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基于现代谱估计技术的干涉光谱复原算法

光子学报 2013年第9期42卷 1091-1096页

作者：付占方刘学斌中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室西安710119

为了克服传统光谱复原算法理论上的缺点,引入了现代谱估计技术的概念和基本算法.利用两类现代谱估计方法(自回归模型和多重信号分类算法)进行干涉光谱复原,比较了复原光谱与传统光谱复原算法的效果,并对文中所用几种方法的局限性加以验... 详细信息

为了克服传统光谱复原算法理论上的缺点,引入了现代谱估计技术的概念和基本算法.利用两类现代谱估计方法(自回归模型和多重信号分类算法)进行干涉光谱复原,比较了复原光谱与传统光谱复原算法的效果,并对文中所用几种方法的局限性加以验证和说明.研究结果证明了现代谱估计方法应用于光谱复原中完全可行且性能优异,在传感器获取的数据长度有限时可以获得更高的光谱分辨率.

关键词：干涉光谱复原现代谱估计自回归模型多重信号分类算法

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阿达玛变换光谱成像仪光谱混叠分析及修正

光子学报 2005年第10期34卷 1518-1521页

作者：周锦松吕群波相里斌中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室

叙述了阿达玛变换光谱成像仪的原理及仪器构成,对阿达玛编码模板引起的光谱混叠现象进行了分析研究.从理论上导出了光谱混叠公式,并提出了光谱修正方法,仿真实验结果表明该方法简单有效.修正后光谱图像的分辨率取决于偏离光轴最远处的... 详细信息

叙述了阿达玛变换光谱成像仪的原理及仪器构成,对阿达玛编码模板引起的光谱混叠现象进行了分析研究.从理论上导出了光谱混叠公式,并提出了光谱修正方法,仿真实验结果表明该方法简单有效.修正后光谱图像的分辨率取决于偏离光轴最远处的码元对应的空间分量.

关键词：光谱成像阿达玛变换光谱混叠编码模板

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压缩采样光谱调制技术研究

光子学报 2013年第8期42卷 912-915页

作者：孙朗胡炳樑王爽闫鹏冯玉涛孙念中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室西安710119

为了避免光谱成像系统的时间损失,提高系统光通量,提出一种压缩采样光谱调制技术,搭建了基于数字微镜器件的压缩采样多光谱成像系统.该技术基于压缩采样理论,采用编码孔径光学系统以低于奈奎斯特频率对光信息进行采样,大幅度地减少了光... 详细信息

为了避免光谱成像系统的时间损失,提高系统光通量,提出一种压缩采样光谱调制技术,搭建了基于数字微镜器件的压缩采样多光谱成像系统.该技术基于压缩采样理论,采用编码孔径光学系统以低于奈奎斯特频率对光信息进行采样,大幅度地减少了光谱数据量.实验中根据探测器得到的隐含光谱信息的二维图像,采用双收缩快速迭代算法重建612nm激光和彩条布的数据立方体,结果表明:压缩采样多光谱成像系统不仅具有高光通量和高分辨率等特点,并在获取谱信息的同时对其进行瞬时压缩,压缩比可达31∶1.

关键词：压缩采样光谱调制技术压缩采样编码孔径双收缩快速迭代算法

基于AE-BiRNN的片烟含水率高光谱检测

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烟草科技 2024年第2期57卷 70-78页

作者：魏雷徐迎波曹海兵薛训明王澍何金华严志景计敏张龙张超安徽大学物质科学与信息技术研究院合肥市230601 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥市230031 安徽中烟工业有限责任公司生产制造部合肥市230088 安徽中烟工业有限责任公司技术中心合肥市230088

为解决高光谱数据维度高、预测精度容易受降维方法影响等问题,构建了一种嵌入点积注意力机制的双向循环神经网络AE-BiRNN(Attention mechanism Embed Bidirectional Recurrent Neural Networks)模型用于片烟含水率预测。AE-BiRNN通过双... 详细信息

为解决高光谱数据维度高、预测精度容易受降维方法影响等问题,构建了一种嵌入点积注意力机制的双向循环神经网络AE-BiRNN(Attention mechanism Embed Bidirectional Recurrent Neural Networks)模型用于片烟含水率预测。AE-BiRNN通过双向门控制单元BiGRU(Bidirectional Gate Recurrent Unit)关联片烟含水率光谱序列前后波段的光谱信息,使用基于点积结构的注意力机制根据相似度信息对波段分配不同的权重参数,起到特征波长选择的作用。利用155个尺寸为640 px×640 px的片烟高光谱图像数据开展训练与验证,结果表明:(1)AE-BiRNN在无特征波长选择条件下同样能够获得较好预测准确率,点积注意力机制的引入显著提高了模型收敛速度;(2)AE-BiRNN对验证集回归预测的决定系数Rv2为0.9404,均方根误差RMSEV为0.01471,明显优于PLSR(Partial Least Squares Regression)、RF(Random Forest)、卷积神经网络LeNet和MLP(Multilayer Perceptron)方法。该研究可为实时监测片烟含水率分布、快速调控松散回潮机工艺参数提供支持。

关键词：松散回潮片烟高光谱成像含水率降维注意力机制循环神经网络

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哈达玛变换光谱仪混合像元解混方法研究

光谱学与光谱分析 2011年第10期31卷 2870-2878页

作者：闫鹏胡炳樑刘学斌孙威李立波冯玉涛刘永征中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室陕西西安710119

哈达玛变换光谱成像仪是一种采用多通道探测的数字变换光谱技术,介绍了基于数字微镜阵列器件(DMD)的哈达玛变换光谱仪工作原理与仪器结构,对成像传感器所获得的混合像元进行了分析研究,理论推导出了混叠像元的解混合方法,仿真实验结果... 详细信息

哈达玛变换光谱成像仪是一种采用多通道探测的数字变换光谱技术,介绍了基于数字微镜阵列器件(DMD)的哈达玛变换光谱仪工作原理与仪器结构,对成像传感器所获得的混合像元进行了分析研究,理论推导出了混叠像元的解混合方法,仿真实验结果表明该方法简单有效,对提高混合像元复原光谱精度超过10%。

关键词：哈达玛混合像元光谱成像仪 DMD

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太赫兹科学与电子信息学报

太赫兹科学与电子信息学报 2024年第6期22卷 581-593页

作者：韩冰冰穆启元邵伟曾庆龄朱忠博袁苑孔德鹏中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 中国科学院大学北京100039 中国空间技术研究院西安分院空间微波技术国家重点实验室陕西西安710100

太赫兹技术在下一代通信、生物成像、质量监测等领域应用潜力巨大,高品质太赫兹波导的研制使轻量化、小型化太赫兹系统成为可能,是推动太赫兹技术发展的关键。本文根据不同基材,将太赫兹波导分为金属波导、聚合物波导及复合波导,对其发... 详细信息

太赫兹技术在下一代通信、生物成像、质量监测等领域应用潜力巨大,高品质太赫兹波导的研制使轻量化、小型化太赫兹系统成为可能,是推动太赫兹技术发展的关键。本文根据不同基材,将太赫兹波导分为金属波导、聚合物波导及复合波导,对其发展情况进行梳理,并对太赫兹聚合物波导这种高柔性、低成本导波技术进行重点介绍,讨论其不同的导光机制;最后对太赫兹导波技术进行了总结,并针对制约太赫兹波导商品化推广应用的瓶颈问题进行了初步探讨。

关键词：太赫兹传输金属波导聚合物波导复合波导

高光谱图像运动误差实时校正处理平台设计与实现

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光谱学与光谱分析 2012年第8期32卷 2275-2279页

作者：于涛胡炳樑高晓惠魏儒义景娟娟中国科学院光谱成像技术重点实验室西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室陕西西安710119 中国科学院研究生院北京100049

高光谱图像数据由星上压缩打包至地面,再对其进行处理,这种处理方式对实时应用场合显得过于迟缓。同时,图像数据量大,处理步骤多,反演算法复杂,因此,迫切需要搭建精确快速的数据处理平台来进行实时处理,目前,用硬件进行实时复原和进行... 详细信息

高光谱图像数据由星上压缩打包至地面,再对其进行处理,这种处理方式对实时应用场合显得过于迟缓。同时,图像数据量大,处理步骤多,反演算法复杂,因此,迫切需要搭建精确快速的数据处理平台来进行实时处理,目前,用硬件进行实时复原和进行误差校正的平台比较少,能够成功应用的平台也由于处理速度不高,精度不够,灵活性差,不能升级和配置等缺点,也会直接影响到目标探测和识别的效果。本系统以空间调制型光谱仪下传数据作为研究目标,设计并实现了一种基于Xilinx Virtex-5FPGA的数据处理平台,通过可配置的、高精度、接口灵活的IP软核资源,实现了光谱数据处理的关键环节,并给出相关试验验证,为光谱仪图像反演及误差校正探索了一种新途径。

关键词： Xilinx IP核硬件平台误差校正

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Hadamard编码红外光谱成像系统设计

光学精密工程 2022年第6期30卷 641-650页

作者：杨莹胡炳樑李立波王爽严强强中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室陕西西安710119

在空间调制型哈达玛变换光谱成像仪(Space Hadamard Transforms Spectral Imager,SHTSI)中采用数字微镜阵列(Digital Mirror Devices,DMD)作为编码器件,能够使系统实现小型化、轻量化、高分辨率、高帧频成像。但由于DMD的翻转特性,经过... 详细信息

在空间调制型哈达玛变换光谱成像仪(Space Hadamard Transforms Spectral Imager,SHTSI)中采用数字微镜阵列(Digital Mirror Devices,DMD)作为编码器件,能够使系统实现小型化、轻量化、高分辨率、高帧频成像。但由于DMD的翻转特性,经过DMD编码后的光学成像面发生12°倾斜,导致SHTSI成像光路和制冷型探测器冷光阑不匹配,造成视场缺失和图像降质。针对这一问题,本文提出一种像面预补偿的新型哈达玛编码光谱成像系统设计方法,在前置成像镜组中采用倾斜和偏心的设计,使得一次像面实现24°倾斜,对DMD在调制过程中产生的像面倾斜进行预补偿,从而消除倾斜成像面造成的图像降质问题。基于该方法设计了SHTSI光学系统,系统全视场点列图RMS小于5μm,保证系统在全视场范围内能够均匀成像。根据该设计方案研制SHTSI原理样机,试验结果表明,SHTSI系统满足设计指标,对成像数据进行复原,得到复原光谱角距离评价因子优于0.052。

关键词：光学系统设计哈达玛变换成像光谱仪中波光谱成像数字微镜阵列

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平场定量相位显微镜在骨髓间充质干细胞线粒体动力学观察中的应用研究(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 308-314页

作者：戴太强马英杜宇轩侯燕吕前欣康娟姚保利郜鹏孔亮口颌系统重建与再生全国重点实验室陕西西安710032 国家口腔疾病临床医学研究中心陕西西安710032 陕西省口腔疾病临床医学研究中心陕西西安710032 第四军医大学口腔医院颌面外科陕西西安710032 西安电子科技大学物理学院陕西西安710171 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119

分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,传代纯化后接种至共聚焦培养皿,置于自主研发搭建的平场定量相位显微镜下,利用荧光及相位双通道证实线粒体特征后,进行长时间无标记观察,分析平场定量相位显微镜观察到的线粒体分裂、融合过程,以及细胞... 详细信息

分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,传代纯化后接种至共聚焦培养皿,置于自主研发搭建的平场定量相位显微镜下,利用荧光及相位双通道证实线粒体特征后,进行长时间无标记观察,分析平场定量相位显微镜观察到的线粒体分裂、融合过程,以及细胞凋亡过程中的线粒体变化。平场定量相位显微镜无标记观察到的线粒体可与荧光标记的线粒体完全重叠,表明平场定量相位显微镜可以清晰观察线粒体并进行无标记高分辨率成像。同时,平场定量相位显微镜可以对培养条件下的骨髓间充质干细胞进行长时间无标记观察,并高分辨率记录线粒体分裂、融合过程。此外,还利用平场定量相位显微镜首次完整记录了CCCP作用下线粒体的变化,该变化直观地呈现了线粒体途径的细胞凋亡过程。平场定量相位显微镜可以对培养的细胞进行长时间无标记高分辨率观察,为线粒体动力学的研究提供了一种新的观察手段。

关键词：无标记成像平场定量相位显微镜骨髓间充质干细胞线粒体动力学