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钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响

光学学报 2024年第11期44卷 232-239页

作者：张明富张爽爽周芳单馨雨黄勇刚吉首大学物理与机电工程学院

分别利用局域响应近似、托马斯-费米流体动力学理论和量子流体动力学理论系统研究钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响。计算结果表明，随着壳内介电常数增加，钠纳米壳表面等离激元共振模式红移，低能量模式振幅减小，高能量模式振... 详细信息

分别利用局域响应近似、托马斯-费米流体动力学理论和量子流体动力学理论系统研究钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响。计算结果表明，随着壳内介电常数增加，钠纳米壳表面等离激元共振模式红移，低能量模式振幅减小，高能量模式振幅增大。随着壳外介电常数增加，低能量模式红移，振幅增大，而高能量模式则没有明显变化。相比于壳外介质，壳内介质对高能量模式的影响更大，对低能量模式的影响更小。这些结果对研究钠纳米球壳吸收特性具有重要指导意义。

关键词：表面光学表面等离激元纳米球壳介电环境量子效应

HEVC自适应去方块滤波器的VLSI设计与实现

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第4期36卷 636-644页

作者：陈焯淼陈志峰陈建汪家华福州大学物理与信息工程学院福州350116

去方块滤波是高效视频编码(HEVC)的重要组成部分,能够有效地改善编码图像的主观质量,是提升视频整体编码性能的重要手段之一.针对HEVC硬件编码器中去方块滤波技术复杂度较高的问题,为了在节省资源消耗的同时减少处理周期,改善滤波效率,... 详细信息

去方块滤波是高效视频编码(HEVC)的重要组成部分,能够有效地改善编码图像的主观质量,是提升视频整体编码性能的重要手段之一.针对HEVC硬件编码器中去方块滤波技术复杂度较高的问题,为了在节省资源消耗的同时减少处理周期,改善滤波效率,提出HEVC自适应去方块滤波的硬件算法和VLSI架构.首先基于HEVC编码结构的边界规则,提出一种无需递归循环计算的快速边界判断算法,降低硬件实现的复杂度;然后基于上述边界判断结果,提出一种可自主选择滤波边界进行去方块滤波的4级流水结构,减少滤波处理周期;最后将亮度和色度并行滤波,设计一种高度并行且兼容共享的存储架构,改善滤波效率且节约存储资源消耗.实验结果表明,在TSMC90 nm工艺下,所设计的去方块滤波结构的硬件面积比已有结构减少60%左右,并且最高能达到250 MHz的工作频率,可满足8K@60帧/s的超高清视频的实时编码.

关键词：高效视频编码去方块滤波边界判断硬件设计

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基于多模型协同的舰船目标检测

航空学报 2024年第14期45卷 73-83页

作者：肖欣林施伟超郑向涛高跃明卢孝强福州大学物理与信息工程学院福州350108

随着遥感成像技术的不断进步,遥感图像的舰船目标检测已成为确保海上运输安全和效率的关键手段,对海上交通、环境保护及国家安全至关重要。然而,由于舰船目标尺度差异大、背景复杂等问题,现有单一检测模型的方法过度依赖训练数据,无法... 详细信息

随着遥感成像技术的不断进步,遥感图像的舰船目标检测已成为确保海上运输安全和效率的关键手段,对海上交通、环境保护及国家安全至关重要。然而,由于舰船目标尺度差异大、背景复杂等问题,现有单一检测模型的方法过度依赖训练数据,无法适应尺度多变的舰船目标。提出了一种多模型协同训练的框架,利用多个已训练好的舰船检测模型作为辅助网络,通过知识迁移的方式辅助优化目标数据的主网络。首先,通过三元关系约束建立辅助网络与主网络间的分布知识传递;其次,采用软标签引导策略整合辅助网络中的标签知识,提高舰船检测的准确性。实验结果表明:相较于现有主流方法,所提方法在DOTA和xView数据集上展示了较好的性能,克服了单一模型的局限性,为遥感图像的目标检测提供了新的解决思路。

关键词：舰船识别目标检测多尺度表达多模型协同知识融合

可见光–红外特征交互与融合的YOLOv5目标检测算法

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 914-922页

作者：解宇敏张浪文余孝源谢巍华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510640 岳阳高澜节能装备制造有限公司湖南岳阳414000 华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510006

目标检测是自动驾驶系统的关键技术,普通RGB目标检测算法在夜间和恶劣气候等场景往往表现一般,融合可见光和红外信息的目标检测算法因而受到诸多研究关注.现有方法通常融合结构复杂,且忽视了模态间信息交流的重要性.对此,本文以YOLOv5... 详细信息

目标检测是自动驾驶系统的关键技术,普通RGB目标检测算法在夜间和恶劣气候等场景往往表现一般,融合可见光和红外信息的目标检测算法因而受到诸多研究关注.现有方法通常融合结构复杂,且忽视了模态间信息交流的重要性.对此,本文以YOLOv5为基本框架,提出一种可见光–红外特征交互与融合的目标检测算法,使用一种新的主干网络跨阶段局部(CSPDarknet53-F),采用双分支结构分别提取可见光和红外特征.然后,通过特征交互模块重构各模态的信息成分和比例,提升模态间信息交流,使可见光和红外特征进行更充分的融合.在FLIR-aligned和M3FD数据集上的大量实验证明,本文算法使用的CSPDarknet53-F在协同利用可见光和红外信息方面更加出色,提升了模型精度,同时,拥有对抗光照强度骤变的鲁棒性.

关键词：可见光图像红外图像特征融合交互 YOLOv5

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周期调制四通道光学波导的宇称-时间对称特性调控和动力学研究

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物理学报 2024年第16期73卷 53-63页

作者：张光成孙武周志鹏全秀娥叶伏秋吉首大学物理与机电工程学院吉首416000

光学系统中周期调制主要是通过周期性变化的复折射率材料来实现,类似于周期驱动系统的量子隧穿行为,宇称-时间(PT)对称光学波导系统中光的传播可以通过周期调制来进行有效操控.本文设计了一种通过周期调制波导与增益型-耗散型波导交叉... 详细信息

光学系统中周期调制主要是通过周期性变化的复折射率材料来实现,类似于周期驱动系统的量子隧穿行为,宇称-时间(PT)对称光学波导系统中光的传播可以通过周期调制来进行有效操控.本文设计了一种通过周期调制波导与增益型-耗散型波导交叉放置调控PT对称性的物理模型,在高频近似下讨论了周期调制对体系能谱的影响,最后结合解析和数值的方法揭示了光在非厄米四通道光学波导中的动力学演化.结果表明,与以往周期调制波导与增益型-耗散型波导平行放置的四通道光学波导体系相比,不仅可以通过周期调制调窄完全实能谱的存在范围,且可以更早地观测到实能谱.此外,调制参数变化时,四通道波导的相对光强和光学周期更为稳定.该理论研究给出了一种更为高效、稳定的调控PT对称的构型.

关键词：宇称-时间对称周期调制四通道波导

基于相位和高光谱的番茄果实多模态融合检测方法

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光子学报 2024年第7期53卷 258-272页

作者：戴海宸韦鑫宇徐一新陈元平徐媛媛季颖江苏大学物理与电子工程学院镇江212013

针对传统高光谱成像技术在农产品品质无损检测中信息表征不全、光谱反射率分布受形貌影响的问题,基于结构光成像原理和深度学习技术,提出一种易操作、速度快的样本三维形貌自动化重建算法及其与光谱分布数据匹配融合的方法,搭建了相应... 详细信息

针对传统高光谱成像技术在农产品品质无损检测中信息表征不全、光谱反射率分布受形貌影响的问题,基于结构光成像原理和深度学习技术,提出一种易操作、速度快的样本三维形貌自动化重建算法及其与光谱分布数据匹配融合的方法,搭建了相应的检测装置。对被测物的三维表面形貌,基于单目相机条纹成像原理,通过语义分割网络模型输出的像素语义信息来映射表面高度信息;对被测物物理形貌信息与生化成分信息的匹配融合,基于标准参考物体的线特征拟合对两异源图像进行配准和评估;利用所搭建的检测装置对番茄果实进行了试验。对直径4~8 cm的样本,所训练的网络模型可在0.75 s内预测出其三维高度分布,直径和最大高度误差均在4%以内;使用边缘提取算法、曲线拟合算法、线特征融合方法实现了三维映射与高光谱图像的实时配准融合。本文研究可为克服单一类型图像评估指标不足提供参考,为农产品无损可视化检测提供更丰富的评价数据。

关键词：高光谱成像形貌重建深度学习图像融合多维信息表征

自浸润式纳米压印耦合实现量子点发光二极管性能提升

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发光学报 2024年第4期45卷 613-620页

作者：梁龙郑悦婷林立华胡海龙李福山福州大学物理与信息工程学院福建福州350106

胶体量子点材料因其优良的窄发射光谱、可调发射波长、高发光效率和优异的稳定性而被广泛研究,且同时具有溶液可加工性使得量子点发光二极管(Quantum dot light-emitting diode,QLED)具有广泛的适用性和应用。然而,器件自身存在的基底... 详细信息

胶体量子点材料因其优良的窄发射光谱、可调发射波长、高发光效率和优异的稳定性而被广泛研究,且同时具有溶液可加工性使得量子点发光二极管(Quantum dot light-emitting diode,QLED)具有广泛的适用性和应用。然而,器件自身存在的基底模式导致QLED器件大量光子被限制在内部无法利用。本文基于纳米压印工艺同时利用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)材料本身的表面结合能开发出溶剂自浸润式纳米压印工艺,对压力依赖度低的同时简化了工艺流程,制备出高质量周期性的1.3,1,0.5μm三种尺寸的微纳结构图案层,对红、绿、蓝三色QLED器件进行耦合实现光提取。在这种情况下,1.3μm微纳结构耦合绿光QLED器件亮度达到715069 cd·m^(-2),最大外量子效率(External quantum efficiency,EQE)和电流效率分别提升至12.5%和57.3 cd·A^(-1);1μm尺寸耦合的蓝光QLED器件各电学性能提升接近200%;0.5μm尺寸耦合红光QLED器件EQE也从17.3%提升至20.5%。并通过角分布测试,证明微纳结构不会对QLED器件发光强度造成影响,仍然接近朗伯体发射。本工作提出的溶剂自浸润式纳米压印工艺及QLED光提取方法,为QLED的性能提升提供了一条简单有效的途径。

关键词：量子点发光二极管纳米压印耦合光学性能光学仿真

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含有非热电子和陷俘离子的复杂等离子体中非线性尘埃声波的传播特征

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物理学报 2024年第7期73卷 252-261页

作者：林麦麦宋晨光王明月陈富艳西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070

本文研究了同时含有非热(nonthermal)电子和陷俘(trapped)离子分布的复杂等离子体系统中非线性尘埃声波的传播特征.首先,利用线性化方法推导得到非线性尘埃声波的色散关系.接着,借助Sagdeev势方法推导得到表征非线性尘埃声波运动的二维... 详细信息

本文研究了同时含有非热(nonthermal)电子和陷俘(trapped)离子分布的复杂等离子体系统中非线性尘埃声波的传播特征.首先,利用线性化方法推导得到非线性尘埃声波的色散关系.接着,借助Sagdeev势方法推导得到表征非线性尘埃声波运动的二维自治系统、Sagdeev势方程和Sagdeev势函数的具体表达式.然后,依据数值模拟的方法分析了多种系统因素对二维自治系统相图的重要影响.结果表明:含有nonthermal电子和trapped离子的复杂等离子体系统中同时存在线性周期波、非线性周期波和孤立波.接下来,通过讨论Sagdeev势函数随系统参数的变化规律发现:该复杂等离子体系统中仅存在振幅大于零的压缩型孤立波.最后,探讨多种系统因素对非线性尘埃声孤波的振幅、宽度和波形等传播特征的重要影响.结果显示:马赫数、nonthermal电子和trapped离子以及尘埃颗粒未扰动的数密度、温度及荷电量等参数对该复杂等离子体系统中非线性尘埃声孤波的振幅、宽度和波形等传播特性均具有显著影响,且该结果与Sagdeev势函数的分析结果保持一致.

关键词：非线性尘埃声孤波 Sagdeev势方法非热电子分布陷俘离子分布

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人工磁场下各向异性偶极玻色气体的量子相变

物理学报 2024年第13期73卷 73-84页

作者：高吉明狄国文鱼自发唐荣安徐红萍薛具奎西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070

光晶格中的冷原子系统是实现量子模拟和量子计算的有效平台之一,其相变特性的研究有助于系统中新奇量子态物理机制的探索和实验观测.本文利用朗道相变理论和非均匀平均场方法,研究了人工磁场下光晶格中各向异性偶极玻色气体的相变,得到... 详细信息

光晶格中的冷原子系统是实现量子模拟和量子计算的有效平台之一,其相变特性的研究有助于系统中新奇量子态物理机制的探索和实验观测.本文利用朗道相变理论和非均匀平均场方法,研究了人工磁场下光晶格中各向异性偶极玻色气体的相变,得到了系统不可压缩相(Mott绝缘相、棋盘或条纹密度波相)-可压缩相(超流、棋盘或条纹超固相)的解析相变条件,给出了系统的完整相图.有趣的是,各向异性偶极相互作用会使得系统中的棋盘密度波相和棋盘超固相变为条纹密度波相和条纹超固相,人工磁场会稳定绝缘相和超固相,使得绝缘相和超固相在相图中的存在区域变大.此外,引入外加谐振势后发现系统中的不同量子相可以共存.

关键词：光晶格各向异性偶极相互作用人工磁场超固相