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空间外差遥感数据光谱-干涉图双向校正算法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 963-968页

作者：王新强王祯梁秋裕熊伟李志伟叶松甘永莹王方原桂林电子科技大学光电工程学院广西桂林541004 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 广西光电信息处理重点实验室广西桂林541004 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

空间外差光谱技术(SHS)作为新型高光谱分析技术,被广泛应用于大气检测、卫星遥感等领域,但由于空间外差光谱仪的制作不理想或工作环境的变化都会改变仪器参数而引入误差,使干涉图数据不准确,需要进行误差校正。在卫星平台下,由于与地面... 详细信息

空间外差光谱技术(SHS)作为新型高光谱分析技术,被广泛应用于大气检测、卫星遥感等领域,但由于空间外差光谱仪的制作不理想或工作环境的变化都会改变仪器参数而引入误差,使干涉图数据不准确,需要进行误差校正。在卫星平台下,由于与地面环境的巨大差异,导致地面测定的校正参数对空间外差干涉图数据不再适用,特别是调制项误差(相位误差和非均匀误差)的改变,极大影响了光谱的准确性。针对空间外差遥感数据的调制项误差,从光谱与干涉图两个方面入手,进行误差分离与原因分析,认为空间外差遥感数据误差主要来源于CCD尺寸伸缩导致的光谱频率变化和CCD响应改变导致的干涉图强度变化,提出了光谱-干涉图双向校正方法。校正测试数据选取高分五号搭载检测仪(GMI)实测的12条O 2吸收光谱。取其中一条作为标定光谱,以SCIATRAN仿真的无误差光谱为基准,与标定光谱进行对比,分析两者在光谱维的频率偏差,通过特征峰频率确定两者的频率变换关系。然后根据变换关系将仿真光谱进行频率拉伸,使拉伸后的仿真光谱与实测光谱谱峰重合,计算拉伸仿真光谱与实测光谱干涉图,将两者干涉图相比得到干涉图强度的变化关系。最后将干涉图强度变化关系用于其余11条光谱的校正,得到校正后光谱。为了衡量校正效果,以校正前后光谱的标准差、均方误差和信噪比作为评价指标。结果显示标准差、均方误差都明显降低,同时信噪比显著增大,且标准差基本都在0.07以下,信噪比基本能达到20以上。其中校正效果最好的实测光谱,标准差减少了0.3767,信噪比提高了25.1016,均方误差降低了0.1587,校正效果较差的实测光谱,标准差减少了0.2296,信噪比提高了9.6328,均方误差降低了0.1049。因此所提出的光谱-干涉图双向校正方法对空间外差遥感数据的误差校正起到较好的效果,且处理过程简单,为同类数据的处理提供了一种新思路。

关键词：空间外差遥感误差校正光谱谱峰频率干涉图强度幅值

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纤维素拉曼光谱的单体仿真方法研究

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 164-168页

作者：王新强储佩珠熊伟叶松甘永莹张文涛李树王方原桂林电子科技大学光电工程学院广西桂林541004 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 广西光电信息处理重点实验室广西桂林541004 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,是世界上最丰富、最便宜、最容易获得的天然聚合物。纤维素作为最古老最丰富的天然高分子在研究中备受关注,纤维素的可控性取决于其分子量、大小和结构,而拉曼光谱具有“指纹特性”,可以对不同的纤维... 详细信息

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,是世界上最丰富、最便宜、最容易获得的天然聚合物。纤维素作为最古老最丰富的天然高分子在研究中备受关注,纤维素的可控性取决于其分子量、大小和结构,而拉曼光谱具有“指纹特性”,可以对不同的纤维素纤维进行鉴别,也能对历史老化的纺织纤维材料进行鉴别。然而纤维素作为大分子多糖对其做理论仿真较为困难,该研究提出采用基本单元模拟大分子光谱这一方案,使用纤维素单体仿真拉曼光谱来分析纤维素大分子的光谱性质。使用Gaussian 16软件基于密度泛函理论,在B3LYP/6-31g(d, p)的基组条件下,计算了不同外电场(-0.01-0.03 a.u.)下的纤维素单体的拉曼光谱,以及纤维素双链节的拉曼光谱。研究表明,在无外电场作用下,纤维素单体的拉曼光谱主要在449、 597、 842、 1 127、 1 361、 1 395和3 005 cm^(-1)处有特征峰,对其做振动分析,结果表明这些拉曼峰分别是由环(C6—C4—O20)伸缩振动、 C—C—H扭曲振动、环(C4—O20—C2)伸缩振动、糖苷键(C2—O1—C8)的伸缩振动、 CH_(2)的弯曲振动、 CH_(2)的弯曲振动、 CH_(2)的伸缩振动产生。通过与实验值比较,纤维素单体仿真拉曼光谱与天然纤维素的实测拉曼光谱相吻合,故可通过对纤维素单体的第一性原理计算来反映纤维素大分子的拉曼光谱特性。当外电场由负方向变为正方向且逐渐增大时,597 cm^(-1)对应的环C—C—H扭曲振动的振幅无明显变化,以无电场为基准,施加外电场时,振动能量减小光谱红移;1 127 cm^(-1)对应的糖苷键(C2—O1—C8)的伸缩振动振幅明显减小,光谱呈蓝移;CH_(2)的弯曲振动在1 395 cm^(-1)处的特征峰光谱呈蓝移,在1 361 cm^(-1)处产生的光谱先蓝移再红移又再次蓝移,推测是弯曲振动区域更容易受到骨架振动和环境变化的影响。对比纤维素单体与双链节拉曼光谱的差异,除单体明显的特征峰外,双链节分子的在1 041和151 cm^(-1)处有明显的特征峰,其分别为仲醇C—O伸缩振动,C—O—H弯曲振动所产生,可对纤维素单体的拉曼光谱进行补充说明。这些结论为研究纤维素在外电场作用下的光谱提供理论依据,同时为其他大分子聚合物的拉曼光谱研究分析提供一种新的方法。

关键词：纤维素电场拉曼光谱

应用改进RRT_Connect算法的移动机器人路径规划

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科技导报 2024年第8期42卷 111-119页

作者：史小旭张烈平唐柳董路熙彭建盛广西高校先进制造与自动化技术重点实验室桂林541006 贺州学院人工智能学院贺州542899 广西高校人工智能与信息处理重点实验室河池546300

针对复杂未知环境下的移动机器人路径规划问题,提出一种优化已搜索节点和已规划部分路径的改进RRT_Connect算法。算法引入了终点和已搜索节点目标偏向策略,该策略在随机采样函数中引入终点和已搜索节点偏向概率基准值,使随机采样点按随... 详细信息

针对复杂未知环境下的移动机器人路径规划问题,提出一种优化已搜索节点和已规划部分路径的改进RRT_Connect算法。算法引入了终点和已搜索节点目标偏向策略,该策略在随机采样函数中引入终点和已搜索节点偏向概率基准值,使随机采样点按随机概率设定为终点或已搜索节点;通过筛选有效新节点和一定范围内邻节点的父节点,优化路径规划成本,使规划路径趋于平滑。仿真结果表明,提出的改进RRT_Connect算法所规划的路径在平均转弯次数、平均规划路径长度和平均规划成功率等指标较改进前更优。

关键词： RRT_Connect算法移动机器人路径规划目标偏向策略

基于改进PS0算法设计的TFLN平台偏振不敏感光栅耦合器

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光通信技术 2024年

作者：李坚平邓冶王烈张振荣广西大学计算机与电子信息学院广西多媒体通信与网络技术重点实验室广西高校多媒体通信与信息处理重点实验室

针对光栅耦合器存在偏振依赖性问题，基于改进粒子群算法，在X切LNOI平台设计了一个结构简单偏振不敏感光栅耦合器。以啁啾结构调控有效折射率、同时降低模场分布失配，在改进粒子群算法的作用下，避免陷入局部最优解，并且大大减少仿... 详细信息

针对光栅耦合器存在偏振依赖性问题，基于改进粒子群算法，在X切LNOI平台设计了一个结构简单偏振不敏感光栅耦合器。以啁啾结构调控有效折射率、同时降低模场分布失配，在改进粒子群算法的作用下，避免陷入局部最优解，并且大大减少仿真时间和获得更优的器件性能，仿真结果表明在1544nm处耦合效率最高，TE/TM耦合损耗分别为4.88dB和5.05 dB，在1500nm到1580nm波长范围内PDL小于0.3dB，带宽覆盖整个C波段，具有宽的偏振不敏感带宽。此外，该结构简单，有效降低成本和工艺复杂度，有利于促进光子电路的大规模集成。

关键词：薄膜铌酸锂偏振不敏感光栅耦合器啁啾改进粒子群算法

基于ControlVAE的约束嵌入稠密时变阵列构建

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电子学报 2024年第1期52卷 354-363页

作者：孙文力原达姜新波山东工商学院山东高校智能信息处理重点实验室山东烟台264005 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002

在对探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)数据进行三维建模与可视化分析过程中,其所依赖的三维时变阵列通常是由一维数据道或二维阵列间接生成的.由于采集到的数据往往比较稀疏,且存在不规则偏移,需要进行稠密处理,以获得高密度三... 详细信息

在对探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)数据进行三维建模与可视化分析过程中,其所依赖的三维时变阵列通常是由一维数据道或二维阵列间接生成的.由于采集到的数据往往比较稀疏,且存在不规则偏移,需要进行稠密处理,以获得高密度三维时变阵列.本文提出了一种基于可控变分自编码(Controllable Variational AutoEncoder,ControlVAE)的约束嵌入稠密时变阵列构建方法 .使用基于ControlVAE的时变数据重构网络,通过隐空间采样插值和深浅层特征信息的融合,生成接近真实分布的伪道数据来增加阵列密度.构建了基于尺度不变特征变换的数据配准模块,提取道间梯度特征与结构对称性特征,可以在时空域内完成数据配准.同时将浅层特征作为约束信息嵌入数据重构网络,以消除数据道偏移对阵列生成的影响.实验结果表明,本文方法仅使用单测线二维B-scan数据集即可重建稠密时变阵列,可以有效降低重构模型累积误差,提高面对复杂真实数据时的鲁棒性.

关键词：时变阵列数据生成探地雷达约束嵌入可控变分自编码模型

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可见光通信/射频异构组网资源分配研究进展

激光杂志 2024年第7期 1-8页

作者：冷阳洋李传起周省邦崔冰琪曾倩杜伟畅陈睿南宁师范大学广西信息功能材料与智能信息处理重点实验室

移动通信网络发展迅速，数据流量和智能设备激增。资源消耗是一笔庞大的数字，因此，对网络资源如何进行合理、高效的分配会是未来研究的重点。首先简要概述了可见光通信(VLC)与射频(RF)异构组网接入点(AP)资源分配的研究背景和意义；... 详细信息

移动通信网络发展迅速，数据流量和智能设备激增。资源消耗是一笔庞大的数字，因此，对网络资源如何进行合理、高效的分配会是未来研究的重点。首先简要概述了可见光通信(VLC)与射频(RF)异构组网接入点(AP)资源分配的研究背景和意义；其次针对VLC/RF异构组网资源分配的主要系统结构，讨论和分析了基于匹配和博弈论理论的AP分配技术，还有资源管理系统方面的研究进展；最后，提供下一步研究的建议，进行总结展望。

关键词：可见光通信接入点分配匹配理论博弈论

Dual-Path Vision Transformer用于急性缺血性脑卒中辅助诊断

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电子科技大学学报 2024年第2期53卷 307-314页

作者：张桃红郭学强郑瀚罗继昌王韬焦力群唐安莹北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 河池学院广西高校人工智能与信息处理重点实验室广西546300 首都医科大学宣武医院北京100053

急性缺血性脑卒中是由于脑组织血液供应障碍导致的脑功能障碍,数字减影脑血管造影(DSA)是诊断脑血管疾病的金标准。基于患者的正面和侧面DSA图像,对急性缺血性脑卒中的治疗效果进行分级评估,构建基于Vision Transformer的双路径图像分... 详细信息

急性缺血性脑卒中是由于脑组织血液供应障碍导致的脑功能障碍,数字减影脑血管造影(DSA)是诊断脑血管疾病的金标准。基于患者的正面和侧面DSA图像,对急性缺血性脑卒中的治疗效果进行分级评估,构建基于Vision Transformer的双路径图像分类智能模型DPVF。为了提高辅助诊断速度,基于EdgeViT的轻量化设计思想进行了模型的构建;为了使模型保持轻量化的同时具有较高的精度,提出空间-通道自注意力模块,促进Transformer模型捕获更全面的特征信息,提高模型的表达能力;此外,对于DPVF的两分支的特征融合,构建交叉注意力模块对两分支输出进行交叉融合,促使模型提取更丰富的特征,从而提高模型表现。实验结果显示DPVF在测试集上的准确率达98.5%,满足实际需求。

关键词：急性缺血性脑卒中视觉Transformer 双分支网络特征融合

基于跳聚集现象随机波动率短期利率模型的影响研究

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工程数学学报 2024年第1期41卷 17-38页

作者：张新军江良林琦宋丽平莆田学院金融数学福建省高校重点实验室莆田351100 莆田学院福建省金融信息处理重点实验室莆田351100 莆田学院应用数学福建省高校重点实验室莆田351100

构建了具有自我激励机制跳的随机波动率短期利率模型,应用Hawkes过程描述自我激励机制的跳,从而刻画了跳的聚集现象。基于微分算子展开给出精确的矩函数,进一步应用广义矩方法给出模型的参数估计值和统计推断。实证结果揭示了在随机波... 详细信息

构建了具有自我激励机制跳的随机波动率短期利率模型,应用Hawkes过程描述自我激励机制的跳,从而刻画了跳的聚集现象。基于微分算子展开给出精确的矩函数,进一步应用广义矩方法给出模型的参数估计值和统计推断。实证结果揭示了在随机波动模型条件下,引入自我激励机制跳的模型将不会明显地改变了拟合效果,但是在统计意义上接受强度满足Hawkes过程,而且所构建的模型也能很好地刻画跳的聚集现象。最后,使用过滤方法给出随机波动率、跳的幅度、跳的概率和随机跳强度的估计,特别是跳的概率估计值可作为市场压力测试的一个重要指标。

关键词：短期利率模型随机波动率跳的聚集 Hawkes过程

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基于φ-OTDR的车辆振动信号检测方法

激光杂志 2024年第7期 85-90页

作者：熊显名郭逸璇曾创杜浩陈聪桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西光电信息处理重点实验室

针对相位敏感光时域反射计(Phase Sensitive Optical Time Domain Reflectometer,φ-OTDR)系统在车辆振动信号检测中信号信噪比低且检测准确率受频率影响的问题，提出了一种引导边缘滤波检测(Guided Edge Filter, GEF)方法。GEF方法在... 详细信息

针对相位敏感光时域反射计(Phase Sensitive Optical Time Domain Reflectometer,φ-OTDR)系统在车辆振动信号检测中信号信噪比低且检测准确率受频率影响的问题，提出了一种引导边缘滤波检测(Guided Edge Filter, GEF)方法。GEF方法在减少噪声影响的同时保留并提取出有效的振动位置信息。使用PZT分别产生不同频率的振动信号，将GEF方法与直接振幅差分法进行实验对比。结果表明，使用GEF方法得到的平均信噪比相较于直接振幅差分法提高了3.26 dB。使用公路上行驶车辆的振动信号进行测试，结果表明，使用GEF方法得到的信噪比最高为3.98 dB,比直接振幅差分法提高了2.65 dB。

关键词：相位敏感光时域反射计车辆检测信号处理信噪比