摘要：重力数据的密度界面反演是位场数据解释中的一项主要工作,在区域构造演化、深部莫霍面确定等领域的研究中发挥重要作用.近年来,数据驱动的深度学习方法广泛地应用在地球物理数据处理与反演中,本文提出一种基于深度学习U-net网络的重力数据密度界面反演方法.首先,对半椭球体界面模型进行随机抽取和组合进而形成地下起伏界面数据集,并基于Parker正演理论对界面数据集进行重力异常正演计算,为深度学习网络模型的训练提供特征完备的数据源;其次,设计了基于U-net网络模型的深度学习界面反演算法,在传统的损失函数基础上增加光滑损失项和过拟合抑制项,提高重力界面反演结果的光滑性和收敛效率;最后通过测试样本集进行反演预测,验证建立深度学习网络模型的泛化性.本文通过理论模型和实际数据试验分析了本文方法在密度界面反演中的有效性和实用性,基于改进损失函数约束的深度学习界面反演方法有效地提高了密度界面反演的收敛效率和计算稳定性.

摘要：针对在肺结节分割过程中结节边缘像素点模糊导致模型分割精度低的问题,提出一种用于增强边缘特征的对称双分支结构分割模型GEU-Net(Gabor edge U-Net)。其主干分支使用U-Net来捕获结节整体视觉特征以及全局上下文信息,边缘分支则设计Gabor卷积模块提取结节边缘纹理特征,并通过跳跃连接对主干分支与边缘分支编码器提取到的特征进行融合。此外,提出一种融合交叉熵和Focal Loss的混合损失函数,用于解决两个分支在训练过程中存在的正负类样本不均衡问题。在公开数据集LIDC-IDRI以及LNDb上进行了结节分割实验,实验结果表明,GEU-Net分割模型在两个数据集上的Dice系数分别为92.79%和86.78%、平均交并比分别为87.53%和79.09%、召回率则分别为94.35%和87.43%,与基线算法相比分割性能得到了一定程度的改善。

摘要：利用成像光谱仪图谱合一的特性,研制了一台用于临床诊断及术中导航定位的棱镜-光栅-棱镜式小型医用成像光谱仪。介绍了该成像光谱仪的设计原理,根据应用需求对其光学系统进行了分析,测试了光谱分辨率、谱线弯曲、色畸变等重要光学参数。结果显示,该光谱仪的实际光谱分辨率优于5nm,满足应用需求。将该仪器与手术显微镜集成,进行了大鼠脑肿瘤在线诊断,获取了大鼠脑部胶质肿瘤的成像光谱数据。通过光谱数据分析,实现了脑肿瘤位置与大小的准确判断。该仪器具有光谱分辨率高、体积小、与手术显微镜有通用接口、可在手术中进行在线诊断等优点。

摘要：星点质心定位精度直接决定了星敏感器姿态测量精度的极限,其误差源之一是弥散斑模型的选取。星敏感器光学系统像差无法完全消除,必然影响弥散斑分布,研究光学像差对星点质心定位误差的影响对工程应用具有重要意义。文中以Gauss弥散斑模型为比较,研究了离焦等4种光学像差对星点质心定位的影响机理和分布规律,结合质心定位的物理过程推得光学像差影响下的误差解析式,并实现数值仿真,结果表明:光学像差形成不同的弥散斑模型,导致不同的星点质心定位误差分布;星点弥散斑边缘能量减弱趋势对质心定位误差影响较大,若控制光学像差使相应弥散斑边缘能量呈缓慢趋势减弱,则有利于定位误差的减小。光学像差影响下的星点质心定位误差分析对相应的误差补偿具有指导意义,提出的各光学像差的控制意见有利于指导星敏感器光学系统设计。

摘要：基于稀疏表示的目标跟踪算法多数利用稀疏系数计算目标位置信息,而忽略了稀疏表示过程中的残差所包含的信息.因此,本文设计了一种基于残差矩阵估计的跟踪模型.该模型在粒子滤波的框架下利用L_1范数分别约束稀疏表示系数与残差矩阵,并且利用L_2范数建立残差矩阵与观测模型之间的联系.本文给出了相应求解模型的表示系数与残差矩阵的迭代算法,并利用残差矩阵更新模板字典.相比应用稀疏系数的跟踪算法,本文算法考虑了残差矩阵对跟踪结果的影响,使得算法对于候选目标的评估更加精确,同时在模板更新部分引入残差矩阵,使得字典能够更好地描述目标的变化.实验数据表明,本文算法优于现今主流算法.

摘要：编码孔径光谱成像仪在实际应用中存在着编码模板与探测器分辨率不匹配从而降低系统分辨率的问题。针对该问题进行了两种情况分析,并通过数学理论建模给出了相应的解决方案。对于编码模板分辨率高于探测器分辨率这一情况,提出引入邻域嵌入超分辨技术的方法,实现了基于压缩感知的超分辨光谱成像。对于编码模板分辨率低于探测器分辨率这一情况,提出区块阈值划分的编码孔径,将编码微元按照区块阈值重新划分并进行灰度分级,从而实现低分辨率编码模板的高分辨率编码孔径。利用梯度投影稀疏重构(GPSR)算法进行数据立方体重建,实验结果表明:运用基于超分辨理论的编码孔径快照光谱成像系统所测得的光谱图像更精准,内容更丰富;采用基于区块阈值划分的编码孔径的编码孔径快照光谱成像系统具有更高的空间分辨率和光谱分辨率。结果证实优化后的编码孔径快照光谱成像系统,其分辨率和成像质量大幅度提升,并实现了高分辨率元件的100%利用。

摘要：胃镜、喉镜、纤维支气管镜等内窥镜检查时，通常采用表面麻醉，患者仍会有强烈的恶心、呛咳等不适感，甚至并发喉痉挛、心律失常、心肌梗死、脑出血等。一直困扰无痛镜检开展的原因是麻醉后呼吸抑制，而且麻醉与内镜共用气道。造成辅助通气困难。如何在镜检的同时进行正压通气也是阻碍无痛镜检推广的瓶颈。为此，本科室设计了一种经口内镜检查的专用面罩，并已经获得专利授权（专利号：ZL200920093619．6），用于无痛镜检取得了较好的效果，现总结如下。

摘要：设计了多功能坐站辅助型如厕轮椅机械结构。通过变杆长及变杆位的线性联动设计,使系统内外支撑杆对座位托举上升实现人体站起和迎候式辅助人体坐下的功能;加设扶手装置实现准确控制外支杆定点纵向位移,使机构在运行过程中辅助患者拟合对标健康人体正常站起轨迹进行坐下和站起的效果。对标健康人体的站、坐运动轨迹在Matlab软件中经归一标准化处理后得出。通过软件进行结构仿真模拟表明,该结构能够完成根据对标健康人体坐站运动轨迹进行运动康复辅助的效果。加设坐便圈及移动轮后可实现如厕动作辅助或轮椅移动功能。通过有限元软件,以质量最小为目标,设置约束条件,在保证机械结构力学性能的前提下极大降低了耗材质量。

摘要：阐述了定向耦合电光开关的基本结构及工作原理,利用耦合模理论和电光调制理论,在1550nm波长下,对器件的结构参量进行了优化,并对其传输光谱、开关电压、插入损耗、串扰等特性进行了分析.模拟过程中,考虑了因金属电极和聚合物材料引起的模式损耗.器件的结构参量优化值为:波导芯截面尺寸为1.7×1.7μm2,波导芯与电极间的限制层厚度为1.5μm、电极厚度为0.15μm,波导间的耦合间距为2.0μm,相应的耦合长度为2926μm.模拟结果表明,本文所设计的器件在开关转换电压0和17.4V下,在1534到1565nm的波长范围内,器件的插入损耗小于0.16dB,串扰小于-20dB,耦合区在2734～3120μm范围内,器件的插入损耗小于0.22dB,串扰小于-20dB.

摘要：当前传统点对点激光通信技术已经得到了长足进步,为了探索在有限范围内实现局域激光广播的有效手段,提出了一种适用于短距离水平链路激光广播的有效方法,设计了相应的验证性广播通信系统,并在光功率最优分配的角度上对激光广播进行了系统建模研究。首先,从光功率衰减的角度对激光扩束理论模型和平行光幕理论模型进行了分析和对比,揭示了平行光幕通信模型的光功率损失模型;其次,结合高斯光束光学成像变换理论模拟了平行光幕的远场场强分布情况,通过一个领先的光学和照明设计软件,揭示了光幕远场分布与传输距离的关系;最后,通过在不同信道环境下的野外通信实验验证了平行光幕理论模型的优越性与可行性。