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基于深度学习的单像素成像研究进展

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 59-73页

作者：王琦米佳帅东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室河北秦皇岛066004

单像素成像通过调制光场测量场景对单个像素探测器的强度响应来还原场景图像,相比依赖阵列探测器捕捉图像信息的传统成像技术,在低成本、宽光谱及特定应用场景下具有出色表现。该技术是一种由物理域转为计算域的新型成像方式,因此众多... 详细信息

单像素成像通过调制光场测量场景对单个像素探测器的强度响应来还原场景图像,相比依赖阵列探测器捕捉图像信息的传统成像技术,在低成本、宽光谱及特定应用场景下具有出色表现。该技术是一种由物理域转为计算域的新型成像方式,因此众多研究在寻找高效的计算方式。由于神经网络在计算域中的强大学习能力,深度学习技术已经广泛应用于单像素成像中并取得了显著进展。将深度学习单像素成像分为数据驱动式、物理驱动式及混合驱动式,又在每个驱动模式下划分出神经网络用于“图像到图像”和神经网络用于“测量值到图像”两种成像方法。从6种角度综述基于深度学习的单像素成像方法的基本理论和典型案例,并讨论了各类方法的优势与不足。最后对基于深度学习的单像素成像方法进行总结与展望,有前景的应用包括高光谱成像、瞬态观测与目标检测。

关键词：单像素成像深度学习计算成像神经网络

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电弧炉智能炼钢的研究进展

中国冶金 2024年第3期34卷 25-36页

作者：陆泓彬朱红春姜周华杨策东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

电弧炉炼钢因具备消纳城市废钢和低碳环保的优势而备受关注,随着人工智能、大数据技术在钢铁工业的应用和发展,以及电弧炉绿色、高效生产的需要,智能炼钢成为电弧炉未来发展的主要趋势。围绕近年来电弧炉智能炼钢核心技术,对电弧炉电气... 详细信息

电弧炉炼钢因具备消纳城市废钢和低碳环保的优势而备受关注,随着人工智能、大数据技术在钢铁工业的应用和发展,以及电弧炉绿色、高效生产的需要,智能炼钢成为电弧炉未来发展的主要趋势。围绕近年来电弧炉智能炼钢核心技术,对电弧炉电气控制、温度控制、成分控制以及配料优化4个方面的研究进展进行了综述。目前,电弧炉智能炼钢研究已经取得了一定的进展,实现了电极自动调节、电能质量智能预测、电能消耗智能预测、温度和成分自动预测、泡沫渣自动控制、废钢自动评级、配料和成本优化等技术,但仍存在控制精度较低、预测模型的鲁棒性较差等缺点。而随着生产数据的不断积累以及智能制造车间精益生产需求的提高,未来电弧炉炼钢将向生产全流程数字化监控、全自动设备控制、高精度智能预测和控制、精细化生产管控和优化等方面发展。同时,还需要进一步耦合各个环节的智能技术,提高智能炼钢技术在不同电弧炉上的适配性,降低其在生产现场的实施难度和成本,实现电弧炉生产全流程的智能控制,从而提高生产安全性、减少废气废物排放、提高生产效率、降低生产成本,实现可持续发展。

关键词：电弧炉智能炼钢电气控制温度控制成分控制配料优化

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基于超表面和MEMS的结构光投影芯片研究

中国激光 2024年第6期51卷 254-266页

作者：翟雷应赵礼宇王义杰南敬昌辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁省无线射频大数据智能应用重点实验室辽宁葫芦岛125105

结构光三维成像中广泛使用的数字光处理(DLP)投影仪存在结构复杂、设备体积大及投影非线性等问题,制约了结构光三维成像在高探测精度、小探测场景领域的应用。提出了一种集成超表面阵列和微机电系统(MEMS)二维扫描平台的结构光投影芯片... 详细信息

结构光三维成像中广泛使用的数字光处理(DLP)投影仪存在结构复杂、设备体积大及投影非线性等问题,制约了结构光三维成像在高探测精度、小探测场景领域的应用。提出了一种集成超表面阵列和微机电系统(MEMS)二维扫描平台的结构光投影芯片设计。设计了基于几何相位原理的超表面阵列,用于生成格雷码和相移法混合编码结构光条纹。通过二维扫描平台突破单一静态超表面的限制,实现了基于时间编码的结构光条纹投影。结果表明:所设计的超表面结构对入射光具有良好的线性相位调制能力,光源转换效率为88.61%;生成的相移条纹符合正弦分布特性,很好地解决了DLP投影非线性问题;产生的条纹宽度均匀,最小宽度为2 mm,探测精度可达亚毫米级。有限元分析结果表明:所设计的二维平台的最小模态频率为511.91 Hz,抗干扰能力强,响应时间为2.4 ms,帧率为333 Hz,投影速率高。芯片尺寸为3 mm×3 mm。最后设计了芯片的集成制造工艺流程,为高探测精度、高投影速率微型化投影设备的制造提供了理论模型和系统解决方案。

关键词：表面光学结构光三维成像超表面微机电系统

PLIF技术及其在反应堆热工水力研究中的应用

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核动力工程 2024年第1期45卷 1-10页

作者：谭思超魏天一于晓勇谢冠辉李旭鹏田瑞峰哈尔滨工程大学黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学核安全与先进核能技术工信部重点实验室哈尔滨150001

哈尔滨工程大学核反应堆工程研究团队(HEU-NUREL)长期致力于平面激光诱导荧光(PLIF)技术的探索及其在反应堆热工水力研究中的应用。PLIF技术作为非侵入式先进测量手段,可实现物理场全平面的定性和定量测量,为数值模型验证提供基准实验... 详细信息

哈尔滨工程大学核反应堆工程研究团队(HEU-NUREL)长期致力于平面激光诱导荧光(PLIF)技术的探索及其在反应堆热工水力研究中的应用。PLIF技术作为非侵入式先进测量手段,可实现物理场全平面的定性和定量测量,为数值模型验证提供基准实验数据。本文全面展示HEU-NUREL基于PLIF技术在核反应堆热工水力研究等方面的最新成果和进展,重点介绍应用PLIF技术在浓度测量、温度场分析、两相分布及技术探索等方面的实践路径和测量效果,阐述PLIF技术及相关方法在热工水力不同领域的技术特点和独特贡献,旨在促进PLIF技术更好地服务反应堆系统设计与安全分析。

关键词：平面激光诱导荧光(PLIF) 热工水力浓度场温度场两相分布

基于L型轮辐结构膜片的窄频光纤F-P声波传感器研究

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仪器仪表学报 2024年第5期45卷 110-117页

作者：王巧云闻妲王纪龙严重越朱子恒东北大学秦皇岛分校秦皇岛066004 河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室秦皇岛066004

光纤声传感器被广泛应用在工业、医疗等领域。为了提高光纤F-P声传感器的性能,本文提出了一种L型轮辐结构的F-P传感膜片。膜片的厚度为15μm、梁宽度为0.5 mm、中心膜片的半径为1 mm。膜片由激光加工技术在304不锈钢上刻蚀而成。实验对1... 详细信息

光纤声传感器被广泛应用在工业、医疗等领域。为了提高光纤F-P声传感器的性能,本文提出了一种L型轮辐结构的F-P传感膜片。膜片的厚度为15μm、梁宽度为0.5 mm、中心膜片的半径为1 mm。膜片由激光加工技术在304不锈钢上刻蚀而成。实验对1000 Hz下的传感器灵敏度进行研究,将传感器应用于光声池共振频率为1600 Hz的光声光谱气体检测系统中,并实现对50~100×10^(-6)的乙炔(C_(2)H_(2))气体浓度测量。实验结果表明,该传感器在1000 Hz下的声压灵敏度为25.4 nm/Pa,传感器可实现的最小可探测声压(MDP)为38.2μPa/Hz^(1/2)@1 kHz,声压信噪比为76.8 dB。实验所得到的光声光谱二次谐波信号的峰值与乙炔浓度呈现良好的线性关系,乙炔浓度的响应度为1.8 pm/10^(-6)。该传感器在光声光谱等单频声信号检测领域具有广泛的应用前景。

关键词：光纤声传感器 F-P干涉 L型轮辐结构光声光谱

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基于损失模式共振的光纤湿度传感特性研究

光电子·激光 2024年

作者：李想仝锐杰王璐瑶东北大学秦皇岛分校河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室东北大学秦皇岛分校控制工程学院

提出一种高分子湿敏材料涂覆的光纤损失模式共振(lossy mode resonance， LMR)湿度传感器，以多模光纤为基底，使用层层自组装(layer-by-layer assembled， LBL)方法在纤芯上沉积二氧化钛(titanium dioxide， TiO2)以激发LMR效应，在理... 详细信息

提出一种高分子湿敏材料涂覆的光纤损失模式共振(lossy mode resonance， LMR)湿度传感器，以多模光纤为基底，使用层层自组装(layer-by-layer assembled， LBL)方法在纤芯上沉积二氧化钛(titanium dioxide， TiO2)以激发LMR效应，在理论和实验方面验证了其对于折射率变化的敏感性，以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol， PVA)和聚酰亚胺(polyimide， PI)分别作为湿敏材料制作LMR湿度传感器，通过观察吸收光谱中共振峰的偏移来实现对周围环境湿度变化的监测。实验结果表明，两种传感器都能实现湿度的传感，且表现出相近的传感特性，其中PVA传感器在60%RH-90%RH湿度区间，灵敏度最高可达到2.94nm/%RH，两种传感器湿度灵敏度高、可逆性、重复性好，在湿度检测领域有广泛的研究和应用前景。

关键词：损失模式共振 TiO 光纤湿度传感器折射率湿敏材料

选区激光熔化镍基高温合金组织及缺陷研究进展

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同方期刊数据库

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 257-269页

作者：王楠李金国刘纪德徐伟东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心高温结构材料研究部辽宁沈阳110016

选区激光熔化作为一种先进的数字化增材制造技术,广泛应用于高温合金制备研究中。介绍了选区激光熔化高温合金的微观组织基础上,梳理选区激光熔化过程中的气孔种类及特征,回顾了裂纹种类及开裂倾向性模型的发展过程,综述数值模拟技术在... 详细信息

选区激光熔化作为一种先进的数字化增材制造技术,广泛应用于高温合金制备研究中。介绍了选区激光熔化高温合金的微观组织基础上,梳理选区激光熔化过程中的气孔种类及特征,回顾了裂纹种类及开裂倾向性模型的发展过程,综述数值模拟技术在选区激光熔化高温合金性能优化的应用,并对增材制造高温合金的研究和发展进行了展望。

关键词：选区激光熔化增材制造高温合金微观组织冶金缺陷裂纹

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高硫铝土矿脱硫方法研究进展

中国有色冶金 2024年第4期53卷 13-23页

作者：王鸿运刘燕张廷安李小龙东北大学冶金学院辽宁沈阳摇110819 东北大学多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室辽宁沈阳摇110819

高品质铝土矿在我国属于紧缺性矿产资源,我国有大量高硫铝土矿资源,但高硫铝土矿冶炼会降低Al_(2)O_(3)溶出率、降低赤泥沉降性能、污染氢氧化铝产品、腐蚀生产设备等,因此高硫铝土矿脱硫技术成为实现其高效综合利用、缓解铝土矿资源短... 详细信息

高品质铝土矿在我国属于紧缺性矿产资源,我国有大量高硫铝土矿资源,但高硫铝土矿冶炼会降低Al_(2)O_(3)溶出率、降低赤泥沉降性能、污染氢氧化铝产品、腐蚀生产设备等,因此高硫铝土矿脱硫技术成为实现其高效综合利用、缓解铝土矿资源短缺的关键。目前高硫铝土矿脱硫技术主要分为预处理脱硫和溶出过程脱硫。预处理脱硫包括浮选法、焙烧法、电化学脱硫、微生物脱硫等。浮选法适合于含硫较低的铝矿石资源,对于低品位、高硫含量的铝矿石则存在浮选药剂用量大、废水排放量大等问题;焙烧法脱硫效率高,但传统堆积焙烧存在焙烧时间长、能耗高等问题;电化学脱硫具有低温、常压、高脱硫率、无二次污染等优点,但存在能耗高、生产规模受限制等问题;微生物脱硫生产成本和能耗较低、环保性较高,但特定菌种对生长环境要求苛刻,培育菌种周期长。溶出过程脱硫包括氧化蒸发法脱硫、沉淀法脱硫和石灰法脱硫等。氧化蒸发法能够清除铝酸钠溶液中大部分S^(2-),但对其他形态硫氧化效果不明显;沉淀法脱硫操作较为简单,但存在脱硫剂成本高,难以应用于实际生产的问题;石灰法只能脱除溶液中SO_(4)^(2-),对其他类型硫离子并未产生显著去除作用。未来,建议从以下几个方向着手解决高硫铝土矿脱硫问题:开发低温高效、低能耗焙烧工艺;改善或者研发新型脱硫捕收剂;筛选高效、易培育菌种,研究混合菌脱硫效果。

关键词：铝冶炼高硫铝土矿预处理脱硫溶出过程脱硫浮选脱硫焙烧脱硫微生物脱硫

基于多尺度特征融合的激光干扰图像复原性能提升

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激光与光电子学进展 2024年

作者：王浩乾刘局李腾许中杰程湘爱邢中阳国防科技大学前沿交叉学科学院脉冲功率激光技术国家重点实验室高能激光技术湖南省重点实验室

随着激光技术在军事和民用领域的广泛应用，激光干扰成为了影响光电设备性能的一个关键问题。传统的图像复原技术如滤波和插值等常因无法有效应对非线性损伤和动态变化而显示出其局限性。因此，本文提出了一个结合卷积神经网络和多头注... 详细信息

随着激光技术在军事和民用领域的广泛应用，激光干扰成为了影响光电设备性能的一个关键问题。传统的图像复原技术如滤波和插值等常因无法有效应对非线性损伤和动态变化而显示出其局限性。因此，本文提出了一个结合卷积神经网络和多头注意力机制的新型深度学习框架，通过提取图像的多尺度特征，以更好地理解和恢复图像结构。此外，本文构建了五个场景的合成激光干扰图像数据集，每个场景包含5000张图像进行测试。实验结果显示，该方法不仅在视觉上成功恢复了由激光干扰引起的图像损伤，还在峰值信噪比（PSNR）、结构相似度(SSIM)等量化指标上表现良好，PSNR均达34以上，SSIM均达0.98以上。未来，此技术有望应用于更广泛的激光干扰场景，为军事防御与民用技术提供技术支持。

关键词：激光干扰图像复原深度学习卷积神经网络多头注意力机制