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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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基于深度学习的微纳光纤自动制备系统

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

带有欺骗攻击的区间二型T-S模糊系统的高效模型预测控制

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控制与决策 2024年第7期39卷 2205-2214页

作者：马江涛宋燕上海理工大学理学院上海200093 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

研究欺骗攻击影响下的区间二型T-S模糊系统的高效模型预测控制(efficient model predictive control,EMPC)问题.考虑到数据从传感器节点传输到控制器节点受到欺骗攻击的影响,设计一种EMPC框架下基于状态观测器的输出反馈控制器.首先,针... 详细信息

研究欺骗攻击影响下的区间二型T-S模糊系统的高效模型预测控制(efficient model predictive control,EMPC)问题.考虑到数据从传感器节点传输到控制器节点受到欺骗攻击的影响,设计一种EMPC框架下基于状态观测器的输出反馈控制器.首先,针对能量有界的欺骗攻击,构建辅助优化问题,离线求解终端约束集以及满足系统H2安全的固定反馈控制增益和观测器增益;其次,引入摄动量提供控制自由度,离线求解增广系统的不变集,通过最大化该不变集在原状态空间的投影得到初始可行域;然后,在线优化摄动量得到满意的控制律,确保系统在欺骗攻击影响下的安全性;最后,给出所提出的EMPC算法理论可行性和系统安全性的证明,并通过仿真实例验证所提出算法的有效性.

关键词：高效模型预测控制区间二型T-S模糊系统状态观测器欺骗攻击初始可行域

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眼镜镜片尖边轮廓的五轴数控加工

光学精密工程 2024年第5期32卷 704-713页

作者：李宏涛项华中郑泽希丁琦慧张欣王彭张大伟庄松林上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

为了改善和优化眼镜镜片的加工流程,避免镜片尖边加工过程中刀轴矢量变化剧烈、影响工件表面的加工质量,提出了一种基于UG NX的五轴数控加工路径。利用智能镜框扫描仪对镜框边缘进行扫描,获得镜框凹槽点云数据文件,编写相应程序对符合... 详细信息

为了改善和优化眼镜镜片的加工流程,避免镜片尖边加工过程中刀轴矢量变化剧烈、影响工件表面的加工质量,提出了一种基于UG NX的五轴数控加工路径。利用智能镜框扫描仪对镜框边缘进行扫描,获得镜框凹槽点云数据文件,编写相应程序对符合眼镜片加工标准的OMA文件中的球坐标数据进行坐标及格式转换等处理。基于NURBS曲线拟合算法,实现刀路轨迹的连续性并保证拟合曲线的精度。设计和建立一种控制刀轴矢量平滑变化的刀轴驱动约束方法,依靠曲线驱动刀轴及镜片曲面法向量约束刀轴使刀头平滑进给,并将刀轨文件经过后处理转换为NC文件。最后,对加工后的镜片进行误差测量,结果表明,通过点云数据拟合刀路曲线的方法提高了加工面的精确度和光滑性,有效缩减了加工流程,提高了加工效率。

关键词：光学加工数控系统非均匀有理B样条曲线拟合刀具路径

基于动态特征图卷积网络的视网膜血管分割方法

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中国激光 2024年第15期51卷 173-183页

作者：缪林一李峰上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

利用深度学习技术进行视网膜血管分割是临床医生诊断眼底疾病的重要辅助方法。然而,现有方法忽略了感受野在高分辨率图像特征提取阶段的重要性以及深度特征图通道之间的动态拓扑相关性,导致通道间信息表征不足。为此,设计一种新颖的动... 详细信息

利用深度学习技术进行视网膜血管分割是临床医生诊断眼底疾病的重要辅助方法。然而,现有方法忽略了感受野在高分辨率图像特征提取阶段的重要性以及深度特征图通道之间的动态拓扑相关性,导致通道间信息表征不足。为此,设计一种新颖的动态特征图卷积网络模型(DF-Net)。该模型采用结构化Dropout卷积块替代U-Net中的原始卷积块,构建一个双扩张卷积块(DDCB),旨在不增加模型参数量的同时扩大感受野,提升模型捕捉视网膜血管全局结构信息的能力。进一步,构建动态特征图卷积模块(DFGCM),将特征通道映射到拓扑空间并在拓扑空间上挖掘通道之间的动态拓扑关系,提高通道信息的利用率,丰富视网膜血管的特征信息。实验结果表明:所提DF-Net能够有效提高对视网膜血管的分割精度,在两个公共合理的高分辨率Fives和HRF数据集上,准确率分别达0.9876和0.9733,灵敏度分别达0.9088和0.8322,均优于现有的先进血管分割模型;在三个广泛使用的低分辨率DRIVE、STARE和CHASE_DB1数据集上,也表现出较为出色的分割效果。这些出色的分割结果表明所提DFNet具有辅助临床医生提高眼底疾病诊断能力的潜力。

关键词：图像处理视网膜血管分割图卷积神经网络动态特征融合

固体界面上微纳物体的高精度激光捕获及智能运动控制

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中国激光 2024年第15期51卷 211-221页

作者：张尹峥刘鸿江朱润琳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

基于光热冲击效应的激光捕获技术是用于干燥固体界面上微纳物体的捕获及操控的重要工具。为进一步满足复杂场景中的条件需求,提出了一种基于深度学习图像反馈的闭环控制系统,引入了目标检测与定位算法,实现了微纳物体的稳定、高精度捕... 详细信息

基于光热冲击效应的激光捕获技术是用于干燥固体界面上微纳物体的捕获及操控的重要工具。为进一步满足复杂场景中的条件需求,提出了一种基于深度学习图像反馈的闭环控制系统,引入了目标检测与定位算法,实现了微纳物体的稳定、高精度捕获和智能运动控制。该系统能够将输入的控制参数处理为光热冲镊平台的控制信号,并在控制过程中使用YOLOv8和OpenCV算法处理系统采集的显微图像,对物体位置进行动态反馈,实现系统智能化闭环控制。实验表明,所设计的控制模块的控制分辨率为38.2 nm,图像反馈模块的检测分辨率为85.3 nm,整体系统对物体的检测误差为116.1 nm,闭环控制误差为108.9 nm。此外,采用路径控制与手势触摸等多种控制方法,验证了该控制系统的灵活性和稳定性。研究结果为在干固体界面上的复杂场景中微纳物体的智能化操控提供了参考。

关键词：激光捕获光操控深度学习光热冲镊智能控制

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智能交通系统中的车辆标志识别方法综述

中国图象图形学报 2024年第9期29卷 2650-2671页

作者：李杨肖建力上海理工大学光电信息与计算机工程学院

在智能交通系统中，车辆作为最普及的交通工具，常被不法分子利用，使其成为一种安全隐患，因此，实现监控设备下的车辆身份识别一直是一个研究热点。车辆标志(简称车标)是车辆的特殊身份，包含着车辆品牌制造商的基本信息，相比车牌、... 详细信息

在智能交通系统中，车辆作为最普及的交通工具，常被不法分子利用，使其成为一种安全隐患，因此，实现监控设备下的车辆身份识别一直是一个研究热点。车辆标志(简称车标)是车辆的特殊身份，包含着车辆品牌制造商的基本信息，相比车牌、车型和车色，车标具有相对独立和可靠的特性。车辆标志识别能够快速、精准地缩小车辆查询范围，为案件侦破、交通自动化管理等有效降低搜索成本，因此车辆标志识别在车辆身份识别中尤其重要。本文对近十年内的主流车标识别方法进行了系统概述，为车标识别领域的后续研究者提供参考。1)简要阐述了在智能交通系统中车标识别技术的研究背景和重要性。2)根据车标识别过程中是否依赖手工提取特征，将目前国际主流的车标识别方法归纳为传统的车标识别方法和基于深度学习的车标识别方法，并分别总结了这两类方法的优劣。随后，分类、梳理和评价了这两类方法中现有的各种算法。3)针对车标数据集稀少导致难以评价各类算法性能、影响车标识别研究进展的问题，详细介绍了3种公开车标数据集：XMU(Xiamen University Vehicle Logo Dataset)、HFUT-VL(Vehicle Logo Dataset from Hefei University of Technology)和VLD-45(Vehicle Logo Dataset-45)，并给出下载地址，可供研究者进行实验和测试。4)描述了4种常用的评价指标，并在公开数据集上基于这些评价指标对车标识别方法开展实验，并对实验结果进行比较和分析。5)综述现有车标识别技术中存在的一些问题与挑战，对未来车标识别的研究方向做出预测和展望。

关键词：智能交通系统(ITSs) 车标识别特征提取图像分类深度学习综述

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发光学报 2024年第7期45卷 1114-1122页

作者：张浩祺丁庆阳陈发艺缪煜清禹德朝张大伟上海理工大学材料与化学学院上海200093 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

高性能稀土掺杂多色荧光材料的研发是发展先进荧光防伪技术的必要基础。本文通过高温固相法制备了一系列Tb^(3+)掺杂Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)荧光粉,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)对荧光粉的物相、颗粒... 详细信息

高性能稀土掺杂多色荧光材料的研发是发展先进荧光防伪技术的必要基础。本文通过高温固相法制备了一系列Tb^(3+)掺杂Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)荧光粉,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)对荧光粉的物相、颗粒尺寸与微观形貌、元素分布进行了系统表征,证实制得了结晶度良好的无规则微米级纯相荧光粉。在紫外377 nm激发下,Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)∶Tb^(3+)样品产生高效的Tb^(3+)蓝绿光特征发射,并具有20%Tb^(3+)最佳掺杂浓度,但同时还可发射峰值位于660 nm红光,其并不对应于Tb^(3+)离子的任何辐射跃迁。经电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和稳态/瞬态光谱分析,以及结合文献调研,证实红光~660 nm源于Mn^(4+)^(2)Eg→^(4)A_(2g)电子跃迁发射,Mn杂质元素来自于原材料。综合Tb^(3+)离子和Mn^(4+)杂质离子荧光性能,Mg_(7)Ga_(2)GeO_(12)∶Tb^(3+)样品具有200~420 nm范围内激发波长依赖的发光可调谐特性,可实现青、绿、黄、白、红等可视化多色显示效果,有望应用于多色荧光防伪与调控技术。

关键词：荧光粉可调谐激发多色发光荧光防伪 Tb^(3+)离子

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超表面透镜偏振可切换的多通道功能复用

红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 369-374页

作者：刘小东朱亦鸣上海尼博电子科技有限公司上海201615 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

超表面概念的提出为研究平面化和超薄的光学元器件提供了一种全新的设计思路。传统的几何相位型的超表面透镜受制于偏振锁定的限制,阻碍了其实现多功能的复用。文章提出了一种通过几何相位实现超表面透镜偏振解耦的方法。进一步,利用该... 详细信息

超表面概念的提出为研究平面化和超薄的光学元器件提供了一种全新的设计思路。传统的几何相位型的超表面透镜受制于偏振锁定的限制,阻碍了其实现多功能的复用。文章提出了一种通过几何相位实现超表面透镜偏振解耦的方法。进一步,利用该方法作者实现了超表面聚焦透镜在纵向以及纵向和横向实现多通道功能(如聚焦光斑和聚焦涡旋)的复用和偏振可切换特性。相关研究为实现多功能可集成的平面化器件提供了新的研究思路。

关键词：超表面超透镜聚焦涡旋