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结合协方差池化与跨尺度特征提取的高光谱分类

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遥感学报 2024年第1期28卷 203-218页

作者：汪乐彭江涛陈娜孙伟伟湖北大学数学与统计学学院应用数学湖北省重点实验室武汉430062 宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211 宁波大学遥感遥测产业技术研究院宁波拾烨智能科技有限公司宁波315211

深度卷积神经网络在高光谱图像分类任务上取得了优越性能。但是,主流深度学习算法通常采用一阶池化运算,容易忽略光谱之间的相关性,因而难以获取高阶统计判别特征。另外,这类算法往往难以选择最优的窗口大小去捕获不同感受野信息。针对... 详细信息

深度卷积神经网络在高光谱图像分类任务上取得了优越性能。但是,主流深度学习算法通常采用一阶池化运算,容易忽略光谱之间的相关性,因而难以获取高阶统计判别特征。另外,这类算法往往难以选择最优的窗口大小去捕获不同感受野信息。针对上述问题,本文提出了一种结合协方差池化和跨尺度特征提取的高光谱影像分类方法。该方法设计了跨尺度自适应特征提取模块,能够自动提取多尺度特征,获取不同视野的互补信息,避免了尺度选择问题;进一步利用平均池化和快速协方差池化的联合池化操作,得到一阶统计量和结合空间光谱信息的二阶统计量;最终,将一阶和二阶池化特征进行融合用于分类。在3个公开高光谱数据集Indian Pines、Houston和Pavia University上分别随机选取5%、5%和1%标记样本进行训练,本文算法得到的总体分类精度分别达到97.63%、98.48%和98.21%,分类性能优于主流深度学习方法。

关键词：高光谱图像分类协方差池化多尺度特征融合卷积神经网络

LiYF_4:Tm^(3+)单晶的生长及其光学性能研究

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光电子．激光 2013年第11期24卷 2143-2149页

作者：汪沛渊夏海平彭江涛唐磊胡皓阳宁波大学光电子功能材料重点实验室浙江宁波315211

采用坩埚下降法,制备了尺寸为Φ10mm×110mm的高质量Tm3+掺杂LiYF4(YLF:Tm3+)单晶体。测试了样品的电感耦合等离子(ICP)、X光衍射(XRD)吸收光谱以及790nm LD激发下的荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+在YLF∶Tm3+单晶材料中的唯... 详细信息

采用坩埚下降法,制备了尺寸为Φ10mm×110mm的高质量Tm3+掺杂LiYF4(YLF:Tm3+)单晶体。测试了样品的电感耦合等离子(ICP)、X光衍射(XRD)吸收光谱以及790nm LD激发下的荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Tm3+在YLF∶Tm3+单晶材料中的唯象强度参数Ωt、能级跃迁振子强度Pexp、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和辐射寿命τrad等光谱参数,同时计算了1 800nm波段的吸收截面和受激发射截面分别为σabs=0.52×10-20 cm2和σem=0.67×10-20 cm2。在荧光光谱中观察到1 470nm与1 800nm的荧光发射,它们分别对应于Tm3+的3 H4→3 F4与3 F4→3 H6的能级跃迁。测定了1 800nm波段的荧光寿命,并计算得到3 F4→3 H6跃迁的量子效率为79.22%。

关键词： Tm3+掺杂LiYF4(YLF Tm^3+)单晶 Judd-Ofelt理论光谱性质

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车载飞轮电池磁力轴承设计理论及方法的研究

车载飞轮电池磁力轴承设计理论及方法的研究

作者：彭江涛武汉理工大学

学位级别：硕士

飞轮电池是一种新型储能装置,具有比能量高、比功率大、体积小、充电快、寿命长、无任何废气废料污染等特点。随着长时间保持真空技术、复合材料技术、集成驱动的电动机/发电机、电力电子装置、磁悬浮技术最新进展,使这一新型储能装置... 详细信息

飞轮电池是一种新型储能装置,具有比能量高、比功率大、体积小、充电快、寿命长、无任何废气废料污染等特点。随着长时间保持真空技术、复合材料技术、集成驱动的电动机/发电机、电力电子装置、磁悬浮技术最新进展,使这一新型储能装置的开发和应用成为可能,有着良好的发展前景。本文以车载飞轮电池为研究对象,对其磁力轴承的结构设计方法和理论进行了研究。从车载飞轮电池运用的领域入手,说明了针对本文的具体研究对象,磁力轴承的总体布局。对径向永磁轴承进行力学和材料性能的研究,得到优化的结构方案。通过运用ANSYS和ADAMS的联合仿真技术,分析在一定的外部激励下的柔性主轴系统的动态特性,进而得到了永磁轴承设计所需要的刚度要求。对轴向轴承的结构设计原理及其参数的选定进行了具体的阐述,其中对强度分析和热校核也一一进行了讨论。最后,利用飞轮的具体结构形式对磁力轴承的总体布置方案进行优化,提出一种新的布置方案。

关键词：磁力轴承结构设计有限元优化

高光谱影像三分支分组空谱注意力深度分类网络

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遥感学报 2024年第1期28卷 247-265页

作者：苏涵陈娜彭江涛孙伟伟湖北大学数学与统计学学院应用数学湖北省重点实验室武汉430062 宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211 宁波大学遥感遥测产业技术研究院宁波拾烨智能科技有限公司宁波315211

高光谱影像具有丰富的空间和光谱信息,充分提取和利用这两个维度的信息是高光谱分类算法重点关注的问题。目前深度特征提取网络通常利用单分支串行网络连续提取空谱特征或双分支并行网络分别提取空谱特征。由于空间和光谱维内在差异,单... 详细信息

高光谱影像具有丰富的空间和光谱信息,充分提取和利用这两个维度的信息是高光谱分类算法重点关注的问题。目前深度特征提取网络通常利用单分支串行网络连续提取空谱特征或双分支并行网络分别提取空谱特征。由于空间和光谱维内在差异,单分支串行网络连续提取的两类特征之间会互相干扰。并行双分支网络虽然可以减少两类特征之间的干扰,但同时会忽略空间和光谱特征间的潜在相关性。为解决上述问题,本文提出了一种三分支分组空谱注意力深度网络结构。该网络具有3个分支,分别用于提取空间、光谱和空谱联合特征。针对3个分支的不同特性,设计了不同的注意力机制以加强特征的判别性。该网络既可以提取独立的空间和光谱特征,又保留了空间和光谱之间的相关性。在5个数据集上的实验表明,本文所提出的方法要优于现有的一些先进算法。

关键词：高光谱影像分类注意力机制三分支结构深度网络

掺杂钬、镨离子氟化钇锂激光晶体制备及中红外光谱特性

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掺杂钬、镨离子氟化钇锂激光晶体制备及中红外光谱特性

作者：彭江涛宁波大学

学位级别：硕士

由于在各种尖端科技中(如激光制导、军事对抗、激光医疗、材料处理、环境监测等)的重要运用，中红外激光晶体的市场需求越来越大，特别是在能产生敏感波段的、大尺寸、高质量方向有更高的要求，材料科学家一直致力于寻找能产生中远红外... 详细信息

由于在各种尖端科技中(如激光制导、军事对抗、激光医疗、材料处理、环境监测等)的重要运用，中红外激光晶体的市场需求越来越大，特别是在能产生敏感波段的、大尺寸、高质量方向有更高的要求，材料科学家一直致力于寻找能产生中远红外敏感波段激光辐射的能在恶劣复杂环境下长时期工作的高质量激光晶体。本文旨在研究能在3μm中红外波段有大幅荧光辐射的氟化钇锂激光晶体，文中采用改进的坩埚下降法生长得到摩尔百分比1mol%的Ho3+单掺LiYF4晶体和1.02%:0.5%的Ho3+/Pr3+共掺LiYF4晶体，并从晶体结构、红外透光性、理论光谱参数、中红外增益特性、荧光衰减特点等多方面做了详细分析材料光学性能。本文第一章节简述了固态激光器的原理，以及其中三种激光工作物质的特点，介绍了国内外3μm中红外激光技术的研究进展及相应激光晶体的国内外研究现状，并介绍氟化钇锂晶体物理化学性质。本文第二章节介绍了常见稀土离子能级结构，并叙述了钬(Ho)、镨(Pr)离子特点，及离子在晶体中跃迁辐射的Judd-Ofelt理论和能量传递方式。论文第三章是描述了实验中用到的原料和仪器，以及总结得到的能够生长高质量大尺寸晶体的一整套工艺参数;并详叙了样品采用的各种光学性能表征手段。文中第四、五章从多方面分析了制备得到的Ho3+离子单掺、Ho3+/Pr3+共掺氟化钇锂激光晶体(LiYF4)的发光性能，评估材料在2～3μm中红外波段固体激光器中的潜在应用价值。Judd-Ofelt理论计算得出Ho3+离子在Ho单掺、Ho3+/Pr3+共掺氟化钇锂晶体样品中的有效强度参数6、4、2分别为1.33×10-20cm2，0.79×10-20cm2，1.14×10-20cm2和1.05×10-20cm2，1.96×10-20cm2，1.52×10-20cm2，及Ho3+离子各激发态能级向下自发辐射跃迁概率A、激发态的能级寿命τrad，荧光分支比β，测试得到在1.2、2μm波长处荧光辐射寿命分别高达2.13ms、17.23ms，综合对比寿命发现Pr离子能相对提高能级2.9μm激光上能级5I6的寿命。在640nm光激发下，在Ho单掺样品荧光光谱中观察到了明显的1～2μm荧光辐射，3μm荧光相对较弱，测试得到在1.2、2μm波长处荧光辐射寿命非常高，分别为2.13ms、17.23ms，与J-O理论计算的相应能级跃迁上能级寿命很接近，与其他同掺杂玻璃等固体材料相比单掺Ho3+离子样品在2μm波段有更高且宽的吸收线宽和发射截面，在1.2和2.0μm处的受激发射截面的峰值分别达到0.20×10-20cm2和0.51×10-20cm2，双掺Ho3+/Pr3+离子样品则在2950nm左右发射截面的峰值高达达到0.68×10-20cm2，大于单掺样品中的0.53×10-20cm2，且3μm荧光半高宽达到135nm也高于单掺样品中的120nm;但是单掺样品中在2μm波段有高的增益截面，增益光谱反映出反转粒子数水平只需要较低的水平30%即出现2μm波长较强的增益效果，单掺Ho3+: LiYF4单晶材料在2.05μm波长处的激光泵浦阀值很低，2.05μm波长激光输出效率将会更高。而在掺入Pr3+离子的双掺晶体样品中2.9μm波长附近有高的增益截面，且反转粒子数比例只要达到40%就出现较明显的增益现象，单掺则需要50%，表明Pr3+离子能有效降低Ho3+/Pr3+双掺杂LiYF4单晶作为激光材料的激光泵浦阀值，提高能量利用率并提高2.9μm波段的激光输出效率。测试双掺杂样品在Ho3+:5I7→5I8跃迁的荧光辐射寿命2.15ms相比在单掺Ho样品中下降了87.85%，进一步说明Pr3+离子对Ho3+:5I7能级的猝灭效果，而与此同时则发现对上能级5I6寿命影响很小。运用I-H模型能很好地拟合2.0μm附近的衰减曲线，进一步说明了Ho3+与Pr3+离子间存在的(Ho3+:5I7, Pr3+:3H4)→(Ho3+:5I8, Pr3+:3F2)能量传递过程，并计算得到能量传递效率达87.53%，说明当前浓度的Pr离子的掺入能有效抽空2.9μm激光下能级Ho3+:5I7，促进2.9μm激光上、下能级的粒子数反转，十分有利于Ho3+/Pr3+双掺LiYF4晶体在2.9μm波段的激光输出。结果表明LiYF4晶体掺杂稀土材料作为中红外激光基质材料有显著优势，综合比较，发现Ho3+单掺LiYF4单晶在1～2μm红外波长激光器上将有更明显的应用前景，而Ho3+和Pr3+共掺LiYF4单晶将作为2.8～3.0μm波段中红外固体激光器的工作物质具有更强竞争能力。

关键词： 3μm中红外发光 Ho3+离子和Pr3+离子氟化钇锂晶体 J-O理论增益特性

多分支互连线电迁移可靠性解析化建模与COMSOL仿真方法

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多分支互连线电迁移可靠性解析化建模与COMSOL仿真方法

作者：彭江涛上海交通大学

学位级别：硕士

近年来,电迁移（EM,Electromigration）是大规模集成电路可靠性的主要研究方向。集成电路的微小型化使得通过金属互连线的电流密度急剧上升,电迁移现象带来的失效问题日益严重,其可靠性分析也备受关注。理论上对实际复杂互连线进行快速E... 详细信息

近年来,电迁移（EM,Electromigration）是大规模集成电路可靠性的主要研究方向。集成电路的微小型化使得通过金属互连线的电流密度急剧上升,电迁移现象带来的失效问题日益严重,其可靠性分析也备受关注。理论上对实际复杂互连线进行快速EM故障和使用寿命解析分析是可靠性评估的重要方法。现有的EM可靠性解析化模型主要针对单根金属线恒定温度情形下的电迁移分析,本文提出一种新的电迁移可靠性解析化建模方法,通过计算多分支互连树和直线型互连树的应力演化过程,进而利用临界应力值估算互连树故障时间。该方法基于Korhonen方程,结合边界阻塞条件和端口处应力连续性条件,转换到拉普拉斯域上求解,使用互补误差函数及一组辅助基函数通过逆拉普拉斯变换得到最终的解析模型。本文还提出了时间变换计算方法,将解析模型中的扩散系数按时间区域划分成有限小片段,通过时间变换计算互连树在时变温度情形下的动态应力演化过程。进一步,本文将提出的通项解析模型与COMSOL数值仿真结果对比,验证解析模型的有效性。研究还发现,利用提出的解析解的一次级数项进行近似,其误差低于2%,从而可以有效提升计算效率。此外,本文还将新的解析模型与麻省理工大学开发的XSim工具以及最近的特征函数方法进行比较,数值结果显示本文提出的解析模型与已有方法相比,在具有较高精度的同时还具有更快的收敛速度。

关键词：电迁移多分支互连线动态应力方程解析化模型 COMSOL仿真方法

水稻长粒突变体gl5(t)的遗传分析和基因定位

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水稻长粒突变体gl5(t)的遗传分析和基因定位

作者：彭江涛福建农林大学

学位级别：硕士

粒型是稻米产量和品质的决定因素之一。定位和克隆控制水稻粒型的相关基因对阐明籽粒发育的分子机制具有重要意义。我们以EMS处理籼稻品种M76B种子,从M2中筛选到一个新的籽粒变长的突变体g/5(t)(grain length 5)。本研究对该突变体进行... 详细信息

粒型是稻米产量和品质的决定因素之一。定位和克隆控制水稻粒型的相关基因对阐明籽粒发育的分子机制具有重要意义。我们以EMS处理籼稻品种M76B种子,从M2中筛选到一个新的籽粒变长的突变体g/5(t)(grain length 5)。本研究对该突变体进行了形态特征观察、遗传方式分析和基因定位。主要结果如下:1、在不同环境下对突变体gl5(t)和野生型M76B的生育期、株高、穗伸出长度、每穗粒数、一次枝梗数、二次枝梗数、穗长、结实率、着粒密度、粒长、粒宽、千粒重、有效分蘖数、单株粒重、倒一节间长度、花药、柱头等农艺性状进行考察,结果表明:营养生长期gl5(t)与M76B并没有差异。从抽穗期开始,gl5(t)植株变矮,节间缩短,出现包穗,但穗变长,一、二次枝梗和穗粒数减少,导致着粒密度下降;花(粒)形变长,花药和柱头变大,千粒重增加,但结实率下降。进一步研究发现,gl5(t)结实率下降的主要原因是雌配子育性降低,且受温度影响。2、扫描电镜观察发现,gl5(t)的颖壳中部外表皮细胞体积变小,长度和宽度都下降,但单位面积细胞数目增多。荧光定量PCR检测发现,在gl5(t)中,细胞延伸相关基因OsXTR和EPA表达量下调,而细胞分裂相关基因CYCD4.1、CYCA2.2、CYCA2.3、E2F2、CYClaZm表达量则增强。说明gl5(t)籽粒变长的原因是由细胞数目增加造成的。3、在gl5(t)与M76B杂交的F2代中,粒长和结实率皆表现为双峰分布,符合3:1分离,且两性状间呈极显著负相关(r=-0.83)。说明该突变体是单基因隐性突变,该基因对粒长和结实率具有多效性。4、将g/5(t)与日本晴杂交构建F2群体,利用分子标记将GL5(t)基因初步定位在水稻5号染色体上一个406.85 kb的区间内。进一步采用BSA-seq的方法对同一 F2群体进行分析,将GL5(t)定位在水稻5号染色体0.8 Mb-3.4 Mb的区域内,与初步定位的结果基本一致。仔细分析发现,该区域仅有1个突变位点(单碱基缺失)位于外显子上。从gl5(t)、M76B和日本晴中扩增该基因并测序比对,证明gl5(t)中该基因的第451位碱基缺失,造成移码突变,导致翻译提前终止。据此初步确定该基因是GL5(t)的候选基因。

关键词：水稻长粒突变体育性基因定位 BSA-seq

Al-Cu-Mg-Ag/Ti轧制复合界面及Al-Cu-Mg-Ag合金搅拌摩擦焊工艺研究

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Al-Cu-Mg-Ag/Ti轧制复合界面及Al-Cu-Mg-Ag合金搅拌摩擦焊工艺研究

作者：彭江涛中南大学

学位级别：硕士

A1-Cu-Mg-Ag合金及纯钛具有较高的比强度、优异的高温性能及良好的耐磨损性能。两种材料的长期服役温度分别达250℃及300℃,被广泛应用于航空航天领域。论文研究了采用冷轧复合的方式制备的Al-Cu-Mg-Ag/Ti双金属复合板材及Al-Cu-Mg... 详细信息

A1-Cu-Mg-Ag合金及纯钛具有较高的比强度、优异的高温性能及良好的耐磨损性能。两种材料的长期服役温度分别达250℃及300℃,被广泛应用于航空航天领域。论文研究了采用冷轧复合的方式制备的Al-Cu-Mg-Ag/Ti双金属复合板材及Al-Cu-Mg-Ag合金搅拌摩擦焊连接,获得如下结论：（1）采用44%的压下量单道次冷轧可获得Al-6%Cu-0.5%Mg-0.4%Ag/Ti双金属复合板。（2）扩散退火过程中,Al、Ti元素均为扩散组元;TiAl3相是优先生成相,具有最负的生成自由能;TiAl3层的增长主要发生在靠A1基合金一侧,具有线性增长动力学特征。（3）退火过程界面的发展分为两个阶段：第一阶段为TiAl3异质形核后在平行于接触面内的长大形成连续的TiAl3层;第二阶段即TiAl3层在垂直于界面方向上的增厚。退火12h后形成连续相层时,层间剪切强度达到最大值40MPa;TiAl3为脆性较大的金属间化合物,其形成连续层后,厚度的增加使得整个界面脆性变大,界面剪切强度下降。（4）复合板的抗拉强度始终介于Al-6%Cu-0.5%Mg-0.4%Ag合金和纯钛强度之间,在测试温度范围内基本符合混合定律。（5）搅拌头转速1200r/min、焊接速度60mm/min的焊接工艺参数下,Al-6%Cu-0.5%Mg-0.4%Ag合金获得良好的焊接接头,抗拉强度值达到409.5MPa,为母材强度的82.8%。（6）研究了Al-6%Cu-0.5%Mg-0.4%Ag合金的接头组织,其特点为：焊核区组织发生完全动态再结晶,由细小、等轴晶构成;前进侧热机影响区与焊核区有明显的分界线,热机影响区晶粒内存在较多位错和亚晶结构;热影响区内晶粒及析出相较母材均发生了粗化。焊接接头各区晶粒内均发生了由Ω相和θ’相向0相的转变,转变程度随着离焊缝中心距离的缩短而增大。

关键词： Al-6%Cu-0.5%Mg-0.4%Ag/Ti复合板冷轧复合界面层间剪切强度搅拌摩擦焊接接头组织性能

Dy^(3+)-doped LiYF_4 crystals for UV-excited white light-emitting diodes

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Chinese Optics Letters 2013年第6期11卷 54-57页

作者：唐磊夏海平汪沛渊彭江涛江浩川 Key Laboratory of Photo-Electronic Materials Ningbo University Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering Chinese Academy of Sciences

A Dy3＋-doped LiYF4 single crystal capable of generating white light by simultaneous blue and yellow light emission of phosphorescent centers is produced. Chromaticity coordinates and photoluminescence intensity vary with excitation wavelength. Under 350, 365, and 388 nm excitation, the crystal shows excellent white light emission. The most efficient wavelength for white light is 388 nm. The CIE *** are x=0.316 and y =0.321, and the color temperature （Tc） is 6 368 K. These results indicate that the studied crystal is a potential candidate for ultraviolet light-excited white light-emitting diodes.

关键词： Dy doped LiYF4 crystals for UV-excited white light-emitting diodes LEDs UV