项，且补偿前后的零偏值和零偏漂移值分别缩小了4.8和2.9倍，零偏不稳定性和角度随机游走分别提升了0.8和0.9倍。反馈通路的相位误差可以通过标度的方法来获取进行补偿，且该误差仅影响标度因数的数值大小，并不影响零偏和带宽性能；前向通路中的相位误差严重制约了静态性能，但室温状态下并不影响动态性能。关键词：MEMS速率陀螺仪;力平衡控制;相位误差;零偏性能;标度因数;带宽32|21|0发布时间：2025-01-06
微纳技术与精密机械
- “在遥感图像配准领域，专家提出了基于变分近似解算KL散度的红外/可见光遥感图像配准方法，具有较强的鲁棒性和运算效率。”摘要：为解决基于传统的距离相似性度量函数在异源遥感图像配准任务中抗噪性能差的问题，提出基于变分近似解算KL散度的红外/可见光遥感图像配准方法。首先，对红外实时图像和可见光基准图像分别提取边缘特征，得到异源图像共性特征；然后，利用成像位姿信息对红外图像边缘特征点集进行正射校正，并对红外/可见光图像特征点集分别构建高斯混合模型；接着，将两个高斯混合模型之间的KL（Kullback-Leibler）散度值作为图像相似性度量函数，并引入带约束的变分参量，利用拉格朗日乘数法解算出变分参量，实现近似求解KL散度值的目标；最后，采用粒子群优化算法搜索最佳配准参数，实现图像配准。在遥感图像对比实验结果中，本文方法的配准参数均方根误差平均值为2.5，平均运行时间为1.5 s；在高斯噪声方差和椒盐噪声系数为0.07时，仍能实现正确配准。表明本文方法具有较强的鲁棒性和运算效率。关键词：变分近似法;KL散度;图像配准;遥感图像48|18|0发布时间：2025-01-06
- “在光学遥感图像飞机目标检测领域，研究者基于YOLOv8n模型，提出了一种融合全局信息与双域注意力机制的检测算法，有效提升了检测精度和模型效率。”摘要：针对光学遥感图像中飞机目标检测算法因背景复杂、受测飞机目标较小以及飞机外观差异较小导致检测精度不足的问题，本文基于YOLOv8n模型，提出一种融合全局信息与双域注意力机制的光学遥感图像飞机目标检测算法。首先，设计了SPPF_Global模块，通过全局最大池化层提供全局特征概览，帮助模型在复杂环境中更好地区分目标与背景；其次，提出了双域注意力机制，通过空间域和通道域的信息引导，提高模型对机翼形状等重要区域的关注度，增强对不同飞机型号的细微差别的区分能力；最后，采用并行路径改进下采样模块并引入Powerful-IoU损失函数，通过自适应惩罚因子加速模型收敛，提高对小目标飞机的识别能力和预测框的回归效率。实验结果表明：与原始YOLOv8n相比，改进后的模型在公开数据集MAR20上的精确率、召回率、mAP50以及mAP50-95分别提高了3.3%，2.6%，3.2%和2.6%，在NWPU VHR-10数据集上分别提高了5%，5.1%，2.5%和0.3%；同时，参数量和运算量分别降低了6.6%和3.7%。证明了本文模型的高效性和优越性，有效提升了光学遥感图像中飞机目标检测算法的应用价值。关键词：光学遥感图像;飞机目标检测;YOLOv8;注意力机制;Powerful-IoU67|16|0发布时间：2025-01-06
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基于金字塔边缘增强的自矫正低光照目标检测 AI导读
“在低光照图像目标检测领域，专家提出了一种新方法，有效提升了目标检测性能。”摘要：针对低光照图像整体亮度和对比度低，且目标边缘特征有限，导致目标检测算法识别定位精度不高的问题，提出一种低光照目标检测方法。首先，提出低光照图像增强网络，利用图像高斯金字塔、Retinex和暗通道去雾在低光照图像增强的优点，并在暗通道去雾算法中加入边缘轮廓特征，在增强整体亮度对比度的同时，突出目标的边缘特征；其次，为提高特征的提取准确性，在RTDETR的特征提取部分，设计了轻量化自矫正特征提取网络，以更小的计算量生成并矫正主干特征提取网络生成的特征图，提升目标检测精度。在ExDark数据集上的实验结果表明：较于基准RTDETR，精度提高了2.34%，召回率提升了2.09%，参数量减少了4.95 M，模型大小减少了13.31 MB，本文方法能够有效提升低光照场景下的目标检测性能。关键词：目标检测;暗目标;低光照增强;高斯金字塔;自矫正网络48|19|0发布时间：2025-01-06 -
面向引信天线罩形变图像的图像压缩算法 AI导读
“在弹载遥测电台低带宽传输领域，专家提出了一种压缩性能优异的图像压缩算法，为引信天线罩形变图像传输提供解决方案。”摘要：为了实现在弹载遥测电台低带宽的条件下引信天线罩形变图像的传输，提出了一种压缩图像质量高且算法复杂度低、易于硬件实现的图像压缩算法。该算法采用空间数据系统咨询委员会（CCSDS）推荐的9/7M小波基对图像进行四级分解，减少图像数据冗余。根据图像特点改进传统的权重分配策略，减少失真信息，确保重构图像的质量。采取并行像素扫描方式，显著缩减多级树集合分裂编码（SPIHT）中多级树结构划分的时间开销。此外，针对图像本身特征引入改进型游程编码（RLE）算法，优化图像数据分类方式，在不损失图像质量的前提下，提高了整体压缩倍率。试验结果表明：与SPIHT及CCSDS标准相比，本算法在结构相似性指数（SSIM）和峰值信噪比（PSNR）方面分别实现了6.92%，16.45%和11.12%，22.56%的增长，而压缩时间相比SPIHT仅增加0.06 s，算法复杂度增幅较小。与主流图像压缩算法相比，在相同的压缩倍率下，本算法在压缩引信天线罩形变图像时，压缩图像质量与JPEG2000算法相近，但压缩时间节省高达35.35%。综上所述，该算法具有复杂度低的特性，其压缩性能可满足弹载系统压缩需求，解压缩图像质量达到主流算法水平。关键词：图像压缩;引信天线罩形变图像;多级树集合分裂编码;游程编码;低带宽传输69|15|0发布时间：2025-01-06
信息科学
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