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基于深度学习的数字全息再现像质量提高研究

基于深度学习的数字全息再现像质量提高研究

作者：梁超宇吉林大学

学位级别：硕士

数字全息技术相较于传统的摄影最大的不同点在于它不仅能记录物体的振幅信息,而且还能够记录物体的相位信息,并能够通过记录的数字全息图再现出物体的三维信息。数字全息技术使用光电图像传感器件记录全息图,如电荷耦合器件传感器(Charg... 详细信息

数字全息技术相较于传统的摄影最大的不同点在于它不仅能记录物体的振幅信息,而且还能够记录物体的相位信息,并能够通过记录的数字全息图再现出物体的三维信息。数字全息技术使用光电图像传感器件记录全息图,如电荷耦合器件传感器(Charge-Coupled Device,CCD),金属氧化物半导体传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)等。通过传感器获取的数字全息图可以直接加载到计算机上,可以快速的再现出被记录的三维物体。因此,数字全息技术在三维成像和数字全息显微镜技术等领域应用广泛。然而由于数字全息技术使用的光源大多为激光,而激光的高相干性会在记录的全息图上产生散斑噪声,从而降低再现像的质量,并且全息再现算法自身带有的缺陷也会导致再现像质量降低。因此,如何提高数字全息再现像的质量是数字全息技术领域的研究热点。近些年来,随着深度学习的理论和图形处理单元(Graphics Processing Unit,GPU)技术的发展,深度学习广泛的应用在数字全息技术领域。卷积神经网络、生成对抗网络和循环神经网络等在全息显示方面都有比较好的效果,深度学习需要大量的数据来支撑,从大量的数据中训练出模型,然而数字全息领域目前并没有开源数据集,大多数研究通过光学实验来获取数据集,这样不仅耗时,而且难以获得高质量的数据。本文针对带有散斑噪声的数字全息图严重影响全息再现像质量的问题,提出了基于深度学习的数字全息再现像质量提高的方法。其一:利用深度学习及其数字全息子全息图的性质,直接去除全息图上的散斑噪声,具体通过增加注意力机制和残差模块优化的U-Net网络,提高网络的性能,达到更佳的去噪效果,本文提出的网络命名为全息图生成网络(Hologram Generation Net,HGNet)。利用数字全息图的子全息图也能完整的再现出物体三维信息这一性质,获得提出的HG-Net所需的数据集,并训练出一个去噪的模型。首先,利用该网络对实际产生的数字全息图中的散斑噪声进行去噪处理,其次,对一系列的子全息图的再现像进行叠加平均得到最终结果,最后,使用去噪后的全息图进行光学再现,并对算法进行性能分析。其二:利用深度学习的方法直接生成高质量数字全息图,提高再现像质量。首先,通过角谱法(Angular Spectrum Method,ASM)生成实部全息图和虚部全息图并作为HG-Net网络的数据集。其次,利用实部全息图和虚部全息图的数据集训练HG-Net网络,得到生成实部全息图和虚部全息图的两种模型。然后,模型输出的实部和虚部全息图与ASM算法生成的实部和虚部全息图进行组合,确定四种不同的组合模式,得到四种复振幅全息图,分别是ASM生成的实部虚部组合、HG-Net网络模型输出的实部虚部组合、HG-Net网络模型输出的实部与ASM生成的虚部组合、HG-Net网络模型输出的虚部与ASM生成的实部组合。最后,通过数值和光学再现平台再现这四种组合模式的全息图,对再现像的质量进行分析。本文通过数值重建以及光学再现验证了提高全息图再现像质量方法的有效性。并通过边缘保存指数(EPI),等效外观数(ENL),散斑抑制指数(SSI),峰值信噪比(PSNR),结构相似性(SSIM),散斑抑制和均值保持指数(SMPI)等图像评价指标进一步对实验结果进行了分析。对比去噪前后的再现像,EPL提高28%,ENL提高71%,SSI提高31%。HG-Net网络模型输出的实部与ASM生成的虚部组合相较于ASM生成的实部虚部组合,SSIM提升0.0793,SMPI降低1.5574,PSNR提高6.56dB。

关键词：数字全息技术深度学习卷积神经网络全息再现散斑抑制

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科研院所档案管理多元性探究

价值工程 2018年第30期37卷 24-25页

作者：汪艳华李瑞宇梁超华黄思华广东省特种设备检测研究院顺德检测院佛山528300

介绍了科研院所陈旧档案管理体系导致资料不完整、不规范,严重影响文件传达、服务大众和单位运营的及时有效合理性。针对新形势下如何改革、改善科研院所档案管理模式,建立合理且有特色的管理体系,做到记录表格化、文件手册化、程序常... 详细信息

介绍了科研院所陈旧档案管理体系导致资料不完整、不规范,严重影响文件传达、服务大众和单位运营的及时有效合理性。针对新形势下如何改革、改善科研院所档案管理模式,建立合理且有特色的管理体系,做到记录表格化、文件手册化、程序常态化的要求,对当前科研档案管理特点和遇到的问题进行技术分析,结合当前时代特色,采用创新思维,加强管理监督,解决文件管理带来的问题。

关键词：档案管理及时有效规范化创新思维

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细胞衍生物在牙周组织再生中的应用

中国组织工程研究 2024年第17期28卷 2731-2738页

作者：梁超廖立田卫东四川大学口腔疾病研究国家重点实验室四川省成都市610041 国家口腔疾病临床医学研究中心四川省成都市610041 四川大学华西口腔医院创伤整形外科四川省成都市610041

背景:包括脱细胞外基质、外泌体、凋亡囊泡及条件培养基在内的细胞衍生物具有免疫调节、促进血管形成、骨再生、韧带重塑的作用,具有促进干细胞的趋化、迁移、增殖和黏附的能力,其优良的特性使其在牙周组织工程方面有良好的应用前景和... 详细信息

背景:包括脱细胞外基质、外泌体、凋亡囊泡及条件培养基在内的细胞衍生物具有免疫调节、促进血管形成、骨再生、韧带重塑的作用,具有促进干细胞的趋化、迁移、增殖和黏附的能力,其优良的特性使其在牙周组织工程方面有良好的应用前景和临床转化价值。目的:综述细胞外基质、外泌体、凋亡囊泡和条件培养基4种细胞衍生物的特点及在牙周复杂组织结构再生修复领域的作用及最新进展。方法:以“regeneration,periodontal tissue,tissue engineering,decellularized matrix,exosome,apoptotic extracellular vesicle,condition medium”为英文检索词,以“再生、牙周组织、组织工程、外泌体、凋亡囊泡、细胞外基质、条件培养基”为中文检索词,检索PubMed和中国知网数据库发表的相关文献,最后纳入76篇文献进行分析与讨论。结果与结论:①在4种细胞衍生物中,细胞外基质具备最好的机械性能和纤维结构,在牙周组织工程中作为生物支架提供物理化学信号并参与力学信号转导,适用于需要支架支持的牙周再生场景;近年来,可溶性脱细胞基质生物墨水的发展为个性化牙周缺损再生支架的制作提供了可能。②外泌体是成分最单一的细胞衍生物,具备免疫调节的作用,促进细胞迁移分化;作为载体,可用于搭载目标分子调控牙周再生,促进韧带重塑和骨再生,适合用于牙周组织工程载药的场景。③凋亡囊泡是凋亡过程中产生的、具有强免疫调节作用的胞外囊泡,可以招募干细胞和巨噬细胞,并通过信号转导决定干细胞的命运,可以用于需要改善免疫调节的场合以促进牙周再生,工程化胞外囊泡是目前研究的热点,有望用于靶向调节体内免疫。④条件培养基的提取简单,且是完全无创的,它为组织再生提供必需的营养物质和生长因子,这些成分对于成功的牙周再生至关重要,因此条件培养基尤其适用于体外研究细胞之间相互作用,在未来的高通量检测中具有举足轻重的地位。

关键词：牙周再生细胞外基质外泌体凋亡囊泡脱细胞组织可溶性细胞外基质牙周组织

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页岩中的石英类型、成因及意义

古地理学报 2024年第2期26卷 487-501页

作者：梅俊芳梁超操应长韩豫深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东)) 山东青岛266580 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580

石英作为页岩中重要组成部分,厘清其成因机制对重建页岩成岩过程及页岩油气储集层形成至关重要。页岩中石英成因复杂,利用普通薄片观察、扫描电镜、能谱分析、阴极发光等手段,可以识别出页岩中石英主要类型包括陆源碎屑石英、生物成因... 详细信息

石英作为页岩中重要组成部分,厘清其成因机制对重建页岩成岩过程及页岩油气储集层形成至关重要。页岩中石英成因复杂,利用普通薄片观察、扫描电镜、能谱分析、阴极发光等手段,可以识别出页岩中石英主要类型包括陆源碎屑石英、生物成因石英和成岩自生石英,其中成岩自生石英硅质来源主要有黏土矿物转化、长英质溶蚀和生物硅溶解、火山—热液活动。陆源碎屑石英多呈粉砂级,阴极发光下强发光,光谱一般为2个峰值,微米级生物成因石英不发光,黏土矿物成因石英多在伊利石等黏土矿物周围或嵌入其中。不同类型石英除形貌及赋存特征外,地球化学元素也存在差异。受热液活动影响的石英多富集Fe、Mn元素;陆源碎屑石英多富Ti、Al元素,SiO_(2)与Zr呈正相关;生物成因石英常与TOC含量呈正相关,Fe/Ti值介于0.4~20之间。成岩自生石英为多阶段形成,与页岩埋藏成岩过程有着密切关联,影响着页岩储集层性质,主要形成于早、中成岩阶段。陆源碎屑石英与生物成因石英有利于抑制压实作用,保护原生孔隙,黏土矿物转化、长英质溶蚀等成岩自生石英过程发育溶蚀孔、有机孔等孔隙,石英充填部分孔隙降低孔隙度。明确页岩中石英成因,对于页岩沉积环境分析及有利储集层的分布预测都有重要意义。

关键词：石英硅循环硅质来源成因机制成岩演化页岩储集层

公共卫生事件下我国风险与避险资产溢出效应——基于收益与风险分析的视角

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管理科学学报 2024年第6期27卷 127-148页

作者：魏宇李霞飞梁超云南财经大学金融学院昆明650221 西南交通大学经济管理学院成都610031

始于2019年末的重大公共卫生事件对我国实体经济和各类资产市场带来了前所未有的冲击,也引发了对我国各类资产间溢出效应的广泛讨论.本研究利用基于时变参数向量自回归(TVP-VAR)模型的动态溢出指数框架及其频域扩展,探讨了该事件影响下... 详细信息

始于2019年末的重大公共卫生事件对我国实体经济和各类资产市场带来了前所未有的冲击,也引发了对我国各类资产间溢出效应的广泛讨论.本研究利用基于时变参数向量自回归(TVP-VAR)模型的动态溢出指数框架及其频域扩展,探讨了该事件影响下我国股市这一风险资产市场与四种潜在避险资产(国债、外汇、黄金和原油)市场间收益和波动溢出的时域和频域特征.实证结果表明:首先,在该事件冲击下,我国资产系统的总收益和总波动溢出指数及其三个频域成分都出现了前所未有的增加;其次,资产收益溢出的短期成分最大,而波动溢出则以长期成分为主;第三,系统的主要收益和波动溢出来源会因该事件的国内外发展趋势的变化而发生改变,且一些资产所扮演的角色在该事件期间产生了明显的周期性转变.具体来说,在收益溢出方面,国债和原油分别是中期和后期除股票以外的净收益的溢出来源,且在该事件中期,黄金虽然是短期收益溢出的净接收者,却是中长期收益溢出的净传递者.在波动溢出方面,股票和国债是严重时期和舒缓时期除原油以外的额外波动溢出来源,且此时股票和原油虽然是长期净波动溢出来源,却是中短期波动溢出的净接受者.随着该事件逐渐可控,原油仍是波动溢出的净传递者,而国债则成为了中短期波动溢出的净传递者和长期波动溢出的净接收者.最后,在严重时期,国债,外汇和黄金市场是股票市场风险较好的避风港,同时,持有原油资产空头也可以较好地对冲股票市场风险.

关键词：重大公共卫生事件股票市场避险资产收益溢出波动溢出

基于并行混合注意力的复杂背景小尺度手部检测方法

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计算机工程与应用 2024年

作者：梁超王阳萍王文润兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃省人工智能与图形图像处理工程研究中心

针对复杂背景中手部特征不明显及尺度变化较大，难以满足高精度水平的检测，易出现误检、漏检的问题，本研究以YOLOv5为基础结构提出一种小尺度手部检测方法。首先，将本文提出的并行混合机制的注意力模块PMAM（Parallel Mix Attention ... 详细信息

针对复杂背景中手部特征不明显及尺度变化较大，难以满足高精度水平的检测，易出现误检、漏检的问题，本研究以YOLOv5为基础结构提出一种小尺度手部检测方法。首先，将本文提出的并行混合机制的注意力模块PMAM（Parallel Mix Attention Module）嵌入到主干网络中，提高对手部特征的提取能力；然后，设计一种结合PANet和BiFPN改进的特征融合网络PB-FPN，引入新的路径参与底部特征融合，提高算法对小尺度手部目标的检测能力；最后通过将骨干网络中的空间金字塔池(spatial pyramid pooling-Fast， SPPF)引入特征融合网络并与模型预测头连接，进一步提高算法的性能。在此基础上，使用FReLU作为网络模型的激活函数，增强网络的空间敏感度，提高网络鲁棒性。为验证所提方法的有效性，构建了更符合研究背景的新的数据集TV-COCO-Hand，并在此数据集上进行了相关实验，结果表明，改进后的模型在构建的数据集上mAP达到91.4%，比基线网络模型提高了3.8个百分点，且检测效果优于目前主流检测网络模型。另外，在公开数据集上进行了数据集对比实验以及真实场景的检测实验，验证了模型的泛化性。

关键词：机器视觉手部检测并行混合注意 FReLU 特征融合

事件层组合特征限定软沉积变形的地震成因——在青岛灵山岛的应用

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地球科学进展 2024年第1期39卷 96-107页

作者：张济东梁超操应长陈奥卢银中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

对软沉积物变形构造的形成过程解析和触发因素识别一直是国内外事件沉积学研究的重点和难点。国内外学者常将地层中保存的软沉积物变形构造的形成归因于地震作用,但缺乏足够的证据来支撑地震震动触发相应的沉积过程与变形机制。由于软... 详细信息

对软沉积物变形构造的形成过程解析和触发因素识别一直是国内外事件沉积学研究的重点和难点。国内外学者常将地层中保存的软沉积物变形构造的形成归因于地震作用,但缺乏足够的证据来支撑地震震动触发相应的沉积过程与变形机制。由于软沉积物变形构造可以由地震、风暴和非地震参与的液化作用、重力作用及滑坡等因素触发,且可能受瑞利—泰勒不稳定性(因密度差异沿垂向变形)或开尔文—亥姆获兹不稳定性(沿水平方向变形)机制的控制,软沉积物变形构造本身并不能作为特定触发因素的判别标志。此前,通过解析事件层组合特征来揭示与软沉积物变形构造形成相关的沉积过程和变形机制,进而限定变形构造触发因素的方法已成功应用于中东地区死海盆地(死海断裂带)的事件沉积研究中。尝试应用此方法来解析灵山岛灯塔剖面底部软沉积物变形构造的变形机制与触发因素,研究发现灯塔剖面底部的软沉积物变形构造是原位形成与保存的,并被浊流沉积层上覆,且二者之间无背景沉积物。这种独特的事件层组合指示原位变形和异地搬运两种水下沉积过程准同期发生,而能够同时激发这两类物质来源与沉积过程迥异的事件沉积响应的最可能因素是区域强震震动。结合灵山岛研究案例认为,前人所做的模式化的事件沉积成因判别标志不宜直接套用,而控制事件沉积的沉积过程与物理机制具有一定的普适性,应该是事件沉积学研究的关键。

关键词：软沉积变形浊流沉积地震震动沉积响应

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肢端雀斑样痣黑素瘤早期非典型病变1例

中国现代医生 2024年第2期62卷 126-128页

作者：梁超沈惠良姚伟华浙江中医药大学研究生院浙江杭州310053 浙江省皮肤病医院外科浙江湖州313200 浙江省皮肤病医院皮肤科浙江湖州313200

恶性黑素瘤是皮肤科比较常见的一种恶性肿瘤,进展快速且易发生转移,本病结合典型的临床表现、皮肤组织病理和免疫组化即可确诊。但一些特殊类型的黑素瘤以及黑素瘤的早期病变因为临床和皮肤病理缺乏特异性表现,而容易发生误诊。本文报告... 详细信息

恶性黑素瘤是皮肤科比较常见的一种恶性肿瘤,进展快速且易发生转移,本病结合典型的临床表现、皮肤组织病理和免疫组化即可确诊。但一些特殊类型的黑素瘤以及黑素瘤的早期病变因为临床和皮肤病理缺乏特异性表现,而容易发生误诊。本文报告了1例肢端雀斑样痣黑色素瘤(acal lentiginous melanoma,ALM)早期非典型病变,旨在提高临床医生对ALM的正确认识,避免延误治疗。

关键词：肢端雀斑样痣黑素瘤早期非典型病变病例报告

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团聚颗粒对SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生和扩展行为影响的研究

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1709-1717页

作者：梁超群尧军平李怡然李步炜陈国鑫南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330000

基于复合材料真实微观结构,在颗粒与基体界面引入内聚力单元,建立了4种不同颗粒团聚分布的有限元模型(均匀分布、三处团聚、两处团聚和一处团聚),研究了颗粒团聚对SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生和扩展机制的影响。结果表明:当裂纹萌芽时,... 详细信息

基于复合材料真实微观结构,在颗粒与基体界面引入内聚力单元,建立了4种不同颗粒团聚分布的有限元模型(均匀分布、三处团聚、两处团聚和一处团聚),研究了颗粒团聚对SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生和扩展机制的影响。结果表明:当裂纹萌芽时,应力在基体中分布很不均匀,最大应力值出现在颗粒群尖角处,颗粒团聚程度越严重,裂纹萌生最大应力值越大;当裂纹扩展时,颗粒团聚程度越严重,基体内最大应力值越大,裂纹扩展程度越高;当裂纹完全断裂时,随着颗粒团聚程度的加剧,颗粒应力最大值逐渐增加,而基体应力最大值变化不大。颗粒团聚加速裂纹萌生扩展过程,颗粒应均匀分布于基体中。复合材料裂纹萌生扩展机制是由于SiC颗粒群边界和尖角处应力集中严重,导致基体损伤,萌生微裂纹,微裂纹沿着切应力最大方向扩展汇集成主裂纹。

关键词：颗粒团聚 SiC/AZ91D 有限元模型单轴压缩裂纹萌生裂纹扩展