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基于脉冲耦合神经网络的HS变分光流算法研究

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激光杂志 2019年第2期40卷 98-104页

作者：宋涛陈兵赵明富黄铮王勃黄俊木重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室重庆400054

针对经典HS光流算法对噪声的敏感问题,提出一种基于脉冲耦合神经网络模型的HS变分光流鲁棒性算法。算法利用脉冲耦合神经网络的神经元变阈值点火特性,首先对序列图像进行神经元变阈值点火训练,突出图像特征点及其轮廓,再将处理后的序列... 详细信息

针对经典HS光流算法对噪声的敏感问题,提出一种基于脉冲耦合神经网络模型的HS变分光流鲁棒性算法。算法利用脉冲耦合神经网络的神经元变阈值点火特性,首先对序列图像进行神经元变阈值点火训练,突出图像特征点及其轮廓,再将处理后的序列图像作为HS光流算法的激励,并利用变分的方法计算序列图像的光流场。最后采用角度平均误差和平均端点误差的误差估计来评价算法精度。使用标准Middlebury数据集和实拍数据测试,实验结果显示,该算法既能得到稠密的光流场还对噪声具有更好的鲁棒性。

关键词：光流法脉冲耦合神经网络变分方法变阈值点火运动检测

极大倾斜角度光纤光栅pH值传感器及其增敏研究

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光学学报 2017年第1期37卷 105-112页

作者：罗彬彬邹文根赵明富石胜辉邹雪汤斌刘永周慧李成成田霞重庆理工大学重庆市光纤传感与光电检测重点实验室重庆400054 重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054 电子科技大学光电信息学院四川成都610054

针对光纤光栅pH值传感器的响应灵敏度低、交叉敏感等问题,提出了一种包覆pH值敏感型智能水凝胶的极大倾斜角度光纤光栅(Ex-TFG)pH值传感器。理论上研究了Ex-TFG pH值传感器的响应原理,分析了影响传感器灵敏度的因素,提出了提高测量灵敏... 详细信息

针对光纤光栅pH值传感器的响应灵敏度低、交叉敏感等问题,提出了一种包覆pH值敏感型智能水凝胶的极大倾斜角度光纤光栅(Ex-TFG)pH值传感器。理论上研究了Ex-TFG pH值传感器的响应原理,分析了影响传感器灵敏度的因素,提出了提高测量灵敏度的方法。结合pH值敏感型智能水凝胶独特的响应特性设计和制作了传感器,并进行了相应的实验研究。实验结果表明,相对基于光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅的pH传感器,基于Ex-TFG的pH值传感器可有效提高对pH值的响应灵敏度(最大可达-0.718nm/pH),并且可以扩大pH值的检测范围。通过增加水凝胶的包覆厚度,可增加pH值传感器的测量灵敏度。

关键词：光纤光学传感器 pH值极大倾斜角度光纤光栅智能水凝胶灵敏度

一种CEEMDAN联合双树复小波的水质紫外-可见光谱去噪算法研究

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光谱学与光谱分析 2023年第3期43卷 976-983页

作者：汪仁杰冯鹏杨兴安乐黄盼罗燕何鹏汤斌重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆市光纤传感与光电检测重点实验室重庆400054 成都理工大学计算机与网络安全学院四川成都610059

紫外-可见吸收光谱法测量水质化学需氧量(COD),本质是对大量水质光谱数据建模,以此模型为基础引入待测的水质光谱数据进行预测的过程。而实测的邻苯二甲酸氢钾COD标准溶液在200~300 nm存在两个特征吸收峰,标准溶液在不同浓度下的峰值也... 详细信息

紫外-可见吸收光谱法测量水质化学需氧量(COD),本质是对大量水质光谱数据建模,以此模型为基础引入待测的水质光谱数据进行预测的过程。而实测的邻苯二甲酸氢钾COD标准溶液在200~300 nm存在两个特征吸收峰,标准溶液在不同浓度下的峰值也不同,利用此特性对该波段进行特征波长的选择,用其表征光谱信息,降低数据冗余度的同时提高了预测精度。针对实测水质光谱信号容易受到仪器本身和外界干扰,光谱数据存在大量非平稳噪声,且特征吸收峰及其临近信号频率较高,常规去噪算法直接舍弃高频信号以及无法准确判断信噪分量界限,导致有效信号缺失这一实际问题。提出了一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)和双树复小波变换(DT-CWT)的联合去噪算法。该联合算法利用CEEMDAN将信号分解为本征模态函数(IMF),并通过归一化自相关函数和互相关系数进行线性相关性分析,得到各阶IMF分量之间的自相关性以及IMF分量与原始信号的互相关系数,以确定高频含噪分量与低频信号分量的界限;进而应用DT-CWT阈值去噪算法对含噪高频IMF分量进行处理,将DT-CWT处理之后的IMF高频分量与CEEMDAN分解得到的IMF低频分量进行信号重构,获得最终去噪后的水质光谱信号。实验结果表明:基于CEEMDAN联合双树复小波变换的去噪算法适用于紫外-可见光谱水质检测的数据处理。对于化学需氧量COD标液为100 mg·L^(-1)的邻苯二甲酸氢钾溶液,将实测的紫外-可见光谱数据应用该算法去噪后的SNR=24.2015 dB,RMSE=0.0240,NCC=0.9994,PSNR=37.5736,不仅去噪效果显著优于CEEMDAN和双树复小波阈值算法,还有效地保留了原始COD标液的吸收特征峰,遏制了平移敏感性现象,提高了重构信号的平滑度,改善了重构信号质量。为紫外-可见光谱法检测水质COD提供了一种新的数据预处理方法。

关键词：水质检测紫外-可见光谱完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN) 双树复小波变换相关分析

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基于六硼化镧与壳聚糖的光热转换生物材料

发光学报 2017年第8期38卷 1021-1027页

作者：李奕杉钟年丙廖强付乾黄云夏奡朱恂重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044 重庆大学动力工程学院工程热物理研究所重庆400044 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室重庆市现代光电检测技术与仪器重点实验室重庆400054

为实现光合细菌(PSB)产氢过程的光分频利用,用六硼化镧(LaB_6)和壳聚糖制备了光热转换发光发热生物材料,研究了不同LaB_6纳米颗粒的生物材料在可见光下的吸光特性和光热转换特性。研究发现:该生物材料能较好地透过510~650 nm波长的光为... 详细信息

为实现光合细菌(PSB)产氢过程的光分频利用,用六硼化镧(LaB_6)和壳聚糖制备了光热转换发光发热生物材料,研究了不同LaB_6纳米颗粒的生物材料在可见光下的吸光特性和光热转换特性。研究发现:该生物材料能较好地透过510~650 nm波长的光为PSB产氢供给光能,而其他波段的光用于激发LaB_6粒子产热为PSB提供热能。LaB_6纳米颗粒的吸光度及光热转换能力受颗粒尺寸影响显著,当生物材料中LaB_6颗粒平均水力直径为295 nm时,12 min内的温升速率为0.41℃/min,是载玻片的5.4倍。

关键词：光合细菌生物材料六硼化镧光热转换

基于ZnS:Eu^(2+)气敏薄膜的荧光猝灭型硫化氢气体传感器研究

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光学学报 2015年第9期35卷 184-190页

作者：赵芬江中伟冯文林王柯冯序重庆理工大学光电信息学院重庆400054 现代光电检测技术与仪器重庆市重点实验室重庆400054

采用超声辅助水热/溶剂热生长法制备了高质量ZnS:Eu2+光学气敏材料,搭建了一套由ZnS:Eu2+气敏薄膜、简易气室、微型光纤光谱仪及配套软件构成的气体传感器用以检测H2S气体浓度,该传感器稳定性好,抗干扰能力强。采用荧光猝灭原理Stern-Vo... 详细信息

采用超声辅助水热/溶剂热生长法制备了高质量ZnS:Eu2+光学气敏材料,搭建了一套由ZnS:Eu2+气敏薄膜、简易气室、微型光纤光谱仪及配套软件构成的气体传感器用以检测H2S气体浓度,该传感器稳定性好,抗干扰能力强。采用荧光猝灭原理Stern-Volmer方程发现,被测H2S气体浓度与敏感元件荧光猝灭信号呈线性对应关系,传感器响应快,可实现对低浓度H2S气体的高灵敏度检测。

关键词：探测器荧光猝灭气体传感器气敏薄膜 ZnS:Eu2+

改进RANSAC-SIFT算法在图像匹配中的研究

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激光杂志 2018年第1期39卷 114-118页

作者：赵明富陈海军宋涛邓思兴黄铮陈兵鲁姣重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室

移动机器人同时定位与地图创建（SLAM）过程中一直存在匹配度低以及匹配时间长的问题。为了降低误匹配率和匹配时间,本文首先用SIFT算法提取出特征点,然后根据匹配距离趋于一致性特点,利用算法对大部分非关联点进行了剔除,随后将剩余点... 详细信息

移动机器人同时定位与地图创建（SLAM）过程中一直存在匹配度低以及匹配时间长的问题。为了降低误匹配率和匹配时间,本文首先用SIFT算法提取出特征点,然后根据匹配距离趋于一致性特点,利用算法对大部分非关联点进行了剔除,随后将剩余点视为预匹配点进行RANSAC算法迭代以此达到精细匹配。匹配效果与直接用RANSAC算法图像处理结果进行了对比。实验对比了前后的匹配精度以及匹配时间,证明了改进RANSAC算法针对各种变换均具有提升匹配度的作用,其中匹配精度平均提高32%。实验进行了旋转、模糊、弯曲、干扰、光照、尺度等变化的对比,结果表明改进型RANSAC算法能够大幅度提高匹配精度以及缩短匹配时间,针对上述变换匹配效果明显提升。

关键词： SIFT特征提取改进型RANSAC 提高匹配精度

基于深度学习的扇束X射线荧光计算断层扫描自吸收校正

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激光与光电子学进展 2024年第18期61卷 60-68页

作者：孙孟英蒋上海李相朋黄鑫汤斌胡新宇罗彬彬石胜辉赵明富周密重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室重庆400054 重庆理工大学理学院重庆400054

在X射线荧光计算断层扫描(XFCT)成像过程中,样品本身对入射X射线以及荧光X射线的吸收衰减是制约其高质量图像重建的重要因素之一。本文提出一种基于深度学习的X射线荧光CT自吸收校正方法,利用基于U-Net的卷积神经网络学习原始投影数据... 详细信息

在X射线荧光计算断层扫描(XFCT)成像过程中,样品本身对入射X射线以及荧光X射线的吸收衰减是制约其高质量图像重建的重要因素之一。本文提出一种基于深度学习的X射线荧光CT自吸收校正方法,利用基于U-Net的卷积神经网络学习原始投影数据中的对称结构分布,从受自吸收影响的正弦图中恢复完备的投影数据。通过数值模拟建立扇束XFCT成像系统获得20000组荧光正弦图,实现网络训练、测试与验证,并通过Geant4软件仿真获得受自吸收影响的投影数据进行进一步验证。结果表明,训练良好的神经网络能对不完整的投影数据实现自吸收校正,进而提高重建图像的质量。

关键词：深度学习自吸收校正 X射线荧光计算断层扫描数值模拟

遗传算法优化小波阈值对水质光谱数据的去噪研究

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大气与环境光学学报 2021年第5期16卷 432-442页

作者：肖渝黄丽雯汤斌肖棋森赵明富李奉笑重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室重庆400054

针对紫外-可见光谱法水质检测系统易受到仪器本身和外界环境的噪声干扰,所测得的光谱数据存在大量系统和杂散光噪声的问题,在对紫外-可见光谱法水质检测系统的噪声源分析的基础上提出将遗传算法应用于小波阈值优化的去噪方法,并与小波... 详细信息

针对紫外-可见光谱法水质检测系统易受到仪器本身和外界环境的噪声干扰,所测得的光谱数据存在大量系统和杂散光噪声的问题,在对紫外-可见光谱法水质检测系统的噪声源分析的基础上提出将遗传算法应用于小波阈值优化的去噪方法,并与小波软阈值、SG平滑和中值滤波方法进行了对比。为评价去噪效果,对同一浓度的邻苯二甲酸氢钾标液的紫外-可见光谱数据进行去噪实验。在采用遗传算法选取小波最优阈值对标液进行去噪处理的同时,还采用传统小波软阈值去噪、SG平滑和中值滤波去噪作为对比。为验证该算法的实际可行性,进一步用这四种方法对某地排水沟和某污水处理厂排水口的实际水样光谱进行去噪处理。实验结果表明:基于遗传算法的小波阈值去噪效果良好,相较于传统的小波软阈值去噪、SG平滑和中值滤波的方法,信噪比分别提高了2.2994、5.7066、2.6155 dB,均方根误差分别减小了0.0028、0.0087、0.0033,峰值信噪比分别提高了2.0837、5.2569、2.7375 dB。基于遗传算法的小波阈值去噪算法不仅抑制了光谱数据中的噪声,同时也提高了系统精度,为紫外-可见光谱法水质光谱去噪处理提供了一种新的解决办法。

关键词：紫外-可见光谱法水质检测遗传算法小波阈值去噪

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融合多尺度上下文的点云语义分割方法

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年

作者：宋涛袁川马婧华陈挺光纤传感与光电检测重庆市重点实验室重庆理工大学机械工程学院

当前基于三维点云的语义分割方法较大程度上忽略了全局上下文信息，对点特征提取能力不足。针对该问题，本文提出一种结合特征表示增强和全局上下文聚合的点云语义分割网络。首先从显式三维空间和隐式特征空间为输入点云引入更多几何上... 详细信息

当前基于三维点云的语义分割方法较大程度上忽略了全局上下文信息，对点特征提取能力不足。针对该问题，本文提出一种结合特征表示增强和全局上下文聚合的点云语义分割网络。首先从显式三维空间和隐式特征空间为输入点云引入更多几何上下文和语义上下文，并通过双线性正则化改进点与通道描述符之间的依赖关系来保留充分的全局信息；然后结合空洞卷积扩大点云感受野，增强网络对上下文信息的提取能力；最终，通过融合不同编码层输出的多尺度上下文信息，实现了几何特征和语义信息的互补，提升模型对复杂场景的理解能力。在S3DIS和Semantic3D进行对比实验，本文提出方法的平均交并比分别达到71.9%和78.1%，较基线网络RandLA-Net分别提升了1.9%和0.7%。

关键词：语义分割三维点云特征表示增强空洞卷积多尺度上下文信息