光电科学与工程

• 基于2D-3D-CBAM的偏振高光谱溢油分类方法研究

  涂田帙;江晟;史浩东;

  针对传统识别油品类型能力不足的问题，提出了一种3D光谱卷积+2D偏振编码+CBAM自适应融合网络（2D-3D-CBAM）模型实现油品类型的高精度识别。首先，采用3D卷积提取光谱反射率特征，完整保留高光谱数据的波段连续响应特性，捕获油品的空间纹理信息；其次，构建独立偏振分支对偏振信息进行特征建模，挖掘偏振信息中蕴含的油膜表面反射与散射物理特性差异；最后，引入通道-空间注意力机制实现多模态特征的自适应融合与增强。基于实验室构建的高光谱偏振油类数据，与传统CNN模型开展对比实验，结果表明，2D-3D-CBAM在分类准确率为95.8%、Macro-F1为0.945、Kappa为0.923等指标上均取得较好表现，优于2D-CNN、3D-CNN和Pol-CNN，验证了在溢油识别中的有效性。

  2025年06期 v.48;No.208 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1303K]
  

• 金属各向异性粗糙面中波红外方向性辐射模型研究

  李冰;张烨;谭勇;陈桂波;

  为研究金属材料在中波红外波段（3.7～4.8??m）的方向性辐射特性，在40～200℃温区下获取了铝合金样品在不同天顶角及打磨前后方位角的辐射观测数据。基于多角度测量结果，构建了一个由半球发射模型与各向异性微表面模型耦合形成的方向性辐射模型，并将复折射率、双轴粗糙度差异引入其中。通过将模型模拟结果与实测数据进行对比验证，结果表明该模型能够有效描述金属粗糙表面的角度依赖辐射行为。研究发现：金属材料的辐射亮度比随天顶角增大呈正相关，其方向性效应随温度升高而增强；方位角方向上，样品表面两个正交方向的粗糙度差异导致明显的各向异性，且打磨后的铝合金样品在大角度下表现出对称的方位角辐射亮度差异。上述结果验证了所构建模型的有效性，可为金属材料表面辐射特性的分析提供依据。

  2025年06期 v.48;No.208 9-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2130K]
  

• 量化误差对单像素成像重构效果的影响

  谭乃铭;高超;王晓茜;姚治海;

  单像素成像作为一种新兴的成像方式，需要通过数学算法重建完整图像。由于成像过程中连续的光信号转化离散信号，量化误差的产生不可避免。因此，探讨量化误差对单像素成像重构效果的影响，并分析不同复杂度待测目标在相同量化深度的重构效果具有重要意义。研究发现，量化误差在单像素成像图像重构过程发挥了重要作用，尤其是在低量化深度的情况下，量化误差对图像质量的影响尤为明显。对于不同复杂度的待测目标，量化误差的影响会导致随着待测目标复杂度的提高，重构图像质量下降。此外，提出了一种分块处理方法，该方法实现了对量化误差空间分布特性的系统性分析，通过将初始图像划分为多个子块，在相同量化深度下对各子块独立进行量化处理，最后将重构子块融合恢复完整图像。有效提高了低量化深度下，单像素成像的重构质量。

  2025年06期 v.48;No.208 20-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2442K]
  

• 基于空频分析的效率优化单像素成像研究

  路梓怡;高超;王晓茜;姚治海;

  提出一种基于滤波器算法构造小波变换中的正交小波基作为测量基实现快速单像素成像方法。该方法利用小波基的稀疏性特点，使重构时少量采样率即可恢复图像。并且根据引入的滤波器算法转化为小波矩阵的方式，极大地丰富了小波基的可选择性，与其他测量基下的重构图像进行对比。结果表明：相较于其他测量基，本方法构造的小波基在相同采样率下重构效果更具优势，以db2小波为例，通过仿真验证证明了该方法的可行性，为实现快速单像素提供了新方案。

  2025年06期 v.48;No.208 31-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1749K]
  

• 变倍光学镜头像面稳定度测试系统研究

  苏妍宇;曹秒;张雅茹;

  针对传统变倍光学系统像面稳定度测试方法自动化程度低、易受人为因素影响且视场受限的问题，构建了一种基于面阵CCD的变倍光学镜头像面稳定度自动测试系统。系统采用离轴抛物面反射式平行光管模拟无穷远目标，并结合光电自动对准与数字图像处理技术，实现像面稳定度的全视场连续变倍测量。为提高像面稳定度检测中十字分划图像的中心定位精度，引入基于Zernike矩旋转不变性的亚像素边缘细分方法，在粗定位基础上实现高精度中心提取。实验结果表明，在对某型号变倍光学镜头的测试中，系统在最大10像素像面偏移范围内可实现0.01 mm级的位移检测分辨率，验证了该系统在像面稳定度测试中的有效性与工程适用性。

  2025年06期 v.48;No.208 42-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1306K]
  

计算机技术

• 隐式图与结构一致性的跨个体EEG情感识别

  罗桢;陈乃金;顾李铭;王静;

  针对脑电信号（Electroencephalogram,EEG）在情绪识别中存在的个体差异大和跨领域迁移困难等问题，提出一种基于隐式图构建与结构一致性损失的跨被试情绪识别框架。该框架通过空间注意力在样本层面为源域与目标域分别构建隐式功能连接图；然后，对源域与目标域的全局特征分布进行对抗式对齐；在此基础上，引入结构一致性损失，对源域与目标域隐式图的统计均值进行约束，从图拓扑层面显式缩小跨域差异。实验结果表明，在SEED和SEED-IV数据集上的跨被试实验中，所提出方法在准确率指标上优于多种传统机器学习与深度域自适应基线，其中在SEED数据集上取得86.53%的准确率，较现有结果提高0.87%，在SEED-IV数据集上取得66.30%的准确率，较现有结果提高0.30%。此外t-SNE特征可视化结果进一步验证了该方法的有效性和合理性。

  2025年06期 v.48;No.208 50-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 2112K]
  

• 基于DMP与改进PI²的子镜模块避障组装方法

  李勤文;刘银年;刘国庆;刘选斌;孙佳琳;

  随着空间望远镜在轨组装技术的发展，如何在受限作业空间中安全、高效地完成子镜单元的自动化组装，已成为机器人系统面临的关键挑战。传统的动态运动基元（Dynamic Movement Primitives,DMP）方法能够优化轨迹的起点和终点，但无法直接处理复杂的中间约束，难以在受限的工作空间中灵活调整路径。因此，当周围存在已安装的凸起子镜模块时会阻碍机械臂的运动路径，无法保证运动路径的安全性。路径积分策略改进算法（Policy Improvement with Path Integrals,PI~2）通过采样与概率加权平均实现策略优化，但其标准形式通常在整个参数空间内进行均匀扰动，限制了局部化更新的能力。为此，提出了一种结合方差自适应PI~2算法和门控函数的方法，在DMP权重更新过程中引入避障途经点门控机制，并将探索方差与门控函数结合，仅在避障途经点邻域放大采样扰动并集中更新权重，从而实现了对局部区域的动态权重调节，在保持原始示教轨迹整体形状的同时，有效解决空间望远镜子镜模块组装任务中的避障问题。实验中，采用六自由度机械臂模拟组装蜂窝状子镜结构，并通过基于门控函数的方差自适应PI~2方法优化DMP权重系数，使末端执行器轨迹能够经过预设避障途经点。实验结果表明，所提方法在跟踪原始轨迹、收敛速度和局部最优规避等方面具有优势，代价函数收敛更快且最终值更低，并通过门控机制有效避免陷入局部最优解。

  2025年06期 v.48;No.208 63-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2497K]
  

• 统计阈值和多级置信知识蒸馏多源跨域分类方法

  顾李铭;陈乃金;

  针对多源域与目标域存在显著分布差异和伪标签噪声较大等问题，提出一种基于视觉语言预训练模型的统计阈值和多级置信知识蒸馏的多源跨域分类方法。首先，该方法利用视觉语言预训练模型进行零样本预测；然后，采用统计阈值方法去获取高、中、低三级置信度样本，使之参与知识蒸馏，从而获得学生模型性能的提升；最后，使用该模型对目标域进行性能评估。实验结果表明，相比较已有的若干种分类算法，基于Office-31、ImageCLEF、PACS和Office-Home四个公开数据集，文中提出的算法获得了较高的平均准确率，其值分别为93.13%、92.78%、96.85%和78.39%，从而验证文中算法具有合理性和可行性。

  2025年06期 v.48;No.208 77-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2529K]
  

材料科学

• 双乙炔基Pt（Ⅱ）配合物的C^N及N^N配位方式对磷光发射性质调控的理论研究

  吴忠泽;刘彦亮;王欣然;古文乐;吴玉辉;

  采用密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）研究了一系列含有双乙炔基配体的平面正方形Pt（Ⅱ）配合物的基态和激发态的几何结构、电子结构、吸收与发射光谱、电荷注入/传输性质、辐射跃迁速率以及非辐射跃迁速率。本研究的计算结果显示：配位方式从N^N型配合物2(N^N=1-甲基-2-(2-吡啶基)苯并咪唑)转变为C^N型配合物3(C^N=1-甲基-3-(2-吡啶基)苯并咪唑)，发射光谱发生蓝移。经过计算得出的单重态S_0-三重态T_1的能量比χ_n降低，使得辐射跃迁速率得到了显著提升。此外，在结构中引入三联苯双乙炔基配体-C≡C-Ar-C≡C-(Ar=间三联苯)可以抑制分子的形变，有效降低了非辐射跃迁速率，进而导致磷光量子产率提升，这为双乙炔Pt（Ⅱ）配合物的分子设计及深入研究提供了相应理论依据和研究方法。

  2025年06期 v.48;No.208 95-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K]
  

生物医学工程

• TCM-GAT：基于知识图谱的中药方剂分类与解释

  宋浩新;赵丹宁;王琳;白森;黄进蓉;

  本文旨在利用中药知识图谱，构建可解释深度学习模型，用于中药方剂的功用分类。首先，利用GB/T31773-2015《中药方剂编码规则及编码》及GB/T31774-2015《中药编码规则及编码》中的方剂、饮片、药材等实体信息构建中药知识图谱；然后，依据所构建的中药知识图谱、中医方剂网的中药君臣配伍数据、国标GB/T31773-2015中标注的方剂功用分类结果，训练图神经网络模型TCM-GAT用于方剂功用预测；最后，利用图神经网络后验解释方法分析方剂功用的影响因素。TCM-GAT的中药方剂功用分类预测Top-1准确率达到68.42%,Top-4分类预测的准确率达到91.35%。对TCM-GAT的可解释性进行了抽样验证，结果显示本文方法能准确衡量方剂的饮片成分和与其功用之间的关联性。提出的可解释图神经网络模型TCM-GAT，融合了中药知识图谱以及君臣配伍等多种类型的中药属性，从而更加精准地预测中药方剂的功用分类，同时解析中药成分与方剂功用之间的相互联系。TCM-GAT为现存10万首中药方剂的自动分类任务提供了方法支撑，也为中医标准化工作提供了新的研究方向。

  2025年06期 v.48;No.208 107-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1642K]
  

• 基于空气浴的细胞复苏装置设计与性能验证

  于杰;宫平;

  为满足在细胞生物学研究中对冻存细胞复苏的需求，解决传统恒温水浴锅复苏存在的常见问题，设计了一种基于空气浴加热原理的细胞复苏装置。该装置包含空气浴加热模块与运动模块，加热模块为冻存细胞在空气浴加热舱内复苏提供热源，运动模块确保4通道冻存细胞在空气浴加热舱内均匀受热。经静力学有限元分析验证选择材料的强度和刚度符合设计标准，经COMSOL仿真验证空气浴加热舱内温度维持在30～35℃之间、流速适宜，满足冻存细胞温和复苏的要求；经ADAMS动力学仿真验证运动模块平稳运行，确保4个通道冻存细胞受热均匀。生物学对比实验显示，10次空气浴细胞复苏装置复苏冻存细胞的成活率平均值为89.57%,10次恒温水浴锅复苏冻存细胞的成活率为89.99%，两者的实验结果无明显的差异，空气浴细胞复苏装置在避免污染的同时，具备与传统方法同等的应用价值，且实现全自动操作与多通道同步复苏，提升了使用便捷性。

  2025年06期 v.48;No.208 119-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 1980K]
  

• 不同类型人参土壤微生物多样性分析及皂苷自毒物质降解菌的筛选鉴定

  张楠;陈长宝;肖春萍;

  采用高通量测序技术，系统比较了新林土（DX）、人参连作3年根际土（ZR）和撂荒2年（BW）、7年（BS）、10年（BT）土壤及紫苏茬（ZZ）、燕麦茬（ZY）土壤的微生物群落结构与多样性。结果表明，不同处理土壤微生物组成差异显著：ZY土壤以厚壁菌门和拟杆菌门为主（相对丰度92.73%）;ZR土壤微生物群落发生重组并建立新平衡；DX土壤物种丰富度与多样性最高；BT土壤中酸杆菌门和变形菌门等有益菌群占优。基于微生物功能多样性和有益类群丰度，筛选出ZY、ZR、DX和BT四组土壤作为最具潜力的皂苷降解菌筛选样本。以皂苷为唯一碳源进行富集培养，并通过紫外分光光度法和高效液相色谱法评估其降解效率，共计获得9株降解菌，其中2株为高效降解菌。经形态、生理生化及16S rRNA鉴定，菌株ZR1为洋葱伯克霍尔德菌（Burkholderia cenocepacia）,ZR2为假单胞菌（Pseudomonas sp.）。两者对皂苷降解率分别为58.7%和46.8%，对三种人参皂苷单体Rg_1、Re、Rb_1的降解率分别达53.6%、71.8%、89.7%与53.8%、65.1%、51.6%。本研究为阐释人参连作障碍的微生物缓解机制提供了理论依据，并为开发微生物修复技术奠定了菌种资源基础。

  2025年06期 v.48;No.208 130-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2031K]
  
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