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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 111-134页

作者：王凯琪何益明浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华321004

压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本... 详细信息

压电催化技术是一种新兴的催化方法,能够有效地将清洁、丰富的机械能(如水流动能、潮汐能和风能)转化为化学能,在化学催化领域展现出显著潜力,为环境修复和能源管理提供可持续的解决方案.金属钛酸盐因其良好的压电响应、环保特性和成本效益,在压电催化领域备受关注.然而,压电催化活性的不足限制了其实际应用.为克服这一挑战,提高机械能响应效率和减少能量转换过程中的损失成为关键.研究人员通常从两个核心策略出发:一是优化压电性能,二是调控载流子传输.深入理解这些策略在提高压电催化活性中的核心作用,对于设计高效压电催化剂并推动压电催化技术发展具有重要意义.本文系统地总结了金属钛酸盐的分类、合成方法和设计策略.首先,根据其在压电催化中的应用,将金属钛酸盐分为单金属钙钛矿钛酸盐、多金属钙钛矿钛酸盐和层状类钙钛矿钛酸盐,并从结构角度揭示了其压电特性的起源.其次,概述了金属钛酸盐的主要制备方法,包括水热法、固态反应法、熔盐法和静电纺丝法,并从提升催化性能角度比较了它们的优缺点.在金属钛酸盐的设计策略部分,探讨了构建准同型相界、应变工程、居里点控制、外场诱导极化和定向晶体生长等方法对改善压电性能的可行性.特别是,构建准同型相界和采用外场诱导极化,可以分别降低极化旋转的能垒和诱导宏观极化,在提升金属钛酸盐压电催化性能方面表现出显著效果.此外,还强调了助催化剂负载、碳材修饰和半导体异质结构在促进载流子分离中的重要作用.其中,空间分离的助剂修饰能够较大程度地提高载流子的分离效率,进而显著增强压电催化性能.最后,本文对基于金属钛酸盐的压电催化剂的技术发展进行了展望,旨在推动压电催化剂的合理设计和实际应用.具体建议包括:(1)规范压电催化性能评价体系,以实现不同系统间催化剂性能的统一、合理评价;(2)综合评估影响压电催化的因素,寻求最优解,并加强多种策略的耦合设计;(3)加强有限元模拟和密度泛函理论等理论支撑,开发应用原位技术,以深入探究压电效应在催化过程中的具体贡献,加深对压电催化机理的理解;(4)发展基于低速搅拌、水冲洗、机械刷等微弱动力的压电催化技术,并设计对低频机械能敏感的新型催化剂,以适应自然界的能量条件;(5)研究宏观支撑的压电催化剂设计,以提高在应力条件下的稳定性,同时增强可持续利用性;(6)耦合其他先进的氧化工艺,以加速活性物质的生产.综上,本文聚焦环境修复和能源应用,深入分析了从压电特性改善和载流子运输调节两个角度出发的多种策略在提升金属钛酸盐压电催化性能中的关键作用,并对该领域的未来发展趋势和面临的挑战进行了展望.本文旨在为高效压电催化剂的设计提供参考和借鉴.

关键词：压电催化金属钛酸盐增强策略压电响应载流子传输

Ln^(3+)/Cr^(3+)掺杂多晶相微晶玻璃的设计及多模自校准测温

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硅酸盐学报 2024年第8期52卷 2463-2473页

作者：胡芳芳马昱昊张发林郭海浙江师范大学物理与电子信息工程学院浙江金华321004

采用熔融淬冷法合成了Ln^(3+)/Cr^(3+)(Ln^(3+)=Er^(3+)/Tm^(3+)/Yb^(3+))掺杂的含β-YF_(3)和γ-Ga_(2)O_(3)纳米晶的多相微晶玻璃(40SiO_(2)-20Al_(2)O_(3)-15LiF-10Ga_(2)O_(3)-0.1TmF_(3)-0.1ErF_(3)-0.05Cr_(2)O_(3)-1YbF_(3)-0.5SnO)。利用Ln^(3+)在β-YF_(3)纳米晶和Cr^(3+)在γ-Ga_(2)O_(3)纳米晶中的富集,有效抑制了Ln^(3+)与Cr^(3+)之间的能量传递,从而实现多色、多模式的高效发光。分别利用Er^(3+)和Tm^(3+)的发光强度比I_(522)/I_(543)和I_(694)/I_(474)进行温度监测,得到的最大相对灵敏度分别为1.03%·K^(–1)(313 K)、1.45%·K^(–1)(473K)。此外,基于Cr^(3+)的^(2)E和^(4)T_(2)的发光强度比I_(615)/I_(720)和寿命进行温度探测,得到最大相对灵敏度分别为1.74%·K^(–1)(303 K)、0.51%·K^(–1)(496 K)。Ln^(3+)/Cr^(3+)共掺的多相微晶玻璃是一种极富竞争力的四模自校准测温材料。

关键词：微晶玻璃氟化钇氧化镓荧光温度探测

基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量误差补偿

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光学精密工程 2024年第3期32卷 357-365页

作者：周志鹏楼盈天王升帆陈宇陈本永浙江理工大学信息科学与工程学院浙江杭州310018

针对激光外差干涉仪测量过程中测量镜随被测对象旋转而导致的位移测量误差,提出了一种基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量补偿方法。根据测量镜转角和测量光束光斑位置变化对应关系,利用位置敏感探测器(PSD)和位置电压信号卡尔曼滤... 详细信息

针对激光外差干涉仪测量过程中测量镜随被测对象旋转而导致的位移测量误差,提出了一种基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量补偿方法。根据测量镜转角和测量光束光斑位置变化对应关系,利用位置敏感探测器(PSD)和位置电压信号卡尔曼滤波方法测得降噪后的光斑位置变化,从而获得更为准确的转角测量结果,最后根据转角与位移的解耦数学模型利用测得的转角进行位移补偿。为验证滤波算法和位移补偿方法的可行性和有效性,搭建激光外差干涉测量实验装置,分别进行光斑位置稳定性测量实验、角度测量验证实验和激光外差干涉位移测量补偿实验。实验结果表明:经卡尔曼滤波降噪后系统装置测得的光斑位置抖动标准差从0.52μm降至0.18μm,测量的转角与索雷博六自由度转台的转角偏差在±1.38×10^(-4°)内,对***线性导轨200 mm量程内的位移和转角进行测量,将测得的转角进行位移补偿后,系统的位移测量结果与***线性导轨位移的标准差从1.55μm减小到0.29μm。

关键词：激光外差干涉位移测量误差补偿卡尔曼滤波

基于从众行为的改进Hegselmann-Krause观点动力学分析

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控制与决策 2024年第3期39卷 965-974页

作者：张善祺刘兵柴利武汉科技大学信息科学与工程学院武汉430081 浙江大学控制科学与工程学院杭州310027

在许多社交场景中,个体往往因为从众行为而改变自己的观点.为了探究从众行为对个体观点演化的影响,提出具有群体压力的改进Hegselmann-Krause (HK)模型.与已有模型不同,所提出模型中每个个体对其余个体的影响程度并不总是相同.首先,在... 详细信息

在许多社交场景中,个体往往因为从众行为而改变自己的观点.为了探究从众行为对个体观点演化的影响,提出具有群体压力的改进Hegselmann-Krause (HK)模型.与已有模型不同,所提出模型中每个个体对其余个体的影响程度并不总是相同.首先,在此基础上,通过理论分析该模型的收敛性,并给出该模型的收敛时间及其与信任边界、群体压力大小等因素的关系;然后,考虑到群体中存在合作和对抗2种关系,进一步提出具有群体压力的改进符号HK模型,验证该模型的收敛性,并给出其收敛时间以及与信任边界、群体压力大小等因素的关系;最后,仿真分析信任边界和群体压力对所提出2种模型的观点演化过程和收敛时间的影响,并验证所提出模型的有效性.结果表明,信任边界与群体压力越大,群体内个体的观点收敛越快.

关键词：观点动力学有界信任 HK模型从众行为二分一致性观点演化

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遮挡条件下的步态图像时空修复网络及其应用

中国图象图形学报 2024年第1期29卷 179-191页

作者：阳强罗坚黄宇琛湖南师范大学信息科学与工程学院长沙410000

目的当前,基于视觉的步态识别方法多基于完整的步态序列图像。然而,现实场景拍摄下的行人难免被遮挡,以至于获取的步态图像不完整,对识别结果有很大影响。如何处理大面积遮挡是步态识别中一个具有挑战性且重要的问题。针对此,提出了一... 详细信息

目的当前,基于视觉的步态识别方法多基于完整的步态序列图像。然而,现实场景拍摄下的行人难免被遮挡,以至于获取的步态图像不完整,对识别结果有很大影响。如何处理大面积遮挡是步态识别中一个具有挑战性且重要的问题。针对此,提出了一种步态时空序列重建网络(gait spatio-temporal reconstruction network,GSTRNet),用于修复被遮挡的步态序列图像。方法使用基于3D卷积神经网络和Transformer的GSTRNet来修复步态序列,在修复每一帧步态图像的空间信息的同时保持帧与帧之间的时空连贯性。GSTRNet通过引入YOLOv5(you only look once)网络来检测步态图像的局部遮挡区域,并将其作为先验知识为遮挡修复区域分配更高的修复权值,实现遮挡区域的局部修复,将局部修复步态图与原始遮挡图像进行融合,生成完整的修复步态图。同时,在GSTRNet中引入三元组特征损失和重建损失组成的联合损失函数来优化修复网络,提升修复效果。最终,以修复完整的步态序列图像为特征进行身份识别。结果本文在大规模步态数据集OU_MVLP(the OU-ISIR gait database,multi-view large population dataset)中人工合成遮挡步态序列数据来进行修复实验。结果表明,该方法在面对步态轮廓大面积遮挡时,识别准确率比现有的步态修复和遮挡识别方法有一定的提升,如在未知遮挡模式时比三元组视频生成对抗网络(sequence video wasserstein generative adversarial network based on triplet hinge loss,sVideoWGAN-hinge)最高提升6.7%,非单一模式遮挡时比Gaitset等方法识别率提高40%左右。结论本文提出的GSTRNet对各种遮挡模式下的步态图像序列有较好的修复效果,使用修复后图像进行步态识别,可有效改善识别率。

关键词：步态识别步态轮廓修复先验知识三维卷积神经网络(3DCNN) Transformer

基于图拉普拉斯正则化的PET图像核重建方法

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电子学报 2024年第1期52卷 118-128页

作者：盛玉霞孙坤柴利武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081 浙江大学控制科学与工程学院浙江杭州310027

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)在很多疾病的早期诊断中有重要的作用,PET图像重建的难点之一是如何在保持重建图像中病灶边缘特性的同时具有良好的去噪性能.针对此问题,本文提出了一种结合图拉普拉斯正则化和深... 详细信息

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)在很多疾病的早期诊断中有重要的作用,PET图像重建的难点之一是如何在保持重建图像中病灶边缘特性的同时具有良好的去噪性能.针对此问题,本文提出了一种结合图拉普拉斯正则化和深度图像先验的PET图像核重建方法 .设计了改进的U-net神经网络,将PET前向投影模型中的核系数表示为神经网络的输出;通过先验图像构建图拉普拉斯矩阵,重建问题被建模为基于神经网络的带图拉普拉斯正则化项的最大似然函数优化问题.利用优化转移方法导出了收敛的迭代重建算法,每一次迭代包括由核重建方法更新图像和利用神经网络更新核系数两个步骤.仿真和临床实验结果表明,本文提出的方法在不同的指标下都有更好的重建效果,优于已有核重建方法以及最新的基于深度系数先验的重建方法 .

关键词： PET 图像重建核方法深度图像先验图拉普拉斯正则化

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虚拟现实中视觉诱发晕动症时空多特征评价

光学精密工程 2024年第4期32卷 595-608页

作者：董奇峰郁梅蒋志迪鲁子昂蒋刚毅宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211 宁波大学科学技术学院信息工程学院浙江宁波315212

沉浸式的虚拟现实体验中视觉诱发晕动症(Visually Induced Motion Sickness,VIMS)是影响虚拟现实系统发展与应用的一个重要问题。现有的基于视觉内容的评价方案大多考虑的要素不够全面,对运动信息的提取较为简单,且少有考虑时域上的突... 详细信息

沉浸式的虚拟现实体验中视觉诱发晕动症(Visually Induced Motion Sickness,VIMS)是影响虚拟现实系统发展与应用的一个重要问题。现有的基于视觉内容的评价方案大多考虑的要素不够全面,对运动信息的提取较为简单,且少有考虑时域上的突变对晕动症的影响。针对上述问题,提出了虚拟现实中视觉诱发晕动症时空多特征评价模型;基于立体全景视频中空域、时域信息来设计视觉诱发晕动症评价模型,采用更符合人眼感知的加权运动特征,并考虑了立体全景视频时域的突变信息设计了特征提取方式。所提出模型分为预处理模块、特征提取模块及时域聚合与回归模块。预处理模块用于视口提取和光流图、视差图、显著图的估计。特征提取模块包含前背景加权运动特征提取、基于变换域的视差特征提取、空间特征提取及时域突变特征提取。时域聚合后通过支持向量回归得到VIMS评价分数。实验结果表明,该模型在立体全景视频数据库SPVCD上的预测结果与平均主观意见分的皮尔逊线性相关系数为0.821、斯皮尔曼相关系数为0.790、均方根误差为0.489。该模型取得了优良的预测性能,验证了所提出特征提取模块的有效性。

关键词：虚拟现实立体全景视频晕动症运动感知突变特征

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联合傅里叶卷积与通道注意力的光场角度重建

光学精密工程 2024年第3期32卷 456-465页

作者：周涛郁梅陈晔曜蒋志迪蒋刚毅宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211 宁波大学科学技术学院信息工程学院浙江宁波315212

光场相机能够同时捕获光线的强度和方向信息,但由于成像传感器尺寸的限制,无法同时获得高空间和角度分辨率的光场图像。提出了一种联合傅里叶卷积和通道注意力的光场角度重建方法,通过使用稀疏光场图像4个边角位置的参考视图,可以间接... 详细信息

光场相机能够同时捕获光线的强度和方向信息,但由于成像传感器尺寸的限制,无法同时获得高空间和角度分辨率的光场图像。提出了一种联合傅里叶卷积和通道注意力的光场角度重建方法,通过使用稀疏光场图像4个边角位置的参考视图,可以间接地重建出密集光场图像。考虑到光场数据的内在4D结构,采用通道级密集快速傅里叶残差卷积块,在空域和频域对光场图像的空间和角度相关性进行建模,然后采用基于全局响应归一化的通道注意块,以实现通道间的自适应融合。此外,还提出了一种改进的视点加权间接合成方法,通过为每个参考视图分配一个置信图,为参考视图之间建立联系以合成更真实的新视图。实验结果表明,相比于现有先进的光场角度重建算法IRVAE,所提方法的重建光场图像质量在自然光场数据集30Scenes,Occlusion和Reflective上的平均PSNR分别提高了0.08,0.13和0.13 dB。所提方法在保证光场角度一致性的前提下取得了清晰的重建结果。

关键词：光场角度重建傅里叶卷积全局响应归一化视点加权的间接合成

基于模糊模式识别和敏感场优化的ECT图像重建

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光学学报 2024年第9期44卷 54-66页

作者：黄国兴李超吴振华王静文袁韬雅卢为党浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023 哈尔滨工业大学信息科学与工程学院山东威海264209

提出了一种基于模糊模式识别和敏感场优化的电容层析成像(ECT)图像重建方法,以提高重建的精度与质量。首先,提出了一种基于模糊模式的ECT流型识别方法,通过流型识别,选择与输入信号所属相对应的变化敏感场,完成敏感场的优化;然后,提出... 详细信息

提出了一种基于模糊模式识别和敏感场优化的电容层析成像(ECT)图像重建方法,以提高重建的精度与质量。首先,提出了一种基于模糊模式的ECT流型识别方法,通过流型识别,选择与输入信号所属相对应的变化敏感场,完成敏感场的优化;然后,提出了一种基于特征提取的敏感场扩充方法,从输入信号中提取特征信息进行数据融合,并通过零填充和随机重组将优化后的敏感场扩展为新的敏感场分布矩阵,进一步优化敏感场;最后,提出一种稀疏图像重建方法,通过构造综合观测方程,求解介电常数分布矢量,并进行图像重建。通过COMSOL软件对ECT系统进行三维仿真建模,仿真实验结果表明,本文方法在图像误差、相关系数等成像指标上优于现有方法,具有更好的成像效果。

关键词：成像系统电容层析成像模糊模式识别灵敏度场优化流型识别图像重建