Nonlinear model reduction for RTCVD
无取样受限波尔兹曼机的图像重建研究
可 见 单 元 固 定为 已 知 数 据 的 值 时 ,模 型 平 衡 状 态 时 可 见 单 元 与 隐 单 元 值 的 乘 积 。 而
< v i h j > mo d e l 代表 模型 的期 望 ,即对 模型 没 有
2 0 0 2年 H i n t o n 提 出R B M 的快 速学 习算 法
对 比散度 ( c o n s t r a s t i v e Di v e r g e n c e ,C D) , 2 0 0 6年 Hi n t o n等提 出 了 一 种 深 度 信 念 网 络 【 5 ]( De e pBe l i e f Ne t s ,DB N)。 实 践 表 明 , R BM 是一种有 效 的特征提 取方法 , 已成功 应 用于分类 、回归 、图像特征提取 、协同过滤等
图像与多媒体技术 ・ I ma g e&Mu l t i me d i a T e c h n o l o g y
无取样 受限波尔兹 曼机 的图像 重建研 究
文/ 姜 倩 盼
本 丈分 析 了受 限玻 尔兹 曼机 用 于 重 建 的 不 足 , 提 出 了一 种 无 取样 受限玻 尔兹曼机 的图像 重建 新 方 法 ,应 用 M N I S T数 据 集 证 明
对R BM 原理 分析 表 明 ,R BM 的 训 练过 程 可 以构成 一种 效果 很好 的重 建 过程 。基 于 R BM 的强大 功 能 ,预 期基 于 RB M 的重建 过
p ( h j = 1 I V ) = ( + ∑ ) …
其中 ( x ) 为s i g m o i d函数 1 / ( 1 + e x p ( 一 x ) ) 。
( R e s t r i c t e d B o l t z ma n n Ma c h i n e s ,R BM)。L e R o u x和 B e n g i o从理论上 证 明,只要 隐单元 的 数 目足够 多 ,RB M 能够 拟合任 意离散 分布 。
基于平滑非线性能量算子划分的尖峰相关特征癫痫发作自动检测算法
第14卷㊀第3期Vol.14No.3㊀㊀智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用IntelligentComputerandApplications㊀㊀2024年3月㊀Mar.2024㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:2095-2163(2024)03-0128-05中图分类号:TP18,TP399文献标志码:A基于平滑非线性能量算子划分的尖峰相关特征癫痫发作自动检测算法何雪兰,吴㊀江,蒋路茸(浙江理工大学信息科学与工程学院,杭州310018)摘㊀要:针对癫痫发作自动检测算法多集中于时域㊁频域等传统特征,无法全面表征癫痫脑电信号的信息等问题,本文结合癫痫脑电图中异常波振幅和频率提高的现象,提出一种基于平滑非线性能量算子划分的尖峰相关特征癫痫发作自动检测算法㊂该算法使用传统的时域㊁频域特征,结合尖峰相关性特征对脑电信号进行刻画,使用有监督的机器学习分类器,测试癫痫发作自动检测的有效性和可靠性㊂本文将提出的方法在开源数据集CHBMIT上进行了评估,获得了96.52%的准确率㊁95.65%的敏感性和97.09%的特异性㊂实验结果表明,基于平滑非线性能量算子划分的尖峰相关特征,能够作为癫痫脑电信息的补充,提高癫痫发作检测的性能㊂关键词:癫痫发作检测;机器学习;尖峰相关性;平滑非线性能量算子Automaticseizuredetectionalgorithmbasedonspike-relatedfeaturesofsmoothednonlinearenergyoperatordivisionHEXuelan,WUJiang,JIANGLurong(SchoolofInformationScienceandEngineering,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou310018,China)Abstract:Mostcurrentseizureautomaticdetectionalgorithmsfocusontraditionalfeaturessuchastimedomainandfrequencydomain,whichcannotfullycharacterizetheinformationofepilepticEEGsignals.Thispaperproposesanautomaticseizuredetectionalgorithmbasedonspikecorrelationfeaturesdividedbyasmoothnonlinearenergyoperator,takingintoaccountthephenomenonthattheamplitudeandfrequencyofabnormalwavesinepilepticEEGwillincrease.Thealgorithmusestraditionaltime-domainandfrequency-domainfeatures,combinedwithspikecorrelationfeaturestocharacterizetheEEGsignal,andusessupervisedmachinelearningclassifierstotestitseffectivenessandreliabilityforautomaticseizuredetection.TheresearchevaluatestheproposedmethodontheopensourcedatasetCHBMITandobtains96.52%onaccuracy,95.65%onsensitivityand97.09%onspecificity.Theexperimentalresultsshowthattheproposedspike-relatedfeaturesbasedonthesmoothednonlinearenergyoperatorsegmentationcanbeusedasacomplementtotheepilepticEEGinformationtoimprovetheperformanceofseizuredetection.Keywords:seizuredetection;machinelearning;spikecorrelation;smoothednonlinearenergyoperator基金项目:浙江省基础公益项目(LGF19F010008);北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室(BUPT)(KFKT-2018101);浙江省重点研发计(2022C03136);国家自然科学基金(61602417)㊂作者简介:何雪兰(1999-),女,硕士研究生,主要研究方向:癫痫检测;吴㊀江(1978-),男,博士,高级工程师,主要研究方向:无线通信技术,工业物联网㊂通讯作者:蒋路茸(1982-),男,博士,教授,主要研究方向:生理电信号处理㊁复杂网络和无线传感器网络㊂Email:jianglurong@zstu.edu.cn收稿日期:2023-03-150㊀引㊀言癫痫是一种神经系统疾病,由大脑神经元异常放电引起[1],常常表现为突发性㊁反复性和复发性等特点㊂癫痫发作的临床症状复杂多样,如阵发性痉挛㊁意识丧失㊁认知功能障碍等[2]㊂这些发作事件对患者的认知水平及正常生活都产生了明显影响㊂因此,癫痫的诊断和治疗对于预防癫痫发作和改善生活质量至关重要㊂头皮脑电图是一种用于临床记录脑活动的无创信号采集方法[3],用于记录大脑活动时的电波变化㊂头皮脑电图包含丰富的生理㊁心理和病理信息,是评估癫痫和其他脑部疾病的有效工具[4]㊂在脑电图的记录中,癫痫发作和癫痫样放电(如棘波㊁尖波和棘慢波复合体)是癫痫的重要生物标志物[5],并被广泛应用于临床评价㊂目前,临床上基于脑电图的识别与分析是医生进行癫痫检测的黄金标准,但对海量的临床脑电数据进行人工筛查,不仅给医生带来沉重的负担,还存在较强的主观性㊁判断标准不统一等问题[6-7],影响分析的效率和准确性㊂因此,设计一种自动的癫痫发作检测方法是亟待解决的问题㊂为了克服传统诊断方法的局限性㊁提高医疗效率,伴随着机器学习的快速发展,癫痫发作的自动检测已成为行业内关注的重点㊂研究者们根据头皮脑电图的时域㊁频域或非线性特征建立了特征工程方法[8-10],并通过具有一个或多个特征的分类器检测癫痫发作㊂Mursalin等学者[11]从时域㊁频域和基于熵的特征中选择突出特征,使用随机森林分类器学习选定特征集合的特性,获得了更好的分类结果㊂杨舒涵等学者[12]使用时域和非线性特征对脑电信号进行表征,结合XGBoost分类器,实现了癫痫的自动检测㊂Zarei等学者[13]使用离散小波变换DWT和正交匹配追踪(OrthogonalMatchingPursuit,OMP)提取EEG中不同的系数,计算非线性特征和统计特征,使用SVM进行分类,获得了较好的检测性能㊂吴端波等学者[14]使用aEEG尖峰和cEEG棘波提取的方法计算棘波率,使用阈值法对癫痫进行发作检测㊂上述模型虽然都能取得较好的分类结果,但是也存在以下问题:(1)多数研究在特征提取阶段仅从时域㊁频域或时频域中表征脑电信号信息,这些特征所涵盖的信息量并不足以全面描述一段EEG信号㊂(2)在癫痫发作的自动检测中,强调周期性的信号转换对于有效㊁可靠地区分癫痫发作的重复特征至关重要,而互相关是时域上广泛用于表示信号周期性的方法㊂针对上述问题,本文提出一种基于平滑非线性能量算子划分的尖峰相关(SpikeCorrelation,SC)特征的癫痫发作自动检测算法㊂SC是关于自适应提取的脑电图尖峰信号段之间时间延迟的最大互相关㊂使用平滑非线性能量算子衡量癫痫脑电信号中出现的异常波,将脑电信号在癫痫发作期和非发作期的尖峰相关特征作为度量患者大脑活动的一个重要补充㊂本文提出的算法主要使用巴特沃斯滤波器对脑电信号进行滤波,去除外部伪迹的干扰,然后从传统特征角度出发,提取时域㊁频域特征,再结合提出的尖峰相关特征,进一步表征癫痫发作时的异常信息㊂最后结合有监督的机器学习分类模型,实现癫痫发作的自动检测㊂1㊀方法癫痫发作自动检测整体流程设计如图1所示,其中包含预处理㊁特征提取和分类等3个模块㊂脑电信号通道筛选滤波数据分割归一化预处理特征提取传统特征:时域、频域尖峰相关特征分类癫痫发作/非发作图1㊀癫痫发作自动检测流程图Fig.1㊀Flowchartofseizuredetection1.1㊀脑电信号预处理头皮脑电数据通过放置在头皮固定位置的电极采集得到㊂由于外置电极,这种采集方式很容易受到外部干扰,导致采集到的数据被噪声污染㊂此外,由于受试者在采集过程中生理活动产生的内部伪迹(如:眨眼㊁心脏跳动等)[15],也会对数据产生干扰,影响分类结果㊂因此,针对内部伪迹,本文首先对采集到的脑电信号进行通道筛选,剔除受眼部运动干扰严重的2个电极FT1和FT2;同时,由于左侧耳电磁极易受到心电伪迹的干扰,因此也剔除了靠近耳部的2个电极FT9和FT10㊂所以,在通道筛选阶段,共选择了脑电图中20个通道信号㊂㊀㊀滤波是一种常见的去除脑电信号外部伪迹的方法,本文采用1 48Hz的带通巴特沃斯滤波器进行滤波,抑制其他频率范围的信号[16]㊂根据数据集中标注的癫痫发作开始和结束时间,为了保证波形的完整性,设置重叠率为50%的滑动窗口,将脑电信号分割成4s的数据片段,最后对所有片段进行归一化处理㊂由于通道筛选和滤波后的脑电信号幅值的浮动一般是在可接受范围内,最大最小标准化能够较大程度地还原真实EEG信号波形㊂因此,本文采用最大最小标准化对原始EEG信号进行归一化操作,推得的公式为:Xmin-max=X-X-maxX()-minX()(1)1.2㊀特征提取原始脑电信号数据量庞大,且不具有代表性,而特征提取方法可以提炼出能够表征癫痫发作特征的数据,用于模型的建立㊂因此,本文主要使用传统时域㊁频域特征和基于平滑非线性能量算子的尖峰相关性特征,对脑电数据进行特征提取㊂1.2.1㊀传统特征提取研究主要从时域和频域两个角度对脑电信号进行传统特征提取㊂本文主要提取时域上每个通道的最大值㊁最小值㊁平均值㊁峰度(Kurtosis)㊁偏斜度921第3期何雪兰,等:基于平滑非线性能量算子划分的尖峰相关特征癫痫发作自动检测算法(Sknewness)和线长(LineLength);频域上主要提取每个信号频域分量的振幅㊂其中,峰度㊁偏斜度和线长的数学定义分别见式(2) (4):Kurtosis=E[(x-mean(x))4]{E[(x-mean(x))2]}2(2)Sknewness=E[(x-mean(x)std(x))3](3)LineLength=1nðni=1absxi+1-xi()(4)㊀㊀其中,x表示脑电信号片段;E表示对括号中数值求期望;xi表示采样点i的值;n表示片段x中采样点数㊂1.2.2㊀尖峰相关特征提取根据癫痫发作时脑电信号异常波的振幅和频率发生改变的特异性现象,本文提出将尖峰相关特征作为表征癫痫发作时异常特征的补充㊂非线性能量算子(NLEO)是一种对信号进行能量度量的方法[17],能够跟踪信号的瞬时能量㊂对于离散信号xn,其非线性能量算子表达如式(5)所示:φ[x(n)]=x(n-l)x(n-p)-x(n-q)x(n-s)(5)㊀㊀通常,当癫痫脑电信号中出现异常放电时,脑电波的振幅和频率会有所提高,可以更好地突出异常波在平稳状态下的放电波形,但非线性能量对脑电信号中可能存在的噪音信号也具有很高的敏感度㊂为了进一步提高NLEO对非平稳信号的表征能力和抗干扰能力,文献[18]提出了一种NLEO的改进方法,即平滑非线性能量算子(SNLEO),将计算所得的能量与一个窗函数进行卷积运算,在一定程度上减小低波幅噪音信号对输出结果的影响㊂SNLEO计算见式(6):φ[x(n)]=w(n)∗φ[x(n)](6)㊀㊀其中,w是一个矩形的窗函数, ∗ 表示卷积操作㊂在非线性能量算子的计算中,本文使用的参数值为l=1,p=2,q=0和s=3,并采用7个点的窗函数进行卷积计算㊂获得SNLEO后,需要设定一个合适的阈值,尽可能多地筛选出可能是尖峰的样本,同时最小化漏检率㊂本文使用自适应阈值,对SNLEO进行尖峰筛选识别㊂本文采用影响检测尖峰数量没有大范围变化的阈值作为最优阈值㊂最优阈值的搜索范围为SNLEO的10% 90%[19],相邻2个峰值的中间被确定为一个尖峰的起始点或结束点㊂由于数据在划分过程中导致波形的不连续问题,本文将检测到的第一个和最后一个尖峰丢弃,以确保每个片段具有完整的尖峰形态㊂如果检测出尖峰,则将每个划分好的尖峰与后续5个尖峰片段相关联㊂本文使用尖峰相关性(SpikeCorrelation,SC)来定义该矩阵,并将SC的平均值和标准差作为癫痫发作检测的特征㊂SC计算见式(7 8):SCi,j=maxmRxixj(m)(7)Rxixj(m;i,j)=E[xi(n)xj(n+m)]σxiσxj(8)㊀㊀其中,xi㊁xj是脑电EEG信号的片段,这里i=[2, ,S-6],j=[i+1, ,i+5];S表示在一个片段中检测到的峰值数;σ表示脑电图片段的标准差㊂估计SC特征的处理过程如图2所示㊂将一个片段的第一个和最后一个丢弃,而后根据得到的尖峰计算其与后面5个尖峰的相关性㊂根据图2(a)中样例计算出的尖峰相关矩阵如图3所示㊂10050-501234时间/s(a)癫痫发作片段样例EEG/μV400200SNLEO/μV23224168尖峰数/个1234时间/s(b)片段(a)对应的S N L E Ot h(c)基于(b)确定的自适应阈值t h阈值104.87710050-50EEG/μV1234时间/s(d)划分好的尖峰片段(“*”表示丢弃的片段)12345678910t h图2㊀使用自适应阈值的SNLEO计算尖峰相关性示意图Fig.2㊀SchematicdiagramofSNLEOcalculationofspikecorrelationsusingadaptivethreshold1234567892345678910图3㊀尖峰片段得到的最大相关矩阵Fig.3㊀Maximumcorrelationmatrixobtainedfromspikefragments031智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第14卷㊀㊀㊀此外,计算了SNLEO的平均值㊁标准差和平均最大SNLEO值spikiness㊂其中,spikiness被定义为SNLEO中峰值的最大值除以SNLEO的平均值[20],以及检测到的峰值数量(snum)㊁平均持续时间(swidth)和平均峰值间间隔(sgap)㊂基于SNLEO划分的尖峰相关特征的具体描述见表1㊂表1㊀尖峰相关特征的描述Table1㊀Descriptionofspike-relatedcharacteristics特征描述mean(SC)尖峰相关性矩阵的平均值std(SC)尖峰相关性矩阵的标准差mean(SNLEO)SNLEO的平均值std(SNLEO)SNLEO的标准差spikiness平均最大SNLEO值snum峰值数量swidth平均持续时间sgap平均峰值间间距1.3㊀分类模型使用传统机器学习分类器RF和SVM来评估本文提出的方法,这些分类器经常被用于癫痫发作的自动检测㊂2㊀实验2.1㊀数据集本研究采用公开的头皮脑电数据集CHB-MIT㊂该数据集共记录了美国波士顿儿童医院的23名癫痫患者的头皮脑电数据,每个患者的数据都是由多个.edf文件组成,采样频率256Hz,共含有157次癫痫发作㊂大多数文件包含有23个EEG通道信号,并采用国际标准10-20系统使用的EEG电极位置命名这些通道记录㊂由于癫痫发作时间远小于发作间期的时间,为了保证数据集正负样本的均衡性,本文采用欠采样的方式在发作间期随机采样和癫痫发作样本数量相当的负样本㊂2.2㊀评价指标为了验证本文方法的有效性,采用准确率(Acc)㊁敏感性(Sen)㊁特异性(Spe)㊁F1值和AUC等指标进行实验评估㊂计算方法见式(9) 式(11):Acc=TP+TNTP+TN+FP+FN(9)Sen=TPTP+FN(10)Spe=TNTN+FP(11)㊀㊀其中,TP㊁FP㊁FN和TN分别为真阳性㊁假阳性㊁假阴性和真阴性㊂本文产生的所有实验结果都是在配置为Intel(R)Core(TM)i7-9700CPU@3.00GHz,16GBRAM的计算机上实现的㊂实验模型使用Python3.7和Scikit-learn构建㊂2.3㊀结果分析本文先对提取的传统时域㊁频域特征分别使用RF和SVM分类模型进行测试,所得实验结果见表2㊂由表2可知,SVM分类模型表现最佳㊂表2㊀基于传统特征的实验结果Table2㊀Experimentalresultsbasedontraditionalcharacteristics特征分类器AccSenSpe传统特征RF0.86210.75330.9339SVM0.95900.93850.9736㊀㊀在确定分类模型SVM的基础上,将传统特征和尖峰相关特征结合,探讨尖峰相关特征对癫痫脑电信号的表征能力㊂添加前后对比结果见表3㊂表3㊀尖峰相关特征对比的分类结果Table3㊀Classificationresultsofspike-relatedfeaturecomparison分类器特征AccSenSpeSVM传统特征0.95900.93850.9736传统特征+尖峰相关特征0.96520.95650.9709㊀㊀由表3可知,尖峰相关特征能够对癫痫脑电信号信息进行表征㊂加入尖峰相关特征后,检测结果在Acc上提升了0.62%,在Sen上提升了1.8%,在Spe上有所降低㊂在实际的临床应用中,正确识别发作样本比正确识别非发作样本更重要,因此Sen指标更能准确衡量方法的优劣㊂本文提出的方法虽然在Spe上略有降低,但Sen指标上有一定程度的提升㊂3㊀结束语本文提出了一种基于平滑非线性能量算子划分的尖峰相关特征的癫痫发作自动检测算法㊂该算法使用传统的时域㊁频域特征,结合尖峰相关性特征对脑电信号进行刻画,使用RF和SVM分类器来测试癫痫发作自动检测的有效性和可靠性㊂将所提方法在开源数据集CHB-MIT上进行了评估,SVM分类器获得了更好的结果,其准确率㊁敏感性和特异性分别为96.52%,95.65%和97.09%㊂此外,研究开展的特征消融实验结果表明,提出的基于平滑非线性能131第3期何雪兰,等:基于平滑非线性能量算子划分的尖峰相关特征癫痫发作自动检测算法量算子划分的尖峰相关特征,能够作为癫痫脑电信息的补充,进一步提高癫痫发作检测的性能㊂参考文献[1]PATELDC,TEWARIBP,CHAUNSALIL,etal.Neuron–gliainteractionsinthepathophysiologyofepilepsy[J].NatureReviewsNeuroscience,2019,20(5):282-297.[2]SPECCHION,WIRRELLEC,SCHEFFERIE,etal.InternationalLeagueAgainstEpilepsyclassificationanddefinitionofepilepsysyndromeswithonsetinchildhood:PositionpaperbytheILAETaskForceonNosologyandDefinitions[J].Epilepsia,2022,63(6):1398-1442.[3]SCHADA,SCHINDLERK,SCHELTERB,etal.Applicationofamultivariateseizuredetectionandpredictionmethodtonon-invasiveandintracraniallong-termEEGrecordings[J].ClinicalNeurophysiology,2008,119(1):197-211.[4]BENBADISSR,BENICZKYS,BERTRAME,etal.TheroleofEEGinpatientswithsuspectedepilepsy[J].EpilepticDisorders,2020,22(2):143-155.[5]王学峰.癫癎的脑电图:传统观点㊁新认识和新领域[J].中华神经科杂志,2004,37(3):7-9.[6]刘晓燕,黄珍妮,秦炯.不同类型小儿癫痫持续状态的临床及脑电图分析[J].中华神经科杂志,2000,33(2):73-73.[7]MATURANAMI,MEISELC,DELLK,etal.Criticalslowingdownasabiomarkerforseizuresusceptibility[J].NatureCommunications,2020,11(1):2172.[8]彭睿旻,江军,匡光涛,等.基于EEG的癫痫自动检测:综述与展望[J].自动化学报,2022,48(2):335-350.[9]HOSSEINIMP,HOSSEINIA,AHIK.AreviewonmachinelearningforEEGsignalprocessinginbioengineering[J].IEEEReviewsinBiomedicalEngineering,2020,14:204-218.[10]ACHARYAUR,HAGIWARAY,DESHPANDESN,etal.CharacterizationoffocalEEGsignals:Areview[J].FutureGenerationComputerSystems,2019,91:290-299.[11]MURSALINM,ZHANGY,CHENY,etal.Automatedepilepticseizuredetectionusingimprovedcorrelation-basedfeatureselectionwithrandomforestclassifier[J].Neurocomputing,2017,241:204-214.[12]杨舒涵,李博,周丰丰.基于机器学习的跨患者癫痫自动检测算法[J].吉林大学学报(理学版),2021,59(1):101-106.[13]ZAREIA,ASLBM.Automaticseizuredetectionusingorthogonalmatchingpursuit,discretewavelettransform,andentropybasedfeaturesofEEGsignals[J].ComputersinBiologyandMedicine,2021,131:104250.[14]吴端坡,王紫萌,董芳,等.基于aEEG尖峰和cEEG棘波提取的癫痫发作检测算法[J].实验技术与管理,2020,37(12):57-62.[15]骆睿鹏,冯铭科,黄鑫,等.脑电信号预处理方法研究综述[J].电子科技,2023,36(4):36-43.[16]OCBAGABIRHT,ABOALAYONKAI,FAEZIPOURM.EfficientEEGanalysisforseizuremonitoringinepilepticpatients[C]//2013IEEELongIslandSystems,ApplicationsandTechnologyConference(LISAT).Farmingdate,USA:IEEE,2013:1-6.[17]BOONYAKITANONTP,LEK-UTHAIA,CHOMTHOK,etal.AreviewoffeatureextractionandperformanceevaluationinepilepticseizuredetectionusingEEG[J].BiomedicalSignalProcessingandControl,2020,57:101702.[18]MUKHOPADHYAYS,RAYGC.Anewinterpretationofnonlinearenergyoperatoranditsefficacyinspikedetection[J].IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,1998,45(2):180-187.[19]TAPANIKT,VANHATALOS,STEVENSONNJ.IncorporatingspikecorrelationsintoanSVM-basedneonatalseizuredetector[C]//EMBEC&NBC2017:JointConferenceoftheEuropeanMedicalandBiologicalEngineeringConference(EMBEC)andtheNordic-BalticConferenceonBiomedicalEngineeringandMedicalPhysics(NBC).Singapore:Springer,2018:322-325.[20]TAPANIKT,VANHATALOS,STEVENSONNJ.Time-varyingEEGcorrelationsimproveautomatedneonatalseizuredetection[J].InternationalJournalofNeuralSystems,2019,29(4):1850030.231智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第14卷㊀。
基于非凸熵最小化与高斯混合模型聚类的电容层析成像图像重建
基于非凸熵最小化与高斯混合模型聚类的电容层析成像图像重
建
张立峰;卢栋臣;刘卫亮
【期刊名称】《计量学报》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】基于压缩感知原理提出了一种构建非凸熵(NE)函数作为正则化项的方法,在有效缓解电容层析成像(ECT)病态性逆问题的同时可保证解的稀疏性,并采用快速迭代阈值收缩算法(FISTA)求解以加快收敛速度。
对所得解通过高斯混合模型(GMM)进行阈值寻优,采用期望最大化算法(E-M)更新模型参数,从而构建NE-GMM算法。
仿真及实验结果均表明:与LBP、Landweber、迭代硬阈值(IHT)、ADMM-L1及NE算法进行了对比,该算法所得重建图像质量最优,对中心分布及多物体分布的保真度进一步提高,仿真实验重建图像的平均相对误差和相关系数分别为0.4611及0.8827,优于其他5种算法。
【总页数】7页(P207-213)
【作者】张立峰;卢栋臣;刘卫亮
【作者单位】华北电力大学自动化系
【正文语种】中文
【中图分类】TB937
【相关文献】
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高光谱图像距离度量与无监督特征学习研究
高光谱图像距离度量与无监督特征学习研究随着遥感技术的不断发展,高光谱图像在土地覆盖分类、环境监测、农业资源管理等领域展示出了巨大的潜力。
然而,高光谱图像的特征维度高、信息冗余度大等问题给图像处理和分析带来了巨大的挑战。
为了应对这些问题,研究人员提出了一种无监督特征学习的方法,以降低高光谱图像的维度并挖掘其潜在信息。
同时,距离度量也成为了高光谱图像处理中一个重要的研究方向,用于度量高维特征空间中样本之间的相似性。
无监督特征学习是一种在没有标签信息的情况下进行特征学习的方法。
在高光谱图像处理中,无监督特征学习可以通过自动学习和发现数据中存在的特征,从而明显降低了数据的维度,并提供了对数据潜在结构的理解。
其中,主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)是无监督降维的主要方法之一。
它通过线性变换将高维数据映射到低维空间,其中低维空间保留了大部分的原始数据方差,从而达到降维目的。
此外,独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)也是一种经典的无监督特征学习方法,它通过解决数据的盲源分离问题,得到独立的高维特征表示。
这些无监督特征学习方法为高光谱图像处理提供了有力的工具,可以有效地降低维度、减少冗余信息,并提高后续任务的性能。
距离度量是用于衡量样本之间相似性或距离的方法。
在高光谱图像处理中,距离度量可以用于聚类、分类和检索等任务中。
传统的欧几里得距离在高光谱图像处理中常被用来度量样本之间的相似性,但是欧几里得距离只考虑了样本之间的空间距离,并忽略了样本在高维特征空间中的分布信息。
因此,传统的距离度量方法往往无法准确地刻画高光谱图像中样本之间的差异。
为了解决这个问题,研究人员提出了许多新的距离度量方法。
例如,流形学习方法可以将高维数据映射到低维流形空间,从而有效地保留了数据的局部结构信息。
核函数方法通过在高维特征空间中引入核函数,将样本映射到特征空间中的非线性空间,从而更好地刻画了样本之间的相似性。
一种自适应立体脑图像分割方法
一种自适应立体脑图像分割方法
史勇红;戚飞虎
【期刊名称】《中国医疗器械杂志》
【年(卷),期】2006(30)2
【摘要】提出一种自动分割单通道磁共振脑图像的新方法,这种方法建立在耦合的马尔科夫模型的基础上.耦合马尔科夫模型使用了两个空间上交织的马尔可夫随机场先验模型,其一对亮度测度建模以实现分段光滑性约束,另一个对非连续性建模以控制相邻体素间的交互作用.依据这一模型,该方法使用贝叶斯理论和领域约束获得了区域和边界的最大后验概率估计.这种方法具有如下属性:①大脑图像被准确地分割成白质、灰质和脑脊髓;②对噪声和亮度不一致性具有较强的鲁棒性.
【总页数】3页(P88-89,87)
【作者】史勇红;戚飞虎
【作者单位】上海交通大学计算机科学和工程系,上海,200030;上海交通大学计算机科学和工程系,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.4
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非单调滤子曲率线搜索算法解无约束非凸优化
非单调滤子曲率线搜索算法解无约束非凸优化
顾超; 朱德通
【期刊名称】《《数学年刊A辑》》
【年(卷),期】2017(038)004
【摘要】宇和濮在文[Yu Z S,Pu D G.A new nonmonotone line search technique for unconstrained optimization[J].J Comput Appl
Math,2008,219:134-144]中提出了一种非单调的线搜索算法解无约束优化问题.和他们的工作不同,当优化问题非凸时,本文给出了一种非单调滤子曲率线搜索算法.通过使用海森矩阵的负曲率信息,算法产生的迭代序列被证明收敛于一个满足二阶充分性条件的点.在不需要假设极限点存在的情况下,证明了算法具有整体收敛性,而且分析了该算法的收敛速率.数值试验表明算法的有效性.
【总页数】14页(P391-404)
【作者】顾超; 朱德通
【作者单位】上海立信会计金融学院统计与数学学院上海201620; 上海师范大学数学系上海200234
【正文语种】中文
【中图分类】O221.2
【相关文献】
1.LC1无约束优化问题的非单调线搜索算法 [J], 席敏;蔡邢菊
2.无约束优化问题的一类带线搜索的非单调信赖域算法 [J], 王春梅
3.无约束优化的一个滤子非单调信赖域算法 [J], 冯琳;段复建
4.无约束优化中带线搜索的非单调信赖域算法 [J], 莫降涛;颜世翠;刘春燕
5.非凸优化中一种带非单调线搜索的惯性邻近算法 [J], 刘海玉
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谱方法用于非定常流动计算的隐式求解
谱方法用于非定常流动计算的隐式求解作者:苏欣荣, 袁新, SU Xin-Rong, YUAN Xin作者单位:清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京,100084刊名:工程热物理学报英文刊名:JOURNAL OF ENGINEERING THERMOPHYSICS年,卷(期):2009,30(12)被引用次数:0次1.Hall KC.Crawley EF Calculation of Unsteady Flows in Turbomachinery 1989(6)2.L He.T Chen.R G Wells Analysis of Rotor-Rotor and Stator-Stator Interferences in Multistage Turbomachines 2002(4)3.M McMullen.A Jameson.JJ Alonso Application of a Nonlinear Frequency Domain Solver to the Euler and Navier-Stokes Equations.[AIAA Paper 2002-0120]4.Saad Y.Schultz MH GMRES:A Generalized Minimal Residual Algorithm for Solving Nonsymmetric Linear Systems 1986(3)5.Luo H.Baum JD.Lohner R A Fast,Matrix-Free Implicit Method for Compressible Flows on Unstructured Grids 1998(2)6.Yuan X.Daiguji H A Specially Combined Lower-Upper Factored Implicit Scheme for Three-Dimensional Compressible Navier-Stokes Equations 2001(3)1.学位论文王一博谱方法在Fokker-Planck方程数值解中的应用研究2005本文对Fokker-Planck方程数值解作了初步的研究。
非下采样Contourlet变换医学图像融合性能研究
2 10 2 06) 2 10 ) 20 8 ( 州 医 学 院 医学 影 像 学 院 , 州 徐 徐
( 国矿 业 大 学信 息 与 电气 工 程 学 院 , 州 中 徐
摘
要 : 过 对 非 下 采样 C nor t 通 ot l 变换 ( S T 滤波 器组 合及 图像 融 合 规 则 性 能 的研 究 , 较 了 不 同条 件 得 到 的 ue NC ) 比
u i g d f r n le s a d f i n r l s we e c mp r d. An efc e tf so t o s p o o e u i g t e l w- s n i e e tf t r n uso u e r o a e f i f i n u in me h d wa r p s d f s n h o i  ̄e u n y c e f i n s a e n r g o e e g r l a d h d r c in l i h・ q e c o f c e t a e n q e c o fi e t b s d o e i n n r y u e n t e i t a h g  ̄e u n y c e f i n s b s d o c e o i
融 合 结果 , 面 分 析 了 各种 融合 规 则 对 融 合 性 能 的影 响 。 提 出低 通 子 带 区域 能 量 取 大 , 频 子 带 方 差 加 权 取 大 和 全 高 绝对 值 取 大相 结 合 的融 合 算 法 。相 比基 于 传 统 规 则 的 N C S T算 法 , 提 出 算 法 的融 合 质 量 及 各 项 指 标 都 有 明 显 提 所 高 。 实验 结 果 表 明 , 取合 适 的滤 波 器 组 合 和 融 合 规 则 , 选 即使 分 解 层 数 较 少 , 向数 不 大 , 能 够 获 得 理 想 的 融 合 方 也
基于非下采样Contourlet变换的红外图像非线性增强新方法
基于非下采样Contourlet变换的红外图像非线性增强新方法郭珉;蒋爱民;曹美【期刊名称】《计算机与现代化》【年(卷),期】2017(000)003【摘要】针对红外图像存在对比度和分辩率低、噪声大的问题,提出一种基于非下采样Contourlet变换的夜间红外图像增强新算法.首先对实际采集的夜间红外图像进行非下采样Contourlet变换得到图像的高频系数和低频系数,对于高频系数采用自适应阈值法确定高频阈值,通过判断边缘信息对弱边缘和强边缘做不同的处理,提升图像的边缘信息,而低频系数采用改进的伽马变换进行非线性修正处理提升图像的对比度;最后经反变换得到增强后的图像.实验结果表明,提出的算法能有效抑制红外图像的噪声,提高图像的对比度信息,视觉效果良好.%Considering the problems that the low contrast and large noise are two main characteristics of infrared image, the infrared image enhancement method is presented in this paper, which is based on normal distribution characteristics and NSCT transform.First of all, image`s high frequency coefficients and low-frequency coefficients are got by the actual acquisition of nighttime infrared image nonsubsampled contourlet transform, for high frequency coefficients, the adaptive threshold method is used to determine the high frequency threshold.By judging the edge information, the weak edge and strong edge are made different processing to enhance the edge of the image information.The low frequency coefficients are made nonlinear correction by using theimproved Gamma transform to improve the contrast of the image.Finally, the enhanced image is obtained by inverse transform.The experimental results show that the proposed algorithm can effectively suppress the noise of infrared image, improve the image contrast information, and the visual effect is good.【总页数】4页(P76-79)【作者】郭珉;蒋爱民;曹美【作者单位】河海大学物联网工程学院,江苏常州 213022;河海大学物联网工程学院,江苏常州 213022;河海大学物联网工程学院,江苏常州 213022【正文语种】中文【中图分类】TP391.4【相关文献】1.一种基于图像融合的红外图像增强新方法 [J], 林晓春;李存志2.一种基于特征分类的红外图像自适应匹配增强的新方法 [J], 胡窦明;赵海生;李云川;潘超;柳继勇3.一种基于同态滤波的红外图像增强新方法 [J], 胡窦明;赵海生;李云川;潘超;柳继勇4.一种基于图像融合的红外图像增强新方法 [J], 林晓春;王艳5.基于奇异值分解和非下采样Contourlet变换的红外图像增强新算法 [J], 赵翱东;奚茂龙;叶茜因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
一维非定常对流扩散方程非均匀网格上的高精度紧致差分格式
一维非定常对流扩散方程非均匀网格上的高精度紧致差分格式黄雪芳;郭锐;葛永斌【摘要】A high accuracy compact finite difference scheme with non-uniform grids is pro-posed to solve unsteady convection diffusion equations, which are used to describe boundary layer problems or locally large gradient problems, etc. The new method starts from the dis-cretization of the steady convection diffusion equation. Firstly, the spatial derivatives are discretized by using the Taylor series expansion on non-uniform grids. Then, the second order backward Eulerian difference formula is used to discretize the temporal derivative term. The three-level full implicit compact difference scheme on non-uniform grids for solving the one-dimensional unsteady convection diffusion equation is derived. The new scheme has the second order accuracy in time and the third to fourth order accuracy in space and is unconditionally stable. Finally, some numerical experiments are conducted to demonstrate the high accuracy and the advantages in solving boundary layer problems or locally large gradient problems.%本文在非均匀网格上给出了求解非定常对流扩散方程的一种高精度紧致差分格式,特别适合边界层和大梯度等问题的求解。
一种大尺寸目标图象不变性识别方法
一种大尺寸目标图象不变性识别方法
高鹏
【期刊名称】《制导与引信》
【年(卷),期】1998(000)002
【摘要】具有平移,比人列和旋转不变性的模式识别是经常遇到的一个三阶问题。
【总页数】8页(P36-43)
【作者】高鹏
【作者单位】北京理工大学;北京理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.41
【相关文献】
1.一种应用峰值特征匹配的SAR图象自动目标识别方法 [J], 张翠;郦苏丹;邹涛;王
正志
2.视觉导航的旋转不变性图象获取和神经元网络识别方法研究 [J], 朱志刚;徐光祐;席浩军
3.基于不变性模糊特征融合的红外目标识别方法 [J], 杜婕婕;刘峥
4.一种高分辨率雷达二维图象的特征提取与目标识别方法 [J], 郭飚;陈曾平
5.一种有效的SAR图象典型目标特征提取和识别方法 [J], 夏昕;罗代升;罗峰;林宏
津
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小射野条件下光子束在非均匀介质中的剂量分布
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第12期·19·文章编号:2095-6835(2021)12-0019-03小射野条件下光子束在非均匀介质中的剂量分布邹建新(上海市计量测试技术研究院,上海201203)摘要:放射治疗作为肿瘤治疗常用手段之一,在肿瘤治疗中具有重要的地位,剂量计算的精确性关系到放射治疗疗效。
使用蒙特卡罗模拟程序(EGSnrc/DOSXYZnrc )对5MV 点源光子束在非均匀介质中的能量沉积进行了计算,研究了模体中心轴上的剂量分布情况。
模拟结果表明,在肺/骨等效材料中剂量减弱/增强,剂量扰动的强弱取决于射野大小和介质种类等多种因素。
对于肺等效材料,随着射野的增大,剂量减弱效应逐渐减小,最后趋于不明显,而对于骨等效材料,随着射野的增大,剂量增强效应逐渐减小,最后出现剂量减弱效应。
关键词:光子束;蒙特卡罗模拟;量值溯源;吸收剂量中图分类号:R730.5文献标志码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2021.12.0091引言随着科学技术的发展,放射治疗学已经成为肿瘤治疗学的重要一环。
由于自动化技术的迅速发展,放射治疗已发展为适形调强、立体定向、图像导引等精确放射治疗方式,从而大大降低了肿瘤周围正常人体组织受到的射线量和发生放射并发症的概率。
射线与物质的相互作用本身十分复杂,同时人体组织、结构具有很大的复杂性,放疗过程中入射光子束会遇到各种不同的人体组织、器官,因此很难用解析或数值方法来定量地描述放射治疗过程中的诸多问题。
目前广泛使用的立体定向放射治疗和调强放射治疗都涉及小射野光子束的使用,而当前中国对医用电子加速器量值传递传执行的是JJG 589—2008《医用电子加速器辐射源》检定规程。
在执行JJG 589—2008时涉及的是10cm ×10cm 的大射野,这与实际治疗中使用的小射野情况相悖,因此,开展小射野射束在非均匀水模体中剂量分布的研究,以期进一步开展小射野条件下的医用电子加速器辐射源量值溯源就显得十分必要。
碳基薄膜传感材料梯度本构建模及失效作用机理研究 -回复
碳基薄膜传感材料梯度本构建模及失效作用机理研究-回复Introduction:碳基薄膜传感材料是一种新型的材料,具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨碳基薄膜传感材料的梯度本构建模和失效作用机理。
1. 引言碳基薄膜传感材料具有许多优良的特性,如高温抗氧化性、低摩擦系数、较高的硬度等。
由于这些特性,碳基薄膜传感材料在传感器领域有广泛的应用。
然而,碳基薄膜传感材料的性能与其本构建模和失效机理密切相关,因此,研究碳基薄膜传感材料的本构建模和失效作用机理具有重要意义。
2. 碳基薄膜传感材料的梯度本构建模梯度本构建模是用来描述材料的物理性质随位置的变化规律。
碳基薄膜的本构建模需要考虑材料中的碳种类、表面形貌以及内部缺陷等因素。
目前,常用的梯度本构建模包括质函数法、弹性力学模型和有限元法等。
在质函数法中,通过对碳基薄膜的力学性质进行建模,得到材料的力学性能。
弹性力学模型则通过对材料的弹性性质进行描述,分析材料在应力加载下的变形情况。
有限元法则是利用数值计算模拟材料的力学行为,通过将材料划分为许多小的单元来计算材料的变形和破裂行为。
3. 碳基薄膜传感材料的失效作用机理碳基薄膜传感材料的失效包括机械失效和化学失效两种形式。
机械失效通常指材料在加载下发生的断裂、剥离和屈曲等现象。
化学失效则是指碳基薄膜在与环境中的化学物质发生反应后导致材料性能下降。
机械失效的机制主要包括材料内部缺陷的扩展、局部应力集中以及表面磨损等因素。
碳基薄膜的内部缺陷包括气孔、裂纹以及晶界等,这些缺陷会在应力作用下扩展并最终导致材料断裂。
局部应力集中是由于材料几何形状的不均匀性引起的,它会导致应力集中并引发材料的破裂。
表面磨损则是指材料与外界环境中的摩擦作用下发生的损伤。
化学失效的机制主要包括材料与氧化剂、湿气、酸碱等化学物质的反应。
碳基薄膜在与这些化学物质发生反应后,会发生氧化、腐蚀和吸附等反应,导致材料性能下降。
4. 碳基薄膜传感材料失效的预测与控制为了预测和控制碳基薄膜传感材料的失效,可以采用一些手段。
基于分割Bregman迭代的内-外置电极电容层析成像
基于分割Bregman迭代的内-外置电极电容层析成像马敏;王涛;范广永【摘要】针对电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)逆问题的病态性和不适定性,提出了一种基于分割布雷格曼迭代(split Bregman iteration,SBI)的图像重构算法.在目标函数中引入基于参考图像的正则化、低阶约束和空间约束,从而提高成像质量和空间分辨率.对内-外置电极的ECT敏感场内环形区域进行图像重建.仿真结果表明:与Tlkhonov正则化算法和Landweber迭代算法相比,基于布雷格曼迭代的图像重建算法具有较好的空间分辨率,图像误差降低至0.1621,图像相关系数提升至0.8744,图像重建的精度和质量较高,说明了该算法在ECT图像重建领域的可行性和有效性.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)032【总页数】5页(P212-216)【关键词】电容层析成像;图像重建;内-外置电极;分割布雷格曼迭代【作者】马敏;王涛;范广永【作者单位】中国民航大学电子信息与自动化学院,天津300300;中国民航大学电子信息与自动化学院,天津300300;中国民航大学电子信息与自动化学院,天津300300【正文语种】中文【中图分类】TP391.9电容层析成像技术是一种工艺层析成像技术,具有结构简单、非侵入性和可视化的特点,被广泛应用于低速两相流和多相流的过程参数监测,包括管道内流体类型的辨识、流体的流动状态等[1]。
在实际应用中,有时会需要检测环形管道内介质的分布。
例如,在制药过程中,被应用于颗粒包衣过程的Wurster流化床,管道内存在一根规范颗粒运动的导向管,这样在管道内形成了一个环形区域,对管道环形区域内颗粒浓度精准检测对于提高设备的运行效率和提高产品质量尤为重要。
但是传统的ECT传感器敏感场内中心区域灵敏度低,灵敏度分布不均匀。
因此提出了一种内-外置双层电极的传感器(IEE),用来研究敏感场内环形区域的介质分布[2]。
非富勒烯受体有机光伏体系的激发态动力学
非富勒烯受体有机光伏体系的激发态动力学
张圣兵;张春峰
【期刊名称】《物理学进展》
【年(卷),期】2022(42)1
【摘要】受益于非富勒烯受体的不断发展,近年来有机光伏器件的性能得到长足进步。
传统富勒烯受体有机光伏体系下建立起来的电荷拆分和能量损耗模型,不完全
适用于非富勒烯受体体系。
我们利用超快光谱学方法,发现在模型体系中,非富勒烯
受体畴内非局域激发态代替界面电荷转移态介导了电荷拆分的空穴转移通道,在很
小的驱动能下实现高效电荷拆分。
非富勒烯体系中双分子复合过程在能量损耗中扮演重要角色,分子氟化设计可以改变能级排列,抑制双分子复合产生的三线态,从而抑制损耗。
分子间相互作用调控关键能级位置,可用以调控非富勒烯光伏体系光电流
产生机制,有效抑制损耗通道,进一步提升有机光伏体系的效率。
【总页数】7页(P27-33)
【作者】张圣兵;张春峰
【作者单位】江苏省通州高级中学;南京大学物理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ317;TM914.4
【相关文献】
1.光电转换率超过12%的含氯非富勒烯受体基有机光伏器件
2.光电转换率超过12%的含氯非富勒烯受体基有机光伏器件
3.苯环侧链喹喔啉非富勒烯受体的合成及光
伏性能4.GW/BSE级别下的非绝热动力学模拟揭示桥连化学键对调控酞菁锌-富勒烯给体-受体复合物激发态弛豫过程的重要作用5.非富勒烯有机光伏体系三线态损耗通道的分子氟化调控
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一种非制冷焦平面阵列图像漂移的双温度补偿新方法
一种非制冷焦平面阵列图像漂移的双温度补偿新方法
汪民;沈伟;张增杰;陈彬
【期刊名称】《红外技术》
【年(卷),期】2007(29)6
【摘要】以实验为基础,提出一种双变量线性回归模型进行图像温度漂移补偿的新方法,较好地解决了非制冷IRFPA的图像输出因漂移造成图像测温偏差大的工业应用难题.文章中研究了环境温度对漂移的影响,分别用单变量、双变量,线性和非线性回归模型对温度漂移进行补偿;结果表明,温度补偿方法能明显改善图像测温精度;各种方法中,双变量线性回归模型校正效果最好,能有效地将图像测温精度提高一个数量级.
【总页数】5页(P352-356)
【作者】汪民;沈伟;张增杰;陈彬
【作者单位】中山大学,信息科学与技术学院,电子与通信工程系,广州,广东,510275;中山大学,信息科学与技术学院,电子与通信工程系,广州,广东,510275;中山大学,信息科学与技术学院,电子与通信工程系,广州,广东,510275;中山大学,信息科学与技术学院,电子与通信工程系,广州,广东,510275
【正文语种】中文
【中图分类】TN215
【相关文献】
1.非制冷红外焦平面阵列成像系统图像处理软件设计 [J], 任阳阳;邵晓鹏
2.一种用于非制冷红外焦平面阵列的低噪声高均匀性读出电路 [J], 周同;何勇;赵健;姜波;苏岩
3.一种具有衬底温度补偿功能的非制冷红外读出电路 [J], 周云;吕坚;廖宝斌;蒋亚东
4.一种扩散硅压力传感器温度补偿方法——漂移电流源外补偿法 [J], 孟令昆;曹兆臣
5.非制冷红外焦平面阵列比色测温双波长的选择 [J], 吴海滨;张铁译;周后伟;王飞;周英蔚
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热丝辅助射频CVDC_3N_4薄膜(英文)
热丝辅助射频CVDC_3N_4薄膜(英文)吴现成;贺德衍;王博;严辉;陈光华【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2000(29)3【摘要】采用热丝辅助射频等离子体增强化学气相沉积 (CVD)方法直接在Si(10 0 )衬底上制备了多晶C3N4 薄膜。
X射线衍射 (XRD)测试表明薄膜同时含有αC3N4 和β C3N4 晶相以及未知结构。
傅立叶变换红外吸收谱 (FTIR)表明薄膜内的C—N ,CN和CN键的吸收峰分别位于 12 37,16 2 5和2 191cm- 1。
利用扫描电子显微镜 (SEM)观测到线度约为2 μm、横截面为六边形的β C3N4 晶粒。
纳米压痕法测得薄膜的硬度最高可达 72 .6 6GPa。
【总页数】5页(P275-279)【关键词】X射线衍射;硬度;CVD;氮化碳薄膜;热丝辅助射频【作者】吴现成;贺德衍;王博;严辉;陈光华【作者单位】兰州大学物理系;北京工业大学应用物理系【正文语种】中文【中图分类】TQ127.12;O782【相关文献】1.用热丝CVD技术制备场发射冷阴极金刚石薄膜(英文) [J], 张志勇;王雪文;赵武;戴琨;陈治明2.热丝法氢处理多晶硅锗薄膜(英文) [J], 张建军;胡增鑫;谷士斌;赵颖;耿新华3.热丝化学气相沉积法低温制备纳米晶态碳化硅薄膜(英文) [J], 于威;孙运涛;郑志远;韩理;傅广生4.压力对热丝化学气相沉积的CH_4/H_2/Ar气氛中的纳米金刚石薄膜生长的影响(英文) [J], 杨树敏;贺周同;朱德彰;巩金龙;周兴泰5.热丝辅助MW ECR CVD技术高速沉积高质量氢化非晶硅薄膜(英文) [J], 周怀恩;陈光华;朱秀红;阴生毅;胡跃辉因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于非降采样 Contourlet变换的非线性图像增强新算法
基于非降采样 Contourlet变换的非线性图像增强新算法张林;朱兆达
【期刊名称】《电子与信息学报》
【年(卷),期】2009(031)008
【摘要】为了克服传统去图像噪声算法的限制,该文提出一种基于非降采样(Nonsubsampled)Contourlet变换的增强新算法(NNIEM-NSCT).此新算法通过充分利用方向子带相关性的自适应贝叶斯阈值,既保护了图像边缘细节,又可更好地抑制图像噪声.其次,文中构造的非线性增强匹配函数,通过改变变换域的系数能有效对图像强弱边缘进行不同程度的增强.实验结果证明,该文新算法在图像细节处理上,优于基于NSCT的方法,细节方差( DV) 大约为NSCT的2倍,背景方差(BV)基本保持不变,并且具有更好的视觉效果.
【总页数】5页(P1786-1790)
【作者】张林;朱兆达
【作者单位】南京航空航天大学信息科学与技术学院,南京,210016;中航雷达与电子设备研究院,无锡,214063;南京航空航天大学信息科学与技术学院,南京,210016【正文语种】中文
【中图分类】TN911.73
【相关文献】
1.基于非抽样Contourlet变换的自适应阈值图像增强算法 [J], 梁栋;殷兵;于梅;李新华;王年
2.基于非抽样Contourlet变换的红外图像增强算法 [J], 吕东;李敏;何玉杰;黄克宇
3.一种基于非降采样Contourlet变换和MLESAC的星空图像配准算法 [J], 焦继超;赵保军;唐林波
4.基于奇异值分解和非下采样Contourlet变换的红外图像增强新算法 [J], 赵翱东;奚茂龙;叶茜
5.一种基于非降采样Contourlet变换的遥感图像融合方法 [J], 黄海东;王斌;张立明
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Process and equipment models for RTCVD involve prediction of time evolution for heat transfer within and among the wafer, chamber walls, and process gases (temperature fields in solids and gases), momentum transport in the gas phase (gas flow velocity vectors), mass transport in the gas phase (species concentrations), and chemical reaction kinetics in the gas phase and at the wafer surface (reaction rates, deposition thickness). Thus, they consist mainly of balance equations for conservation of energy (heat equation), momentum (Navier–Stokes), and mass (continuity), along with equations that describe the relevant chemical mechanisms (e.g. Arrhenius laws) and boundary and initial conditions. In their continuum form, the balance equations for RTCVD yield a system of nonlinear coupled partial differential equations (PDEs) with associated boundary conditions (BCs) and initial conditions (ICs). Lumped versions of the equations can be obtained using an appropriate discretization method, e.g., finite–elements, to yield a system of coupled nonlinear ordinary differential equations (ODEs). The system of ODEs can be decoupled by invoking certain simplifying assumptions. Even the resulting simplified nonlinear system is typically of relatively high–order, so that not only is the model computationally demanding for simulation, but moreover it is computationally prohibitive for real–time control. Thus, the motivation for reducing the model order is apparent. To illustrate ideas in model reduction, we focus on the evolution system describing heat transfer on the surface of a silicon wafer in the ASM Epsilon–1, a commercial RTCVD reactor used by Northrop Grumman ESSD. The Epsilon–1 has a horizontally oriented process chamber,
Institute for Systems Research and Electrical Engineering Department University of Maryland College Park, MD 20742 newman@
Abstract
In this paper, we examine alternative methods for reducing the dimensionality of nonlinear dynamical system models arising in control of rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD) for semiconductor manufacturing. We focus on model reduction for the ordinary differential equation model describing heat transfer to, from, and within a semiconductor wafer in the RTCVD chamber. Two model reduction approaches are studied and compared: the proper orthogonal decomposition and the method of balancing. This leads to a discussion of computational issues in the practical implementation of balancing for nonlinear systems.
radiation convection conduction lamp radiation
with A = Ac + Av + 4F where [F ]ij = [Ar ]ij Γ3 j and x and u are translations of Tw and P , respectively.
∗ This research was supported by grants from the Northrop Grumman Foundation, the National Science Foundation’s Engineering Research Centers Program: NSFD CDR 8803012 and NSF Grant EEC-9527576, and the Army Research Office under the ODDR&E MURI97 Program Grant No. DAAG55-97-1-0114.
2
RTCVD Models
1
Introduction
Model reduction deals with methods for reducing the dimensionality of dynamical system models. The motivation is that models of lower dimension are less complex and easier to work with for various purposes such as simulation, optimization, and control. One source of dynamical system models which are good candidates for model reduction is rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD), a process used to deposit thin films on a semiconductor wafer via thermally activated chemical mechanisms. This paper describes our recent progress and ongoing investigation in nonlinear model reduction for RTCVD. These efforts have taken place as part of a joint industry–academia research project to optimize the epitaxial growth of silicon–germanium (Si–Ge) heterostructures in a commercial RTCVD reactor. Participants are the University of Maryland’s Institute for Systems Research (ISR) of College Park, MD, and the Northrop Grumman Corporation’s Electronic Sensors and Systems Division (ESSD) of Linthicum, MD. Details and some results from this project are described in [1, 2]. Our approach to model development for control and optimization combines first–principles, experimental and simulation data, and system–theoretic ideas for purposes
conduction radiation convection
3
Model Reduction
Figure 1: Semiconductor wafer discretized into annular regions. Heat transfer in wafer is described by energy balance for each discrete element. with gases flowing parallel to and over the top surface of the wafer. The silicon wafer is very thin and rotating on a susceptor so that it is reasonable to assume axial and azimuthal symmetry, i.e., all mechanisms, including heat transfer, are functions only of time t and radial position r on the wafer surface. The wafer is heated by lamps, grouped into “lamp zones”, whose radiant intensity profiles are functions of r with corresponding power levels that are available as control inputs. The relevant heat transfer mechanisms are shown in Figure 1. A simplified version of the temperature field evolution on the surface of a silicon wafer during RTCVD is given by the ODE ˙w = Ac Tw + Ar T 4 + Av Tw + Γ + B P T w (1)