最新刊期
      2021 年 第 7 期

        材料物理

      • 李诗妍,王婵,关金涛,张智勇,汪相如,高时汉
        2021, 36(7): 913-920. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0025
        摘要：近年来基于液晶材料的微波通信器件研究发展迅速，液晶材料的介电损耗成为制约微波器件发展的瓶颈，然而目前对微波用液晶材料性能报道较少。本文以低熔点高双折射侧位含氟苯乙炔类液晶作为研究对象，将其按一定比例掺杂到母体液晶MA中，采用矩形谐振腔微扰法测试所选液晶化合物在微波频段(10~30 GHz)下的介电性能，探讨分子结构对微波频段液晶介电性能的影响作用。实验结果表明：在高频时的液晶介电各向异性与分子极性和双折射率相关，侧位含氟苯乙炔类和端基异硫氰基苯乙炔类液晶化合物均具有较大的介电各向异性(Δεr > 0.85)；对于具有较高双折射率的对称含氟三苯二炔类和三苯乙炔异硫氰基类液晶化合物表现出较低的介电损耗(tan δεr⊥ < 8.0×10 -3，18 GHz)，而异硫氰基的含氟二苯乙炔类和不对称含氟三苯二炔类液晶化合物则表现出较高的介电损耗(tanδεr⊥ > 8.0×10 -3，18 GHz)。  
        关键词：炔类液晶;微波K频段;介电各向异性;介电损耗;侧位含氟;异硫氰基   
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        发布时间：2021-07-13

        器件物理及器件制备

      • 曹慧敏,吴赛博,王靖阁,胡伟
        2021, 36(7): 921-938. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0004
        摘要：液晶是一类具有自组装和刺激响应特性的软物质，其作为当今主流信息显示技术的依托材料而备受瞩目。伴随着液晶理论与技术的发展与革新，人们对这类材料的理解不断加深。近年来，基于光取向技术对液晶微结构的灵活操控，液晶研究逐渐从传统显示领域向更加前沿的液晶光子学领域过渡。在平面光学元件、结构光场、全光互连、模分复用光通信等领域展现出蓬勃的生机。本文综述了南京大学液晶与光子技术研究中心在光取向液晶微结构及其光子元件领域的最新进展，具体讨论了多层级液晶畴构筑、光寻址液晶调光技术、光通信与太赫兹液晶元件。  
        关键词：液晶;光取向;软物质;微结构;光子元件   
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        发布时间：2021-07-13
      • 郭举,申琼鑫,江宗钊,陈恩果,郭太良
        2021, 36(7): 939-946. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0045
        摘要：Mini-LED背光能够通过精细化的分区实现局域动态调光，是当前液晶背光技术的研究热点。为揭示Mini-LED背光不同的调光单元形式对背光模组的光学性能和系统架构产生的不同影响，本文建立了Mini-LED背光模组区域调光单元的3种不同的光学模型，即直下式调光单元、侧入式调光单元，以及本文提出的角入式调光单元。通过对不同结构的Mini-LED发光源光学模型进行光学建模和仿真追迹，对调光单元进行了出光均匀性和光线利用率的对比。结果表明，角入式调光单元在未添加光学膜片的情况下，出光均匀性为67.27%且光线利用率为86.67%；在添加光学膜片的情况下，出光均匀性为84.70%且光线利用率为92.10%。与传统侧入式调光单元和直下式调光单元相比有不同程度的提升。本文结果对Mini-LED背光单元设计具有重要的理论指导意义和应用价值。  
        关键词：液晶背光;区域调光;导光板;Mini-LED发光源;角入式背光   
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        发布时间：2021-07-13
      • 李文娟,郭玉强,马红梅,孙玉宝
        2021, 36(7): 947-953. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0303
        摘要：为了提升垂直排列硅上液晶(VA-LCoS)器件的反射率，本文通过建立常黑型VA-LCoS的三维光学模型，分别用圆偏振光和线偏振光入射，研究了预倾角、液晶盒厚和入射光波长对VA-LCoS器件的反射率的影响。结果表明：使用圆偏振光入射能彻底消除亮态像素内黑色区域。本文条件下，1.6μm盒厚的VA-LCoS在圆偏振光入射时有最大的反射率。本研究的结论对VA-LCoS的设计和制备具有一定的指导意义。  
        关键词：硅上液晶;垂直排列;反射率;液晶盒厚;预倾角   
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        发布时间：2021-07-13
      • 张嘉伦,于涛,黄志宇,潘国彬
        2021, 36(7): 954-963. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0345
        摘要：为解决电润湿液体透镜调焦系统的单色像差随调焦过程中发生较大改变的问题，提出利用梯度折射率分布可调的液晶透镜对系统单色像差进行校正的设计方案。在850 nm波长下，采用液晶透镜对系统在无限远到200 mm间6种典型物距下的单色像进行校正。在系统像差最大的无限远物距下，边缘视场的点列图几何半径从44.696 μm减小到7.423 μm，其余视场下的弥散斑均减小到艾里斑以内，系统单色像差得到了较好的校正。为减少液晶透镜响应时间，将液晶透镜改为5个1/5盒厚的液晶透镜的叠层组合，大幅提高了响应速度。研究发现，此结构同样对系统在不同物距下的单色像差具有良好的校正作用。  
        关键词：电润湿液体透镜;液晶透镜;梯度折射率;单色像差校正;调焦系统   
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        发布时间：2021-07-13
      • 李百松,曹慧,徐子程,程宏斌,汪洋,郑喜凤
        2021, 36(7): 964-972. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0020
        摘要：在COB LED显示屏黑场时可能会出现肉眼可见的COB LED模组间的墨色差异性。为了保证同一面COB LED显示屏的墨色一致性，本文对COB LED显示模组的墨色采集、分类、排序算法进行了研究。首先介绍了基于机器视觉COB LED显示模组的墨色采集方法，然后针对视觉观看COB LED显示屏墨色最优效果进行墨色采集装置的研制，接着采用基于机器视觉的墨色分类、排序算法，完成了COB LED显示模组墨色采集和自动排序软件平台。最后通过工程案例实验，验证了基于机器视觉的COB LED显示模组墨色采集、分类、排序方案的可实施性，满足了人眼视觉在观察一面COB LED显示屏时的墨色一致性感受。  
        关键词：机器视觉;墨色;COB LED显示   
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        发布时间：2021-07-13

        驱动与控制

      • 王鹏举,何丰,陈国平,管春,张祥
        2021, 36(7): 973-982. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0344
        摘要：采用机械按键编程方式的直流稳压电源存在按键易磨损、电路构成复杂等问题。为解决上述问题，设计了一种基于STM32F7的可编程数字电源TFT液晶屏触摸显示系统。该系统的硬件由STM32F7处理器、TFT液晶触摸屏、SDRAM芯片、电源模块组成，STM32F7用于驱动TFT液晶屏，并通过LTDC扩展外部SDRAM作为显存，电源模块为显示屏提供背光电压。软件利用FreeRTOS实时操作系统管理调度系统任务，并利用emWin进行图形界面设计，采用DMA方式读取数据。该显示系统电路简单，显示性能稳定可靠，可对电源系统进行触摸控制。实验结果表明：该系统显示效果清晰，控制响应快，能对电源系统进行实时控制和监测显示。该系统利用TFT触摸屏实现了可编程电源的人机交互功能，为TFT触摸屏在电源领域的应用提供了参考。  
        关键词：TFT液晶触摸屏;可编程数字电源;显示;人机交互;FreeRTOS   
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        发布时间：2021-07-13

        显示技术与应用

      • 季洪雷,陈乃军,王代青,张彦,葛子义
        2021, 36(7): 983-992. DOI: 10.37188/CJLCD.2021-0042
        摘要：Mini-LED是Micro-LED的先导技术，在液晶显示应用中被定义为“高阶直下式再升级”产品。最近各大终端消费电子品牌相继推出了基于Mini-LED背光的新产品，成为TV行业新的技术发展趋势。最近，Mini-LED背光技术迅速发展，与之相关的芯片、封装、面板以及整机等行业内的重要供应商相继入局，形成了推动Mini-LED背光技术发展的重要力量。本文从TV技术的角度出发，介绍了近期Mini-LED背光技术的研发进展，阐述了Mini-LED背光技术对推动消费电子领域产品技术革新的重要意义，在此基础上从技术和应用的角度探讨了Mini-LED背光技术当前面临的主要挑战，并对未来发展趋势进行了展望。  
        关键词：Mini-LED;背光技术;对比度;显示   
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        发布时间：2021-07-13
      • 张帅,高琛,王志成,李青永,刘俊国,孙盛林
        2021, 36(7): 993-998. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0354
        摘要：为了消除TFT-LCD的高温残像，改善液晶屏的影像残留状态，采用非对称调整正负Gamma电压的方法进行量化研究。针对液晶屏残像不良问题，阐述了产生残像的基本电路原理，提出一种快速调整正负Gamma电压的方法。通过预先测试液晶屏的常温和高温Flicker值，来确定液晶屏的Vcom电压变化值。依据Vcom电压变化的值调整液晶屏的正负Gamma电压，从而实现量化调整正负Gamma电压的理论值，最终达到消除残像的效果。实验结果表明，此方法测试验证的残像等级从L1降到L0.5，基本上可以达到量化调整正负Gamma电压，降低残像等级的目的。  
        关键词：残像;闪烁值;Gamma电压;Feed Through电压   
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        发布时间：2021-07-13
      • 金羽锋,肖裔新,符采灵
        2021, 36(7): 999-1005. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0308
        摘要：为了消除VA-LCD的Mura缺陷，采用图像处理技术，需要通过相机对显示器数据进行采集，从而捕捉到显示器像素亮度，本文对相机数据的预处理算法进行了深入研究。首先，通过对相机的固定模式噪声和时变噪声进行了降噪，通过标准光源对相机和镜头进行了平面场校正。接着，以圆形点阵图案作为辅助标定图，采用双线性关系建立校正模型，初步获得像素亮度矩阵。然后，根据VA-LCD的视角特性建立起不同灰阶下亮度-视角的特性曲线，采用4次多项式对大量数据进行拟合提升视角模型稳定性，从而消除了像素亮度矩阵的影响。最后，结合补偿值计算及芯片实时补偿技术对算法进行了效果验证，从主观及客观两种指标进行了评定。实验结果表明：采用此Mura消除技术后，显示器的JND指标从2.7降低至1.8，面内9点均一性从53.4%提升至82.9%。本文的算法效果可以满足产品最高等规格的需求，在自适应校正上具有良好的鲁棒性，满足工厂的大批量生产。  
        关键词：计算机视觉;Mura补偿;畸变校正;视角校正;VA-LCD;曲线拟合   
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        发布时间：2021-07-13

        图像处理

      • 任彬,王宇庆,丛振,聂海涛,杨航
        2021, 36(7): 1006-1017. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0310
        摘要：近年来，航空光学成像技术快速发展，机载图像处理系统对于目标检测精度和检测速度的要求越来越高，传统的目标检测算法已经无法满足要求。与此同时，基于深度学习的目标检测算法凭借更优的性能表现得到了学术界的广泛关注。但这类算法往往参数较多，时间复杂度高且移动端移植困难。针对上述问题，本文提出了一种基于Yolo V3算法的MPSOC平台实现方案。利用改进的k均值聚类算法获取新的初始锚框，之后通过改变特征图的大小提高算法对小目标的检测精度，通过基于敏感度的剪枝方法压缩算法大小，最后利用VISDRONE数据集在MPSOC平台进行了验证。实验结果表明：改善的Yolo算法的MAP提高了1.3%，误检率也得到了极大降低。算法经过压缩后，检测速度提高了1倍，体积仅为原来的37%，基本满足了对航空图像目标检测的设计要求，同时为深度学习算法在MPSOC中实现提供了可行的解决方案。  
        关键词：航空图像;目标检测;模型压缩;MPSOC   
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        发布时间：2021-07-13
      • 李天宇,李栋,陈明举,吴浩,刘益岑
        2021, 36(7): 1018-1026. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0309
        摘要：在复杂的施工环境中，基于机器视觉技术的安全帽佩戴检测算法常常出现漏检、误检，其检测能力有限。为提高安全帽佩戴检测的精度，本文建立了一种基于注意力机制的双向特征金字塔的安全帽检测卷积神经网络。为兼顾卷积神经网络中的浅层位置信息和深层语义信息的表达能力，实现对弱小安全帽目标的检测能力，该网络将跳跃连接和注意力机制CBAM技术引入双向特征融合的特征金字塔网络PANet模块中，构建基于注意力机制的双向特征金字塔模块CPANet。为提高模型的收敛能力，采用了CIoU来代替IoU进行优化锚框回归预测，降低该网络的训练难度。对比实验表明，本文建立的检测网络比YOLOv3、RFBNet、SSD、Faster RCNN的mAP值分别提高了0.82，4.43，23.12，23.96，检测速度达到21 frame/s，实现了施工现场安全帽佩戴实时高精度检测。  
        关键词：目标检测;特征融合;PANet;CBAM;CIoU   
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        发布时间：2021-07-13
      • 王艳,祁萌
        2021, 36(7): 1027-1034. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0295
        摘要：人脸检测是人脸识别的首要环节。为快速准确地从复杂背景中定位出人脸区域，本文提出一种基于LVQ神经网络的人脸检测算法。通过分析肤色特征，将图像分别转换到YCbCr空间和HSI空间，提取Cb、Cr、H、S颜色分量用来描述人脸图像特征。构建结构为4-20-2的LVQ神经网络模型，选取100幅图像作为LVQ神经网络的训练样本，20幅图像作为测试样本，迭代次数为150次，误差为0.001。经过训练，得到了有效的权值。利用训练后的神经网络，分别在LFW、AFW和Faces数据集上进行了性能测试，在3个数据集的正检率分别为76.82%，84.42%，100%，误检率分别为17.34%，12.34%，0，漏检率分别为21.55%，15.63%，0。实验结果表明，相对于传统的基于肤色特征的人脸检测方法，本方法在正检率、误检率及漏检率方面均表现出良好的优越性。  
        关键词：人脸检测;LVQ;肤色特征   
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        发布时间：2021-07-13
      • 李波,余达,刘金国,孔德柱,梅贵,陈佳豫,赵莹
        2021, 36(7): 1035-1041. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0180
        摘要：为克服在轨单粒子翻转并实现灵活可靠的多工作模式，设计了基于Xilinx现场可编程逻辑器件和上海复旦微刷新芯片的刷新成像系统。使用单组菊花链结构的串行总线进行5组刷新成像单元串口控制，FPGA将接收到的数据内部转换后再对刷新芯片配置或重注。通过刷新使能信号控制刷新芯片是否加电，同时决定FPGA以主并工作方式从PROM加载还是从并方式在刷新芯片的控制下加载。通过控制电平设置，实现加载数据源的选择。在各供电电源完毕后，使用外部的复位信号对刷新芯片进行复位，满足刷新芯片复位后立即启动配置的时序要求。实验结果表明，以波特率625 kbit/s菊花链方式，传输单包204 byte的数据仅需0.377 6 ms，远低于刷新串口所需的2.01 ms，可以进行多组的分时工作。采用少量单端控制信号结合菊花链串行总线的刷新成像系统，多种工作模式稳定可靠，具备设计灵活性和在轨可维护性。  
        关键词：单粒子翻转;现场可编程逻辑器件;多工作模式;刷新成像系统;在轨重注   
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        发布时间：2021-07-13
      • 赵陆,文建平,莫为,陈仕睿,李项河
        2021, 36(7): 1042-1050. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0322
        摘要：图像处理算法IP核的验证是SoC和FPGA在机器视觉领域应用的关键。为了提高验证时效性，本文基于ARM+FPGA异构平台，联合上位机软件，针对图像处理算法IP核设计了一种兼具泛用型、实时性和敏捷性的验证框架。验证框架通过ARM处理器与上位机建立千兆以太网通信，实现测试激励和测试响应的实时传输，使用FPGA以兼容多类型不同分辨率的图像为目的构建数据总线，配置总线和处理模块，并结合部分重配置实现待验证算法IP核的快速迭代。实验结果表明：验证框架对于以8，16，24 bit位深度图像为处理对象和结果的算法IP核具有可重用性，待验证IP核的部署速度相对全局重配置提高了25倍。与现有的FPGA验证技术相比，具有更好的可重用性，更短的验证周期，并且测试激励更具有针对性，待验证IP核的部署更加敏捷快速。  
        关键词：FPGA原型验证;异构架构;图像处理算法IP核;部分重配置   
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        发布时间：2021-07-13
      • 王康,赵琦,李铭
        2021, 36(7): 1051-1059. DOI: 10.37188/CJLCD.2020-0159
        摘要：针对X射线CT成像系统在低剂量扫描协议下出现的噪声和伪影问题，提出一种基于动态优化的CT低剂量成像算法。文中使用一族双曲正切函数集构造分数阶全变分的动态复合函数模型，结合统计迭代重建框架，并通过动态优化过程实现CT低剂量扫描数据的重建。应用所提算法对数值模型和动物模型低剂量扫描生成的投影数据分别进行了重建实验。数值仿真实验结果表明，在180个投影角度下，文中算法重建结果的信噪比与滤波反投影法、分数阶全变分法、自适应变权全变分法的重建结果相比分别高出29.51，8.03，9.15，6.81 dB。动物模型实验结果表明，该算法重建结果有效抑制了CT噪声和伪影，清晰重建出软组织边界细节，极大提高了低剂量数据重建图像的质量。  
        关键词：CT成像;低剂量扫描;动态优化;统计迭代重建   
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