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单像素成像中哈达玛基掩模优化排序前沿进展

激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 56-71页

作者：俞文凯曹冲杨颖王硕飞北京理工大学物理学院北京100081 北京理工大学先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室北京100081

单像素成像使用一系列空间光调制掩模对目标场景进行单像素亚采样,再根据掩模与测量值之间的关联重构出物体图像。这种间接获取图像的方式之所以能保证重建质量,除了有重构算法的功劳,更关键的是测量掩模的构造。随着压缩感知理论的引入... 详细信息

单像素成像使用一系列空间光调制掩模对目标场景进行单像素亚采样,再根据掩模与测量值之间的关联重构出物体图像。这种间接获取图像的方式之所以能保证重建质量,除了有重构算法的功劳,更关键的是测量掩模的构造。随着压缩感知理论的引入,随机掩模进入人们视野,但它让测量变得盲目,缺乏针对性,而且这种掩模不便于存储和计算,极大限制了空间像素分辨率。哈达玛基掩模因其结构化特征使快速计算成为可能,且方便存储和提取,近年来得到广泛关注,已发展出诸多哈达玛基掩模优化排序方法,这些方法已被证明能大幅降低采样率。本综述系统地梳理了这类方法的设计框架和前沿进展,展望了确定性掩模构造的未来发展趋势,可为后续的研究工作提供有益的借鉴和指导。

关键词：计算成像图像检测系统成像理论

基于稳定场地的太阳反射波段基准传递定标及其不确定性评估

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遥感学报 2024年第8期28卷 2045-2061页

作者：胡奇何玉青徐娜何兴伟王玲王倩胡秀清胡滨徐寒列北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 北京100081

空间辐射测量基准作为未来卫星定标的重要标准,为卫星数据的定量化应用提供了重要保障。通过传递定标方法实现辐射基准的传递可以提高卫星遥感器观测数据的整体精度。基于稳定场地的交叉定标作为太阳反射波段传递定标的一种主要方法,因... 详细信息

空间辐射测量基准作为未来卫星定标的重要标准,为卫星数据的定量化应用提供了重要保障。通过传递定标方法实现辐射基准的传递可以提高卫星遥感器观测数据的整体精度。基于稳定场地的交叉定标作为太阳反射波段传递定标的一种主要方法,因其选定了目标均匀且反射特性较稳定的场地作为辐射基准传递对象,具有可靠性高、稳定性好、传递链条可追溯等优点。以利比亚场地为传递目标,提出一套适合于太阳反射波段的传递定标方法及其不确定性分析方案,系统分析传递定标方法的不确定性,并通过不确定性的敏感性分析给出最优的场地交叉定标的匹配方案。以气象卫星中分辨率光谱成像仪为例,以FY-3D MERSI-II和AQUA MODIS为代理数据,针对引入不确定性的主要来源:几何、时间、空间、光谱,利用大气辐射传输模型与双向反射分布函数构建不确定性分析模型,并通过蒙特卡罗方法多次模拟分析出各匹配条件对不确定性影响的敏感性,以利比亚场地为例,以各项不确定性小于1%作为约束,确定场地交叉定标匹配阈值:两遥感器观测天顶角之差应小于±7°,太阳天顶角之差小于±6°,相对方位角之差小于±15°,气溶胶厚度小于0.39,观测场地均匀性小于0.02,此条件下各通道总传递定标不确定性控制在1.5%,定标频次平均一月一次。

关键词：遥感不确定性场地交叉定标蒙特卡罗方法反射波段中分辨率光谱成像仪

联合微光辅助红外遥感数据的夜间微小火点识别算法

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光学学报 2024年第8期44卷 282-295页

作者：刘慧何玉青胡秀清孙春丽北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081

基于美国国家极地操作环境(NPP)卫星可见光红外成像辐射仪(VIIRS)的红外和微光遥感数据开展夜间火点检测识别研究,并提出一种联合微光辅助红外遥感数据的夜间微小火点识别(FRJLI)算法。首先,采用VIIRS多天数据融合获得研究区的城市灯光... 详细信息

基于美国国家极地操作环境(NPP)卫星可见光红外成像辐射仪(VIIRS)的红外和微光遥感数据开展夜间火点检测识别研究,并提出一种联合微光辅助红外遥感数据的夜间微小火点识别(FRJLI)算法。首先,采用VIIRS多天数据融合获得研究区的城市灯光背景图,为火点检测消除城市灯光影响;然后,在传统红外通道火点识别算法的基础上,联合微光通道的火点阈值调试,通过多通道阈值判别、绝对火点识别和上下文判别得到最终的识别结果。以韩国2022年3月4—13日森林火灾和蒙古国2022年4月18—19日草原火灾案例进行实验,根据夜间假彩图和植被指数验证了FRJLI算法识别火点的正确性,分析每天识别火点的亮温和辐射值关系,得出红外与微光数据的相关性及敏感性差异,FRJLI算法较NASA官方火点产品或其他火点算法结果具有更高的识别质量,特别是提高了微小火点的识别率,为更高效准确地识别火点提供了技术支持。针对森林和草原火点的识别效果表明,该算法适用性更广。

关键词：遥感 VIIRS 微光红外波段夜间火点识别联合识别

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人体穿戴髋关节助力外骨骼的行走运动学分析

北京大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 422-430页

作者：刘玉黄岩周志浩北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081 仿生机器人与系统教育部重点实验室北京100081 北京大学人工智能研究院北京100871

针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼... 详细信息

针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼中助力、外骨骼高助力和外骨骼阻力共6种模式下的运动数据,并通过逆运动学计算和数据分析,得到关节角度曲线和步态特征。实验结果在关节层面明确了髋关节外骨骼的助力机制,可为助力外骨骼的设计和运动控制提供参考。

关键词：下肢助力外骨骼运动学分析人体行走运动步态特征

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光频域反射计研究进展

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 13-29页

作者：朱坤垚江毅北京理工大学光电学院北京100081 信息光子技术工业和信息化部重点实验室北京100081

光频域反射计(OFDR)是一种分布式光纤测量技术。将扫频激光注入光纤链路,对后向瑞利散射光进行频域分析,定位光纤链路上的反射点位置及强度。由于其具有高精度、高空间分辨率等特点,广泛地应用于航空航天、智能结构、材料加工、光学网... 详细信息

光频域反射计(OFDR)是一种分布式光纤测量技术。将扫频激光注入光纤链路,对后向瑞利散射光进行频域分析,定位光纤链路上的反射点位置及强度。由于其具有高精度、高空间分辨率等特点,广泛地应用于航空航天、智能结构、材料加工、光学网络监测、生物医学等高精度测量及制造领域。本文阐述了OFDR的基本原理,介绍了提升OFDR系统性能的关键技术研究进展,最后总结了OFDR在不同领域的应用,展望了未来的发展趋势。

关键词：光频域反射计分布式光纤传感后向瑞利散射频域分析

{Co_(6)}簇加成的夹心型锗钨酸盐的合成、结构及电化学性质

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无机化学学报 2024年第6期40卷 1173-1179页

作者：刘峥峥张朋蕴汪承日黄胜利杨国昱北京理工大学化学与化工学院原子分子簇科学教育部重点实验室北京102488

通过水热反应合成了一个{Co_(6)}簇加成的夹心型锗钨酸盐:[Co(dien)_(2)]{[Co(dien)(H_(2)O)]_(2)[Co(dien)]_(2)[Co_(6)(en)_(2)(μ_(3)-OH)_(2)(H_(2)O)_(6)(GeW_(8)O_(31))_(2)]}·5.5H_(2)O(1),其中dien=diethylenetriamine,en=ethylenediamine。该化合物的阴离子是一个带状{Co_(6)}簇夹心的三明治型{Co_(6)}@{GeW8}2结构。通过单晶X射线衍射、元素分析、红外光谱、粉末X射线衍射和热重实验对该化合物进行了系统性地表征。通过循环伏安测试研究了该化合物的电化学性质,同时其在电催化还原亚硝酸盐实验中展现出良好的催化活性。

关键词：多金属氧酸盐钴加成的多钨酸盐夹心型结构水热合成亚硝酸盐还原

基于肌肉协同和肌肉力相对关系的人体行走下肢肌肉力计算方法

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 585-596页

作者：张岭黄岩王启宁北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081 仿生机器人与系统教育部重点实验室北京100081 北京大学工学院先进制造与机器人系北京100871

针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收... 详细信息

针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收缩力之间的关系纳入逆动力学计算中。在所建立的肌肉骨骼模型的基础上,利用该方法得到行走过程中下肢主要肌肉的肌肉力,计算结果可以有效地反映人体运动规律以及行走过程中的肌肉协同机制。该计算方法可为人体运动形成机制、运动康复与训练以及仿人机器控制等提供理论依据。

关键词：人体肌肉骨骼模型逆动力学计算肌肉协同肌肉力相对关系

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眼动交互关键技术研究现状与展望

计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1595-1609页

作者：杨晓楠王帅牛红伟薛庆郝佳北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019 北京理工大学工业知识与数据融合应用工业和信息化部重点实验室北京100081

随着计算机性能的不断提升,传统键鼠类窄带宽输入形式严重限制了计算机系统的工作效率。为了顺应高效、自然的人机交互发展趋势,眼动交互技术成为近年来的研究热点并取得了一定进展。在对眼动交互技术相关文献进行梳理的基础上,总结了... 详细信息

随着计算机性能的不断提升,传统键鼠类窄带宽输入形式严重限制了计算机系统的工作效率。为了顺应高效、自然的人机交互发展趋势,眼动交互技术成为近年来的研究热点并取得了一定进展。在对眼动交互技术相关文献进行梳理的基础上,总结了眼动交互数据的一般处理与分析方法;围绕眼动交互过程存在的低空间精确度、米达斯接触以及视疲劳等关键问题展开描述,并对其解决方案进行了重点分析;最后,对眼动交互技术的前沿方向及发展趋势进行了展望,以期为后续相关研究提供有价值的参考。

关键词：眼动交互空间精确度米达斯接触视疲劳意图识别

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激光扫描横向差动共焦显微系统研制

光学学报 2024年

作者：于森邱丽荣崔健王振儒赵维谦北京理工大学光电学院“复杂环境智能感测技术”工信部重点实验室

针对微细结构样品表面形貌的高速高精度测量难题，研制了一套激光扫描横向差动共焦显微系统。该系统通过在共焦系统收集光路插入D型光阑，使被测样品表面高度变化引起探测光斑横向移动，在探测焦平面进行分割焦斑探测，获得高灵敏横向... 详细信息

针对微细结构样品表面形貌的高速高精度测量难题，研制了一套激光扫描横向差动共焦显微系统。该系统通过在共焦系统收集光路插入D型光阑，使被测样品表面高度变化引起探测光斑横向移动，在探测焦平面进行分割焦斑探测，获得高灵敏横向差动共焦响应信号，实现高分辨测量；同时利用轴向响应信号过零点附近高线性特点，实现轴向无扫描高速测量，配合二维振镜进行高速光束横向扫描，最终实现高速高分辨三维显微成像。实验表明，该系统可以实现轴向分辨力达1 nm的三维显微成像，并且与奥林巴斯激光扫描共聚焦显微镜测量结果比较，测量效率提高约3倍，为超精密加工和测量领域的高速高精度微细结构显微成像提供了一种新的有效的工程化测量仪器。

关键词：光学仪器三维显微成像横向差动共焦振镜扫描高速高分辨