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基于球面光投影成像的直线位移测量系统

光学精密工程 2025年第04期33.0卷 532-541页

作者：赵志财于海万秋华梁立辉张红鑫曾琪峰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学

基于图像识别算法的图像式位移测量具有较高的鲁棒性和容错性，是一种新型数字化位移测量技术。为了减小测量系统体积，同时实现高分辨率直线位移测量，设计基于球面光投影成像的直线位移测量系统。首先，采用球面光投影的放大作用，设... 详细信息

基于图像识别算法的图像式位移测量具有较高的鲁棒性和容错性，是一种新型数字化位移测量技术。为了减小测量系统体积，同时实现高分辨率直线位移测量，设计基于球面光投影成像的直线位移测量系统。首先，采用球面光投影的放大作用，设计球面光投影成像放大光路，并根据光波平面模型对图像传感器采集到的像素灰度值进行补偿。接着，为了在单码道上实现绝对位置测量与编码元素区分，设计伪随机序列的编码方式及基于宽度阈值的译码方法。然后，为实现亚像素级直线位移测量并提高系统精度，设计直线位移细分算法与多质心融合算法。最后，设计实验装置对所提出的方法进行实验验证。所设计的实验装置测量光路高度仅有5 mm。实验结果表明，所提出的方法能在250 mm的量程范围内，实现理论分辨力为5 nm，误差范围为-3.3～3.6μm，补偿后误差范围为-0.6～1μm的直线位移测量。所做的研究，可在减小系统体积的同时实现高分辨力直线位移测量，为开展高分辨力直线位移测量研究提供技术依据。

关键词：球面光投影成像图像式直线位移测量高鲁棒性高容错性高分辨力

联合FOD-sCARS的土壤有机质高光谱机器学习估测模型

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 204-212页

作者：吴梦红窦森林楠姜然哲陈思李佳璇付佳伟梅显军吉林农业大学资源与环境学院吉林长春130118 吉林建筑大学测绘与勘查工程学院吉林长春130118 吉林大学生物与农业工程学院吉林长春130115

土壤有机质(SOM)含量是表征土壤质量的关键指标,在全球碳循环系统中发挥重大作用。快速准确的SOM估算和空间制图对土壤碳库估算、作物生长监测和耕地规划管理具有重要意义。利用传统方法监测区域性SOM含量耗时费力,基于高光谱遥感影像建... 详细信息

土壤有机质(SOM)含量是表征土壤质量的关键指标,在全球碳循环系统中发挥重大作用。快速准确的SOM估算和空间制图对土壤碳库估算、作物生长监测和耕地规划管理具有重要意义。利用传统方法监测区域性SOM含量耗时费力,基于高光谱遥感影像建立SOM估测模型是现在较为合理有效的方法。为探索解决目前高光谱遥感影像建立SOM含量估测模型存在光谱数据冗余、光谱数据特征提取精度低、小样本模型泛化能力不强的问题,选择位于青海省湟中县的研究区,共采集67个土壤样本。获取资源1号02D(ZY1-02D)高光谱遥感影像并进行预处理得到样点像元光谱数据,采用分数阶微分变换(FOD)方法挖掘与SOM含量具有响应关系的敏感波段,以0.2为一个步长,利用相关性阈值法对比分析不同阶次微分处理数据挖掘能力;运用稳定性竞争性自适应重加权采样算法(sCARS)去除高光谱冗余数据获取建模特征波段,选择随机森林(RF)、极端梯度提升树、极限学习机和岭回归机器学习作为建模算法,以全波段和特征波段光谱数据分别作为模型输入变量构建SOM估测模型进行高光谱反演研究工作;最后根据最优特征变量和建模算法,基于ZY1-02D遥感影像进行了SOM空间分布制图。结果表明:采用FOD变换相比整数阶可以大大提高波段与SOM含量间的相关性,挖掘出更多细微的与SOM含量产生响应关系的光谱波段,其中0.8阶微分变换效果最优,较原始波段相比相关系数最大值提高了0.546;相较于全波段光谱数据,采用sCARS特征提取方法获取特征波段构建模型的估测精度得到较大提升,说明sCARS可以有效提升建模数据的质量,提升模型预测精度。建模算法中RF表现最优,R_(p)^(2)(模型决定系数)达到0.766,RPD达到1.86,较全波段建模结果R_(p)^(2)提升约7.58%;基于FOD-sCARS和RF实现了区域SOM含量估测制图。研究进一步验证利用星载高光谱遥感影像是实现区域SOM估测制图的可靠途径,研究结果可为估测区域SOM含量提供新思路,为利用星载高光谱遥感影像绘制SOM含量空间分布图提供了数据支持。

关键词：高光谱遥感影像分数阶微分变换稳定性竞争性自适应重加权采样算法土壤有机质随机森林

基于农业机器人本体传感信号的旱田平作与垄作类型识别方法

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农业机械学报 2025年第02期56卷 164-174页

作者：张伟荣陈学庚齐江涛周俊博温浩军刘慧力吉林大学工程仿生教育部重点实验室吉林大学生物与农业工程学院石河子大学机械电气工程学院吉林省智慧农业装备与技术重点实验室

旱田农业耕作模式包括平作与垄作，不同耕作模式的地形起伏差异大，作物行耕作模式的准确识别对机器人行走稳定性具有重要意义，提出一种基于本体传感器信号的平作与垄作类型地形识别方法。首先，采集四足机器人在玉米田间作物行内行走... 详细信息

旱田农业耕作模式包括平作与垄作，不同耕作模式的地形起伏差异大，作物行耕作模式的准确识别对机器人行走稳定性具有重要意义，提出一种基于本体传感器信号的平作与垄作类型地形识别方法。首先，采集四足机器人在玉米田间作物行内行走的机身惯性测量单元(Inertial measurement unit, IMU)信号，使用机器人左前腿的足端速度数据作为补充，生成机器人在平作与2种不同起垄高度的垄作种植模式下行走的信号数据集。其次，利用卷积神经网络(Convolutional neural networks, CNN)提取信号的空间信息特征，通过双向长短期记忆网络(Bidirectional long short-term memory, BiLSTM)提取时间序列特征，采用注意力机制(Self-attention, SA)提取CNN与BiLSTM输出特征信息的注意力分值。最后，通过模型对比和田间试验，验证本文模型对平作与垄作类型识别的有效性。结果表明，本文CNN-BiLSTM-SA模型F1值为92%,与CNN、CNN-LSTM、CNN-LSTM-SA与CNN-BiLSTM模型相比，分别提升10.17、3.51、2.57、1.27个百分点。内嵌识别模型的田间机器人可在1.4 s内实现对当前作物行平作与垄作类型90%的识别准确率，在4.8 s内达到对作物行类别分类要求，满足机器人面对作物行不同地形的识别快速性、准确性要求。该算法能提供机器人在旱田典型耕作模式下的地形识别能力，为提高四足机器人作业的田间稳定性提供技术支撑。

关键词：农业机器人惯性测量单元本体传感信号地形识别长短期记忆网络

基于DMD的阿达玛变换型近红外光谱仪快速处理系统设计与实现

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 133-138页

作者：王硕谢振坤魏志鹏长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室吉林长春130022 长春理工大学中山研究院广东中山528437

数字微镜器件(DMD)的近红外光谱仪,具有波长重复性好、分辨率高和抗振动性好等优点,广泛应用于食品安全和农业生产等领域的研究。随着DMD的微小型近红外光谱仪发展逐渐趋于成熟,仪器的成本和性能仍然是研发的关键。尽管大部分将重点放... 详细信息

数字微镜器件(DMD)的近红外光谱仪,具有波长重复性好、分辨率高和抗振动性好等优点,广泛应用于食品安全和农业生产等领域的研究。随着DMD的微小型近红外光谱仪发展逐渐趋于成熟,仪器的成本和性能仍然是研发的关键。尽管大部分将重点放在了软件开发和检测方法的研究,而仪器硬件的处理速度至关重要。只有确保光谱仪能够快速准确的采集并传输数据,才能有效实现光谱分析。在多数研究中,阿达玛矩阵的生成和解码工作通常由上位机完成,并通过FLASH存储的方式导入模板。这种方式可能会限制采集一幅完整光谱数据的时间效率。为了提高光谱采集速度和信噪比,提出一种高速驱动DMD和快速数据采集的方法,并基于DMD微小型近红外光谱仪设计一套硬件电路系统。采用现场可编辑门阵列(FPGA)和ARM的架构,创新性地实现了奇偶阿达玛模板的生成与解码过程在嵌入式系统底层执行,加快了光谱分析的速度并提高信噪比。通过与市面上DMD型光谱仪对比,研究结果显示,所研发的光谱仪完成单次光谱的采集时间仅需214 ms,相比商用DMD型光谱仪,采集效率提升了4倍。在同等3 s的采集时间内,所研发光谱仪的信噪比为4600,相比商用DMD型光谱仪,信噪比提升了1.5倍。通过所研发的光谱仪对油菜籽样品进行光谱扫描,分析了油菜籽的脂肪、蛋白质和水分的含量,并采用偏最小二乘回归(PLSR)建立了相应的模型。油菜籽脂肪含量的校正相关系数为0.9865、预测相关系数为0.9672;蛋白质含量的校正相关系数为0.9854、预测相关系数系数为0.9636;水分含量的校正相关系数为0.9875、预测相关系数为0.9614。模型评估的结果表明,该光谱仪能够满足油菜籽成分检测的需求,验证该光谱仪在商业领域具有重要的应用价值。

关键词：数字微镜器件近红外光谱仪阿达玛信噪比嵌入式油菜籽

基于改进自适应伪谱法的遥感卫星姿态机动规划方法

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吉林大学学报(工学版) 2025年第1期55卷 355-365页

作者：范国伟高宇刘泉志肖阳吕雪莹张乐张刘吉林大学仪器科学与电气工程学院长春130012

针对高分辨率挠性遥感卫星在进行对地观测任务时的多约束姿态最优机动规划问题,提出了一种改进的hp自适应Radau伪谱法。本文方法采用双层优化迭代策略,以微分-代数约束在以高斯分布的采样点处的残差为误差评估准则进行优化,以各采样点... 详细信息

针对高分辨率挠性遥感卫星在进行对地观测任务时的多约束姿态最优机动规划问题,提出了一种改进的hp自适应Radau伪谱法。本文方法采用双层优化迭代策略,以微分-代数约束在以高斯分布的采样点处的残差为误差评估准则进行优化,以各采样点处曲率最大值与标准差比值的四分之一为细化准则进行二次优化,这两点共同提高了该方法的求解效率。首先结合卫星动力学、运动学和挠性附件的振动方程,建立了面向最优控制方法的刚挠耦合状态空间方程;其次在建立包含代数-微分约束、控制力矩约束、角动量约束、路径约束以及满足优化目标函数的基础上,采用改进hp自适应Radau伪谱法将最优控制问题转化为一般的非线性规划问题进行求解。仿真结果表明,本文方法能够生成满足各项约束要求的最优轨迹,且相比于传统hp自适应伪谱法在同精度下耗时更短,具有更高的求解效率。本文方法为高分辨率遥感卫星执行复杂空间任务提供了设计依据,具有工程意义。

关键词：挠性遥感卫星 hp自适应 Radau伪谱法多约束轨迹优化

上转换发光材料的荧光增强策略及生物应用研究进展

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中国稀土学报 2025年第1期43卷 13-28页

作者：尹玉陈杰刘蓉王超吉林化工学院化学与制药工程学院吉林吉林132022 吉林化工学院分析测试中心吉林吉林132022

上转换纳米发光材料是一类可以将长波近红外激发光子(NIR)转换成短波可见(VIS)和紫外(UV)发射光子的新型无机荧光材料。相比于传统的量子点和有机染料等荧光材料,上转换材料具有自荧光背景干扰小、生物组织穿透能力强和成像灵敏度高等... 详细信息

上转换纳米发光材料是一类可以将长波近红外激发光子(NIR)转换成短波可见(VIS)和紫外(UV)发射光子的新型无机荧光材料。相比于传统的量子点和有机染料等荧光材料,上转换材料具有自荧光背景干扰小、生物组织穿透能力强和成像灵敏度高等优异性能,在生物医学成像、肿瘤等疾病诊疗领域引起了广泛关注。然而,由于上转换纳米粒子的结构缺陷会导致荧光猝灭效应,其发光效率普遍较低,这无疑限制了其广泛的实际应用。基于此,本文从上转换发光材料的发光机制出发,总结了影响上转换发光的主要因素以及提高上转换发光效率的方法,分析了上转换发光材料在生物应用领域取得的进展及目前存在的问题,为高性能上转换发光材料在生物医学领域的实际应用提供了参考。

关键词：上转换发光发光效率荧光猝灭核壳结构疾病诊疗稀土

不同粗糙元结构下CaCO_(3)污垢局部沉积特性

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化工学报 2025年第1期76卷 151-160页

作者：韩志敏周相宇张宏宇徐志明东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012

由于换热器实际的热交换过程中换热壁面并非绝对光滑,而粗糙换热壁面很容易在部分局部位置处结垢,因此基于已构建的局部析晶污垢模型,对不同粗糙元结构下CaCO_(3)污垢局部沉积特性进行数值模拟研究。对比了三种不同形状(矩形、梯形和三... 详细信息

由于换热器实际的热交换过程中换热壁面并非绝对光滑,而粗糙换热壁面很容易在部分局部位置处结垢,因此基于已构建的局部析晶污垢模型,对不同粗糙元结构下CaCO_(3)污垢局部沉积特性进行数值模拟研究。对比了三种不同形状(矩形、梯形和三角形)的粗糙元,并详细分析了三角形粗糙元的相对高度和相对宽度的影响。结果表明,三种粗糙元通道内的局部污垢热阻平均值均小于光滑通道,其中三角形粗糙元的局部污垢热阻平均值最小。三种粗糙元通道局部污垢热阻沿通道长度增加均呈周期性变化,且在每个周期内均存在峰值,其中最大峰值位于粗糙元背风侧。此外,局部污垢热阻随着三角形粗糙元相对高度的增加而减小,随着相对宽度的增加而略有增加,说明相对高度对局部污垢沉积影响更大。

关键词：粗糙元 CaCO_(3)污垢模型局部污垢热阻结垢数值模拟

翻译社会学视域下韩国文学在中国的译介与传播研究——以“韩女文学”为中心

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文艺理论与批评 2025年第02期 131-141页

作者：王艳丽吉林大学外国语言文化学院

在当今社会环境下，文学的译介和传播不可避免地受到多重社会因素的影响。从翻译社会学视角出发，可以探究建交后韩国文学在中国的译介与传播情况。梳理整体发展脉络，并聚焦赵南柱、金爱烂、韩江等女作家及其作品，可以更好地阐释场域... 详细信息

在当今社会环境下，文学的译介和传播不可避免地受到多重社会因素的影响。从翻译社会学视角出发，可以探究建交后韩国文学在中国的译介与传播情况。梳理整体发展脉络，并聚焦赵南柱、金爱烂、韩江等女作家及其作品，可以更好地阐释场域、资本、惯习等各种社会因素对相关作品译介传播的影响。由此，也可分析近年来“韩女文学”在中国受到关注的原因，发掘韩国文学译介与传播过程中的问题，剖析文化产品在翻译生产与流通过程中的社会关系及复杂性。

关键词：韩国文学中译韩女文学翻译社会学女权主义

二硫化钼-氧化石墨烯纳米涂层针型微萃取装置联用气相色谱检测牛奶中5种多氯联苯

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分析试验室 2025年第1期44卷 114-121页

作者：赵金凤张莹王希越娄大伟吉林化工学院化学与制药工程学院吉林132022

利用溶剂热法合成二硫化钼-氧化石墨烯(MoS_(2)@GO)纳米材料作为涂层,通过溶胶凝胶法负载到直径为0.3 mm的不锈钢丝表面制得纤维,并将其填充到不锈钢针内,制成针型微萃取装置。与气相色谱(GC)联用,可用于牛奶中5种多氯联苯(PCBs)的萃取... 详细信息

利用溶剂热法合成二硫化钼-氧化石墨烯(MoS_(2)@GO)纳米材料作为涂层,通过溶胶凝胶法负载到直径为0.3 mm的不锈钢丝表面制得纤维,并将其填充到不锈钢针内,制成针型微萃取装置。与气相色谱(GC)联用,可用于牛奶中5种多氯联苯(PCBs)的萃取及分析。通过单因素实验确定最佳萃取条件:萃取温度90℃,萃取时间25 min,蠕动泵转速30 r/min,磁力搅拌器转速30 r/min,解吸温度270℃,解吸时间4 min,样品溶液盐浓度10%(w/V)。最优条件下,方法在0.025~200μg/L浓度范围内线性关系良好(r≥0.991),检出限范围为0.0072~0.0149μg/L,定量限范围在0.0239~0.0495μg/L之间,相对标准偏差(RSD)小于9.8%。将建立的方法应用于牛奶基质中PCBs的富集检测,加标回收率在80.2%~93.0%之间,RSD<8.2%。该方法为食品中PCBs的分析检测提供了一定的技术支撑。

关键词：针型微萃取(NTME) MoS_(2)@GO纳米材料气相色谱(GC) 多氯联苯(PCBs) 牛奶