最新刊期
      2021 年 第 12 期

        材料物理

      • 吴楠,黄一洋,张娇,范亚凝,房朴洋,孔祥明,蔡明雷,赵桐州,杨长勇,叶文江
        2021, 36(12): 1605-1613. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0218
        摘要：温度变化会对液晶材料的电学特性产生影响。为了深入探究低温下液晶材料的电学特性，首先，液晶盒厚度和取向层厚度分别由紫外可见分光光度计和表面轮廓仪测量得到；然后，利用精密热台以及基于热电制冷工作原理自制的制冷装置控制液晶盒的温度，使用校准后的精密LCR表分别测得低温和常温下液晶盒电容-电压（C-U）特性曲线，由液晶盒电容模型得到液晶层C-U特性曲线，基于该曲线与双盒模型，得到了温度对4种液晶介电各向异性、弹性常数的影响。实验结果表明：随着温度的升高，正性液晶材料的介电各向异性从10.0增大至21.0，弹性常数k11从17.0 pN减小至7.0 pN，k33从31.0p N减小至16.0 pN；负性液晶材料的介电各向异性从-8.5增大至-3.0，k11从21.0 pN减小至11.0 pN，k33从31.0 pN减小至13.0 pN。即随着温度的升高，正性液晶材料的介电各向异性和弹性常数k11、k33均不断减小；负性液晶材料的介电各向异性不断增大，k11、k33呈现减小趋势。该结论对探究低温下提升液晶显示性能的方法有着重要意义。  
        关键词：介电各向异性;弹性常数;热电制冷;液晶盒电容模型;双盒模型   
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        发布时间：2021-12-10

        器件物理与器件制备

      • 张波,胡春鑫,贾孟晓,马红梅,孙玉宝
        2021, 36(12): 1614-1622. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0235
        摘要：为更好地研究聚合物稳定蓝相液晶器件，在考虑聚合物和蓝相液晶的介电常数差异和电场作用的变化后，建立适用于聚合物稳定蓝相液晶显示器的理论模型。首先，针对两组聚合物配比的蓝相液晶显示器的实验结果，进行模拟计算拟合，获得了蓝相液晶的饱和双折射率接近于主体液晶双折射率的结果。然后，研究了聚合物单体的介电常数和含量对驱动电压的影响。最后，研究了共面电场驱动的聚合物稳定蓝相液晶显示器的电极宽度和间隙对驱动电压和透过率的影响，获得了高透过率和低驱动电压的器件结构。随着非液晶材料介电常数的增加，驱动电压下降，并且其质量分数越大，驱动电压下降幅度越大。对于一般蓝相液晶中非液晶材料质量分数约为10%质量分数的情况，驱动电压可以从97 V（εP=3）下降到55 V（εP=30），最大透过率变化很小，甚至可以忽略。并且非液晶材料的介电常数不同，仅影响驱动电压的大小，对最大透过率和电光曲线的形状影响很小。研究结果对优化聚合物稳定蓝相液晶的材料构成和改进聚合物稳定蓝相液晶器件有重要的指导意义。  
        关键词：聚合物稳定蓝相液晶;饱和双折射率;驱动电压   
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        发布时间：2021-12-10
      • 王超,刘芙男,杨帆,张含悦,杨小天
        2021, 36(12): 1623-1629. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0211
        摘要：为了有效提高薄膜晶体管的电学性能，采用了高介电常数的材料代替传统的SiO2作为栅介质。相比传统的SiO2薄膜，Ta2O5薄膜具有较大的介电常数，又能够与传统的半导体制备工艺很好地兼容，有很大潜力成为新一代的栅介质材料，更适用于新一代薄膜晶体管的发展。采用磁控溅射方法制备了Ta2O5薄膜，并以Ta2O5作为栅介质制备了AZO-TFT。研究了氧氩比条件对Ta2O5薄膜性质的影响，以及对AZO-TFT电学性能的影响；分析了Ta2O5薄膜的表面形貌及粗糙度对薄膜晶体管性能的影响；最后，对比了SiO2栅介质与Ta2O5栅介质薄膜晶体管的电学性能。实验结果表明：氧氩比为10∶90时Ta2O5栅介质TFT器件电学性能最优，与传统SiO2栅介质TFT相比，电流开关比由1.02×103提升到2×104，亚阈值摆幅从5 V·dec-1降到1.5 V·dec-1，迁移率从1.6 cm2/（V·s）增加到12.2 cm2/（V·s），器件电学性能得到一定改善。  
        关键词：Ta2O5栅介质;薄膜晶体管;磁控溅射;氧氩比   
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        发布时间：2021-12-10
      • 饶东升,朱华新,晏荆龙,刘涛,胡立发
        2021, 36(12): 1630-1636. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0243
        摘要：为了得到不同光源色温的辐射谱，提出了基于颜色玻璃和镀膜相结合的方法进行色温变换。以3 000 K色温的卤素灯作为标准光源，将其变换成4 800 K标准黑体辐射色温，根据目标色温透辐射光谱，选定QB11作为基底，为了进一步修正辐射谱线，选择在QB11基底上镀制光学薄膜。使用Essential Macleod薄膜设计软件设计了以TiO2和SiO2组合的5层膜系，并进行了优化，最终得到膜层厚度为353 nm。实验结果表明，通过颜色玻璃和光学薄膜相结合的方法可有效将标准卤素灯的3 000 K色温变换成标准黑体辐射4 800 K色温，光谱偏离度质量指数为3.67%。最终的光谱偏离质量指数表明，通过上述方法进行色温变换效果良好。  
        关键词：色温;颜色玻璃;光学薄膜;滤光片   
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        发布时间：2021-12-10

        显示技术与应用

      • 杨神武,赵娟,肖振中,孙瑞
        2021, 36(12): 1637-1644. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0081
        摘要：为了提升显示系统的立体感，将图像显示在空中，无需介质承接即可实现较大的离屏距离，建立了悬浮显示系统，对该系统的显示理论和关键光学器件进行研究。首先，从人眼双目立体视觉出发，研究实现悬浮显示的两个关键因素：一是图像经过显示系统形成实像；二是双眼均能看到该实像，并形成双目视差。然后，在悬浮显示基础理论分析的基础上，利用透镜搭建了一个悬浮显示系统，验证上述原理分析。最后，通过仿真分析设计了一个基于微反光镜阵列的悬浮显示系统，并依据设计的加工流程完成系统的搭建。实验结果表明，所搭建的悬浮显示系统可成功地将图像显示在空中，无需介质承接，离屏距离大于6.5 cm，验证了本文对悬浮显示原理的分析及悬浮显示系统的设计。  
        关键词：悬浮显示;立体视觉;双目视差   
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        发布时间：2021-12-10
      • 弓殷强,余新,邱国平
        2021, 36(12): 1645-1657. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0100
        摘要：环境光对显示和感知的不利影响是提高显示设备画质的重要障碍之一。本研究提出了一种色调映射算法，可以根据环境光的亮度和颜色自适应调整图像的亮度和颜色，实现不同亮度范围内图像的可靠亮度映射和颜色校正。首先，分析环境光对显示设备的影响，建立显示设备模型。接着，利用对比度感知模型作为桥梁，求解最小化对比度感知差异的亮度映射曲线。然后，利用色貌模型CAM16，将原始图像映射到显示设备所处的环境中，并且保持颜色和亮度的感知不变。最后，将亮度映射和颜色修正结合起来，并设计了软截断函数修正过曝问题。实验和仿真结果表明：在不同的环境下，该算法可以修复由于亮度压缩导致的颜色偏离，将颜色的误差降低到传统方法的60%以下，降低对比度感知误差，获得稳定的画面表现。本算法可以满足复杂环境下显示设备的使用需求。  
        关键词：显示技术;色调映射算子;人类视觉系统;高动态范围图像   
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        发布时间：2021-12-10
      • 黄想,尹海斌,程志伟,徐文磊,石雄鹰
        2021, 36(12): 1658-1663. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0242
        摘要：为保证在一定工艺波动范围内显示的稳定性，新品开发时通常会评价显示屏液晶安全范围（LC Margin）。其中，柱状隔垫物（PS）特性对LC Margin的影响尤为显著，因此本文针对PS特性的影响因素进行了相关研究。分析了环境温度与PS材料杨氏模量的关系，探究了PS杨氏模量随温度的变化规律，研究了工艺制程温度对PS弹性回复率的影响。最后，探究了相同PS规格的显示屏在不同盒厚下的弹性回复速率。实验结果表明：环境温度升高时，PS材料的杨氏模量随之降低；而当工艺制程温度升高时，PS的弹性回复率会略微增加，且PS的弹性回复速率会随着盒厚升高而变快。  
        关键词：液晶安全范围;盒厚;弹性回复率;杨氏模量   
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        发布时间：2021-12-10

        图像处理

      • 方应红,徐伟,朴永杰,冯汝鹏,郑亮亮
        2021, 36(12): 1664-1673. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0149
        摘要：基于事件的视觉传感器是一种新型的仿生型视觉传感器，它更类似于人眼的工作机制使其广受关注。与基于帧的传统相机的工作机制和输出方式不同，基于事件的视觉传感器的像素可以单独检测光照强度对数的变化，并在变化量超过一定阈值时输出包含位置、时间、极性的事件信息，拥有低延迟、高动态范围、低功耗的优点，其独特的输出方式和工作特性使其特别适应于有高速运动、光照条件变化较大或小能耗的场合。本文介绍了事件相机的发展历程、分类和工作原理、优缺点，以及事件相机在快速运动的跟踪与监测、目标识别、即时定位与地图构建（SLAM）等领域近些年的应用情况。最后总结了事件相机在不同应用领域仍存在的挑战，并展望其未来的发展。事件相机的广泛应用将为目前传统相机仍很棘手的高速运动和高动态范围场合提供新的解决方案，在未来的不断更新和发展下，它将能够在更多复杂的应用场景发挥作用。  
        关键词：事件相机;视觉传感器;基于事件的视觉传感器;原理和应用   
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      • 田俊英,伍济钢,赵前程
        2021, 36(12): 1674-1692. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0187
        摘要：摄像机标定是视觉系统中最为基础的环节，它利用摄像机成像原理来求解摄像机模型的内外参数，以便更好地实现视觉系统在实际中的应用。通过分析摄像机标定的特点，并结合国内外摄像机标定的发展现状，根据标定目标的空间维度将其分为三维标定、二维标定、一维标定和零维自标定方法。本文介绍了各摄像机标定方法的起源及发展，详细分析了各摄像机标定方法的基本原理，归纳总结了各类标定方法存在的优势与不足之处，并对标定技术的发展趋势做出了预测。在复杂的场景与运算量大的情况下，要以高精度、高效率、高鲁棒性等为主要研究内容，来进一步扩大适用范围、加强实用性，同时也要考虑到摄像机标定的成本问题，找出更合适的标定方法。  
        关键词：视觉系统;三维标定法;二维标定法;一维标定法;零维自标定   
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        发布时间：2021-12-10
      • 魏丙财,张立晔,孟晓亮,王康涛
        2021, 36(12): 1693-1701. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0120
        摘要：针对图像拍摄过程中由于运动、抖动、电子干扰等产生的运动图像模糊问题，提出一种基于深度残差生成对抗网络的运动图像去模糊算法。对图像模糊模型与盲去模糊过程进行了研究，介绍了生成对抗网络，改进了残差块的结构。改进的残差块包含3个卷积层，两个ReLU激活函数，一个Dropout层以及一个跳跃连接块，提升了复原图像的质量。改进了PatchGAN的结构，在只增加少量参数与网络复杂性的情况下，将最底层感受野变为原先的两倍以上。利用GOPRO数据集和Lai数据集进行测试，测试结果表明，本文提出的基于深度残差生成对抗网络的去模糊算法复原图像可达到较高的客观评价指标，可以恢复出较高质量的清晰图像。在GOPRO数据集上，相比于其他同类方法，本文提出的算法具有较好的复原能力，可达到更高的峰值信噪比（28.31 dB）和较高的结构相似度（0.831 7）；而在Lai数据集上，可以恢复出较高质量的图像。  
        关键词：图像去模糊;运动模糊;生成对抗网络;残差块;图像复原   
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        发布时间：2021-12-10
      • 杨云,周舒婕,李程辉,张娟娟
        2021, 36(12): 1702-1711. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0142
        摘要：针对视网膜血管在分割过程容易出现细节特征信息丢失、血管轮廓模糊等问题，提出一种改进的循环分割对抗网络算法。该算法改进了分割器的网络模型，在U型网络上、下采样过程中添加了密集连接结构，充分保留了图像的特征信息，提升了模型的泛化能力以及鲁棒性，缓解了过度分割现象。为防止网络退化，将损失函数替换为最小二乘函数，提高了图像的分割质量，提升了网络模型训练的稳定性。实验结果表明，本文的网络模型在DRIVE以及CHASE数据集中，两者分割的准确性、敏感性分别达到了96.93%、84.30%以及96.94%、79.92%。该算法具有较好的网络泛化能力以及分割准确率，可以为疾病诊断提供重要的依据。  
        关键词：视网膜血管分割;循环分割对抗网络;U型网络;密集连接结构;损失函数   
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        发布时间：2021-12-10
      • 吴玲风,李娜,胡骏保
        2021, 36(12): 1712-1719. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0112
        摘要：传统的高动态范围（HDR）成像方法需采集多幅图像，不仅容易引入视场误差，而且很难适用于新兴的HDR图像采集系统。为此，提出了一种基于重映射和多尺度曝光融合的简单有效的HDR成像方法。该方法只需要采集一组短、长曝光图像，通过人工重映射分别生成一系列多曝光序列；然后根据曝光评价因子求取多曝光序列权重图；接着对权重图进行高斯金字塔分解，并对多曝光序列进行拉普拉斯金字塔分解；最后基于多尺度曝光融合生成一幅细节保持良好的高质量HDR图像。实验结果表明，对比一些主流的算法，所提方法在多个场景测试中性能较好，图像质量在MEF-SSIM评分中得到较大提升。其中，相比基于梯度场的方法提升了13.33%，相比基于深度学习的方法提升了2.62%。所提方法为HDR成像领域提供了新的参考，可潜在地应用于基于CCD/CMOS的成像系统进行高质量HDR图像采集。  
        关键词：高动态范围成像;图像增强;曝光融合;图像质量评价;金字塔算法   
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        发布时间：2021-12-10
      • 刘郭琦,刘进锋,朱东辉
        2021, 36(12): 1720-1727. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0227
        摘要：SRGAN是基于深度学习的图像超分辨率的典型方法，重建效果较好，但该算法还存在一些缺陷，在提高图像质量和运行速度上仍然有较大提升空间。本文在SRGAN网络模型的基础上提出了一个优化模型。因为批量归一化（BN）层在超分辨图像重建中常常会忽略一些图像的细节，同时增加网络的复杂度，所以在SRGAN的生成器中去除了BN层，并引入ECA通道注意力，使每个残差块生成特征图获得相应的权重，以便处理更多的图像细节。经过公开数据集的训练和对比实验，结果表明提出的改进模型相比于对比模型，重建图像的细节恢复更丰富，视觉效果更好，峰值信噪比和结构相似性表现更佳，模型总参数量更少。  
        关键词：超分辨率图像重建;生成对抗网络;通道注意力;残差网络;批量归一化   
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        发布时间：2021-12-10
      • 伍济钢,成远,邵俊,阳德强
        2021, 36(12): 1728-1736. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0172
        摘要：针对智能手机玻璃盖板缺陷检测方法存在检测柔性差、良率低、检测时间长等问题，提出一种改进YOLOv3的智能手机玻璃盖板缺陷检测方法。在特征提取网络方面增加通道注意力机制以解决缺陷特征不明显的问题，在特征检测网络方面增加了104×104维度大小的特征图以解决缺陷多尺度的问题，最后对模型进行剪枝减少模型参数，提高缺陷检测速度。从智能手机玻璃盖板生产现场获得涵盖崩边、坑点、脏污和划痕等4类缺陷的图片构建缺陷数据集，对本文提出的方法和Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv4等算法进行对比实验和分析。实验结果表明，本文提出方法的检测平均精度均值（mean Average Precision，mAP）为81.0%，检测速度为43.1 fps。相比原始YOLOv3算法，检测mAP提升了3%，检测速度增加了6.7 fps，相比于其他深度学习算法，检测速度和检测精度均有所提升。所提方法满足智能手机玻璃盖板工业生产现场缺陷高精度、高效检测的需要。  
        关键词：智能手机玻璃盖板;缺陷检测;YOLOv3;通道注意力机制;模型剪枝   
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