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基于深度交互性多尺度感受野特征学习的三维点云配准网络

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光学学报 2024年第14期44卷 169-180页

作者：周涵王旭初袁越重庆大学光电工程学院重庆400040 重庆大学光电技术与系统教育部重点实验室重庆400040

提出了一种基于深度交互性多尺度感受野特征学习的三维点云配准网络(DIM-RFNet),通过结合点云结构的上下文一致性寻找潜在相似结构特征以实现点云准确配准。首先通过点云的分组构建邻域片并提取邻域片特征,使用上下文编码-解码器来提取... 详细信息

提出了一种基于深度交互性多尺度感受野特征学习的三维点云配准网络(DIM-RFNet),通过结合点云结构的上下文一致性寻找潜在相似结构特征以实现点云准确配准。首先通过点云的分组构建邻域片并提取邻域片特征,使用上下文编码-解码器来提取多尺度感受野特征,并降低内存开销和提高不同结构特征的区别度。为了使任务集中在重叠区域、减小异常值的不利影响,并进一步扩大多尺度特征感受野,DIM-RFNet构建一种新的重叠关系编码-解码器,通过预测重叠关系置信度得到特征表示、重叠得分、匹配得分。将该方法在ModelNet40、ModelLoNet、3DMatch、3DLoMatch和OdometryKITTI数据集上与相关方法进行比较,结果表明,该方法显著提高了特征提取能力,并在低重叠率场景中取得有竞争力的配准性能。

关键词：三维点云配准注意力机制结构特征特征交互重叠关系

阵列式铌酸锂电光调制器偏置点控制技术研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第11期61卷 63-70页

作者：张豪洋匡作鑫陈冠宇余华重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

受材料自身特性的影响,电光调制器的偏置工作点会随环境改变发生漂移,从而影响调制器的调制效果。针对铌酸锂马赫-曾德尔电光调制器偏置点漂移的问题,研究适用于四阵列平行式电光调制器偏置点控制技术,提出了一种结合光功率和扰动信号... 详细信息

受材料自身特性的影响,电光调制器的偏置工作点会随环境改变发生漂移,从而影响调制器的调制效果。针对铌酸锂马赫-曾德尔电光调制器偏置点漂移的问题,研究适用于四阵列平行式电光调制器偏置点控制技术,提出了一种结合光功率和扰动信号幅值检测的控制方法,采用时分复用、增益幅值可调、双模式识别等方法有效减少了硬件冗余,实现了对偏置工作点的精确控制。

关键词：电光调制时分复用偏置控制光功率检测扰动信号检测

阵列式铌酸锂电光调制器偏置点控制技术研究（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第11期 73-80页

作者：张豪洋匡作鑫陈冠宇余华重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室

受材料自身特性的影响，电光调制器的偏置工作点会随环境改变发生漂移，从而影响调制器的调制效果。针对铌酸锂马赫-曾德尔电光调制器偏置点漂移的问题，研究适用于四阵列平行式电光调制器偏置点控制技术，提出了一种结合光功率和扰动... 详细信息

受材料自身特性的影响，电光调制器的偏置工作点会随环境改变发生漂移，从而影响调制器的调制效果。针对铌酸锂马赫-曾德尔电光调制器偏置点漂移的问题，研究适用于四阵列平行式电光调制器偏置点控制技术，提出了一种结合光功率和扰动信号幅值检测的控制方法，采用时分复用、增益幅值可调、双模式识别等方法有效减少了硬件冗余，实现了对偏置工作点的精确控制。

关键词：电光调制时分复用偏置控制光功率检测扰动信号检测

精密平台磁敏智能隔振系统自适应PI控制研究

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振动与冲击 2024年第8期43卷 232-237,302页

作者：钟灿黄振李旺浮洁韩锦聿余淼綦松重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

为抑制精密平台存在的时变振动,提出一种基于磁流变弹性体(magneto rheological elastomer,MRE)半主动自适应比例积分(proportional integral,PI)控制方法。首先针对MRE隔振系统,建立其动力学模型,并根据MRE变刚度隔振原理,推导半主动... 详细信息

为抑制精密平台存在的时变振动,提出一种基于磁流变弹性体(magneto rheological elastomer,MRE)半主动自适应比例积分(proportional integral,PI)控制方法。首先针对MRE隔振系统,建立其动力学模型,并根据MRE变刚度隔振原理,推导半主动控制条件;其次以响应加速度和目标加速度偏差作为PI控制器输入,通过遗传算法获得不同频率、幅值激励下的最优PI控制参数,并基于被动参考模型获得频率幅值依赖自适应律。该方法无须通过复杂的傅里叶变换辨识频率,实时性高;最后通过仿真和试验验证了所设计控制器的有效性;结果表明,与传统PI控制器相比,自适应PI控制器对40~50 Hz、1.0~3.0 m/s^(2)时变振动具有更大的抑制。

关键词：磁流变弹性体隔振器精密加工平台自适应PI控制时变激励

零维金属卤化物(C_(24)H_(2)0P)CuI_(2)的发光性能及X射线成像

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发光学报 2024年第4期45卷 568-578页

作者：曹思骏王忆家安康唐孝生赖俊安冯鹏何鹏重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心重庆400044 重庆邮电大学光电工程学院重庆400065

闪烁体发光材料广泛地应用于医疗诊断、工业安全和无损检测领域,铜基(Cu(Ⅰ))金属卤化物作为新一代高性能闪烁体发光材料受到了研究者的广泛关注。本文采用简单的反溶剂法制备了一种新型铜基闪烁体材料(C_(24)H_(2)0P)CuI_(2)(C_(24)H_(... 详细信息

闪烁体发光材料广泛地应用于医疗诊断、工业安全和无损检测领域,铜基(Cu(Ⅰ))金属卤化物作为新一代高性能闪烁体发光材料受到了研究者的广泛关注。本文采用简单的反溶剂法制备了一种新型铜基闪烁体材料(C_(24)H_(2)0P)CuI_(2)(C_(24)H_(20)P=四苯基膦)。(C_(24)H_(2)0P)CuI_(2)在414 nm蓝光激发下显示出黄色宽带发光,与典型硅基光敏传感器的最佳光谱响应范围一致,同时具有45.84%的高光致发光量子产率(Photoluminescence quantum yield,PLQY)和148 nm的大斯托克斯位移。高PLQY和可忽略不计的自吸收使(C_(24)H_(2)0P)CuI_(2)在X射线激发下表现出极佳的闪烁性能,光产额为~21000 photons/MeV,检测限低至0.869μGy/s,远低于射线测试标准5.5μGy/s。此外,(C_(24)H_(2)0P)CuI_(2)表现出极佳的热稳定性,可耐415℃的高温。由于(C_(24)H_(2)0P)CuI_(2)优异的发光性能,可以通过将其与聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)混合制备基于(C_(24)H_(2)0P)CuI_(2)的柔性薄膜用于X射线成像,在射线探测与成像方面具有巨大的潜力。这项工作凸显了杂化铜基碘化物可作为非常理想的X射线闪烁体,具有无毒、成本低、光产率高和热稳定性良好的多重优点,为高性能X射线成像提供了新的可能。

关键词： Cu基金属卤化物闪烁体柔性薄膜 X射线成像

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多级线圈驱动的磁流变弹性体夹层梁结构设计与实验

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重庆大学学报 2024年第8期47卷 18-25页

作者：王伟高凡段西蓉李旺浮洁重庆大学光电工程学院重庆400044 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

梁结构存在于建筑桥梁、飞机壁板等多种工程中,由于其低刚度、低阻尼特性,易产生低频大幅振动,造成结构疲劳损伤甚至破坏。针对传统夹层梁的结构参数固定、自适应性差等问题,提出基于磁流变弹性体的磁控智能夹层梁结构,能够在磁场作用... 详细信息

梁结构存在于建筑桥梁、飞机壁板等多种工程中,由于其低刚度、低阻尼特性,易产生低频大幅振动,造成结构疲劳损伤甚至破坏。针对传统夹层梁的结构参数固定、自适应性差等问题,提出基于磁流变弹性体的磁控智能夹层梁结构,能够在磁场作用下根据外界激励的变化,自适应调整结构的刚度和阻尼,实现振动的有效抑制。首先,针对传统夹层梁磁场施加困难、在空气中磁场衰减大等问题,提出内置多级线圈驱动的磁控夹层梁结构;其次,基于磁流变弹性体材料特性,分析了器件减振机理。最后,通过COMSOL仿真对磁控夹层梁进行磁场仿真,发现在3 A电流的作用下夹层梁的一阶固有频率由6.22 Hz变为9.16 Hz,阻尼比增大64.4%,验证了磁流变弹性体夹层梁的变刚度、变阻尼特性。通过多个频率激励实验验证了内置多级线圈驱动的磁控夹层梁的宽频隔振性能。

关键词：磁流变弹性体夹层结构阻尼比振动分析

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基于可变滑动窗口的自适应补偿瞳孔定位

光电子·激光 2024年

作者：付丽张浪郑伟重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室

针对传统瞳孔定位算法精度不够高、实时性不好、易受环境干扰问题，提出一种结构简单的改进定位算法。首先，利用Dlib人脸模型对输入人脸图像进行特征提取；然后引入灰度化、滤波、腐蚀等操作，对人眼关键区域进行图像处理，结合质心法... 详细信息

针对传统瞳孔定位算法精度不够高、实时性不好、易受环境干扰问题，提出一种结构简单的改进定位算法。首先，利用Dlib人脸模型对输入人脸图像进行特征提取；然后引入灰度化、滤波、腐蚀等操作，对人眼关键区域进行图像处理，结合质心法完成瞳孔中心初定位；最后基于图像灰度值差异，采用可变滑动窗口补偿算法完成坐标修正，在BioID人脸数据集上进行算法比对实验。实验结果表明，数据集中每幅图片的平均测量时间仅为26ms，能够满足实时性要求，同时瞳孔检测准确率较传统算法有显著提高。虚拟驾驶环境下的场景应用实验表明，所提算法能够适用于不同人群，具有较好的实时性和鲁棒性，对眼机交互的工程应用具有重要参考意义。

关键词：瞳孔定位灰度值差异灰度值重构自适应坐标补偿

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用于多通道单分子定位的高精度图像配准方法

物理学报 2024年第6期73卷 374-385页

作者：林丹樱龚振权黄黎琳聂梦娇于斌屈军乐深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳518060

单分子定位技术可以绕过光学系统的衍射限制,在生物样品的单粒子追踪和超分辨显微成像中得到了广泛应用.多通道单分子定位采用多个成像通道,可以实现对不同目标的同时追踪或多色超分辨成像,也可以提升单粒子追踪的轴向深度或实现更高的... 详细信息

单分子定位技术可以绕过光学系统的衍射限制,在生物样品的单粒子追踪和超分辨显微成像中得到了广泛应用.多通道单分子定位采用多个成像通道,可以实现对不同目标的同时追踪或多色超分辨成像,也可以提升单粒子追踪的轴向深度或实现更高的定位精度和密度.但各通道图像间的差异会影响协同定位或定量分析,因此图像配准是其图像数据预处理的关键环节;且由于单分子定位精度高,其对多通道图像配准精度的要求也很高.现有技术一般采用基于控制点的配准方法,且多采用复杂而精密的方式来获取基准物网格图像用于定位得到控制点对,以实现高精度图像配准,对样品或实验设备要求高,难以直接推广.为此,本文基于局部非线性变换和误匹配点剔除,发展了一种可以直接采用随机分布荧光珠样品作为基准物的高精度图像配准方法,通过在特征匹配和变换模型参数估计的过程中对控制点进行监测和迭代筛选,以剔除因单分子定位不准确或精度差而导致未精确匹配的控制点对,从而消除以随机分布荧光珠样品作为基准物时对于控制点准确获取和精确匹配所带来的不良影响,同时采用基于局部加权平均的二阶多项式拟合进行变换模型参数估计,以更好地适用于不同通道间存在局部非线性形变的情形.结果表明,采用该方法只需要3次迭代,就可以将未准确定位和精确匹配的控制点对找到并剔除,从而实现更准确的变换模型参数估计,将配准精度提高一个数量级,在图像局部非线性形变情况严重的正交像散双通道单分子定位成像系统中实现了约6 nm的配准精度.

关键词：单分子定位多通道成像图像配准误匹配点剔除

活细胞应激反应过程中线粒体和核仁微环境动力学的荧光寿命成像研究

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物理学报 2024年第7期73卷 354-367页

作者：杨志刚刘颖超张仕青罗瑞鉴赵需谦连加荣屈军乐深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳518060

核仁和线粒体在维持细胞平衡发挥重要作用,研究其生理过程有助于深入了解生物学功能.本文采用一种红色荧光的芘罗丹明荧光探针在不同条件下靶向标记细胞线粒体和核仁.通过激光共聚焦成像和荧光寿命成像技术分析HeLa细胞在光照和药物刺... 详细信息

核仁和线粒体在维持细胞平衡发挥重要作用,研究其生理过程有助于深入了解生物学功能.本文采用一种红色荧光的芘罗丹明荧光探针在不同条件下靶向标记细胞线粒体和核仁.通过激光共聚焦成像和荧光寿命成像技术分析HeLa细胞在光照和药物刺激下细胞凋亡的形态变化,并利用相图定量分析了线粒体与核仁的微环境变化,确定在稳态HeLa细胞中探针标记到的线粒体的平均荧光寿命约为3.65 ns,线粒体黏度约为66×10^(-3)Pa·s.在激光光照后,探针标记到HeLa细胞线粒体的荧光寿命降至3.61 ns,对应线粒体黏度增至约131×10^(-3)Pa·s;使用紫杉醇和秋水仙碱诱导细胞凋亡,观察到探针标记于HeLa细胞核仁的荧光寿命先增加后降低,反映了在HeLa细胞凋亡过程中核仁微环境的变化,证明HeLa细胞在非稳态情况下核仁和线粒体的功能变化,为线粒体和核仁功能障碍相关疾病研究提供了新的研究方法.

关键词：荧光寿命显微成像核仁微环境黏度