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搅拌模型下矿物的微波加热温升特性研究

中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 318-333页

作者：龙盛壹洪溢都孙晓婉阳富强郭进聂闻福州大学环境与安全工程学院福建福州350108 中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心福建泉州362000

为探讨复合矿物的微波加热机制,使用COMSOL Multiphyics软件,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法建立起环绕式微波加热模型来开展对不同组分结构和占比的复合矿物模型的温升特性研究.研究结果表明:相比于无搅拌加热模型,在铜片长度为5 cm,... 详细信息

为探讨复合矿物的微波加热机制,使用COMSOL Multiphyics软件,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法建立起环绕式微波加热模型来开展对不同组分结构和占比的复合矿物模型的温升特性研究.研究结果表明:相比于无搅拌加热模型,在铜片长度为5 cm,转速为(π/3)rad/s的环绕式模型中,矿物加热的效率更高,温度分布更均匀;复合矿物组分结构的变化会改变电磁波的分布,黄铁矿包裹方解石模型的微波加热效率低于方解石包裹黄铁矿模型;在黄铁矿包裹方解石模型中,黄铁矿厚度变化会引起电磁波相位变化,使得矿内电场热点和冷点偏移,并且其厚度大小在穿透深度前后对比,射入的电磁波强度差距较大,电场强度有显著差异;相同组分占比下,非均质矿物整体的电场模比复合均质矿物更低更稳定,组分间的电场强度更为接近;随着黄铁矿占比的增加,非均质矿物整体在微波加热30 s后的温度变化可分为小波峰区(0~10%)、大波峰区(10%~50%)、平稳区(50%~75%),组分间的温差逐渐变小.

关键词：微波破岩数值模拟复合矿物加热机制

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尺度不变的条件数约束的模型鲁棒性增强算法

计算机工程与应用 2024年第8期60卷 140-147页

作者：徐杨宇高宝元郭杰龙邵东恒魏宪中国科学院福建物质结构研究所福州350002 中国科学院大学北京100049 福建师范大学计算机与网络空间安全学院福州350117 中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心福建泉州362200

深度神经网络容易受到对抗样本的攻击,这一直威胁着其在安全关键的场景中的应用。基于对抗样本是由神经网络的高度线性行为产生的这一解释,提出了一种基于尺度不变的条件数约束的模型鲁棒性增强算法。在对抗训练过程中利用权重矩阵计算... 详细信息

深度神经网络容易受到对抗样本的攻击,这一直威胁着其在安全关键的场景中的应用。基于对抗样本是由神经网络的高度线性行为产生的这一解释,提出了一种基于尺度不变的条件数约束的模型鲁棒性增强算法。在对抗训练过程中利用权重矩阵计算其范数,并通过对数函数获得尺度不变的约束项。将尺度不变的条件数约束项纳入到对抗训练优化的外层框架中,经过反向传播迭代降低权重矩阵的条件数值,从而在良态的高维权重空间中进行神经网络的线性变换,以提高防御对抗扰动的鲁棒性。该算法适用于卷积和Transformer两种架构的视觉模型,不仅在防御PGD、AutoAttack等白盒攻击时可以显著提高鲁棒精度,在防御黑盒攻击squareattack等算法时也能有效增强对抗鲁棒性。在基于Transformer架构的图像分类模型上进行对抗训练时结合所提出的约束,权重矩阵的条件数值平均下降了20.7%,防御PGD攻击时可提高1.16个百分点的鲁棒精度。与Lipschitz约束等同类方法相比,提出的算法还能提高干净样本的精度,缓解对抗训练造成的模型泛化性低的问题。

关键词：对抗训练对抗鲁棒性条件数尺度不变性图像分类

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全息光刻技术(特邀)

中国激光 2024年第12期51卷 227-253页

作者：刘宇洋潘东超付迪宇李思坤中国科学院上海光学精密机械研究所高端光电装备部上海201800 中国科学院大学北京100049

全息光刻是一种先进的掩模对准光刻,是接近式光刻的拓展,为大面积图形制造、集成电路互连封装以及微纳结构制造提供了一种方法。用全息掩模代替接近式光刻中的二值掩模,可以提高分辨率和成像对比度。与主流的投影式光刻相比,全息光刻无... 详细信息

全息光刻是一种先进的掩模对准光刻,是接近式光刻的拓展,为大面积图形制造、集成电路互连封装以及微纳结构制造提供了一种方法。用全息掩模代替接近式光刻中的二值掩模,可以提高分辨率和成像对比度。与主流的投影式光刻相比,全息光刻无需复杂的投影物镜系统,提供了一种低成本、高产率的替代方法。与传统的干涉光刻相比,全息光刻可以制造任意形状掩模图形,自由度更高。极紫外波段的全息光刻进一步将光刻分辨率提升到纳米量级。简要回顾了接近式光刻的理论与技术,介绍了全息光刻掩模设计与制造的基本原理,以及国内外研究进展。

关键词：全息光刻接近式光刻全息掩模分辨率增强技术

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基于分布估计算法实现散斑场聚焦

激光与光电子学进展 2024年第18期61卷 319-325页

作者：黄惠玲昌成成韩军泉州装备制造研究所中国科学院福建物质结构研究所中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室

当激光光束经过白漆、牛奶等强散射介质之后会发生多重散射，最终形成随机散斑。提出了一种分布估计算法，分别对入射光的振幅和相位进行调制，实现了光束经过散射介质后的聚焦。理论分析了调制单元总数和迭代次数对聚焦效果的影响，并... 详细信息

当激光光束经过白漆、牛奶等强散射介质之后会发生多重散射，最终形成随机散斑。提出了一种分布估计算法，分别对入射光的振幅和相位进行调制，实现了光束经过散射介质后的聚焦。理论分析了调制单元总数和迭代次数对聚焦效果的影响，并进一步探讨了在不同噪声水平下，分别通过分布估计算法、遗传算法、粒子群优化算法和连续顺序算法等方法进行相位调制，然后观察目标位置处光强增强倍数的变化情况。结果表明，相比于其他算法，分布估计算法的调制收敛速度更快，抗噪性能更好，聚焦效果更优。

关键词：分布估计算法聚焦强散射介质反馈优化算法调制

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基于基片集成波导的双频缝隙天线设计

激光与光电子学进展 2024年

作者：杨文博卢玉斌福州大学先进制造学院中国科学院福建物质结构研究所泉州装备制造研究中心

本文提出了一种基片集成波导背腔缝隙天线，用于双频工作。通过在天线背腔蚀刻一对三角形互补环槽用于辐射，这种槽可以有效激发基片集成波导(SIW)腔内的窄间隔混合模式，一种是在最低模式下(TE120模式或TE210模式)向上移位，一种是在... 详细信息

本文提出了一种基片集成波导背腔缝隙天线，用于双频工作。通过在天线背腔蚀刻一对三角形互补环槽用于辐射，这种槽可以有效激发基片集成波导(SIW)腔内的窄间隔混合模式，一种是在最低模式下(TE120模式或TE210模式)向上移位，一种是在最高模式下(TE 320模式/TE 230模式)向下移位，这两种模式配对出现，从而显著提高天线性能。采用印刷电路板（PCB）技术在低成本的衬底上制作该天线的原型。仿真结果表明，天线工作在11.8～12.5 GHz(700 MHz)和14.5 GHz～15 GHz(500 MHz)两个频段。该天线的谐振频率为12 GHz和14.8 GHz，峰值增益分别为6.4 dBi和4.9 dBi。此外，该天线具有高增益和稳定的单向辐射方向图等特点。

关键词：基片集成波导缝隙天线宽带天线

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局部高斯均差变分保边图像平滑算法

电子测量与仪器学报 2024年第4期38卷 94-107页

作者：周巍巍高银吴仪芳李俊兰州交通大学数理学院兰州730070 中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心泉州362216 中国科学院福建物质结构研究所福州350000

针对图像平滑过程中无法保留细节的问题,提出了基于局部高斯均差变分的保边图像平滑算法。首先,通过统计学分析建立局部高斯均差变分算子。其可以衡量局部梯度与高斯滤波处理后的梯度差异,区分结构和纹理。其次,构建局部高斯均差变分平... 详细信息

针对图像平滑过程中无法保留细节的问题,提出了基于局部高斯均差变分的保边图像平滑算法。首先,通过统计学分析建立局部高斯均差变分算子。其可以衡量局部梯度与高斯滤波处理后的梯度差异,区分结构和纹理。其次,构建局部高斯均差变分平滑模型,由稀疏求解得到初始平滑图像。最后,针对复杂纹理图像存在纹理残留的问题,提出孤立噪声去除模型。模型通过自适应窗口设定像素值,在不影响结构的前提下去除初始平滑图像中的纹理残留。通过主观、客观实验,与经典的算法对比,证明该算法有更高质量的平滑结果。评价指标整体提升了0.7%。通过压缩伪影去除、HDR色调映射、图像去雾和拉普拉斯金字塔加速的扩展实验,验证该算法在不同视觉任务上的适用性和效率可提升性。

关键词：图像平滑局部高斯均差变分细节保持孤立噪声

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融合体素特征的鲁棒点云配准方法

激光与光电子学进展 2024年

作者：钱梁梁聂闻张昊晟朱天强福州大学先进制造学院中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心

针对现有的点云配准方法很容易受到噪声、点云规模以及初始位姿的影响，导致配准精度较低的问题，本文提出了一种鲁棒高效的配准方法：首先将原始点云进行体素网格化处理，其次基于方向直方图签名(SHOT)特征描述子提取强化SHOT关键点集... 详细信息

针对现有的点云配准方法很容易受到噪声、点云规模以及初始位姿的影响，导致配准精度较低的问题，本文提出了一种鲁棒高效的配准方法：首先将原始点云进行体素网格化处理，其次基于方向直方图签名(SHOT)特征描述子提取强化SHOT关键点集进行四点全等集(4PCS)算法粗匹配，实现源点云和目标点云的初始配准，最后引入双尺度、特征约束的策略将广义迭代最近点(GICP)拓展到体素层面，对有良好初始位姿的两片点云进行精确配准。通过在斯坦福公共点云数据集和真实场景数据集上的广泛实验，全面评估了该点云配准算法在不同场景下的适用性，实验结果表明，该点云配准算法对不同位置初值、不同重叠率以及不同规模的点云具有良好的可靠性和鲁棒性，并且真实场景下配准精度比迭代最近点(ICP)算法和快速四点集(Super-4PCS)算法分别提升了37.6%和23.2%。

关键词：点云配准局部特征描述子迭代最近点体素特征鲁棒性

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基于改进邻域聚合的路网图嵌入匹配方法

地球信息科学学报 2024年第10期26卷 2335-2351页

作者：杨铭杨剑侯洋方立张猛张变英张静茹福州大学先进制造学院泉州362200 中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心泉州362216 信息工程大学地理空间信息学院郑州450052 中国科学院福建物质结构研究所福州350002 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安712000 中国资源卫星应用中心北京100094

道路网作为一种重要的交通基础设施,路网数据的及时更新对交通管理、应急救援和城市规划等领域有重要应用意义。通过路网匹配来确定不同来源的路网数据中要素间的对应关系,既是实现路网更新的重要技术途径,也为众源路网数据质量评估等... 详细信息

道路网作为一种重要的交通基础设施,路网数据的及时更新对交通管理、应急救援和城市规划等领域有重要应用意义。通过路网匹配来确定不同来源的路网数据中要素间的对应关系,既是实现路网更新的重要技术途径,也为众源路网数据质量评估等任务提供技术支撑,因而备受地理信息领域学者的关注。传统的路网匹配方法主要通过路网数据的几何和拓扑属性来度量路网结构的相似性,以此确定路网要素的匹配关系。但人工设计的特征和阈值易受专家经验局限,使其在复杂路网结构下性能下降。近年来,基于图神经网络的路网数据建模成为研究热点,已在多个路网建模任务中取得优异性能。但现有方法多采用在图拓扑结构上直接进行邻域聚合的方式,学习路网结构的嵌入表示,未在这一关键步骤中考虑路网要素的空间关系,没能充分利用图神经网络的表示学习能力。为此,本研究面向路网匹配任务,采用空间显式建模的思想,提出一种基于改进的邻域聚合图嵌入学习方法。首先,构建路网数据的道路图模型并提取几何、语义和位置特征。然后,基于GraphSAGE框架,提出空间、分类和混合3种邻域聚合算子,在邻域聚合操作中引入路网要素空间关系、属性类型的计算。最后,利用图节点嵌入的相似度确定路网要素的匹配关系。为验证本文方法的有效性,利用真实路网数据开展了充分实验,本文方法在实验区数据上的各项指标取得最优表现,比基线图神经网络方法的匹配正确率提升11%以上、召回率提升6.8%以上。并对路网图嵌入特征进行分析,从图嵌入结构和嵌入路网结构两方面,探讨了改进邻域聚合对图嵌入表示能力的作用,为进一步提升图神经网络路网建模提供了新视角。

关键词：路网匹配邻域聚合图神经网络空间卷积空间显式 GNN表示能力路网结构模式

基于最优拉丁超立方设计的糖尿病足鞋垫优化设计

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医用生物力学 2024年第2期39卷 312-318页

作者：李兴龙杨永泰福建农林大学机电工程学院福州350002 中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心福建晋江362200 中国科学院大学北京100049

目的提出一种鞋材弹性模量与厚度联合优化设计糖尿病足鞋垫的方法,以降低足底压力和软组织内部应力。方法通过逆向工程方法建立足部有限元模型,基于足底压力分布特征划分鞋垫压力区域,采用有限元法对接触力学进行研究,为优化过程中调整... 详细信息

目的提出一种鞋材弹性模量与厚度联合优化设计糖尿病足鞋垫的方法,以降低足底压力和软组织内部应力。方法通过逆向工程方法建立足部有限元模型,基于足底压力分布特征划分鞋垫压力区域,采用有限元法对接触力学进行研究,为优化过程中调整不同区域内材料的弹性模量和鞋垫前后足厚度奠定基础,使用最优拉丁超立方设计得到最优参数组合。结果设计的鞋垫增加约37.55%的足底接触面积,跖骨区和足跟区的压力峰值分别降低15.07%、36.96%,足跟处软组织内部应力降低20.83%,足底筋膜张力降低约60%。结论所提出的方法可用于设计定制鞋垫,设计的个性化鞋垫具有更大的接触面积和降低糖尿病足底溃疡的良好潜力。

关键词：足底压力糖尿病足最优拉丁超立方设计软组织应力个性化鞋垫