最新刊期
      2025年第40卷第6期

        材料物理

      • 面向光电应用的多峰发射金团簇及其变温荧光特性 AI导读

        “金纳米团簇荧光特性研究取得新进展，通过配体工程策略提升发光性能，为电致发光器件应用提供新思路。”
        陈贞达, 戴海涛, 张晓东, 郝希晨, 邓嘉辰, 曹雅娴, Arain SAMIA, Ahmad ANEELA, 刘昌龙, 李珉璇, 冯守中
        2025, 40(6): 809-817. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0068
        摘要：金纳米团簇作为一种准零维半导体荧光材料，具有优异的发光特性和光稳定特性，它在生物成像领域已经得到广泛应用。该材料在电致发光器件以及显示等方面也具有广泛应用前景。为提升金纳米团簇的荧光特性，本文设计了基于热激活延迟荧光机制（TADF）的配体工程策略，通过对三重态激子的有效利用来提升AuCs的荧光特性。首先基于配体工程成功制备了粒径为（1.97±0.31） nm且具备TADF的超小核壳结构TPA-DCPP/TOAB/AuCs纳米团簇（CS-AuCs）。随后根据CS-AuCs吸收光谱与发射光谱，进一步结合变温吸收光谱、变温发射光谱及瞬态荧光（TRPL）光谱，对其电子能级结构、激子行为和跃迁机制进行了分析。结果表明，CS-AuCs的短波荧光峰（507 nm和528 nm）表现出TADF特性，即其发光强度随温度升高而增强，薄膜形态CS-AuCs的荧光峰增强最高能达到5.10倍@80 ℃。长波发射峰（797 nm）则表现出常规荧光峰的变温特性，即发光强度随温度升高而降低。同时成膜实验证明，该核壳结构在保持荧光特性的同时，还具有优异的兼容性和成膜特性，提升了金纳米团簇在电致发光二极管等显示器件的应用潜力。  
        关键词：金纳米团簇;热激活延迟荧光;核壳结构;激子动力学;变温荧光   
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        更新时间：2025-06-05

        器件物理及器件制备

      • 集成亚波长金属光栅的AlGaInP基红光Micro-LED线偏振光发射 AI导读

        “Micro-LED显示技术因其高亮度、高分辨率和高对比度等优势，被认为最有前景的下一代显示技术。本研究在AlGaInP基红光Micro-LED表面集成亚波长金属光栅，通过调整优化光栅参数和介质层厚度，实现了高消光比的线偏振光输出，为3D Micro-LED显示领域提供解决方案。”
        王雅蔚, 郑凯丰, 吕金光, 郭广通, 马思瑶, 陈宇鹏, 赵百轩, 赵莹泽, 聂海涛, 秦余欣, 李斌, 王惟彪, 梁静秋
        2025, 40(6): 818-826. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0041
        摘要：Micro-LED显示技术由于其高亮度、高分辨率和高对比度等优势被认为是最有前景的下一代显示技术。3D显示、医疗检测、信息加密、可见光通信、高效液晶背光显示、偏光显微以及传感等技术的发展和应用对Micro-LED提出了高消光比偏振光输出的新需求。为了实现微型化线偏振光输出的红光Micro-LED器件设计，本研究在AlGaInP基红光Micro-LED表面集成亚波长金属光栅，采用时域有限差分法开展了金属光栅的理论分析及结构优化研究。结果表明，通过调整优化光栅参数和介质层厚度，芯片尺寸为50 μm的红光Micro-LED的消光比达到26 dB，实现了高消光比的线偏振光输出。本研究设计的AlGaInP基线偏振Micro-LED在3D Micro-LED显示领域具有良好的应用潜力。  
        关键词：发光二极管;偏振;金属光栅;时域有限差分法   
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        更新时间：2025-06-05

      • 基于图案化取向的液晶面内偏振分束器 AI导读

        “在光子系统领域，研究者构建了基于液晶折射率梯度分布的可编程光学器件，实现了激光光束的偏振可控分束，为新型可重构光子器件开发提供理论依据与技术路径。”
        方欣宇, 赵家辉, 喻箫, 贾奇麟, 田璟琦, 王子烨, 杨吉丹, 李炳祥
        2025, 40(6): 827-835. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0064
        摘要：传统光学分束器受限于固定几何结构与静态工作模式，难以满足动态可重构光子系统的需求。为实现激光光束的偏振可控分束，本研究构建了基于液晶折射率梯度分布的可编程光学器件。通过建立液晶平面等效折射率模型，采用数控微镜阵芯片（digital micromirror device， DMD）的数字掩膜光刻技术制备具有30°、45°、60°、90°取向角的三角形图案化液晶盒，系统地建立了取向角度与有效折射率的映射关系。实验发现，当取向角度从30°增至90°时，对应区域的有效折射率呈现单调递增趋势；在水平线偏振光入射条件下，非寻常光（e光）的折射角随入射角线性增长（15°~75°），证实了液晶介质中斯涅尔定律的适用性；在偏振态从水平向竖直连续调控过程中，e光与寻常光（o光）的强度比呈现规律性演变，并于46°偏振角时达到1∶1平衡态；圆偏振光入射时可激发对称双光束，揭示了双折射相位差对分束行为的调控机制。本工作通过图案化液晶器件的折射率梯度分布设计实现了偏振编码的光束分束，其动态可调特性为新型可重构光子器件的开发提供了理论依据与技术路径。  
        关键词：液晶光控取向;数字掩膜光刻;偏振分束;等效折射率;斯涅尔定律   
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        更新时间：2025-06-05

      • 双层复合液晶弹性体的制备及光磁驱动性能 AI导读

        “在柔性机器人领域，研究人员采用界面聚合策略，制备出具有光化学-光热-磁三重刺激响应的双层纳米复合液晶弹性体，为软体机器人智能驱动提供新策略。”
        蔡雨洁, 从怀萍
        2025, 40(6): 836-845. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0063
        摘要：为赋予液晶弹性体（LCE）多重刺激响应特性以提高其在柔性机器人领域的应用潜力，本文基于界面聚合策略制备了一种具有光化学-光热-磁三重刺激响应的双层纳米复合LCE。通过在尚未聚合完全的偶氮苯LCE基底上均匀喷涂八乙烯基笼型聚倍半硅氧烷修饰的四氧化三铁纳米颗粒（POSS@Fe3O4 NPs）层，诱导聚合物基底表面游离的丙烯酸酯基与磁性纳米层表面的乙烯基发生自由基聚合反应，制备了有机-无机界面紧密连接的POSS@Fe3O4 NPs-LCE复合材料（PFe-LCE）。得益于偶氮苯液晶基元的紫外光异构化及POSS@Fe3O4 NPs的光热转化性能，该复合材料能够在紫外光照射下2 s内产生200o弯曲变形并在红外光的照射下7.5 s内恢复初始形态，而使用可见光照射50 s仅能恢复83%的形状。此外，该材料还能在磁场的作用下发生偏转，具备磁响应性能。以PFe-LCE为原料，设计了一种四爪型搬运机器人，该机器人在复杂的环境下能够通过光-磁协同驱动实现对货物的抓取-运输-投放操作，展现出了优异的环境适应性，为探索软体机器人的智能驱动提供了一种新策略。  
        关键词：液晶弹性体;多重刺激响应;界面聚合;双层结构;柔性机器人   
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        更新时间：2025-06-05

      • 基于图案化宾主液晶的光刻掩膜板制备 AI导读

        “微纳结构制造领域取得新突破，专家基于图案化取向宾主液晶设计掩模板，实现微米级结构精准制造，为低成本微结构加工提供新思路。”
        王俊辉, 刘璇, 段霞, 李博远, 袁丛龙, 郑致刚
        2025, 40(6): 846-853. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0050
        摘要：微纳结构在诸多领域中发挥着重要作用，尤其是在光学、传感、显示等领域。尽管已有多种技术用于微纳结构的制造，但如何以简便且低成本的方式构建这些微纳结构仍面临着挑战。针对这一问题，本文提出了一种基于图案化取向宾主液晶的设计方案，成功实现了按需构筑的掩模板制备。具体而言，利用宾主液晶对偏振光的各向异性吸收特性，通过光取向技术控制液晶分子的指向矢分布，从而实现对入射光场的空间强度调控，形成图案化的掩模板。将其引入激光直写系统，成功地在光刻胶表面形成多种几何图案的微纳结构。所制备的结构与设计的掩模板高度一致，展现出微米级（特征尺寸5 μm）的结构制造能力，并且基于微纳结构制作的液晶光栅能在短波条件下稳定衍射。该结果进一步证明所开发的液晶掩模板能够精准调控空间光场的分布，实现对入射光强度的精准控制。该研究为经济实用的微结构加工提供了一种全新的思路，有望推动复杂微纳结构大面积快速制备技术的发展。  
        关键词：宾主液晶;掩模板;光取向;微纳结构   
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        更新时间：2025-06-05

      • 湿热寒冷环境下液晶显示模组损伤研究进展 AI导读

        “液晶显示技术在军事、汽车、医疗等领域应用广泛，但在湿热寒冷环境下易受损。专家综述了损伤情况，探讨了优化措施，为未来发展提供思路。”
        周睿, 宁洪龙, 魏小琴, 邹建华, 刘宇翔, 张康平, 李牧云, 王磊, 姚日晖, 彭俊彪
        2025, 40(6): 854-866. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0025
        摘要：液晶显示（LCD）是一种利用液晶材料来显示图像的技术，具有高耐用性、可靠性、低功耗、高分辨率、低辐射等优点，被广泛应用于军事、汽车、医疗设备等领域。在实际应用环境中，由于应用地区和应用领域的差异，LCD模组常处于湿热或寒冷的环境中。在湿热寒冷环境下，LCD模组将面临画面失真、内部结构腐蚀、Mura缺陷、液晶分子形变等问题，这些都可能造成不可逆的模组损伤进而导致屏幕无法正常工作。本文对湿热寒冷环境下液晶显示模组的损伤情况进行了综述， 介绍了液晶显示的基本组成和工作原理， 讨论了其在不同环境下的优化措施， 并对未来发展可能遇到的问题和挑战进行了分析和展望。  
        关键词：液晶显示;湿热寒冷环境;模组损伤   
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        更新时间：2025-06-05

        图像处理

      • “在三维手部网格重建领域，专家提出了一种实时高效的两阶段网络框架，有效解决了遮挡和高灵活度手部姿态下的重建难题，为抗遮挡、实时且高效、姿态准确的三维手部重建提供了解决方案。”
        刘佳, 黄楠瑄, 陈大鹏, 魏李娜
        2025, 40(6): 867-880. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0345
        摘要：现有的三维手部网格重建方法面临多个挑战，尤其在处理遮挡和高灵活度手部姿态时，会出现手部几何信息缺失与拓扑结构错误的问题。为使三维手部重建在遮挡情况下仍能保持准确和高效，本文提出了一种利用单目RGB图像实时高效地重建手部三维网格的两阶段网络框架。在第一阶段，通过在注意力机制中引入可学习的注意力权重掩码和区域一致性损失，设计了自适应遮挡恢复模块。该模块针对遮挡区域进行信息自适应恢复，显著增强遮挡情况下的特征表达能力。在第二阶段，结合静态拓扑建模和动态姿态感知，以及双向传递图卷积和新颖的关节旋转感知注意力间的特征信息，提出了拓扑-姿态双向感知模块。该模块实现了静态和动态特征的互补增强，提升了关节特征的细节捕捉能力。本文方法在FreiHAND和InterHand2.6M数据集上与现有的优秀方法进行定性与定量实验比较。实验结果表明，在FreiHAND数据集上，本文方法的PA-MPVPE降低至6.1 mm，推理速度达到了39 FPS；在InterHand2.6M数据集上，本文方法的MPJPE降低至8.07 mm，MPVPE降低至8.22 mm。本文方法满足三维手部重建的抗遮挡、实时且高效、姿态准确等要求。  
        关键词：三维手部网格重建;注意力机制;图卷积网络;区域一致性损失;深度学习   
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        更新时间：2025-06-05

      • 基于Mamba-2的视频快照压缩成像重构方法 AI导读

        “在视频快照压缩成像领域，M2BA-SCI算法实现了高质量与快速重建的平衡，为视频SCI重建提供了新思路。”
        石敦攀, 徐伟, 朴永杰, 方应红, 籍浩林, 李鹏飞
        2025, 40(6): 881-894. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0356
        摘要：视频快照压缩成像（SCI）是一种新型的成像技术，通过在单个曝光时间内使用一个二维探测器捕获三维视频数据，然后采用合适的算法重建原始的视频数据。尽管目前的许多算法在视频SCI的重建任务中有着非常出色的表现，但它们重建质量的提升往往需要以牺牲重建速度为代价，使算法的实时性大幅降低。为兼顾重建质量与重建速度，本文提出了一种基于Mamba-2的端到端深度视频SCI重构方法——M2BA-SCI。M2BA-SCI网络由预处理模块、token生成块、Mamba注意力块和视频重建块组成，其中Mamba注意力块主要由Mamba-2线性注意力块和前馈神经网络构成。在模拟和真实视频数据集上的大量实验表明，M2BA-SCI与先前算法相比取得了更为均衡的效果，在提高重建质量的同时仍保持较快的重建速度。在基准灰度视频数据集中，平均PSNR为34.85，平均SSIM为0.966，运行时间为0.23 s。在基准彩色视频数据集上的平均PSNR为36.21，平均SSIM为0.963，运行时间为1.03 s。M2BA-SCI为视频SCI重建带来了新的思路，为基于Mamba模型设计出更高重建质量的算法提供了参考。  
        关键词：视频快照压缩成像;压缩感知;Mamba-2;深度学习   
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        更新时间：2025-06-05

      • 多干扰成像条件下的钻孔内壁图像鲁棒拼接方法 AI导读

        “在地质勘探领域，专家提出了一种钻孔内壁图像鲁棒拼接方法，有效解决了成像干扰和信息缺失问题，提升了拼接质量。”
        罗琦, 徐望明, 李垚翔, 赵宇航
        2025, 40(6): 895-904. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0018
        摘要：针对地质勘探中钻孔内壁图像拼接时易受成像光照条件、探头扰动、深度或方位角信息缺失等多因素影响的问题，提出了一种多干扰成像条件下的钻孔内壁图像鲁棒拼接方法。首先采用带条件约束的图像映射方法将钻孔内壁图像的特定采样区域展开，以获得成像光源干扰下可有效用于拼接的窄带图像；接着利用钻孔视频图像的固有特性，采用ROI区域配准策略实现了在探头旋转扰动、深度和方位角信息缺失的情况下对展开的钻孔窄带图像进行精确配准，同时采用网格匹配策略提高了配准速度；最后根据配准结果采用逐行动态加权的图像融合方法消除拼接痕迹，进一步优化了拼接结果图像的质量。通过对不同地质条件下的仿真图像进行实验，本文方法的性能指标SSIM的平均值为71.39%、PSNR的平均值为26.74、配准精度的平均值为92.38%，均优于对比方法。通过对不同钻孔视频的真实图像进行实验，本文方法所得拼接结果的客观评价指标EN、SF、AG、MI和QMI等均得以提升。  
        关键词：图像拼接;图像配准;图像融合;钻孔内壁图像   
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        更新时间：2025-06-05

      • 基于傅里叶中心线预测的任意形状文本检测方法 AI导读

        “文本检测技术取得新突破，利用傅里叶变换构建文本特征，预测文本中心线重建复杂形状文本框，提升任意形状文本检测性能。”
        白昆, 王哲, 马龙, 薛尧, 李国栋, 闫天, 王晓田
        2025, 40(6): 905-914. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0033
        摘要：文本检测技术已经非常成熟，但由于文本框的几何编码限制，检测任意形状的文本仍然是文本检测任务中的主要挑战。在自然场景中，文本呈现出多种形状，并且真实场景中的文本受到拍摄角度、背景物体的物理变形以及文本本身固有曲率的影响，仅使用矩形边界框不足以包含不规则的文本实例。为了改进检测任意形状文本的问题，我们提出了一种利用频域中的傅里叶变换来构建文本特征的方法，通过预测文本的中心线来重建预测框。预测的文本中心线不仅有助于重建复杂形状的文本框，还可以通过中心线校正辅助后续的文本识别过程。本文方法在具有挑战性的任意形状文本检测数据集CTW1500、TotalText上取得了非常有竞争力的性能。  
        关键词：场景文本检测;深度神经网络;任意文本形状   
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        更新时间：2025-06-05

      • 基于改进YOLO11的无人机航拍图像小目标检测算法 AI导读

        “在无人机航拍图像小目标检测领域，ACFI-YOLO11算法通过轻量化设计和跨层特征交互，显著提升了检测性能，为解决小目标检测问题提供了高效实用方案。”
        张志豪, 厉小润, 陈淑涵
        2025, 40(6): 915-930. DOI: 10.37188/CJLCD.2025-0010
        摘要：无人机航拍图像的小目标检测面临目标尺寸小、背景复杂、计算资源有限等挑战，现有的无人机目标检测模型大多精度较低，且难以在检测精度和检测效率之间取得良好的平衡。为了解决上述问题，本文提出了一种基于YOLO11改进的轻量化小目标检测算法ACFI-YOLO11 （Attention-based Cross-layer Feature Interaction-YOLO11）。首先，设计了一个Tiny Head分支，通过引入更高分辨率的特征图增强模型对极小目标的感知能力；其次，提出了一个新颖的基于注意力的跨层信息交互模块ACFI，基于设计的层特征聚合模块（Layer Feature Aggregation， LFA）与Transformer编码器将当前层特征与相邻两层特征直接进行信息交互，弥补了原模型颈部网络特征逐层传递仅关注前一层特征而无法充分挖掘和利用跨层特征之间关联性的缺陷，提升了模型表征能力；最后，引入了SPD （Space-to-Depth）卷积替换传统卷积，降低了模型参数量和计算量，同时在下采样过程中保留了重要空间信息，提升了小目标检测精度。在VisDrone2021数据集上的实验结果表明，ACFI-YOLO11相比YOLO11s在APS、APXS、mAP50和mAP50-95上分别取得了4.2%、3.5%、5.2%和4.0%的提升，且mAP50-95优于其他对比算法达到了31.7%。此外，在UAVDT数据集上的对比实验进一步验证了ACFI-YOLO11的优越性，mAP50-95达到了83.3%，显著优于其他先进算法。实验结果表明，ACFI-YOLO11在实现模型轻量化的同时，显著提升了检测性能，为无人机航拍图像中的小目标检测提供了一种高效且实用的解决方案。  
        关键词：小目标检测;无人机;YOLO11;特征融合;Transformer   
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        更新时间：2025-06-05

      • 基于头部和整体信息联合的多尺度行人检测算法 AI导读

        “在密集场景行人检测领域，研究者改进Faster R-CNN算法，提出基于头部和整体信息联合的多尺度行人检测算法，有效提升了检测准确性。”
        马晞茗, 李宁, 吴迪, 王健飞, 于祥跃
        2025, 40(6): 931-941. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0352
        摘要：在密集场景中，行人躯体受遮挡和行人尺度不一是导致行人检测准确率下降的主要原因。由于行人头部区域受到的遮挡较轻，因此可用于辅助检测。对此，本文对Faster R-CNN算法进行改进，提出一种基于头部和整体信息联合的多尺度行人检测算法。首先，设计了一种融合坐标注意力机制的递归多尺度特征提取网络，用于获取丰富细致的多尺度特征信息，并增强网络对小尺度行人位置的敏感度。然后，利用区域建议网络同时生成行人头部和整体候选框，并构建头部和整体双检测分支进行联合检测。最后，提出一种自适应联合非极大值抑制算法，使重叠严重的检测框不被过度抑制，并同时筛除两个检测分支产生的误检框，进一步提升行人检测的准确性。实验结果表明，相比于基线算法，所提算法在CrowdHuman数据集上的平均精度提升了2.9%，对数平均漏检率降低了4%，在TJU-DHD-pedestrian数据集的两个小尺度子集上对数平均漏检率分别降低了2.4%和2.2%，证明了所提算法在密集场景中的有效性。  
        关键词：行人检测;联合检测;多尺度特征融合;注意力机制;后处理优化   
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        更新时间：2025-06-05

      • 无人机绝对视觉定位的研究进展 AI导读

        “无人机技术在绝对视觉定位领域取得突破，深度学习提升定位精度与鲁棒性，为无人机自主导航提供新方向。”
        苗宗成, 周润玺, 柳杰, 杨海燕
        2025, 40(6): 942-955. DOI: 10.37188/CJLCD.2024-0350
        摘要：近年来，无人机（UAV）技术的应用领域不断扩展，涵盖了军事、民用等多个领域。特别是在绝对视觉定位领域，深度学习的引入为传统方法带来了显著突破，促进了该领域的技术发展。与依赖传统计算机视觉特征提取的早期方法相比，基于深度学习的绝对视觉定位方法在定位精度与鲁棒性方面取得了显著提升。本文系统综述了基于深度学习的无人机绝对视觉定位方法，通过分析全球导航卫星系统和相对视觉定位在复杂环境中的局限性，探讨了绝对视觉定位技术的应用潜力与发展前景。然后，归纳了该领域的关键研究进展，包括数据集构建与深度学习模型优化，剖析了当前的技术瓶颈。最后，提出了未来研究方向，以进一步推动绝对视觉定位技术在无人机自主导航领域的广泛应用与持续发展。  
        关键词：无人机;深度学习;定位;绝对视觉定位   
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        更新时间：2025-06-05
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