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微观探索的新光芒：便携式光声显微成像技术（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 282-297页

作者：孙明丽李驰野陈睿黾施钧辉之江实验室类人感知研究中心

光声成像（PAI）是一种结合了光学成像高对比度和超声成像深穿透性的生物医学成像模态，近年来得到了迅速发展。其中，光声显微成像（PAM）作为光声成像的重要实现方式之一，可以在毫米级的成像深度上实现微米级甚至百纳米级的分辨率，... 详细信息

光声成像（PAI）是一种结合了光学成像高对比度和超声成像深穿透性的生物医学成像模态，近年来得到了迅速发展。其中，光声显微成像（PAM）作为光声成像的重要实现方式之一，可以在毫米级的成像深度上实现微米级甚至百纳米级的分辨率，能够实现对生物组织结构、功能和分子的高分辨率成像，已在临床诊断、皮肤病检测和眼科等领域得到广泛应用。首先对PAM的工作原理和实现方式等进行基本介绍，之后围绕便携式PAM技术，从手持与半手持式、脑部可穿戴式及集成多模态3方面对其研究进展进行综述，随后探讨便携式PAM技术面临的挑战，最后进行总结与展望。

关键词：生物医学成像光声成像光声显微成像便携式光声显微成像

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微观探索的新光芒：便携式光声显微成像技术

激光与光电子学进展 2024年

作者：孙明丽李驰野陈睿黾施钧辉之江实验室类人感知研究中心

光声成像（PAI）是一种结合了光学成像的高对比度和超声成像的深穿透性的生物医学成像模态，近年来得到了迅速发展。其中，光声显微成像（PAM）作为光声成像的重要实现方式之一，可以在毫米级的成像深度上实现微米级甚至百纳米级的分辨... 详细信息

光声成像（PAI）是一种结合了光学成像的高对比度和超声成像的深穿透性的生物医学成像模态，近年来得到了迅速发展。其中，光声显微成像（PAM）作为光声成像的重要实现方式之一，可以在毫米级的成像深度上实现微米级甚至百纳米级的分辨率，能够实现对生物组织结构、功能和分子的高分辨率成像，已在临床诊断、皮肤病检测和眼科等领域得到广泛应用。本文首先对PAM的工作原理和实现方式等进行了基本介绍，之后围绕便携式PAM技术，从手持与半手持式﹑脑部可穿戴式及集成多模态三方面对其研究进展进行了综述，随后探讨了便携式PAM技术面临的挑战，并进行了总结与展望。

关键词：生物医学成像光声成像光声显微成像便携式光声显微成像技术

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有源降噪通路辨识的人因参数几何模型

声学学报 2024年第2期49卷 226-237页

作者：王少博胥健高艳李冲林秦豪高大张劲靳伯骜之江实验室类人感知研究中心杭州311121 中国科学院声学研究所北京100190

研究了一种基于人因参数几何模型的声学通路辨识策略,可用于有源降噪技术中的通路辨识环节,以降低因人体姿态改变而导致的降噪性能退化。该策略利用深度相机输出的点云数据提取人因参数并构建几何模型,通过仿真和人工神经网络预测声学... 详细信息

研究了一种基于人因参数几何模型的声学通路辨识策略,可用于有源降噪技术中的通路辨识环节,以降低因人体姿态改变而导致的降噪性能退化。该策略利用深度相机输出的点云数据提取人因参数并构建几何模型,通过仿真和人工神经网络预测声学通路的传递函数矩阵。结果表明,人因参数几何模型的降噪性能与点云模型接近,适用于参数化扫描仿真。进一步通过实验验证了仿真的准确性以及所提策略的可行性。实验结果还表明,人体姿态改变会导致声学通路传递函数发生复杂且显著的变化,说明实际应用应考虑人体姿态改变所带来的影响。

关键词：有源降噪人因学传递函数矩阵信号通路辨识

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基于光照模型的细胞内镜图像不均匀光照校正算法

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中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 160-166页

作者：邹鸿博章彪王子川陈可王立强袁波浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 之江实验室类人感知研究中心浙江杭州311100

细胞内镜需实现最大倍率约500倍的连续放大成像,受光纤照明及杂散光的影响,其图像存在不均匀光照,且光照分布会随放大倍率的变化而变化。这会影响医生对病灶的观察及判断。为此,本文提出一种基于细胞内镜光照模型的图像不均匀光照校正... 详细信息

细胞内镜需实现最大倍率约500倍的连续放大成像,受光纤照明及杂散光的影响,其图像存在不均匀光照,且光照分布会随放大倍率的变化而变化。这会影响医生对病灶的观察及判断。为此,本文提出一种基于细胞内镜光照模型的图像不均匀光照校正算法。根据图像信息由光照分量和反射分量组成这一基础,该算法通过卷积神经网络学习图像的光照分量,并基于二维Gamma函数实现不均匀光照校正。实验表明,经本文方法进行不均匀光照校正后,图像的光照分量平均梯度和离散熵分别为0.22和7.89,优于自适应直方图均衡化、同态滤波和单尺度Retinex等传统方法以及基于深度学习的WSI-FCN算法。

关键词：细胞内镜不均匀光照光照模型卷积神经网络

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基于波前调控的激光超声显微成像技术及其应用

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光学学报 2024年

作者：乔杰冯甫黄子嫣胡斌李江艳马海祥霍德旺袁小聪微纳光电子学研究院深圳大学类人感知研究中心智能感知研究院之江实验室

镍基高温合金凭借其优异的热阻特性、耐腐蚀性以及抗蠕变性成为当今高性能航空发动机涡轮叶片的关键材料，其力学各向异性的研究对涡轮叶片机械性能与飞行安全至关重要。通过对声学表面波（SAW）传播速度的精确测量，进而实现材料力学... 详细信息

镍基高温合金凭借其优异的热阻特性、耐腐蚀性以及抗蠕变性成为当今高性能航空发动机涡轮叶片的关键材料，其力学各向异性的研究对涡轮叶片机械性能与飞行安全至关重要。通过对声学表面波（SAW）传播速度的精确测量，进而实现材料力学性能的分析是目前无损检测领域研究的重点方向之一。为了研究镍基高温合金SAW速度与晶向之间的关系，本文介绍了一种基于波前调控的新型激光超声技术。该技术采用光栅将激发光调制成周期排列的线性光源，从而在样品表面激发出具有特定波长且定向传播的SAW。通过对SAW传播速度的提取实现样品各向异性的分析。结合数值仿真与实验验证，实现了单晶镍基高温合金SAW速度的定量检测与各向异性分析。提出了基于波前调控的激光超声有限元数值仿真模型，通过数值仿真得到单晶镍基高温合金在（100）晶面和（001）晶面内的SAW速度各向异性比分别为0.073和0.18。基于镍基高温合金声速对晶向的依赖性，采用激光超声显微成像系统对单晶以及多晶镍基高温合金表面声速进行扫描成像，实现了表面缺陷以及晶粒分布状态的可视化分析。研究结果表明基于波前调控的激光超声显微成像技术为特种金属缺陷以及声速检测提供了一种新型快速的无损检测手段。

关键词：镍基高温合金声学表面波激光超声波前调控声速各向异性

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内窥环境下多光谱血氧饱和度检测

光学学报 2024年第2期44卷 246-253页

作者：章昶威邹鸿博齐伟明朱文武王立强袁波浙江大学光电信息科学与工程学院浙江杭州310027 浙江省医疗器械审评中心浙江杭州310009 之江实验室类人感知研究中心浙江杭州311100

采用蒙特卡罗模拟技术对血管组织在可见光波段的多光谱成像进行建模仿真,通过分析不同血氧饱和度下血液后向散射功率的绝对值、相对值、绝对差值和对比度,并考虑可能的干扰因素,优选出适合内窥环境下使用的450 nm、525 nm、630 nm和660 ... 详细信息

采用蒙特卡罗模拟技术对血管组织在可见光波段的多光谱成像进行建模仿真,通过分析不同血氧饱和度下血液后向散射功率的绝对值、相对值、绝对差值和对比度,并考虑可能的干扰因素,优选出适合内窥环境下使用的450 nm、525 nm、630 nm和660 nm 4个成像波段。基于4个优选的成像波段展开了血氧饱和度检测的实验验证。在血管仿体组织上的实验结果表明,在95%的置信水平下,血氧饱和度的检测偏差为1.24%。研究结果验证了利用四波段进行内窥组织血氧饱和度检测的可行性。

关键词：医用光学多光谱成像内窥镜血氧饱和度蒙特卡罗仿真

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收缩理论在系统控制中的发展及应用

控制与决策 2024年第3期39卷 719-727页

作者：刘艳红李孟琪李方圆郑州大学电气与信息工程学院郑州450001 郑州大学河南省机器人感知与控制工程研究中心郑州450001

收缩理论作为一种区别于Lyapunov理论的非线性系统分析方法,它主要基于微分几何和流体力学的知识发展而来,为系统控制提供了新颖视角和理论工具.首先,介绍收缩理论的一些基础知识,以及收缩系统的联合、部分收缩理论和控制收缩度量等重... 详细信息

收缩理论作为一种区别于Lyapunov理论的非线性系统分析方法,它主要基于微分几何和流体力学的知识发展而来,为系统控制提供了新颖视角和理论工具.首先,介绍收缩理论的一些基础知识,以及收缩系统的联合、部分收缩理论和控制收缩度量等重要结果;然后,综述收缩理论在分析系统稳定性、跟踪控制、协同控制、状态估计以及学习控制等领域的应用现状;最后,对收缩理论的未来发展趋势进行展望.

关键词：非线性系统收缩理论控制收缩度量跟踪控制协同控制状态估计学习控制

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苏州市GNSS气象要素与雾霾的相关性分析

大地测量与地球动力学 2024年

作者：张明松李黎马乙翔潘建平李锴申文瑜苏州科技大学北斗导航与环境感知研究中心

基于2021～2022年苏州市GNSS站大气可降水量(PWV)、气温、气压和风速等气象要素及其邻近环境监测站的空气质量资料，分析不同季节和降水条件下各GNSS气象要素与PM2.5的相关性及其时序变化特征。结果表明，GNSS气象因素与PM2.5时序变化... 详细信息

基于2021～2022年苏州市GNSS站大气可降水量(PWV)、气温、气压和风速等气象要素及其邻近环境监测站的空气质量资料，分析不同季节和降水条件下各GNSS气象要素与PM2.5的相关性及其时序变化特征。结果表明，GNSS气象因素与PM2.5时序变化特征均呈季节性，PWV、ZTD、气温、风速与PM2.5呈负相关，相关系数分别为-0.389、-0.389、-0.289和-0.318，气压、相对湿度与PM2.5呈正相关，相关系数分别为0.250和0.017，可见PWV、ZTD、气温、气压和风速等是影响PM2.5的主要因素；雾霾发生时，PWV和相对湿度较高，致使PM2.5汇聚，使PWV和相对湿度与PM2.5正相关大幅提高，相关性增大29.14%和96.99%；降雨有利于大幅度降低PM2.5浓度，能使相对湿度与PM2.5的相关性增大90.39%；小波分解重构后的GNSS气象要素与PM2.5相关性有显著提高，更清晰地反映出GNSS气象要素与PM2.5的整体变化趋势。

关键词： GNSS 大气可降水量雾霾 PM 相关性分析

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小型无人直升机建模与鲁棒飞行控制

航空学报 2024年

作者：张培康郭继峰颜鹏哈尔滨工业大学智能感知与自主规划研究中心

针对小型无人直升机的建模与鲁棒飞行控制问题，考虑飞行过程中存在的测量噪声、风场扰动以及系统参数变化，提出了一种将H∞混合灵敏度控制与μ综合相结合的串级鲁棒飞行控制框架。首先，构建小型无人直升机非线性动力学模型，包含其... 详细信息

针对小型无人直升机的建模与鲁棒飞行控制问题，考虑飞行过程中存在的测量噪声、风场扰动以及系统参数变化，提出了一种将H∞混合灵敏度控制与μ综合相结合的串级鲁棒飞行控制框架。首先，构建小型无人直升机非线性动力学模型，包含其推力迭代求解算法、主旋翼挥舞动力学，兼顾模型真实性和计算复杂度。其次，在悬停模态下线性化，为横、纵向通道设计Notch滤波器改善开环欠阻尼特性，降低其控制难度。随后，在鲁棒飞行控制系统中，以保守性较低的μ综合方法实现内环量的快速响应，以H∞混合灵敏度控制抑制干扰对外环量影响。最后，在非标称情形下的仿真试验显示，相较于PID控制，本文设计的鲁棒飞行控制系统具备更稳定的控制效果，证明了其有效性和优越性。

关键词：小型无人直升机挥舞动力学 Notch滤波器串级控制系统 H 混合灵敏度控制 μ综合