Automatic segmentation of gas plumes from multibeam water column images using a U-shape network

Cold seeps are widely developed on the seabed of continental margins and can form gas plumes due to the upward migration of methane-rich fluids.The detection and automatic segmentation of gas plumes are of great significance in locating and studying the cold seep system that is usually accompanied by hydrate layers in the subsurface.A multibeam echo-sounder system(MBES)can record the complete backscatter intensity of the water column,and it is one of the most effective means for detecting cold seeps.However,the gas plumes recorded in multibeam water column images(WCI)are usually blurred due to the interference of the complicated water environment and the sidelobes of the MBES,making it difficult to obtain the effective segmentation.Therefore,based on the existing UNet semantic segmentation network,this paper proposes an AP-UNet network combining the convolutional block attention module and the pyramid pooling module for the automatic segmentation and extraction of gas plumes.Comparative experiments are conducted among three traditional segmentation methods and two deep learning methods.The results show that the AP-UNet segmentation model can effectively suppress complicated water column noise interference.The segmentation precision,the Dice coefficient,and the recall rate of this model are 92.09%,92.00%,and 92.49%,respectively,which are 1.17%,2.10%,and 2.07%higher than the results of the UNet.

Column readout circuit with improved offset mismatch and charge sharing for CMOS image sensor

High linearity and low noise column readout chain are two key factors in CMOS image sensor.However,offset mismatch and charge sharing always exist in the conventional column wise readout implementation,even adopting the technology of correlated double sample.A simple column readout circuit with improved offset mismatch and charge sharing for CMOS image sensor is proposed in this paper.Based on the bottom plate sampling and fixed common level method,this novel design can avoid the offset nonuniformity between the two buffers.Also,the single buffer and switched capacitor technique can effectively suppress the charge sharing caused by the varied operating point.The proposed approach is experimentally verified in a 1024×1024 prototype chip designed and fabricated in 55 nm low power CMOS process.The measurement results show that the linear range is extended by 20%,the readout noise of bright and dark fields is reduced by 40%and 30%respectively,and the improved photo response nonuniformity is up to 1.16%.Finally,a raw sample image taken by the prototype sensor shows the excellent practical performance.

Study on Image- denoising of Liquid Column in Investment Casting Auto- pouring System

The application of investment casting auto-pouring system can improve the efficiency of manual-pouring system to a certain extent.The judgment of start-stop time depends on the preprocessing of original image collected by the CCD camera.Several methods are presented to denoise the liquid column image.The method of morphological image processing is feasible in theory,and it is important whether to choose the structural element or not.The method of pouring image projection is less affected the image of spure cup.The complexity of image window algorithm is minimal.

SQL Server中IMAGE列数据的处理

以图片文件为例介绍在SQL Server中获取IMAGE列数据的处理办法，实现了在应用系统中直接使用IMAGE列数据。

Study on Wave Field Characteristics and Imaging of Collapse Column in Three-Dimensional Detection with Love Channel Wave Reflected outside the Working Face

The safety accidents caused by collapse column water diversion occur frequently, which has great hidden danger to the safety production of coal mine. Limited by the space of underground, the detection of collapse column on the outside of working face has been a difficult problem. Based on this, numerical simulation and imaging research were carried out in this paper. The results indicate that when a seismic source near the roadway is excited, a part of seismic wave propagates along the roadway direction, namely direct P-wave, direct S-wave and direct Love channel wave. When the body waves and Love channel wave propagating to the outside of working face meet the interface of collapse column, the reflected Love channel wave and reflected body waves are generated. Reflection body waves and direct waves are mixed in time domain, which is difficult to identify in seismic records, while reflected Love channel wave whose amplitude is relatively strong. The reflected Love channel wave which has a large interval from other wave trains in the time domain is easily recognizable in seismic record, which makes it suitable for advanced detection of collapse column. The signal-to-noise ratio of X component is higher than that of Y component and Z component. According to the seismic records, polarization filtering was carried out to enhance the effective wave, which removed the interference waves, and the signal was migrated to get the position parameters of collapse column interface, which was basically consistent with the model position.

须弥华藏:莫高窟隋初第302、303窟中心柱形象意涵新探

莫高窟302与303窟作为莫高窟仅有的两例倒圆锥形中心柱窟,其中心柱形式却颇为罕见。目前学界多将其比定为须弥山中心柱,并从须弥山世界的形态、整体的同心圆结构、中心柱与周边千佛的联系等诸多角度尝试对其进行讨论,但仍不乏经意阐释与观察上的不足。本文通过对302窟303窟形制的重新观察,结合对二者的形象对比与关键细节的梳理,探讨其表现华严思想下华藏世界的形象可能。

基于红外热成像的古建筑墙内暗柱材料缺失检测

【目的】墙内暗柱是木结构古建筑的重要承重构件之一,因其处于潮湿和缺乏通风的环境,故多存在腐朽及由严重腐朽导致的材料缺失等缺陷,容易失去原有的承载能力和稳定性。墙内暗柱自身构造导致现有的检测手段受限,易造成不可逆的损坏。故本研究基于红外热成像原理开展墙内暗柱材料缺失缺陷检测理论与试验研究,以期为基于红外热成像的墙内暗柱缺陷状况无损检查方法的建立奠定部分前期基础。【方法】首先,从理论角度探讨古建筑墙内暗柱传热过程,推导稳态下木柱区域与纯墙体区域的温度公式,分析影响木柱材料缺失缺陷区域温度变化的因素;然后,建立试验模型,进行墙内暗柱缺陷红外检查试验,采集红外图像;最后,通过分析所获得的红外热图,探讨墙内暗柱材料缺失缺陷大小与墙体表面温度分布之间的关系。【结果】(1)理论研究表明:由于木材的横向导热系数远小于墙体导热系数,加热面加热温度相同的情况下,木柱墙体外表面所对应的温度偏低;墙内暗柱的检测效果主要受到缺陷尺寸,即缺陷高度、缺陷深度的影响。(2)试验结果表明:在稳态热传导下,木柱处的墙体外表面温度要低于纯墙体,即木柱处红外图像的颜色更浅;木柱缺陷的存在会使缺陷处墙体表面温度变高,红外图像颜色变深;木柱缺陷高度越大,缺陷导致的高温范围越大;木柱缺陷深度越大,缺陷区域温度值越高。(3)在非稳态热传导下,木柱中线温差分别与木柱缺陷高度(R^(2)≥0.964)、深度(R^(2)≥0.951)呈极强的正相关。(4)在木柱缺陷较小的情况下,墙体表面温度不因缺陷的存在而发生明显改变。【结论】木柱的缺陷高度与深度是影响缺陷红外热成像检测效果的主要因素,红外热成像法应用于古建筑墙内暗柱材料缺失缺陷的筛查与评估是可行的。

基于粗细量化并行与TDC混合的CMOS图像传感器列级ADC设计方法

针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方法.该方法基于时间共享和时间压缩思想,将细量化时间提前到粗量化时间段内,解决了传统方法的时间冗余问题;同时采用插入式时间差值TDC(Time-to-Digital Converter),实现了全局低频时钟下的快速转换机制.本文基于55-nm 1P4M CMOS工艺对所提方法完成了详细电路设计和全面测试验证,在模拟电压3.3 V,数字电压1.2 V,时钟频率250 MHz,输入电压1.2~2.7 V的情况下,将行时间压缩至825 ns,ADC的微分非线性和积分非线性分别为+0.6/-0.6LSB和+1.6/-1.2LSB,信噪失真比(Signal-to-Noise-and-DistortionRatio,SNDR)为68.271 dB,有效位数(Effective Numbers Of Bits,ENOB)达到11.0489 bit,列不一致性低于0.05%.相比现有的先进ADC,本文提出的方法在保证低功耗、高精度的同时,ADC转换速率提高了87.1%以上,为高速高精度CMOS图像传感器的读出与量化提供了一定的理论支撑.

面向高帧率CMOS图像传感器的12位列级全差分SAR/SS ADC设计

针对高帧率CMOS图像传感器的应用需求,提出一种结合逐次逼近型(Successive Approximation Register,SAR)和单斜坡(Single Slope,SS)结构的混合型模拟数字转换器(Analog to Digital Converter,ADC)。该ADC的分辨率为12位,其中SAR ADC实现高6位量化,SS ADC实现低6位量化。该ADC采用了全差分结构消除采样开关的固定失调并减少非线性误差,同时在SAR ADC中采用了异步逻辑电路进一步缩短转换周期。采用110 nm 1P4M CMOS工艺对该电路进行了设计和版图实现,后仿真结果表明,在20 MHz的时钟下,转换周期仅为3.3μs,无杂散动态范围为77.12 dB,信噪失真比为67.38 dB,有效位数为10.90位。

基于立体视觉的聚焦波作用下方形立柱近场波浪的三维测量

准确测量结构物的近场波浪演化是研究波浪与结构物相互作用问题的一个重要前提。针对固定方形立柱的聚焦波试验,提出基于立体视觉的近场波浪测量方法。使用轻质泡沫颗粒制成的标记网来标记波面以获得有丰富纹理的波面图像,在立柱前后各布置一个双目系统,全方位覆盖立柱周边区域,重建出聚焦波作用过程中立柱周围的三维波浪场,从空间分布的角度研究波浪爬升的三维演化。从连续图像序列的处理中可提取出波浪时历,与浪高仪的测量结果吻合良好。结果表明,立体视觉方法可以准确重建结构物的近场波浪演化,测量极端波浪下的波浪爬升。

面向超大面阵CMOS图像传感器的全局斜坡一致性校正方法

针对大面阵CMOS图像传感器(CIS)中存在的斜坡信号不一致性问题,该文提出一种用于CMOS图像传感器的斜坡一致性校正方法。该误差校正方法基于误差存储和电平移位思想,在列级读出电路中引入用于存储各列斜坡不一致性误差的存储电容,根据存储的斜坡不一致性误差对各列的斜坡信号进行电平移位,确保斜坡信号的一致性。该文基于55 nm 1P4M CMOS工艺对提出的斜坡一致性校正方法完成了详细电路设计和全面仿真验证。在斜坡信号电压范围为1.4 V,斜坡信号斜率为71.908 V/ms,像素面阵规模为8 192(H)×8 192(V),单个像素尺寸为10μm的设计条件下,该文提出的校正方法将斜坡不一致性误差从7.89 mV降低至36.8μV。斜坡信号的微分非线性(DNL)为+0.001 3/–0.004 LSB,积分非线性(INL)为+0.045/–0.02 LSB,列级固定模式噪声(CFPN)从1.9%降低到0.01%。该文提出的斜坡一致性校正方法在保证斜坡信号高线性度,不显著增加芯片面积和不引入额外功耗的基础上,斜坡不一致性误差降低了99.53%,为高精度CMOS图像传感器的设计提供了一定的理论支撑。

一种用于CIS列级ADC的片上抗PVT变化高精度自适应斜坡发生器

传统的片上全局斜坡发生器电路容易受工艺、电压和温度(PVT)的影响,导致斜坡信号易失真、线性度差;由于寄生电容的影响,片外校准的难度较大。提出了一种可以抗PVT变化,实现自适应校准斜率的斜坡发生器,采用逐次逼近算法细调和定步长搜索法微调相结合的方式,实现对斜坡的两点校正。斜坡校准电路包括电阻型DAC、电流型DAC、逻辑控制、动态比较器等模块。仿真结果表明,自适应斜坡发生器的平均校准周期约为1.143 ms,校准后斜坡微分非线性为+0.00207/-0.00115 LSB,积分非线性为+0.6755/-0.3887 LSB,在不同PVT条件下校准电压误差小于1.5 LSB,平均功耗仅为1.155 mW,与传统斜坡发生器相比具有精度高、功耗低的优点。

基于CE-T1WI图像影像组学和病理参数模型预测胶质瘤术后复发的研究

目的初步探讨基于术前对比增强T1WI(contrast enhancement T1WI,CE-T1WI)影像组学联合病理参数的列线图预测脑胶质瘤患者术后复发的应用价值。材料与方法回顾性分析2020年4月至2023年4月于宁夏医科大学总医院经术后病理确诊为脑胶质瘤患者115例,按照7∶3随机分为训练集(n=81)和验证集(n=34)。于术前CE-T1WI图像上进行容积感兴趣区(volume of interest,VOI)的勾画并提取影像组学特征。采用U检验及最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)进行影像组学特征的筛选,将最终筛选出的特征纳入影像组学标签并建立影像组学模型。根据筛选所得组学特征的相应系数计算影像组学评分(radiomics score,Radscore)。通过logistic回归筛选与复发存在相关性的病理预测因子并建立病理参数模型。二者结合为联合模型,绘制列线图将联合模型可视化。采用受试者工作特征曲线下面积(area under the curve,AUC)评估各模型的预测性能,使用DeLong检验比较不同模型间AUC值差异,采用决策曲线(decision curve analysis,DCA)分析观察各模型的临床价值。结果基于术前CE-T1WI图像勾画的VOI中共提取出200个影像组学特征,筛选出与复发相关的组学特征6个。通过logistic回归分析纳入异柠檬酸脱氢酶-1(isocitric dehydrogenase-1,IDH-1)基因型(OR=2.070,P=0.041)、Ki-67表达水平(OR=1.065,P<0.001)为与胶质瘤复发相关的病理参数。相较于单独的病理参数模型和影像组学模型,联合模型在预测效能上表现最佳(训练组AUC:0.875 vs.0.835、0.769,Z=-1.585、-2.458,P=0.013、0.014)。DCA分析示风险阈值概率大于0.32时,应用联合模型的临床获益水平高于另外两种模型。结论基于术前CE-T1WI图像影像组学和病理参数构建的联合模型在预测脑胶质瘤复发中具有较好的临床应用价值,为脑胶质瘤患者治疗决策及预后提供重要预测信息。

组合砌体墙损伤红外热像检测方法研究

轻钢芯柱-保温夹层组合砌体墙的裸露部分受自然因素影响易出现墙体损伤,影响墙体的使用寿命,为此提出组合砌体墙损伤红外热像检测方法。该方法通过超声红外热成像技术,获取组合砌体墙损伤的红外图像,基于双边滤波方法,提升了组合砌体墙损伤图像的低照度;基于图像处理技术和形态学检测技术,对组合砌体墙损伤边缘进行精准提取,确定损伤程度,实现精确检测。结果表明:当图像数量为20~100张时,该方法检测的mAP值与召回率均高于90.00%,墙体损伤检测较为完整且损伤支线明显,直观表现了检测效果;准确度均高于95.00%,提升了墙体损伤检测方法的检测完整度;平均IoU均高于85.00%,有效提高了损伤区域与标定区域之间的重叠率。该方法的检测效果好、性能高。

基于位平面置乱的图像加密算法研究

近年来,随着人们对电子信息隐私及网络安全重视程度的不断提高,对信息加密技术的要求更加严格,图像加密技术备受关注。因此,提出一种基于位平面的图像加密算法。将明文图像矩阵中的每个像素值分解为8个比特位,把相同位置上的比特位组合成高四位和低四位2个位平面矩阵;采用多涡卷混沌系统生成的混沌序列,对2个位平面矩阵进行置乱-扩散-置乱,得到加密图像;在MATLAB平台上进行了直方图、相邻像素相关性、密钥敏感性、信息熵、抗剪裁性等安全性分析。结果表明:所提出的图像加密算法能够进行安全有效的图像加密,且安全分析表示其加密后图像直方图平稳、像素相关性系数趋近于0、信息熵达到7.9960以上,在加密效果与安全性方面都有良好的表现,可以抵御多种攻击的干扰,能够对图像信息进行安全保护。

一种新型的图像传感器列信号处理电路设计

阐述一种新型的图像传感器列信号处理电路,通过比较器将所有行的参考信号和像素信号先后锁存于同一存储单元,比较器只需要与同一存储单元进行数据交互,减少因不同行的参考信号和像素信号锁存于不同存储单元,而引起的比较器负载增加所产生的电源功耗。

Multibeam water column data research in the Taixinan Basin:Implications for the potential occurrence of natural gas hydrate

A multi beam sonar survey is carried out in the continental slope of the Taixinan Basin to obtain submarine topographic and water column data. The data are processed to obtain water column images. Anomalous water column images, displaying plume characteristics, are found in gas hydrate enriched areas in the Taixinan Basin.This indicates the presence of natural gas resources in the Taixinan Basin. The multibeam sonar system is shown to provide an accurate and effective approach for detecting sub-sea gas hydrate.

基于颅脑MRI灌注成像及临床指标构建缺血性脑梗死患者预后预测模型

目的探讨缺血性脑梗死患者预后不良的危险因素,并基于颅脑MRI灌注成像及临床指标构建缺血性脑梗死患者预后不良的列线图模型。方法选取2021年7月~2023年1月来我院就诊的100例缺血性脑梗死患者作为研究对象,对患者进行颅脑MRI灌注成像。根据预后情况分为预后不良组(n=47)和预后良好组(n=53)。采用Logistic回归分析筛选缺血性脑梗死患者预后不良的危险因素。采用R4.2.0软件建立缺血性脑梗死患者预后不良的列线图模型,并验证缺血性脑梗死患者预后不良的列线图模型。结果Logistic回归分析结果显示,年龄≥60岁、入院时NIHSS评分>12分、大梗死、后循环脑梗死、患侧峰值时间及患侧平均通过时间等是缺血性脑梗死患者预后不良的危险因素,患侧脑血容量及患侧脑血流量是缺血性脑梗死患者预后不良的保护因素(P<0.05)。构建的缺血性脑梗死患者预后不良的列线图模型的结果显示:校正曲线的实际值与预测值的一致性较好;模型的ROC曲线下面积为0.778(95%CI:0.735~0.821);决策曲线显示阈值概率是1%~100%时,列线图预测缺血性脑梗死患者预后不良的净获益值较高。结论基于颅脑MRI灌注成像及临床指标构建的缺血性脑梗死患者预后不良的列线图模型具有较高的准确性及临床应用价值,可以用于缺血性脑梗死患者预后不良的预测。

图像话语在高中思政课教学中的价值与运用

图像话语是以图像符号为主要媒介的话语体系,教材插图是图像话语的重要表达形式。统编版高中思想政治教材中“探究与分享”栏目插图占比较高、类型多样、内涵丰富、贴近生活,具有鲜明的时代特征。该栏目插图的设置有助于创设有效的教学情境,增强课堂教学亲和力;同时能够搭建图文衔接的桥梁,突破课堂教学重难点;还是学生自主、合作、探究学习的有效工具,有利于培育学科核心素养。新时代高中思政课教学应在课堂导入、讲授、小结环节充分运用“探究与分享”栏目插图,将图像话语更好地融入课堂教学。

基于机器视觉的井喷液柱高度测量方法研究

井喷液柱高度精准预测是制定油气井井喷救援方案的重要指导依据。为满足无参照物、无测量间距的井喷液柱高度测量需求,提出了一种基于机器视觉的井喷液柱高度优化测量方法。首先通过双目视差原理获取井喷液柱像素当量,然后采用颜色与形状的组合图像分割方法得到井喷液柱的轮廓,最终查找图像分割结果的边界得到井喷液柱高度。同时,设计井喷模拟装置开展多场景井喷液柱高度模拟室外实验,与机器视觉测量方法进行对比验证。研究发现:改进的机器视觉测量方法在颜色与边界双向干扰的情况下最大相对误差不高于5.36%,测量准确度满足井喷救援抢险需求,为井喷救援工作方案的制定提供了有力的工程指导依据。