反射率归一化用于提高光谱法舌诊信噪比

为了消除光谱采集中操作方法对测量带来的干扰,以及提高仪器灵敏度和增强样本之间的差异性,将反射率归一化法用于光谱法舌诊数据预处理。采集被检者舌尖反射光谱,计算被测对象的反射率和归一化反射率,比较不同距离采集的同一被测对象反射率和归一化反射率发现,反射率归一化可以消除不同采集距离对反射光谱造成的影响,比较不同样本的反射率和归一化反射率曲线以及分类预测模型预测结果,结果表明反射率归一化法可以增强样本之间的差异性,增强后续疾病快速筛查模型的稳健性和预测能力。

多层AlGaAs的时间分辨归一化反射率及各向异性反射率谱在线监测及分析

通过光学在线监测技术对多层AlxGa1-xAs样品生长过程中的生长速率与表面结构进行了分析。描述了选取合适探测光子能量的方法并在线监测了样品生长过程中表面归一化反射率(Normalized Reflectance,NR)和各向异性反射率(Reflectance Anisotropy,RA)随生长时间的变化,得到了样品的时间分辨NR及RA曲线,利用光学干涉原理解释了NR曲线的振荡衰减特性。不同AlxGa1-xAs层NR曲线收敛值随Al组分的单调变化被认为是材料的折射率变化引起的,而RA值随Al组分的增加而增加说明Al原子的并入对表面光学各向异性有影响。通过拟合每一层材料的归一化反射谱振荡曲线得到了各层生长速率,与扫描电镜测试结果差别小于0.02 nm/s。对时间分辨RA曲线分析发现,生长温度对GaAs表面原子结构产生了影响。

倏逝波光纤布拉格光栅归一化反射率特性研究

基于光波导理论与光纤布拉格光栅(FBG)的模式耦合理论,对倏逝波FBG传感器的能量衰减特性进行了分析研究。最后得到了FBG的归一化反射率的表达式,它是外部介质折射率(SRI)和FBG纤芯直径的函数。理论仿真显示FBG归一化反射率会随着SRI增大和FBG腐蚀程度的加深而减小,呈非线性关系。实验结果也证明增大SRI(小于包层介质折射率)或者增大FBG的腐蚀程度都会使光纤纤芯中的传输能量减小,增强倏逝波与外部媒介的相互作用,从而增加传感器的灵敏度。

基于光谱法舌诊的脂肪肝快速诊断

提出了一种基于光谱技术的脂肪肝无创、快速诊断新方法。由于舌体能较客观的反映人体生理、病理变化,因此采集志愿者舌体舌尖部位的反射光谱,然后对数据进行分析,计算反射光谱的归一化反射率。建立3层BP网络模型,从采集来的115例样本中抽取32例健康人和44例脂肪肝患者的光谱归一化反射率作为神经网络的输入,再对未知的14例健康人样本和25例脂肪肝患者样本进行分类预测,分类正确率达到89.7%,实验结果表明了光谱法运用于脂肪肝快速无创诊断的可行性。同时,实验结果说明光谱法能更客观全面地反映人舌所携带的组织细胞、微循环等方面的信息,有可能为临床提供一种快速、简便的诊断手段,也为今后的中医证侯的度量提供借鉴。

基于深度学习的海冰融池识别

融池对海冰融化速率估算具有重要作用。基于Sentinel-2影像,选择可见光(波段2、波段3、波段4)和近红外(波段8)作为特征波段,采用两种特征组合方式(波段2/3/4反射率、波段2/3/4反射率与波段2/3/4/8反射率差值归一化值),分别训练多层神经网络(multi-layer neural network,MNN),进行海冰、开阔水域、亮融池、暗融池识别。结果表明,基于可见光与归一化值MNN识别效果更佳,总体识别精度达到88.0%,其中亮融池生产者精度和用户精度分别为77.6%和77.1%,暗融池的生产者精度和用户精度分别为55.2%和96.1%。波段反射率差值归一化处理可增大地物间区分度,提高融池识别精度。与其他算法相比,应用MNN可实现融池准确识别,为海冰融化速率估算提供有效参考。

基于神经网络模型的湛江湾水体有色溶解有机物的遥感估算

有色溶解有机物(Colored Dissolved Organic Matter, CDOM)是水体中重要的水质参数之一,是水色遥感的重要研究对象,如何构建适合特定区域的近海二类水体CDOM反演模型一直是国内外研究难点。本文利用2017年5月26～29日对南海西北部海域湛江湾20个站位采集的水样和测量的光谱资料,分析归一化遥感反射率与CDOM浓度a_g(400)的相关性,发现最大负相关系数出现在586nm处,选择580、585、590、595nm这四个波段处的归一化遥感反射率与a_g(400)建立了多元线性回归模型、BP(Back-Propagation)神经网络模型和RBF(Radial-Basis Function)神经网络模型,并与其他算法模型进行对比分析。结果发现, BP和RBF神经网络模型的平均相对误差和均方根误差均远小于多元线性回归模型和其他算法模型,神经网络模型的预测值与实测值拟合效果要优于多元线性回归模型。研究表明,神经网络模型更适合于湛江湾有色溶解有机物的遥感估算。