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约束能量最小化变分自编码的高光谱目标检测

遥感学报 2024年第1期28卷 78-87页

作者：周琨徐洋魏洁吴泽彬韦志辉南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室南京210094

目标检测是高光谱领域中一个重要的研究方向,高光谱目标检测(hyperspectral target detection)是根据目标的光谱特征将像素判断为背景或者目标。在过去的几十年中已经提出了很多的检测算法,但是高光谱图像中背景样本的复杂性以及目标样... 详细信息

目标检测是高光谱领域中一个重要的研究方向,高光谱目标检测(hyperspectral target detection)是根据目标的光谱特征将像素判断为背景或者目标。在过去的几十年中已经提出了很多的检测算法,但是高光谱图像中背景样本的复杂性以及目标样本的有限性,使得检测算法面临着很大的挑战。本文提出了一种基于背景重构的高光谱目标检测算法,利用高光谱图像中背景样本占比较大的特点,训练背景样本自表示模型,然后重构出背景。同时利用约束能量最小化对残差图像进行检测,将重构出的背景用于自相关矩阵计算,避免目标样本参与计算影响目标样本的响应能量,提高了检测的精确度。在真实的高光谱图像数据上结果明显优于对比实验,验证了该方法的有效性和高效性。

关键词：遥感高光谱目标检测背景重构约束能量最小化自相关矩阵

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面向先进生物医学应用的光声显微成像术（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 115-144页

作者：马海钢吴家辉朱亚辉魏翔于音什任世利陈钱左超南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室(SCILab) 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI)

光声显微成像（PAM）是一种具有无损、多功能、高分辨率等特点的生物医学成像技术，通过检测光声信号进行图像重建可实现高分辨率和高深度的结构和功能成像，在生命科学、基础医学和医疗诊断中发挥着越来越重要的作用。首先概述光声显... 详细信息

光声显微成像（PAM）是一种具有无损、多功能、高分辨率等特点的生物医学成像技术，通过检测光声信号进行图像重建可实现高分辨率和高深度的结构和功能成像，在生命科学、基础医学和医疗诊断中发挥着越来越重要的作用。首先概述光声显微技术的发展背景和原理特点，然后对利用光学增强、声学增强、人工智能增强及光学与声学互补的光声显微成像术促进成像性能提升的方法进行论述，最后讨论当前光声显微技术在生物医学研究中的广泛应用，并对未来技术的发展趋势进行展望。

关键词：生物医学影像光声显微成像高分辨多功能无损

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激光与光电子学进展 2024年第6期61卷 105-134页

作者：马海钢吴家辉朱亚辉魏翔于音什任世利陈钱左超南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室(SCILab) 江苏南京210094 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室江苏南京210094 南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI) 江苏南京210019

光声显微成像(PAM)是一种具有无损、多功能、高分辨率等特点的生物医学成像技术,通过检测光声信号进行图像重建可实现高分辨率和高深度的结构和功能成像,在生命科学、基础医学和医疗诊断中发挥着越来越重要的作用。首先概述光声显微技... 详细信息

光声显微成像(PAM)是一种具有无损、多功能、高分辨率等特点的生物医学成像技术,通过检测光声信号进行图像重建可实现高分辨率和高深度的结构和功能成像,在生命科学、基础医学和医疗诊断中发挥着越来越重要的作用。首先概述光声显微技术的发展背景和原理特点,然后对利用光学增强、声学增强、人工智能增强及光学与声学互补的光声显微成像术促进成像性能提升的方法进行论述,最后讨论当前光声显微技术在生物医学研究中的广泛应用,并对未来技术的发展趋势进行展望。

关键词：生物医学影像光声显微成像高分辨多功能无损

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深组织光片荧光显微成像研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：周笑左超刘永焘南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室(SCILab) 南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI) 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室

随着生物医学研究对复杂组织结构和功能的深入探索，高分辨率、高信噪比的深组织成像技术变得愈加关键。传统的显微镜技术往往局限于二维、透明的生物薄样本的观测，这在很大程度上无法满足当前生物医学领域对三维深组织体成像的研究需... 详细信息

随着生物医学研究对复杂组织结构和功能的深入探索，高分辨率、高信噪比的深组织成像技术变得愈加关键。传统的显微镜技术往往局限于二维、透明的生物薄样本的观测，这在很大程度上无法满足当前生物医学领域对三维深组织体成像的研究需求。而光片荧光显微镜凭借其低光损伤、高采集速率、大视场、体成像等诸多优点被生物学家广泛使用。然而，生物组织固有的高散射特性仍然为深层成像带来了巨大的挑战。本综述重点介绍了光片荧光显微成像技术在深组织成像领域的最新进展，特别是应对高散射样本挑战的解决策略。首先阐述了光片荧光显微镜的基本原理和高散射吸收特性的形成原因及影响。随后，进一步阐明了增加组织穿透深度、应对光散射和吸收等问题的最新进展。最后，探讨了具有高穿透深度和抗散射能力的光片荧光显微成像技术的发展前景以及潜在应用。本综述旨在为相关领域的研究人员提供有价值的参考，助力其对该前沿技术的最新进展和应用前景有初步的理解。

关键词：荧光显微光片照明深组织成像三维成像光学散射

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深组织光片荧光显微成像研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 162-177页

作者：周笑左超刘永焘南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室(SCILab) 江苏南京210094 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室江苏南京210094 南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI) 江苏南京210019

随着生物医学研究对复杂组织结构和功能的深入探索,高分辨率、高信噪比的深组织成像技术变得愈加重要。传统的显微镜技术往往局限于二维、透明的生物薄样本的观测,这在很大程度上无法满足当前生物医学领域对三维深组织体成像的研究需求... 详细信息

随着生物医学研究对复杂组织结构和功能的深入探索,高分辨率、高信噪比的深组织成像技术变得愈加重要。传统的显微镜技术往往局限于二维、透明的生物薄样本的观测,这在很大程度上无法满足当前生物医学领域对三维深组织体成像的研究需求。光片荧光显微镜凭借其低光损伤、高采集速率、大视场、体成像等优点被生物学家广泛使用。然而,生物组织固有的高散射特性仍然为深层成像带来了巨大的挑战。本文重点介绍了光片荧光显微成像技术在深组织成像领域的最新进展,特别是应对高散射样本挑战的解决策略,旨在为相关领域的研究人员提供有价值的参考,助力其对该前沿技术的最新进展和应用前景的理解。首先,阐述了光片荧光显微镜的基本原理和高散射吸收特性的形成原因及影响;然后,进一步阐明了增加组织穿透深度、应对光散射和吸收等问题的最新进展;最后,探讨了具有大穿透深度和强抗散射能力的光片荧光显微成像技术的发展前景以及潜在应用。

关键词：荧光显微光片照明深组织成像三维成像光学散射

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深度学习在超分辨显微成像中的研究进展

激光与光电子学进展 2024年

作者：鲁心怡黄昱吴天筱吴洪军刘永焘方中左超南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室(SCILab) 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI) 南京理工大学机械工程学院

超分辨显微成像技术打破了传统显微镜存在的衍射极限限制，提供了前所未有的细节观察能力，使人们得以观察到衍射极限以下的微观世界，有力地推动了生物医学、细胞学、神经科学等领域的发展。然而，现有的超分辨显微成像技术存在成像速... 详细信息

超分辨显微成像技术打破了传统显微镜存在的衍射极限限制，提供了前所未有的细节观察能力，使人们得以观察到衍射极限以下的微观世界，有力地推动了生物医学、细胞学、神经科学等领域的发展。然而，现有的超分辨显微成像技术存在成像速度慢，重建图像含有伪影，对生物样品光损伤大，轴向分辨率低等缺陷。近年来，得益于人工智能技术的快速发展，深度学习被用于研究克服超分辨显微技术的各种缺陷，突破了超分辨显微成像技术的发展瓶颈。本文聚焦于主流超分辨显微成像技术存在的缺陷，总结了深度学习对超分辨显微技术的优化效果，并根据超分辨显微成像技术原理的特异性，介绍了不同网络在超分辨显微技术上的应用成效，最后对深度学习在超分辨显微成像领域应用中存在的问题进行了分析，并对其发展进行了展望。

关键词：深度学习图像重建显微成像超分辨

光场表征及其分辨率提升技术:文献综述及最新进展(特邀)

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红外与激光工程 2024年第9期53卷 116-158页

作者：张润南周宁周子豪杜和恒陈钱左超南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室(SCILab) 江苏南京210094 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室江苏南京210094 南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI) 江苏南京210019

自高斯时代以来,成像系统的设计和开发便始终致力于透镜的持续迭代和优化,以收集来自物平面上某点向不同方向发射的光线,并尽可能完美地将其汇聚到像平面上的一个点。然而,成像传感器仅能捕捉并记录下光线的空间位置信息,导致角度信息... 详细信息

自高斯时代以来,成像系统的设计和开发便始终致力于透镜的持续迭代和优化,以收集来自物平面上某点向不同方向发射的光线,并尽可能完美地将其汇聚到像平面上的一个点。然而,成像传感器仅能捕捉并记录下光线的空间位置信息,导致角度信息的丢失,并完全丧失了对三维场景的视角变换与深度感知能力。为了弥补这一缺陷,计算光场成像技术应运而生,它能够记录空间光辐射场的完整分布,联合记录空间位置和角度信息,突破了经典成像的局限性,正逐渐被应用于生命科学、国防安全、虚拟现实/增强现实、环境监测等领域,具有重要的学术研究价值和广阔的应用潜力。然而,光场成像技术仍然受到数字成像器件和图像传感器的联合制约,成像系统的有限空间带宽积致使光场成像在实际应用中往往需要在空间分辨率和角度分辨率之间做出权衡,导致难以达到传统成像技术的高空间分辨率。自光场成像技术诞生以来,如何赋予其更高的自由度,即在保持高分辨率成像的前提下,提高时间分辨率和角度分辨率,从而实现更清晰、更立体的成像性能是光场成像技术亟需解决的关键问题,也一直是该领域的研究热点。该综述全面回顾了光场成像技术的发展历程,阐述了全光函数和四维光场的基本概念,并总结了在时间、空间和角度这三个维度上实现高分辨率成像的关键方法,最后还对光场成像技术的未来发展趋势进行了展望。

关键词：光场成像计算成像超分辨率成像显微成像

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带隔板复合装药结构对双层罩毁伤元成型的影响

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火炸药学报 2024年第4期47卷 344-353页

作者：赵志杰李伟兵李军宝李文彬王晓鸣南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室江苏南京210094

针对带隔板复合装药爆轰波控制问题,利用LS-DYNA软件仿真研究了不同隔板参数及复合装药结构参数对爆轰波传播及作用过程的影响;结合X光成像试验验证并通过仿真研究了双层药型罩在不同装药结构参数下的成型规律。结果表明,随着隔板厚度... 详细信息

针对带隔板复合装药爆轰波控制问题,利用LS-DYNA软件仿真研究了不同隔板参数及复合装药结构参数对爆轰波传播及作用过程的影响;结合X光成像试验验证并通过仿真研究了双层药型罩在不同装药结构参数下的成型规律。结果表明,随着隔板厚度及复合装药高度的增加,复合装药爆轰波由球面波向V形波转化,使得双层药型罩从包覆式侵彻体向杆式侵彻体转换;其中侵彻体的头部速度和长径比与隔板厚度、装药高度、炸药性能呈正相关,与隔板半径、隔板底部距起爆中心位置、内外层炸药直径比呈负相关,当隔板厚度为0.114~0.142倍装药口径、隔板半径为0.400~0.429倍装药口径、隔板底部距起爆中心位置为0.100~0.129倍装药口径、复合装药高度为0.971~1.257倍装药口径、内外层炸药直径比为0.77~0.83时,杆式侵彻体成型较好。

关键词：爆炸力学带隔板复合装药爆轰波双层药型罩数值模拟 LS-DYNA软件

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仿竹型侵彻引信防护微结构缓冲吸能试验研究

兵工学报 2024年第7期45卷 2260-2269页

作者：张安李长生张合马少杰杨本强南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室江苏南京210094

为保证硬目标侵彻引信在战场上可靠作用,采用仿生学原理设计一种仿竹型侵彻引信防护微结构(Imitation bamboo type Penetration fuze protection Microstructure,IPM)。根据缓冲吸能机理,推导引信缓冲系统的动力学模型。采用Abaqus显式... 详细信息

为保证硬目标侵彻引信在战场上可靠作用,采用仿生学原理设计一种仿竹型侵彻引信防护微结构(Imitation bamboo type Penetration fuze protection Microstructure,IPM)。根据缓冲吸能机理,推导引信缓冲系统的动力学模型。采用Abaqus显式动力有限元方法对IPM和传统直边结构在典型侵彻工况下的力学性能进行数值模拟,对比分析两种结构的缓冲防护性能和抗压机理。结合金属材料(AlSi10Mg和GH4169)和3D打印的制造优势,采用激光选区融化技术制备两种结构,探究不同胞元几何形状的抗压强度和能量吸收特性,验证所建立的有限元模型的可靠性。仿真结果表明:IPM表现出明显的负泊松比效应和变形整体性,能够较好地消除应力集中,可使侵彻过载峰值平均衰减131%;3D打印结果表明,GH4169成型效果更好,特征完整,结构强度高,更适合作为细微结构的打印材料。准静态压缩结果表明,IPM的初始屈服应力高于传统直边结构,在平台区表现出明显的优势,总吸能量比传统直边结构高出72%。所得研究结果为硬目标侵彻引信防护方法提供了一种新的策略。

关键词：侵彻引信仿生缓冲防护 3D打印吸能

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