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视频孪生技术研究及在粮食信息化中的应用展望
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作者 李智慧 张毅 甄彤 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第17期1-16,共16页
视频孪生技术的快速发展正在推动各行业的智能化进程。通过系统梳理该技术的发展现状,并总结其在医院、工厂、水库等领域的典型应用,展示出视频孪生在提升管理效率、保障公共安全、优化资源分配方面的显著潜力。当前,粮库管理存在实时... 视频孪生技术的快速发展正在推动各行业的智能化进程。通过系统梳理该技术的发展现状,并总结其在医院、工厂、水库等领域的典型应用,展示出视频孪生在提升管理效率、保障公共安全、优化资源分配方面的显著潜力。当前,粮库管理存在实时监控、异常检测及数据集成方面的局限性,难以满足现代化粮食管理需求。基于此,进一步展望视频孪生技术在粮库信息化管理中的应用,重点分析其在粮情监测、设备智能管理、环境调控、异常检测等方面的创新性应用前景,为粮食安全管理提供高效、智能的解决方案,助力提升管理水平和粮食储备的安全保障。 展开更多
关键词 视频孪生技术 粮库管理 实时监控 粮库异常检测 粮食信息化
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信息技术在粮食多式联运系统中的应用与展望
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作者 祝玉华 郭少华 +1 位作者 李智慧 甄彤 《中国粮油学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期196-205,共10页
粮食作为国计民生的重要物资,其稳定、高效的运输对于保障国家粮食安全具有至关重要的意义。本文从多式联运高效衔接技术、路径优化、信息共享、一体化监控平台等方面阐述了多式联运信息化发展现状,并针对信息技术在粮食多式联运方面的... 粮食作为国计民生的重要物资,其稳定、高效的运输对于保障国家粮食安全具有至关重要的意义。本文从多式联运高效衔接技术、路径优化、信息共享、一体化监控平台等方面阐述了多式联运信息化发展现状,并针对信息技术在粮食多式联运方面的应用以及现存问题,提出了一种基于北斗/5G和SPC的粮食多式联运粮情动态监测的方法。利用北斗+5G融合定位以及北斗短报文通信方式,弥补了运输车辆在室内、城市密集区等复杂环境下的精准定位和通信的不足。通过设置粮情状态判定规则结合下位机传感器采集数据进行分析,绘制SPC动态控制图,在实现对粮情状态实时监控的同时,可通过观测数据波动情况预测潜在风险,提前干预,减少粮食在途损耗。最终,为未来打造粮食多式联运高效衔接一体化智能监管平台提供支撑。 展开更多
关键词 粮食物流 多式联运 北斗+5G 动态监测 SPC
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粮食多式联运区块链分级多链溯源模型
3
作者 祝玉华 孟利奥 +1 位作者 甄彤 李智慧 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第3期195-201,F0003,共8页
随着我国粮食物流在公铁水多式联运过程中面临的挑战日益增多,信息共享和管控成为关键问题。针对传统的粮食溯源体系面临数据中心化、信息不透明、数据易伪造等问题,提出一种粮食多式联运区块链分级多链溯源模型。该模型包含一级链Ms—R... 随着我国粮食物流在公铁水多式联运过程中面临的挑战日益增多,信息共享和管控成为关键问题。针对传统的粮食溯源体系面临数据中心化、信息不透明、数据易伪造等问题,提出一种粮食多式联运区块链分级多链溯源模型。该模型包含一级链Ms—Raft算法、二级链R—PBFT算法和智能合约算法,一级链和二级链通过哈希锁定相互锚定,保证数据传输的可靠性。对比试验表明,分级多链模型的写入吞吐量为170 tps、读取吞吐量为280 tps、平均记账时延为0.25 s、平均写入时延为0.50 s、平均查询时间为0.41 s,与单链模型相比有更高的网络性能、共识效率和运行效率,且安全性更高,满足粮食多式联运溯源的需求。 展开更多
关键词 粮食多式联运 区块链 溯源 跨链技术
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基于可见光和先进成像技术的粮食不完善粒快速检测研究进展 被引量:1
4
作者 葛宏义 郭春燕 +7 位作者 蒋玉英 张元 孙振雨 季晓迪 吴旭阳 冯博 周文慧 王恒 《食品工业科技》 北大核心 2025年第6期30-42,共13页
粮食中不完善粒的存在会降低粮食质量,影响粮食加工产品的品质,并且不完善粒的含量会影响粮食在国家规定的收购标准中的质量等级评定,造成经济损失。传统的检测方法包括人工检测法和化学试剂法等,这些方法存在主观性强、耗时较长等问题... 粮食中不完善粒的存在会降低粮食质量,影响粮食加工产品的品质,并且不完善粒的含量会影响粮食在国家规定的收购标准中的质量等级评定,造成经济损失。传统的检测方法包括人工检测法和化学试剂法等,这些方法存在主观性强、耗时较长等问题,难以满足目前前沿研究向快速、准确检测发展的主要趋势。可见光成像技术操作简便且成像速度较快,但其无法识别粮食内部的特征信息。具有高分辨率和快速检测等优势的先进成像技术也成为粮食不完善粒检测领域的重要研究热点之一。本文综述了用于粮食不完善粒检测的成像技术,包括可见光成像、X射线、热成像、高光谱和多光谱成像以及太赫兹成像等,对这些技术的优缺点进行讨论和比较。分别从粮食的视觉外观和内部特征信息两方面进行介绍,总结了成像技术与机器学习方法结合在粮食不完善粒检测方面的研究进展。最后提出现阶段存在的问题并进行讨论,对未来改进方向进行展望,为粮食不完善粒检测的创新应用提供重要参考。 展开更多
关键词 不完善粒 可见光成像 X射线成像 热成像 高光谱和多光谱成像 太赫兹成像 机器学习
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面向通信空白场景的DRL辅助FANET双跳信息增强路由协议
5
作者 郭歆莹 李明 朱春华 《无线电通信技术》 北大核心 2025年第5期929-939,共11页
针对飞行自组网(Flying Ad Hoc Network,FANET)在通信空白场景下存在的高时延问题,提出了一种深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)辅助的双跳信息增强路由协议(Double-Hop Information Enhanced Routing Protocol,DHRP)。为... 针对飞行自组网(Flying Ad Hoc Network,FANET)在通信空白场景下存在的高时延问题,提出了一种深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)辅助的双跳信息增强路由协议(Double-Hop Information Enhanced Routing Protocol,DHRP)。为了实现有效的路由决策,采用马尔可夫决策过程(Markov Decision Process,MDP)对路由行为进行建模,在状态空间设计中结合了节点位置信息与链路信道容量,并综合考虑了双跳范围内的网络信息,以深度值网络为核心,在融合实时网络状态动态调整机制的奖励函数引导下,做出最优下一跳路由决策。实验结果表明,在通信空白场景下,DHRP相较于现有的路由方案,显著降低了FANET的平均端到端时延。此外,在不同节点规模和网络拥塞条件下,DHRP均表现出优越的适应性和鲁棒性,通过对动态网络环境的实时感知与智能决策机制,有效保障了整体网络性能。 展开更多
关键词 飞行自组网 通信空白 深度强化学习 双跳信息 路由协议
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一种基于ESP32-CSI的粮食水分检测方法 被引量:4
6
作者 高向上 杨卫东 沈二波 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期426-433,共8页
为实现粮食水分的低成本快速准确测量,将小型化的信道状态信息(channel state information,CSI)采集设备用于粮食水分检测,采用随机森林和主成分分析两种特征选择算法对CSI的振幅指标进行特征子载波提取,基于选择的特征子载波对10种粮... 为实现粮食水分的低成本快速准确测量,将小型化的信道状态信息(channel state information,CSI)采集设备用于粮食水分检测,采用随机森林和主成分分析两种特征选择算法对CSI的振幅指标进行特征子载波提取,基于选择的特征子载波对10种粮食水分进行分类,考虑到之后其移动化场景中的应用受限于功耗以及算力,选取结构较为简洁、运算速度较快、算力要求不高的宽度学习系统(broad learning system,BLS)应用于CSI数据的处理,同时与传统的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)在精确度和训练时间两个方面进行对比,最后动态地增加宽度学习系统的增强节点.试验结果表明:主成分分析(principal component analysis,PCA)算法最大限度地消除了CSI数据中的冗余信息,BLS相较于卷积神经网络不仅获得了更快的速度而且在准确率方面也优于CNN算法,因此PCA-BLS组合获得了最佳的分类效果;增加增强节点的数量后,训练时间虽然有所延长,但在一定程度上提高了识别准确率. 展开更多
关键词 粮食水分 信道状态信息 小型化 振幅 宽度学习系统
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水下无线光通信模型及其实验研究进展
7
作者 杨尚君 梁静远 柯熙政 《光通信技术》 北大核心 2024年第6期1-5,共5页
为了分析水下无线光通信技术在海洋湍流中的传输行为,基于水下非视距(NLOS)传输模型、水下信道模型和相关实验,对水下无线光通信技术进行了全面总结,并分析了蓝绿光在3种不同NLOS传输模型下的传输特性。结合先前的实验结果,阐述了光在... 为了分析水下无线光通信技术在海洋湍流中的传输行为,基于水下非视距(NLOS)传输模型、水下信道模型和相关实验,对水下无线光通信技术进行了全面总结,并分析了蓝绿光在3种不同NLOS传输模型下的传输特性。结合先前的实验结果,阐述了光在水下传输过程中吸收散射及湍流效应对水下折射率结构常数和概率分布的影响机理。同时,对水下光通信实验进行了总结,通过研制的光学系统验证了不同传输速率和不同距离下的水下光通信性能,并对水下无线光通信未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 水下无线光通信 蓝绿光 非视距 信道模型 湍流
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基于测量的典型工业物联网场景毫米波信道特性分析
8
作者 王丽红 朱春华 杨靖雅 《无线电通信技术》 北大核心 2024年第5期876-885,共10页
为更好地补充和扩展典型工业物联网(Industrial Internet of Things,IIoT)场景中毫米波频段电波传播特性的研究,并满足IIoT在连接性、可靠性、安全性、智能化和覆盖性等方面的更高需求,在26 GHz频段下,对典型IIoT场景进行了信道测量与... 为更好地补充和扩展典型工业物联网(Industrial Internet of Things,IIoT)场景中毫米波频段电波传播特性的研究,并满足IIoT在连接性、可靠性、安全性、智能化和覆盖性等方面的更高需求,在26 GHz频段下,对典型IIoT场景进行了信道测量与特性分析。研究涉及的典型工业场景包括不同设备布置密度的工业密集场景和工业稀疏场景。基于实测数据,对上述两种工业环境下的信道特征参数进行了萃取,并在此基础上分析和比较了两种典型工业场景的毫米波信道特性。研究发现,由于工业密集场景存在大量金属设备会对信号产生强反射,导致其路径损耗指数小于工业稀疏场景,且莱斯K因子更小、时延扩展更大。当接收端使用相控阵天线时,通过波束跟踪可以实时调整波束方向,从而提高信号的传输效果,减小信号传播时延。对IIoT场景信道特性的准确分析将有助于理解信号在工业环境中的传播规律,预测和评估通信系统的传输可靠性,进而优化系统设计和网络规划,确保IIoT应用的高效稳定运行。 展开更多
关键词 工业物联网 信道特性 宽带信道测量 毫米波信道
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遥感影像中种植作物结构分类方法综述
9
作者 甄彤 张威振 李智慧 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第8期35-48,共14页
遥感影像中的农作物种植结构分类具有重要应用价值。综述了遥感影像的主要分类技术,包括光谱特征、纹理特征、时序特征和多源数据融合等方法;重点分析了传统分类方法以及卷积神经网络等深度学习技术在提升分类精度和效率方面的表现。研... 遥感影像中的农作物种植结构分类具有重要应用价值。综述了遥感影像的主要分类技术,包括光谱特征、纹理特征、时序特征和多源数据融合等方法;重点分析了传统分类方法以及卷积神经网络等深度学习技术在提升分类精度和效率方面的表现。研究结果表明,结合多源遥感数据与深度学习模型显著提高了复杂环境下的作物分类效果,尤其在处理多时相数据时表现突出。未来,遥感影像分类将通过算法优化和数据融合,进一步推动精准农业的发展与智能化管理系统的构建。 展开更多
关键词 遥感技术 农作物分类 深度学习 数据融合
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V2V通信中基于检测放大转发的高可靠通感一体化空间调制
10
作者 杨静 吴家奇 +1 位作者 范亚君 朱春华 《无线电通信技术》 北大核心 2025年第2期235-243,共9页
针对车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)由于车辆距离过远或被障碍物阻挡而导致车对车(Vehicle to Vehicle,V2V)通信可靠性下降的问题,提出了一种基于检测放大转发(Detected Amplify and Forward,DAF)的高可靠通感一体化(I... 针对车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)由于车辆距离过远或被障碍物阻挡而导致车对车(Vehicle to Vehicle,V2V)通信可靠性下降的问题,提出了一种基于检测放大转发(Detected Amplify and Forward,DAF)的高可靠通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)空间调制(Spatial Modulation,SM)算法。该算法利用ISAC的雷达探测功能,选取信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)最大的车辆作为中继车辅助源车将信号转发至目的车。在中继车处通过DAF消除噪声累积,提高V2V通信可靠性。在此基础上引入SM算法,利用发送信号的稀疏特性降低邻道干扰以进一步提高V2V通信可靠性。通过理论推导得出中断概率(Outage Probability,OP),仿真验证了不同跳数下发射功率对OP的影响。分析了算法的复杂度和时延。结果表明在不同场景下,该算法在一定复杂度下有效提高了V2V通信的可靠性。该研究为车载自组织网络V2V通信长距离传输提供了低时延且高可靠性的理论支撑。 展开更多
关键词 车载自组织网络 车对车通信 通感一体化 空间调制 检测放大转发
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数字孪生技术及其在粮库中的应用综述 被引量:1
11
作者 彭海龙 祝玉华 +3 位作者 甄彤 李智慧 张庆辉 潘泉 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第15期54-71,共18页
数字孪生技术实现了数字世界与物理世界的无缝连接。分析得出数字孪生技术其独特的数字化、信息化、智能化特点,且具有一定复杂性,需要建模与仿真、传感与监测、大数据、先知先觉与决策、虚拟现实与可视化技术集群的协同加持。其在航天... 数字孪生技术实现了数字世界与物理世界的无缝连接。分析得出数字孪生技术其独特的数字化、信息化、智能化特点,且具有一定复杂性,需要建模与仿真、传感与监测、大数据、先知先觉与决策、虚拟现实与可视化技术集群的协同加持。其在航天航空、智慧城市、智能制造、能源、医疗健康、水利、建筑等领域都有着实例化的应用,强力驱动各领域数字化、智能化转型。在粮食领域,数字孪生技术同样能大力促进粮食信息化的发展。数字孪生技术为粮库赋能,实现了粮库的粮情监测及预测、智能通风、能耗监测及预测、运粮车出入库监测以及粮库安防监测等功能,数字孪生粮库促进了无人粮库的建设,实现粮库信息化、智能化的同时也有力保障了粮食安全。 展开更多
关键词 数字孪生 粮食信息化 智能通风 粮食安全
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基于改进EfficientNet的轻量化小麦不完善粒识别模型 被引量:1
12
作者 于锦龙 于俊伟 +2 位作者 张自豪 潘泉 母亚双 《中国粮油学报》 北大核心 2025年第2期192-202,共11页
针对现有基于卷积神经网络的小麦不完善粒识别模型复杂度高、难以部署等问题,提出了一种基于EfficientNet-B0改进的轻量化小麦不完善粒识别模型ML-EfficientNet。首先,对CBAM注意力模块进行改进,提出了一种轻量级的注意力模块LCSA并使用... 针对现有基于卷积神经网络的小麦不完善粒识别模型复杂度高、难以部署等问题,提出了一种基于EfficientNet-B0改进的轻量化小麦不完善粒识别模型ML-EfficientNet。首先,对CBAM注意力模块进行改进,提出了一种轻量级的注意力模块LCSA并使用LCSA模块替换原网络中的SE模块,使模型能同时捕获通道信息与空间信息,提升模型的识别能力。然后,借鉴CSPnet思想对MBConv的结构进行调整,在减少模型参数量的同时提升模型识别正确率。最后,在模型的首个卷积层后加入LCSA模块,进一步增强模型的特征提取能力。实验结果表明,ML-EfficientNet模型的识别准确率为95.71%,参数量为2.863 M、浮点计算量为0.376 G。较改进前识别精度提升了1.57%,参数量减少60%,浮点计算量减少9%,能够有效地进行小麦不完善粒的识别任务,为智慧农业提供有益支持。 展开更多
关键词 小麦不完善粒识别 EfficientNet-B0 轻量化 注意力机制
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RIS辅助无人机通信系统波束赋形双重循环优化算法 被引量:2
13
作者 郭歆莹 刘龙飞 朱春华 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期67-74,共8页
为提高复杂城市环境中无人机(UAV)集成可重构智能表面(RIS)构成的RIS-UAV中继通信系统的频谱效率,研究了定轨迹RIS-UAV中继通信系统的最大化系统下行和速率问题,构建了一个联合主被动波束赋形的多变量非凸优化问题。为了解决该问题,设... 为提高复杂城市环境中无人机(UAV)集成可重构智能表面(RIS)构成的RIS-UAV中继通信系统的频谱效率,研究了定轨迹RIS-UAV中继通信系统的最大化系统下行和速率问题,构建了一个联合主被动波束赋形的多变量非凸优化问题。为了解决该问题,设计了一种基于分式规划(FP)的流形优化的低复杂度交替优化双重循环算法。首先,通过FP算法将问题化简;其次,利用标准凸优化算法设计基站主动波束赋形,利用流形优化算法设计RIS被动波束赋形;最后,通过内外双重循环交替迭代优化直至收敛。仿真结果表明:所提算法与经典方案对比具有较好的收敛性和较低的复杂度,且在最大发射功率为20 dBm时,和速率比随机相位方案实现大约6 dB的增益。此外,RIS采用3 bit离散相移时系统和速率性能与连续相移近似。 展开更多
关键词 无人机 可重构智能表面 波束赋形 分式规划 流形优化
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基于太赫兹时域光谱的淀粉品种分类研究
14
作者 魏涛 王恒 +4 位作者 葛宏义 蒋玉英 张元 温茜茜 郭春燕 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第7期1866-1873,共8页
淀粉作为一种主要的储存碳水化合物,是人类饮食中的主要能量来源,提供了人体50%以上的能量需求。同时,淀粉及其深加工行业是关乎国计民生的基础产业。然而,鉴于淀粉种类的多样化,并且它们在外观上相似度较高,直接对它们进行区分比较困难... 淀粉作为一种主要的储存碳水化合物,是人类饮食中的主要能量来源,提供了人体50%以上的能量需求。同时,淀粉及其深加工行业是关乎国计民生的基础产业。然而,鉴于淀粉种类的多样化,并且它们在外观上相似度较高,直接对它们进行区分比较困难,一些不法商家往往会将价格较低的淀粉包装成价格较高的淀粉来抬高价格。因此,对淀粉品种进行分类对我国食品加工和工业生产具有重要的实际应用意义。太赫兹(Terahertz,THz)技术作为一种高效的非破坏性、非接触和无标签的光学方法,在与物质作用时不会发生有害的电离辐射,可同时获得样品的吸收系数等光学参数,具有较高的信噪比和检测灵敏度,已被众多学者应用于农产品品质检测方面。为实现对淀粉品种的快速无损鉴别,从禾谷类淀粉与根茎类淀粉中选取了五种最为常见的淀粉样品作为样本,利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术获取其光谱信息,并根据实验数据计算了不同品种淀粉在0.2~1.2 THz波段的吸收系数;之后结合Savitzky-Golay(S-G)平滑、多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)三种预处理方法对原始光谱进行处理。采用主成分分析(PCA)根据累计贡献率超过95%提取特征数据,选取了前3个主成分,随后应用支持向量机(SVM)方法建立多分类模型。选取了三种核函数(linear,radial basis functions,polynomial)对不同品种淀粉类型进行了识别。结果显示:PCA-SVM-polynomial结合SG平滑对淀粉品种分类建模效果最好,其中测试集平均准确率为0.9419,Kappa系数为0.933,F1得分为0.9417。此外,还将该方法与逻辑回归(LR)、决策树(DT)、随机森林(RF)进行了比较,研究结果表明PCA-SVM优于其他方法,也证明了太赫兹技术对淀粉品种鉴别的可行性,对食品加工业的现代化及淀粉基产品的开发具有重要的实际应用价值。 展开更多
关键词 太赫兹时域光谱 淀粉 无损鉴别 多分类
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基于太赫兹成像技术的GFRP复合材料缺陷检测研究
15
作者 张元 周文慧 +5 位作者 葛宏义 蒋玉英 郭春燕 王恒 温茜茜 王雨欣 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第7期1874-1881,共8页
玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP)以其轻质、抗冲击且高强度的显著特性,在航空航天、汽车制造以及建筑结构等诸多领域得到广泛应用。然而,复合材料制造期间,气孔、裂纹等缺陷屡见不鲜,此类问题会对材料结构的力学强度造成严重影响,不... 玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP)以其轻质、抗冲击且高强度的显著特性,在航空航天、汽车制造以及建筑结构等诸多领域得到广泛应用。然而,复合材料制造期间,气孔、裂纹等缺陷屡见不鲜,此类问题会对材料结构的力学强度造成严重影响,不但损害产品质量,甚至可能致使整个结构件报废,给企业带来巨额经济损失。为应对这一挑战,本研究运用先进的太赫兹成像技术对具有不同缺陷的环氧玻璃纤维复合材料展开检测。首先,依据太赫兹波在透射模式下的传播原理,采用基于时延差的测厚方法,对不同深度的缺陷进行精确检测计算,将误差成功控制在0.1 mm以下,取得了令人满意的检测成效。其次,针对不同大小缺陷面积的定量化检测问题,本研究把环氧玻璃纤维缺陷的原始彩色图像转换为相应的灰度图像,接着运用四种阈值分割方法对灰度图像进行二值化处理,最后通过区域标记能够算出缺陷部分的像素个数,再通过缺陷像素与总像素的比值确定缺陷的面积大小。结果表明,采用人工阈值分割法选取合适的阈值进行分割后,检测面积和实际面积均方根误差能达到1.368,检测面积与实际面积极为接近。该实验证实,太赫兹成像技术与图像处理方法相结合,能够对缺陷的位置和面积进行量化,为进一步推动复合材料缺陷检测技术的发展提供了重要的参考依据。这一研究成果为其他类型复合材料的缺陷检测和质量监督提供了新的方法与手段,具有重大的参考价值和启示意义,有助于提升复合材料制品的质量。本研究中太赫兹成像技术的应用,不但提升了GFRP缺陷检测的准确性与可靠性,还为复合材料行业提供了更为有效的质量监督方式。这些工作为未来复合材料制造与检测领域带来了新的思路和发展方向,有望推动该领域的科学进步与技术创新,为产业发展产生积极影响。 展开更多
关键词 太赫兹 复合材料 缺陷识别 无损检测 太赫兹成像
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超表面在太赫兹超分辨率成像中的应用研究进展
16
作者 李广明 葛宏义 +4 位作者 蒋玉英 张元 孙庆成 郑慧芳 李兴 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2101-2109,共9页
太赫兹(Terahertz,THz)辐射具有高穿透性、低能量特性以及独特的指纹谱特性,在无损检测、生物医学成像、安全检查和通信等领域具有广泛应用前景。传统THz成像系统受限于较长的波长及波段内缺乏高透射率天然材料的限制,其在分辨率和灵敏... 太赫兹(Terahertz,THz)辐射具有高穿透性、低能量特性以及独特的指纹谱特性,在无损检测、生物医学成像、安全检查和通信等领域具有广泛应用前景。传统THz成像系统受限于较长的波长及波段内缺乏高透射率天然材料的限制,其在分辨率和灵敏度方面存在显著不足,难以满足高精度与痕量检测的技术需求。超表面由亚波长尺度的结构单元构成,可通过对电磁波相位、振幅及偏振的调控,实现对THz波传播的精确控制,突破传统光学系统的衍射极限,为THz超分辨率成像提供了解决思路。本文综述了超表面在THz超分辨率成像中的最新研究进展,重点阐述了多种超表面结构类型的设计原理及应用表现。共振结构通过在特定频率下的局域场增强实现高对比度成像;梯度相位结构通过相位渐变实现THz波的精确引导;多层超表面则依托叠层设计实现对相位与振幅的复杂调控;亚波长光栅凭借精细的波前控制能力在超分辨率成像中表现出优越性能;而超材料反射阵列则在无需透镜的条件下实现高分辨率的波前调制。探讨了实现高效THz超表面的关键设计要素,包括结构设计策略、材料选取及相位与振幅的精确调控方法,并分析了优化设计与新型材料在提升THz成像性能及拓展其应用范围方面的潜力。此外,针对当前THz成像中超表面技术面临的制造工艺复杂性、系统兼容性不足及材料响应限制等挑战,提出了未来的研究方向,主要包括:一是开发新型低损耗材料,以提升THz波的传输效率和相位控制能力;二是结合人工智能,优化超表面的设计和性能;三是推动系统集成与微型化,开发便携式THz成像设备,拓展其在高精度成像、医疗诊断和安全检查等领域的应用。随着新材料、智能设计和微型化技术的不断进步,THz超表面技术有望在未来实现更广泛的应用,推动高精度成像和便携式设备的普及,为科学探索和工业创新开辟新的可能性。 展开更多
关键词 太赫兹成像 超材料 超表面 超分辨率成像 波前调控
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基于遗传算法的多频段太赫兹类电磁诱导透明超材料传感器的优化设计
17
作者 葛宏义 贾志远 +5 位作者 蒋玉英 张元 吴旭阳 季晓迪 孙振雨 崔光远 《量子电子学报》 北大核心 2025年第3期369-380,共12页
超材料的类电磁诱导透明(EIT)效应提供了一种独特的方法来增强光与物质的相互作用,在高灵敏传感方面显示出巨大的应用潜力。然而,传统的太赫兹超材料优化方法主要依赖于研究者的经验,如何快速优化并实现多频段的高灵敏度仍然具有挑战性... 超材料的类电磁诱导透明(EIT)效应提供了一种独特的方法来增强光与物质的相互作用,在高灵敏传感方面显示出巨大的应用潜力。然而,传统的太赫兹超材料优化方法主要依赖于研究者的经验,如何快速优化并实现多频段的高灵敏度仍然具有挑战性。针对以上问题,本工作采用遗传算法,设计并优化了一种具有类EIT效应的超材料传感器,通过三维电磁场仿真计算与遗传算法的结合实现参数的自动优化。结果表明,使用遗传算法优化结构参数可以减少大量重复的人工操作,提高了设计效率。设计的传感器在0.3~1.5 THz频率范围内产生了三个类EIT透明窗口,通过衬底刻蚀的方法增强了电场与待测分析物的耦合,显著提高了传感器的灵敏度。此外,为验证所设计的EIT超材料作为生物传感器的潜力,还对农药分析物进行了模拟传感。结果表明该传感器能够通过共振频移辨别不同折射率的物质,并且具有多点特征匹配的优势,在传感检测领域具有广阔的发展前景。 展开更多
关键词 光电子学 太赫兹超材料 类电磁诱导透明 多频段 高灵敏度
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基于VO_(2)与光敏硅的双功能可切换THz超材料吸收器
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作者 葛宏义 贾柯柯 +5 位作者 蒋玉英 张元 季晓迪 贾志远 补雨薇 张玉洁 《电子学报》 北大核心 2025年第2期395-408,共14页
传统可调谐太赫兹宽带吸收器大多具有结构复杂和功能单一等特点,使其实际应用场景受到局限.针对这一问题,本文基于二氧化钒(VO_(2))的热相变特性与光敏硅(Si)的泵浦光敏感特性提出了一种双功能THz超材料吸收器.通过调节VO_(2)与Si的电... 传统可调谐太赫兹宽带吸收器大多具有结构复杂和功能单一等特点,使其实际应用场景受到局限.针对这一问题,本文基于二氧化钒(VO_(2))的热相变特性与光敏硅(Si)的泵浦光敏感特性提出了一种双功能THz超材料吸收器.通过调节VO_(2)与Si的电导率不仅可实现宽带吸收与电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)之间的动态切换,还可以动态调节吸收率与EIT谐振峰的振幅值.当σ(VO_(2))=2×10^(5) S/m且σ(Si)=10 S/m时,吸收器在1.24~3.65 THz范围内表现为平均吸收率在94%以上的宽频带吸收.当σ(VO_(2))=20 S/m且σ(Si)=1×10^(6) S/m时,吸收器的透射传输曲线表现为EIT效应,在1.50~2.50 THz范围内形成了幅度大于90%的谐振透明窗口.此外,利用阻抗匹配和等效电路理论进一步分析了吸收器的物理机制.随后分析了EIT谐振峰的折射率传感特性,f1和f2的传感灵敏度分别为224 GHz/RIU和310 GHz/RIU,Q值分别为3.82和18.5,具有良好的传感性能.最后分析了EIT窗口的慢光效应,结果表明该器件具有良好的慢光效果.本文提出的吸收器结构简单、工作频带宽、可调谐范围大并且双功能可切换,未来在光学器件、电磁隐身和传感检测等领域具有潜在的应用前景. 展开更多
关键词 太赫兹 超材料吸收器 宽带吸收 电磁诱导透明
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轻量级网络模型在玉米病害识别与产量预测方面的研究进展
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作者 苏闪闪 吴建军 +1 位作者 李智慧 甄彤 《江苏农业学报》 北大核心 2025年第8期1655-1664,共10页
随着智慧农业的发展,轻量级网络模型因其计算效率高、模型参数少等优势,在资源受限的农业环境中显示出巨大潜力。本文从轻量级网络模型的定义、特点及主流模型的特点等方面对近年来轻量级网络模型在玉米病害识别与产量预测方面的研究进... 随着智慧农业的发展,轻量级网络模型因其计算效率高、模型参数少等优势,在资源受限的农业环境中显示出巨大潜力。本文从轻量级网络模型的定义、特点及主流模型的特点等方面对近年来轻量级网络模型在玉米病害识别与产量预测方面的研究进行综述,详细分析了轻量级网络模型在玉米病害识别和产量预测中的实际应用效果,同时指出其在实际应用中面临的挑战,结合现有研究基础提出了针对性的解决方向,旨在帮助研究人员快速、系统了解该领域的相关研究成果,推动轻量级网络模型在农业领域的广泛应用,促进智慧农业的进一步发展。 展开更多
关键词 轻量级网络模型 玉米病害识别 产量预测
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基于THz光谱和多信息融合的小麦品质无损检测研究 被引量:6
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作者 葛宏义 蒋玉英 +1 位作者 张元 廉飞宇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3338-3342,共5页
为进一步提高不同品质小麦分类模型的检测精度,提出采用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS),融合小麦样品的吸收光谱和折射率光谱信息,对其品质进行检测识别。以正常小麦、发芽小麦、霉变小麦和虫蚀小麦样品为研究对象,获取样品THz波段光学参... 为进一步提高不同品质小麦分类模型的检测精度,提出采用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS),融合小麦样品的吸收光谱和折射率光谱信息,对其品质进行检测识别。以正常小麦、发芽小麦、霉变小麦和虫蚀小麦样品为研究对象,获取样品THz波段光学参数,在特征层选用AdaBoost(AdaBoost)分类器和支持向量机(SVM)方法,建立了小麦品质多项光学指标的分类融合模型。并将融合模型的识别结果进行比较,结果表明融合模型对小麦样品的识别率达到95%。最后,为了验证融合模型的有效性,将其与单光谱分析回归模型进行了对比,表明融合模型比单光谱模型在小麦样品的识别率上有了较大的提高,且SVM融合模型的识别率最高,是一种最优的多源信息融合方法。 展开更多
关键词 THz光谱 多元信息融合 SVM 小麦品质
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