面向多数据流的车厢拥挤回归分析方法

公交车拥挤度分析对维护公共交通安全起着重要的作用.针对在传统的目标检测方法中使用单个摄像头导致无法获取完整的车厢图片信息,以及在高密度场景下乘客与乘客之间的遮挡或者乘客被车厢内的座椅等物体遮挡的问题,提出了一种借助两个前后车厢的摄像头面向多数据流的车厢拥挤回归分析方法.首先,定义一个线性方程;其次,获取相对可见信息:公交车最大核载人数、根据人眼标记出的总人数、以及通过YOLOv3和ResNet50分别检测出车厢内人头数和拥挤率;然后,将包含已知信息的样本数据矩阵和期望值向量代入所定义的方程中,拟合出隐含信息:系数向量和偏置项,构建出一个多元一次线性回归方程,在高密度环境中狭窄和遮挡严重等情况下能够获得更为精确的车厢内总人数;最后,通过人数估计线性回归算法,获得最终的车厢内总人数.实验结果表明,所提方法能够预测出公交车上的人数,实时获得公交车上的人群流量,并且通过平均绝对误差(MAE)和均方误差(MSE)对数据进行误差分析后,验证了该方法能够正确地反映公交车拥挤度.     

消色差超构表面复合透镜

超构表面因其体积轻薄易于集成化，有望在某些特定场合取代传统透镜实现多功能光学器件。超构表面的光束偏转角随波长的增加而增大，与传统折射透镜相比产生相反的色散，这种色散又被称为“异常色散”或“负色散”。理论上利用超构表面的负色散和传统折射光学器件的正色散相抵消，可以完全矫正光学系统的色差。由此出发，设计了一种基于光刻胶材料，由Pancharatnam-Berry（PB）相位型超构表面作为第一透镜，传统球面透镜作为第二透镜的消色差超构表面复合透镜，利用时域有限差分数值模拟软件FDTD Solutions探索了该透镜在780～980 nm波段的聚焦性能，证明了消色差光刻胶超构表面复合透镜优异的消色差效果。相对传统的消色差超构表面通过相位补偿来消色差的方法，这种消色差设计简单且高效，为特定波段内的消色差成像提供了一定的借鉴意义。     

VO2/GaAs异质结的制备及其光电特性研究

采用直流磁控溅射和后退火氧化工艺在p型GaAs单晶衬底上成功制备了n-VO_2/pGaAs异质结,研究了不同退火温度和退火时间对VO_2/GaAs异质结性能的影响,并分析其结晶取向、化学组分、膜层质量以及光电特性。结果表明,在退火时间2 h和退火温度693 K下能得到相变性能最佳的VO_2薄膜,相变前后电阻变化约2个数量级。VO_2/GaAs异质结在308 K、318 K和328 K温度下具有较好的整流特性,对应温度下的阈值跳变电压分别为6.9 V、6.6 V和6.2 V,该结果为基于VO_2相变特性的异质结光电器件的设计与应用提供了可行性。     

基于深度卷积神经网络的视觉里程计研究

视觉里程计利用视频信息来估计相机运动的位姿参数，实现对智能体的定位。传统视觉里程计方法需要特征提取、特征匹配/跟踪、外点剔除、运动估计、优化等流程，解算非常复杂，因此，提出了基于卷积神经网络的方法来实现端对端的单目视觉里程计。借助卷积神经网络对彩色图片自动学习提取图像帧间变化的全局特征，将用于分类的卷积神经网络转化为帧间时序特征网络，通过三层全连接层输出相机的帧间相对位姿参数。在KITTI数据集上的实验结果表明，提出的Deep-CNN-VO模型可以较准确地估计车辆的运动轨迹，证明了方法的可行性。在简化了复杂模型的基础上，与传统的视觉里程计系统相比，该模型的精度也有所提高。     

太赫兹可调谐滤波器设计

为了实现太赫兹信号的可调谐滤波，设计了一种基于柔性材料的太赫兹可调谐滤波器。通过扭曲特氟龙（Teflon）波导形成环型谐振器，实现了160～200 GHz频段的带阻滤波功能。改变谐振腔长可实现自由频谱范围（FSR）和滤波频点的调谐，实验测试了自由频谱范围在1.9 GHz和2.8 GHz间切换以及相应的滤波特性。研究表明，谐振腔长一定时，改变弯曲半径可实现滤波阻带抑制度的调节，柔性材料太赫兹环型谐振器可用于可调谐滤波，且具有较高的自由度。     

基于太赫兹光谱的人参和西洋参鉴别

为了快速区分人参和西洋参，依据两者所含的人参皂苷在太赫兹波段具有不同指纹光谱，提出了一种基于人参皂苷的太赫兹光谱鉴别人参和西洋参的方法。采用MATLAB软件识别人参和西洋参的太赫兹光谱，同时根据太赫兹光谱特征并通过标准的主成分分析(PCA)区分出人参、西洋参。实验结果表明，基于太赫兹光谱的主成分分析可精确区分出人参、西洋参，并且还可以应用于其他类似物质的区分中。     

基于拓扑单向波导的电磁诱导透明效应研究

为了研究电磁诱导透明效应在拓扑单向波导中的表现，设计了一种基于磁性光子晶体的耦合谐振腔波导。通过对谐振腔位置的调控实现了具有单向性质的电磁诱导透明效应，并利用有限时域差分仿真证明了电磁诱导透明效应在单向拓扑波导中的相关特性。该研究可为拓扑波导中实现光延迟、光开关等提供参考。     

基于荧光显微镜的毛细管电泳系统的构建

毛细管电泳仪具有灵敏度高、分析速度快等优势,为降低其生产成本,基于电泳原理,以荧光显微镜为基础,设计了一套毛细管电泳系统。以20 bp(base pairs,碱基对)DNA ladder和100 bp DNA ladder为样本,全面分析了系统的稳定性、灵敏度和分离效果。结果表明:该系统在9 min内可以实现1500 bp以内DNA片段的高效分离,系统检测极限为0.1 ng/μL;在优化的电泳条件下,对限制性内切酶φX174-HincⅡ作用过的λ-DNA片段5 min内实现了291 bp与297 bp DNA片段的区分。     

用宽带超表面产生阵列贝塞尔光束

通过在空间光调制器（SLM）上加载相位图或通过光刻加工微型圆锥状结构可以产生贝塞尔光束阵列。然而，典型空间光调制器具有比波长大一个数量级的像素尺寸，这限制了相位梯度的可用范围，用光刻法加工的微型锥透镜的顶端不是标准的圆锥，这影响了贝塞尔光束的质量。为了克服这些缺点，将复杂的相位图加载到电介质超表面上，设计了一种可以产生阵列贝塞尔光束（在波长700 nm处，NA=0.3）的超表面器件。该器件可以宽波段工作，其单元结构在波长580~800 nm范围内的偏振转换效率均超过57%。利用时域有限差分算法（FDTD）对该器件（厚度为380 nm，直径仅为40 μm）进行了仿真，所产生的阵列光束都垂直于超表面器件。所提出的阵列贝塞尔光束发生器具有纳米级别的厚度和几十微米的直径，这对于未来的集成光学领域具有很大的应用前景。