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船舶辐射噪声分类卷积神经网络的可视化分析和卷积核剪枝

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 74-82页

作者：徐源超蔡志明孔晓鹏黄炎海军工程大学电子工程学院武汉430033

当前基于深度神经网络的船舶辐射噪声分类研究主要关注分类性能,对模型的解释性关注较少。本文首先采用导向反向传播和输入空间优化,基于DeepShip数据集,构建以对数谱为输入的船舶辐射噪声分类卷积神经网络(CNN),提出了一种船舶辐射噪... 详细信息

当前基于深度神经网络的船舶辐射噪声分类研究主要关注分类性能,对模型的解释性关注较少。本文首先采用导向反向传播和输入空间优化,基于DeepShip数据集,构建以对数谱为输入的船舶辐射噪声分类卷积神经网络(CNN),提出了一种船舶辐射噪声分类CNN的可视化分析方法。结果显示,多帧特征对齐算法改进了可视化效果,深层卷积核检测线谱和背景两类特征。其次,基于线谱是船舶分类的稳健特征这一知识,提出了一种卷积核剪枝方法,不仅提升了CNN分类性能,且训练过程更加稳定。导向反向传播可视化结果表明,卷积核剪枝后的CNN更加关注线谱信息。

关键词：船舶辐射噪声分类卷积神经网络可视化分析神经网络剪枝导向反向传播

单颗粒NaYbF_(4):2%Er^(3+)@NaYbF_(4)核壳微米盘的上转换红光发射增强机理

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物理学报 2024年第5期73卷 147-156页

作者：严学文张景蕾张正宇丁鹏韩庆艳张成云高伟董军西安邮电大学电子工程学院西安710121

本文借助外延生长及离子掺杂技术,基于NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米晶体构建了多种不同的核壳微米盘,通过降低材料的表面猝灭效应及增强离子间的能量传递效应,实现了NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米晶体上转换红光发射的增强.研究结果表明:在980 n... 详细信息

本文借助外延生长及离子掺杂技术,基于NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米晶体构建了多种不同的核壳微米盘,通过降低材料的表面猝灭效应及增强离子间的能量传递效应,实现了NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米晶体上转换红光发射的增强.研究结果表明:在980 nm近红外激光激发下,构建的NaYbF_(4):2%Er^(3+)@NaYbF_(4)@NaYF_(4)核-壳-壳微米盘的上转换红光发射强度相比于NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米盘增强了4.6倍,红绿比由6.3提高至8.1.当少量Ho^(3+)离子引入到NaYbF_(4):2%Er^(3+)@NaYbF_(4):2%Ho^(3+)@NaYF_(4)核-壳-壳微米盘时,Er^(3+)离子与Ho^(3+)离子间相互作用的发生使其上转换红光发射强度相比于NaYbF_(4):2%Er^(3+)微米盘增强了近6.7倍,且红绿比更是提高到9.4.通过对不同核壳微米盘光谱特性和发光动力学的研究,表明Er^(3+)离子的红光发射增强主要源自于不同核壳结构中Yb^(3+)离子的高效的能量传递有效促进了Er^(3+)离子间的交叉弛豫、Er^(3+)和Yb^(3+)离子间反向能量传递及Ho^(3+)离子向Er^(3+)离子间的能量传递的发生,进而提高了红光发射能级的粒子数布居.其研究可为构建具有高效红光发射的上转换微纳晶体提供新途径.

关键词：上转换发光核壳结构能量传递交叉弛豫

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单空位缺陷对二维δ-InSe稳定性的影响

物理学报 2024年第4期73卷 127-135页

作者：苗瑞霞王业飞谢妙春张德栋西安邮电大学电子工程学院西安710121

二维InSe半导体材料由于其优异的电学性能以及适中可调的带隙等优点,引起了研究者的关注.材料中的空位缺陷不仅影响材料的光电学特性,还影响材料的环境稳定性.相比于InSe材料中的其他相,δ-InSe具有更优异的材料性能,然而关于对该材料... 详细信息

二维InSe半导体材料由于其优异的电学性能以及适中可调的带隙等优点,引起了研究者的关注.材料中的空位缺陷不仅影响材料的光电学特性,还影响材料的环境稳定性.相比于InSe材料中的其他相,δ-InSe具有更优异的材料性能,然而关于对该材料环境稳定性影响的研究未见报道.本文基于密度泛函理论,系统研究了O_(2)环境下二维δ-InSe材料的稳定性问题.结果表明:1)在O_(2)环境下,完美δ-InSe表面具有良好的惰性和稳定性,O_(2)分子在其表面从物理吸附到解离吸附需要克服1.827 eV的势垒;2)Se空位(V_(Se))的存在则会促进δ-InSe的氧化反应,被氧化的过程仅需克服0.044 eV的势垒,说明V_(Se)的存在使δ-InSe在O_(2)环境下的稳定性显著下降,此外被O_(2)分子氧化的δ-InSe单层有利于H_(2)O分子的解离吸附;3)含有In空位(V_(In))的δ-InSe被氧化的速率较慢,O_(2)分子在V_(In)表面的物理吸附的吸附能和电荷转移与完美表面基本一致,被氧化的过程需克服1.234 eV的势垒.这一研究结果将为更好地理解单空位缺陷对δ-InSe单层的氧化行为提供理论指导,同时为高可靠二维δ-InSe器件的实验制备提供参考.

关键词： δ-InSe O_(2) 单空位缺陷稳定性

基于混沌映射的抗机器学习攻击强物理不可克隆函数

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2281-2288页

作者：汪鹏君方皓冉李刚温州大学电气与电子工程学院温州325035

物理不可克隆函数(PUF)在硬件安全领域具有广阔的应用前景,然而易受到基于机器学习等建模攻击。通过对强PUF电路结构和混沌映射机理的研究,该文提出一种可有效抵御机器学习建模攻击的PUF电路。该电路将原始激励作为混沌映射初始值,利用... 详细信息

物理不可克隆函数(PUF)在硬件安全领域具有广阔的应用前景,然而易受到基于机器学习等建模攻击。通过对强PUF电路结构和混沌映射机理的研究,该文提出一种可有效抵御机器学习建模攻击的PUF电路。该电路将原始激励作为混沌映射初始值,利用PUF激励响应映射时间与混沌算法迭代深度之间的内在联系产生不可预测的混沌值,并采用PUF中间响应反馈加密激励,进一步提升激励与响应映射的复杂度,增强PUF的抗机器学习攻击能力。该PUF采用Artix-7 FPGA实现,测试结果表明,即使选用的激励响应对数量高达106组,基于逻辑回归、支持向量机和人工神经网络的攻击预测率仍接近50%的理想值,并具有良好的随机性、唯一性和稳定性。

关键词：物理不可克隆函数机器学习混沌映射响应反馈

多子阵SAS六自由度运动补偿与成像快速算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 28-34页

作者：田振钟何平唐劲松海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

针对多子阵合成孔径声纳(SAS)六自由度运动误差补偿及逐点运动补偿算法效率低的问题,提出一种能够快速补偿方位空不变六自由度运动误差的多子阵SAS运动补偿与成像算法.建立方位空不变六自由度运动误差存在情形下的多子阵SAS双根号形式... 详细信息

针对多子阵合成孔径声纳(SAS)六自由度运动误差补偿及逐点运动补偿算法效率低的问题,提出一种能够快速补偿方位空不变六自由度运动误差的多子阵SAS运动补偿与成像算法.建立方位空不变六自由度运动误差存在情形下的多子阵SAS双根号形式距离历程,利用泰勒级数展开对双根号形式距离历程进行近似并保留至方位时间的四阶项,利用级数反演方法推导出严格解析的点目标响应二维谱,进而提出能够快速实现方位空不变六自由度运动误差补偿与高分辨成像的距离多普勒算法.仿真试验和实测数据成像表明了所提算法的有效性.

关键词：合成孔径声纳运动补偿成像技术距离多普勒算法六自由度运动误差

面向模分复用的少模光纤熔接失准容忍度分析方法

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光学学报 2024年第14期44卷 47-56页

作者：刘峰黄自成顾天乐毛建龙温州大学电气与电子工程学院浙江温州325035

提出基于拉盖尔-高斯模的少模光纤熔接失准容忍度分析理论模型,剖析不同少模光纤归一化截止频率和纤芯半径参数熔接条件下,熔接点处空间模式耦合效率对横向偏移、旋转角度等熔接参数的容忍度变化规律,并以六模光纤(可支持LP_(01)、LP_(1... 详细信息

提出基于拉盖尔-高斯模的少模光纤熔接失准容忍度分析理论模型,剖析不同少模光纤归一化截止频率和纤芯半径参数熔接条件下,熔接点处空间模式耦合效率对横向偏移、旋转角度等熔接参数的容忍度变化规律,并以六模光纤(可支持LP_(01)、LP_(11a)、LP_(11b)、LP_(21a)、LP_(21b)和LP_(02)模式)熔接为例进行分析。数值分析结果表明,在不同光纤参数归一化截止频率V和纤芯半径a条件下,不同空间模式之间的耦合效率对熔接横向偏移量d和角度失配θ的容忍度呈现不同的分布规律。发送与接收少模光纤的V值相差越大,LP_(01)自耦合效率对熔接横向偏移量的容忍度越低,而不同纤芯半径a下熔接偏移量对自耦合效率的影响较光纤V的影响更显著等。因此,针对不同参数少模光纤熔接,需要严格控制熔接的横向偏移和角度失配,以达到理想的空间模式熔接耦合效率。该理论模型为评估少模光纤熔接质量及熔接参数匹配设计与优化提供了理论依据。

关键词：光通信模分复用少模光纤光纤熔接耦合效率容忍度

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

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肉桂酸衍生物的太赫兹光谱及弱相互作用分析

红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 207-214页

作者：郑转平赵帅宇刘榆杭曾方西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)测试了对羟基肉桂酸(PCA)、反式-2-羟基肉桂酸(OCA)和4-氟肉桂酸(4-FCA)三种肉桂酸的衍生物(CADs)在0.5~3.5 THz范围内的吸收峰。基于密度泛函理论(DFT),借助振动模式自动关联判定方法(VMARD)对三种样品... 详细信息

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)测试了对羟基肉桂酸(PCA)、反式-2-羟基肉桂酸(OCA)和4-氟肉桂酸(4-FCA)三种肉桂酸的衍生物(CADs)在0.5~3.5 THz范围内的吸收峰。基于密度泛函理论(DFT),借助振动模式自动关联判定方法(VMARD)对三种样品THz吸收峰的来源进行了指认。最后采用分子力场能量分解法(EDAFF)分析了分子体系的弱相互作用力形式,通过VMD绘制原子着色图进行了可视化分析,并研究了其原子在分子体系中对弱相互作用力的贡献类型和强弱。研究结果表明,基于THz-TDS、DFT与VMARD、EDA-FF方法结合不但能有效地辨别同分异构体及结构近似的有机分子,而且也能为其生化功能揭示提供有价值的参考数据。

关键词：太赫兹时域光谱密度泛函理论肉桂酸衍生物振动模式能量分解法

闭合回路相干增益原子系统中完美非互易反射光放大

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物理学报 2024年第12期73卷 322-329页

作者：李观荣郑怡婷徐琼怡裴笑山耿玥严冬杨红海南师范大学物理与电子工程学院海口571158

高性能非互易光子器件能够有效地提升光量子操控、信息处理以及量子模拟的效率.放大的光信号可以增强并隔离量子系统输出的微弱信号,避免敏感量子系统受反向散射噪声等影响,是高性能光子器件的核心技术.在我们先前的工作(2023 *** 31382... 详细信息

高性能非互易光子器件能够有效地提升光量子操控、信息处理以及量子模拟的效率.放大的光信号可以增强并隔离量子系统输出的微弱信号,避免敏感量子系统受反向散射噪声等影响,是高性能光子器件的核心技术.在我们先前的工作(2023 *** 3138228)中,基于四波混频增益并利用耦合场强度随位置线性变化实现了单向反射光放大的动力学调控.本文巧妙地设计了简单的三能级闭合回路相干增益原子系统,创新性地设置耦合场强度随位置阶梯型变化来破坏极化率空间对称性实现了完美非互易反射光放大.相比之下,耦合场强度阶梯型变化在实验上更容易调节,大大地降低了实验难度.特别地,该系统引入了相位调制.通过改变相位能够切换探测光增益和吸收的频率域,对反射光放大的调节更具灵活性.

关键词：完美非互易反射光放大相对相位