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oe1(光电查) - 科学论文

79 条数据
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  • 受激拉曼散射显微镜中实现散粒噪声限制检测的优化信噪比

    摘要： 我们描述了一套受激拉曼散射（SRS）显微成像系统，该系统采用散粒噪声极限检测技术，适用于广泛的生物相关激光功率范围。通过该系统证明：当未调制光束与调制光束的时间平均功率比为1:2时，SRS散粒噪声极限检测可获得最高信噪比（SNR）。SRS技术中，两束不同波长的激光入射样品，若其能量差匹配分子振动能级，能量即可在光束间转移。通过对其中一束实施振幅调制，可测量该调制向另一束的转移效率——该过程效率直接反映焦域内目标分子数量。结合激光扫描显微技术，该方案可实现亚微米分辨率的快速高灵敏成像。虽然近期技术进步提升了SRS应用灵敏度，但实现散粒噪声极限检测的案例仍属少数。本SRS显微镜的主要噪声源来自未调制检测光束的散粒噪声。在假设光损伤与总激光功率呈线性关系的前提下，最佳信噪比会从信号最强的等功率比（1:1）偏移至1:2功率比。此条件下信噪比最大化且潜在光损伤总功率最小化。相较于1:1功率比，我们在聚苯乙烯微球和秀丽隐杆线虫样本中实现了图像质量提升及8%的信噪比增益。若分析中引入非线性损伤机制，随着非线性损伤阶数增加，最佳功率比将收敛于1:1。

    关键词： 散粒噪声限制检测，信噪比，非线性拉曼显微镜

    更新于2025-11-21 11:08:12

  • 高通量纳米孔与离子通道信号的小波去噪

    摘要： 近期研究通过采用集成互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路，将固态纳米孔电导记录的噪声限制带宽提升至超过5 MHz，离子通道电导记录则超过500 kHz。尽管当采用正弦基函数时，这些记录所特有的脉冲状信号存在频谱展宽现象，但人们通常使用贝塞尔滤波器来降噪以获得可接受的信噪比（SNR），代价是损失许多更快的时间特征。在此，我们报道了采用小波降噪而非贝塞尔滤波所能实现的SNR改进。当与最先进的高带宽CMOS记录仪器结合使用时，与2.5 MHz贝塞尔滤波器相比，我们能将基线噪声水平降低四倍以上，同时保留与该滤波器带宽相当的信号瞬态特性。同样地，对于离子通道记录，我们实现了优于100 kHz贝塞尔滤波器的时间响应，且噪声水平与25 kHz贝塞尔滤波器相当。SNR的提升可用于对这些记录进行稳健的统计分析，这可能为纳米孔易位动力学和离子通道功能机制提供重要见解。

    关键词： 离子通道、纳米孔、互补金属氧化物半导体（CMOS）、小波、去噪、信噪比（SNR）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • [IEEE 2018国际通信与信号处理会议（ICCSP）- 金奈（2018年4月3日至2018年4月5日）] 2018年国际通信与信号处理会议（ICCSP）- 基于总变分和最小二乘法的高光谱图像去噪方法比较分析

    摘要： 具有高光谱分辨率的高光谱图像（HSI）常因噪声累积而退化。因此，图像去噪是提升后续处理（如图像分类、解混等）精度的关键预处理技术。本文对比了光谱域最小二乘（LS）加权正则化与空间域最小二乘及全变分（TV）去噪方法，通过真实高光谱图像数据集和噪声模拟数据集进行实验验证。结果表明：光谱LS方法能良好保持图像对比度与边缘信息；空间LS方法的图像对比度存在波动，TV方法则会丢失边缘信息。实验数据显示，在视觉可解释性、信噪比（SNR）和结构相似性（SSIM）指标方面，光谱LS均优于其他两种技术。

    关键词： 国际银行建筑委员会，信噪比，最小二乘法，高光谱图像，去噪，光谱域，总变分，结构相似性指数

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [IEEE 2018年国际雷达会议（RADAR） - 澳大利亚布里斯班（2018.8.27-2018.8.31）] 2018年国际雷达会议（RADAR） - 互质阵列中的快速波达方向估计

    摘要： 我们提出了一种针对互质阵列结构的快速波达方向（DOA）估计算法。在雷达信号处理的许多实际应用中，降低线性阵列固有的冗余度具有优势。采用互质对配置的阵列能提供更多自由度，允许检测比传感器数量更多的信源。传统上，这是通过基于子空间的常规方法实现的。虽然多重信号分类（MUSIC）等算法能实现高分辨率，但随着传感器数量增加，这些算法的计算复杂度成为实际应用的显著障碍。此外，它们必须依赖空间平滑技术来计算协方差矩阵。相比之下，我们提出了一种计算复杂度与快速傅里叶变换（FFT）同阶的快速迭代插值波束形成算法。该方法能提供优于传统高分辨率方法的高保真DOA估计。仿真结果验证了该技术的DOA估计性能。

    关键词： 信噪比、互质阵列、FIIB、波达方向估计、MUSIC算法

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 白光干涉测量与MountainsMap?——轴承静态承载能力及矫形膝关节表面光洁度优化的案例研究

    摘要： 本文通过两个案例研究展示白光干涉仪与MountainsMap?软件的联合应用：1）以1/100微米的精度精确测量滚道元件的压痕直径，并对比行业标准检验轴承静载荷能力。该案例显示球轴承静载荷能力比ISO和ANSI/ABMA轴承标准低31%；2）采用二维和三维参数表征加工表面，旨在为脑瘫患者矫形膝关节实现最佳表面光洁度。该案例中二维粗糙度参数Ra、Rq、Rp、Rz及三维粗糙度参数Sa、Sq、Sp、Sz分别改善了34%、31%、8%、20%和36%、33%、6%、6%。两项案例均证明现代形貌技术在提升表面特征测量精度方面的重要意义。

    关键词： 稳健设计，MountainsMap?软件，表面粗糙度，信噪比（S/N），干涉测量法，白光干涉仪（WLI），静态负载能力，白光，滚珠轴承压痕

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用于提高STEAM脉冲序列所获光谱信噪比的快速帕德变换

    摘要： 背景/目的：单体素波谱分析（SVS）常规采用两种脉冲序列——点分辨波谱（PRESS）和刺激回波采集模式（STEAM）。虽然STEAM较PRESS具有多项优势，但PRESS的信噪比（SNR）优势使其成为SVS的首选。采用快速帕德变换（FPT）替代快速傅里叶变换（FFT）可能提升STEAM脉冲序列产生的信号信噪比，从而发挥其技术优势。本研究旨在评估并比较使用FPT与FFT时STEAM脉冲序列的噪声均方根值（RMS）及信噪比。 材料与方法：在19厘米丙烯酸圆柱体内构建明胶仿体，包含正常/肿瘤两部分。使用3T磁共振扫描仪进行SVS检测。STEAM脉冲序列参数设置为：TR=2000毫秒，TM=10毫秒，TE分别为20/135/270毫秒，数据点数1024/512，体素大小1立方厘米。原始数据处理分别采用FFT与FPT估计算法生成波谱，评估胆碱（Cho）与肌酸（Cr）代谢物的噪声RMS值及信噪比。 结果：数据显示，FPT处理的波谱噪声RMS值较FFT降低3619.01%-14252.94%（p<0.00001）。FPT处理的波谱中Cr1峰与Cho峰信噪比分别提升超过96.80倍和97.18倍（0.00006<p<0.02）。 讨论：FPT处理的噪声RMS值较FFT降低达数千个百分点，这种显著的噪声降低带来信噪比的显著提升。FFT处理的Cr1与Cho峰信噪比范围为41.55-120.32，而FPT处理对应范围为1719.99-9744.79，证实FPT与FFT的效率存在显著差异。 结论：研究表明，相较于FFT，FPT应用可提升波谱信噪比，因此在STEAM脉冲序列（其信噪比低于PRESS序列）应用中具有实用价值。我们应充分利用STEAM脉冲序列的技术优势。

    关键词： 磁共振波谱学、信噪比、STEAM脉冲序列、快速帕德变换、快速傅里叶变换

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 单元比恒虚警率方法在相干多普勒测风激光雷达中的应用

    摘要： 提出一种用于检测多普勒频移的单元比恒虚警率（CR-CFAR）方法，以提高相干多普勒风激光雷达（CWL）在低信噪比（SNR）环境下测量速度的准确性。该方法通过分析频谱来解决广泛使用的周期图法中遇到的弱信号被噪声淹没的问题，其特性在于频谱中信号区域斜率大于噪声区域斜率。我们结合比率与CFAR提出了CR-CFAR方法，利用该方法从频谱中识别峰值区域，通过去除背景噪声获得包含多普勒频移的峰值信号。为验证CR-CFAR方法，于2016年6月1日至7日在中国哈密（北纬42°32′，东经94°03′）开展了CWL与商用多普勒激光雷达的联合外场实验。结果表明：该方案显著提升了低信噪比条件下CWL数据的可靠性，水平风速相关性及水平风向相关性均超过0.99的高度增加了65米，120米高度处水平风速相对偏差从40.37%降至11.04%。采用CR-CFAR方法分析连续观测数据时，相比常规风场反演方法获取了更丰富的风场特征信息。

    关键词： 相干多普勒测风激光雷达、单元比恒虚警率（CR-CFAR）、信噪比（SNR）

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 一种用于颈动脉成像的新型柔性电子织物3T磁共振射频线圈阵列：设计、特性分析与原型制作

    摘要： 磁共振成像（MRI）是临床最强大的影像学检查手段之一，通过颈动脉成像对中风诊断具有关键作用。高质量MR成像的制约因素在于射频（RF）线圈的信噪比（SNR）性能。然而现有RF表面线圈采用刚性或半柔性材料制成，弯曲性能极其有限。这导致其SNR受限——由于无法紧贴成像区域放置，会接收非目标成像部位的人体噪声。本研究利用计算机刺绣与激光切割技术，采用电子纺织品设计、制作并测试了适用于3T MRI的多层RF线圈阵列系统以提升SNR性能。该RF线圈阵列系统为3T MRI提供了符合人体工学的高性能解决方案，并提出了电子纺织品RF线圈阵列的系统化设计路线图。实验证实该线圈阵列具有精确谐振频率、良好阻抗匹配及低互耦特性，同时探讨了磁场分布、弯曲效应及人体影响。研究还建立了电子纺织品图案性能的系统表征方法，用于辅助开发与性能评估。最终将加州大学洛杉矶分校天线实验室的电子纺织品线圈阵列与该校大卫·格芬医学院转化医学影像中心（TRIC）的3T MRI扫描仪集成后，获得了多种仿体的高分辨率、高SNR图像。相比传统表面线圈，在0.5厘米深度处信噪比提升超过10分贝，在3厘米深度处提升3分贝。

    关键词： 线圈、信噪比、柔性天线、磁共振成像、刺绣、射频、电子纺织品

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于光谱分析的新型OSNR测量技术及其在相干检测系统中的应用

    摘要： 我们讨论并回顾了在用光信噪比（OSNR）测量技术，重点关注基于光谱分析的方法。简要回顾了早期采用在线放大器的多波长系统中的OSNR定义及测量流程，并详细阐述了基于光谱的OSNR测量方法的发展——从适用于偏振态、滤波型DWDM信号的方案，到当前基于相干检测的DWDM系统代际演进。针对偏振信号测量提出了数学实现方案及其向参考基准法的演进过程，该方法可独立于相干传输格式和接收机指标来测量偏振复用信号。通过大量相干传输应用场景验证了该参考基准技术的性能，证明其能耐受光纤非线性导致的信号频谱畸变。我们还阐释并演示了该技术区分在线放大器产生的放大自发辐射噪声与非线性工作状态生成的"类高斯"噪声的能力。最后，针对在线滤波导致信号频谱显著畸变的链路，我们扩展了该OSNR测量技术，并展示其在故障排查与维护监测场景中的应用。所有测试条件下的OSNR测量统计数据表明，该技术精度水平完全适用于部署了ROADM和相干转发器的现网DWDM系统。

    关键词： 信噪比、光接收机、光纤测试、光纤通信

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • [2020年IEEE无线电与无线研讨会(RWS) - 美国德克萨斯州圣安东尼奥市(2020.1.26-2020.1.29)] 2020年IEEE无线电与无线研讨会(RWS) - 车载可见光通信系统信道分析性能优化的LED位置布置

    摘要： 本文研究了发光二极管（LED）在室内车载可见光通信（VLC）系统信道分析性能中的位置与布局影响。MATLAB仿真结果聚焦于运动型多用途汽车内的接收功率和信噪比（SNR）。此外，本研究通过考察两种不同场景——一种采用两个电源且另一种使用三个电源并设置不同位置——来验证LED的空间布局如何影响VLC系统及误码率，从而证明在设计VLC系统时需要考虑LED的布局定位。

    关键词： 信噪比、LED定位、车内、可见光通信（VLC）

    更新于2025-09-23 15:21:01