最新刊期
      2023 年 第 7 期

        材料物理

      • 林永红,黄文俊,张胡梦圆,刘传标,刘召军
        2023, 38(7): 851-861. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0265
        摘要：量子点因具有量子产率高、吸收范围宽、发光光谱窄、发光波长可调等优异的光电特性，使其在显示中展现出巨大的应用前景。化学溶液法合成的量子点不仅具有制备工艺简单和成本低廉等优势，而且也可通过多种方式实现高分辨率的显示器件。量子点优异的电致发光和光致发光特性，使其在显示领域具有重要的研究价值。电致发光的量子点发光二极管，在材料合成和器件结构的研究都获得了快速的发展，为实现商业化的显示器件提供了必要基础。利用量子点的光致发光显示器件获得了更广的色域，呈现出了更丰富的视觉效果。本文从量子点的特性、电致发光和光致发光出发，介绍了量子点在显示中的应用，总结了量子点器件的研究现状，分析了在器件发展中存在的问题。  
        关键词：量子点;电致发光;光致发光;显示   
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        发布时间：2023-07-06
      • 林卓昂,项颖,李佼洋,蔡志岗,张文慧,郝禄国
        2023, 38(7): 862-869. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0018
        摘要：以有机分子RM734为代表的液晶体系是一种具有铁电特性的向列相液晶。为了探究其光刺激响应能力，本文对该液晶分子进行了紫外-可见吸收光谱测量以及UV光照实验。结果表明，当处于低温铁电向列相时，液晶分子在357 nm处有吸收峰，峰值吸光度高达1.74。光照实验现象说明其在365 nm波段的UV光诱导下进行光降解反应的同时能够发生等温相变，从低温铁电向列相相变为高温传统向列相，这种相变行为是可重复的。进一步实验结果显示，改变入射线偏振光的偏振方向或者光强大小能够调控相变速度。具有光响应能力的铁电向列相液晶一定程度上具有可控性，这扩宽了铁电液晶的应用范围，为其光学器件的应用提供了新思路。  
        关键词：液晶;铁电特性;吸收光谱;等温相变;偏振方向   
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        发布时间：2023-07-06
      • 郑增荣,刘悠嵘,张磬瀚,申桐,李绍鑫,郑继红
        2023, 38(7): 870-879. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0002
        摘要：本文研究了纳米氧化铈（CeO2）掺杂的双单体丙烯酸酯光致聚合物（TMPTA/EP828）材料的全息存储性能。通过引入纳米CeO2以及优化配方比例来提升材料的全息性能，分析了CeO2掺杂浓度及预聚合温度对衍射效率的影响。实验结果显示，厚度为100 μm的透射光栅样品在衍射效率（~95%）、光谱透过率（96.1%）、皱缩率（0.504%）、带宽和角度选择性等方面均表现出优秀性能。CeO2的引入可有效提高TMPTA/EP828系统的交联网络结构和记录介质之间的兼容性，促进聚合反应，抑制体积皱缩，减小复用角度间隔，从而提升全息存储的角度复用性能和材料的稳定性。进一步经过光固化和老化实验证明，优化后的光致聚合物配方具有抗老化和耐高温性能。同时，材料制备工艺流程简便、周期短、易保存，可记录多路复用全息图像，在高密度数据存储等领域具有较广泛的应用前景。  
        关键词：衍射效率;衍射光学;纳米氧化铈;光致聚合物;全息光存储   
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        发布时间：2023-07-06

        器件物理及器件制备

      • 胡虎,刘雪莲,王春阳,王子硕,梁书宁
        2023, 38(7): 880-891. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0043
        摘要：针对光束在级联式液晶偏振光栅传播过程中的斜入射现象会改变其椭圆率进而降低衍射效率的问题，提出了基于偏振补偿的级联式液晶偏振光栅衍射效率优化方法。运用扩展琼斯矩阵分析斜入射角度对液晶偏振光栅相位延迟的影响，结合斯托克斯参数求解不同斜入射角度下液晶偏振光栅出射光束椭圆率的变化，利用矢量衍射理论完成级联式液晶偏振光栅衍射效率模型的建立。基于液晶分子指向矢分布建立斜入射下液晶电控波片的坐标系，分析斜入射角度对液晶电控波片相位延迟的影响，推导出液晶电控波片相位延迟与椭圆率的关系。通过优化液晶电控波片的工作电压补偿斜入射造成的退偏量，实现对椭圆率的偏振补偿。搭建实验平台验证了理论的准确性与方法的有效性。根据测量结果可知，当光束偏转角度从-5°偏转到5°时，本文所提方法提高了级联式液晶偏振光栅3%~4%的衍射效率。  
        关键词：级联式液晶偏振光栅;衍射效率;扩展琼斯矩阵;斯托克斯参数;液晶电控波片   
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        发布时间：2023-07-06
      • Waqar AZEEM,刘召军,伏桂月
        2023, 38(7): 892-909. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0270
        摘要：Micro-LED的发展被认为是世界上发展最快的显示技术之一，它在可见光通信应用、大型平板显示、虚拟现实及可穿戴显示、电视和照明、光遗传学和神经界面的光源等各个领域中应用广泛。尽管发展前景光明，但Micro-LED仍面临一些技术问题需要解决，以实现大规模商业化。主要技术问题包括提高长波长LED效率、提高低电流密度下的效率、全色彩方案、巨量转移、缺陷与良率管控、修复技术和成本控制。本文重点阐述了Micro-LED面临的不同挑战及其最佳解决方案。  
        关键词：Micro-LED;显示技术;LED效率;巨量转移;Ⅲ族氮化物   
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        发布时间：2023-07-06
      • 黎垚,江昊男,周自平,董金沛,陈恩果,叶芸,徐胜,孙捷,严群,郭太良
        2023, 38(7): 910-918. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0216
        摘要：随着微米级像素尺寸的微型自发光二极管（Micro-LED，μLED）的出现和发展，采用μLED作为光源和像源的超微型投影光学引擎成为了可能，其极大简化了传统投影显示光学引擎的结构。本文提出了一种基于μLED的超微型投影光学引擎，基于现有3.302 mm（0.13 in）的μLED显示芯片设计了高像质的微型投影镜头。针对μLED的光分布特性，优化μLED发散角度与微投影镜头的光瞳匹配，有效提升了μLED微投影光学系统的光能利用率。结果表明，所设计的μLED微投影显示光学引擎体积仅有18.35 mm3，投影镜头中心视场的MTF值在截止频率处超过0.57。该μLED微投影显示光学引擎较好地实现了系统体积与成像像质的均衡，未来在AR/VR等近眼显示设备上具有广泛的应用前景。  
        关键词：Micro-LED;近眼显示;微投影显示;光学设计;系统效率   
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        发布时间：2023-07-06
      • 秦世贤,马超,邢俊杰,李博文,张国成
        2023, 38(7): 919-925. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0041
        摘要：为了适应新一代电子技术的日益发展，开发各种新型存储器显得日益重要。与传统存储器相比，新一代的存储器不但需要更高性能的记忆特性，还需要可以满足灵活性、透明性或神经形态功能等特定应用的需求。本文以有机半导体材料C8-BTBT作为半导体层，PVP量子点共混作为浮栅提出了一种有机透明存储器（透明度≥83%）。器件具有超过40 V的存储窗口，编写/擦除电流比大于103，在104 s后仍能稳定分辨开关态。本文工作为透明柔性器件提供了一种新的解决方案，并预示了它们在下一代透明有机电子领域的潜力。  
        关键词：有机薄膜晶体管;存储器;透明器件;量子点;浮栅   
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        发布时间：2023-07-06
      • 刘建平,李炳乾,温作杰,张荣荣,蒋新国,夏正浩,冯振聪
        2023, 38(7): 926-932. DOI: 10.37188/CJLCD.2023-0048
        摘要：针对可调色域技术领域中的传统三基色芯片光源存在的芯片光衰、温度特性不同、光谱不够连续以及五色光源工艺结构复杂等技术痛点，本文基于COB封装，对蓝光LED芯片表面采用荧光粉分区喷涂的方式，设计并制作了一款高显指色域可调的三基色COB LED光源。测试结果表明，通过调节每个区域芯片的驱动电流大小，改变三色光的发光强度能够实现智能调色。在色温为3 000~6 000 K时，选取的样品光源7个色温下的色坐标有6组位于普朗克曲线上，显色指数最低是72.9、最高为83.4，高于传统RGB芯片光源的34.2和44.5，光谱的连续性也更好，开辟了色域可调的技术创新，能更好地适用于当下对显色指数有着较高要求的商业照明。  
        关键词：COB封装;色域可调;分区喷涂;色坐标;显色指数   
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        发布时间：2023-07-06

        图像处理

      • 王贤涛,赵金宇
        2023, 38(7): 933-944. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0286
        摘要：为了克服传统算法存在对比度低、细节和纹理缺失严重以及基于显著性检测算法存在对噪声敏感、适应性和抗干扰能力不强的问题，提出了一种基于改进的频率调谐（FT）显著性检测的非下采样轮廓波变换（NSCT）红外与可见光融合方法。首先，采用改进的显著图提取算法瞄准红外图像，用于从背景中区分目标。其次，使用NSCT对红外图像和可见光图像进行高、低频子带的分解。利用计算得到的红外显著权重图对低频子带系数进行指导融合，可以很好地保留目标和背景之间的对比度；对高频部分采用局部加权能量的规则进行抉择，再通过加权最小二乘（WLS）优化可以获得更多的细节信息和减小噪声影响。最后，对融合后的高频和低频子带系数进行NSCT逆变换得到最终的融合图像。通过4组图像的实验对比结果可知，在主观上，本文方法相较于其他方法具有目标突出、细节提取丰富、边缘伪影现象消除明显、视觉效果更好的优点。本文方法在4个客观评价指标——平均梯度（AG）、信息熵（IE）、空间频率（SF）、互信息（MI）上都处于最好的状态，与5种对比方法相比，AG、IE、SF、MI的平均值分别提高了8.19%、5.34%、8.54%、68.18%，说明了所提出方法的可靠性和有效性。  
        关键词：图像融合;非下采样轮廓波变换;频率调谐显著性检测;红外显著图;加权最小二乘优化   
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        发布时间：2023-07-06
      • 樊新川,陈春梅
        2023, 38(7): 945-954. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0328
        摘要：面对图像的多尺度目标检测算法存在检测精度和系统开销相互制约的问题，提出了一种基于YOLO框架的轻量化高精度目标检测算法。在YOLO框架下，以MobileNetv3网络为基础，改进下采样和通道注意力机制，以精准提取目标特征，降低了不必要开销。设计了特征金字塔和单阶段无头融合的结构，构建了不同感受野以获取不同尺度信息，增强了算法对多尺度目标的适应性。同时采用SIOU作为回归损失和Soft-NMS进行冗余框处理，提高了算法的精度。在MS COCO数据集和UA-DETRAC交通监控数据集上的实验结果表明，本文提出的改进算法与原YOLOXs相比，在不降低精度的情况下，模型参数量和计算量分别降低了64.98%、57.14%；在UA-DETRAC交通数据集上，mAP@0.5达到70.5%，提升了3.52%，FPS提升了14.4%。本文改进算法大幅降低了系统开销，提升了精度，有效保障了检测的双重性能。  
        关键词：目标检测;YOLOXs;注意力机制;轻量化;SIOU;Soft-NMS   
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        发布时间：2023-07-06
      • 王名赫,徐望明,蒋昊坤
        2023, 38(7): 955-963. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0323
        摘要：现有的多数人体姿态估计算法通过设计复杂的网络结构以获得高精度而导致速度较低。YOLO-Pose人体姿态估计算法吸收了先进目标检测算法的优点同时获得了较高的精度和速度，然而仍然存在漏检和误检问题。本文对YOLO-Pose算法进一步改进，针对人体姿态非刚性和人体关键点分布多样性的特点提出一种新的轻量级人体姿态检测算法。首先，设计了轻量级通道和空间注意力网络LCSA-Net以提升模型的特征提取能力；其次，采用了基于距离自适应的加权策略在模型训练时计算人体关键点回归损失以增强模型对远距离人体关键点的回归能力。在COCO 2017人体姿态数据集上的实验结果表明，与基准模型相比，两种改进策略均有效提升了人体姿态估计性能，实现了2%的mAP提升、1.5%的AP50提升和1.7%的AR提升。  
        关键词：人体姿态估计;YOLO-Pose;注意力网络;自适应加权;回归损失   
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        发布时间：2023-07-06
      • 刘雪纯,刘大铭,刘若晨
        2023, 38(7): 964-974. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0268
        摘要：针对现有安全帽佩戴检测算法对密集目标和小目标存在漏检现象且参数多、计算量大，不适合部署在嵌入式设备端等问题，提出了一种改进的YOLOv5安全帽佩戴检测算法YOLOv5-Q。首先，在原网络80×80的特征图上进行2倍上采样操作形成160×160的特征图，新特征图融合了原模型的3层特征信息，形成四尺度检测，提升了密集目标及小目标的检测精度。其次，采用轻量级的GhostNet替换原YOLOv5的主干网络实现特征提取，降低了网络的参数，可以移植在嵌入式设备端实现目标检测。最后，添加注意力机制CA提升特征图中重要信息的权重，抑制非相关信息的权重，从而提升模型的精度。实验结果表明，YOLOv5-Q的模型大小为26.47 MB，参数量为12 696 640，精度为0.937。与YOLOv5相比，YOLOv5-Q算法的参数量减少了39.12%，模型大小降低了37.2%，但是精度仅降低了1.2%。YOLOv5-Q算法提高了密集环境下小目标的检测精度且满足在嵌入式端部署的需求。  
        关键词：YOLOv5;轻量级;安全帽;嵌入式;注意力机制   
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        发布时间：2023-07-06
      • 张吉友,张荣芬,刘宇红,袁文昊
        2023, 38(7): 975-984. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0309
        摘要：当前许多语义分割模型利用的训练数据是RGB图像，在一些极端的环境下其模型的稳定性容易受到很大的影响，不能满足夜间场景自动驾驶的实际需求。为了解决夜间场景的语义分割问题，将ResNet-152作为特征提取网络，构建了一种融合轻量化注意力模块的多模态双编码器-解码器模型。双编码器从RGB-T两种模态中提取关键信息通过注意力模块后进行融合，然后将提取到的特征信息送入解码器，分阶段拼接上采样特征图和各层编码器提取的特征图，再通过卷积层进行特征提取，通过上采样还原分辨率，最后进行语义分割。实验结果表明，该模型在MFNet测试集上的平均准确率和平均交并比分别为76%和55.7%，相比于其他网络模型在指标上取得了一定的提升，达到了应用RGB-T模态图像精准进行日间及夜间场景语义分割的基本要求。  
        关键词：夜间语义分割;多模态;轻量化注意力模块;多尺度信息   
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        发布时间：2023-07-06
      • 顾允迪,徐望明,何钦
        2023, 38(7): 985-996. DOI: 10.37188/CJLCD.2022-0275
        摘要：为了克服人工抄表效率低和现有图像识别方法对双半字符识别不准的问题，设计了基于窄带物联网（NB-IoT）技术和轻量级卷积神经网络（CNN）的字轮式仪表智能图像抄表系统。首先，图像采集终端用NB-IoT模组将摄像头获取的表盘图像上传至云平台；然后，使用局部特征提取与匹配方法估计仿射变换矩阵，将输入的表盘图像转换至模板图像所在坐标空间并分割出各个读数的字符子图像；最后，使用基于多标签分类的轻量级CNN模型识别这些子图像并通过后处理得到最终表盘读数结果。实验结果表明，系统的图像采集终端休眠电流小于10 μA，可确保2节锂亚电池工作5年以上；所提出的基于多标签分类的CNN模型能准确识别单字符和双半字符，达到了96.36%的字符识别准确率和94.15%的读数识别准确率，优于对比的其他识别算法。  
        关键词：窄带物联网;自动抄表系统;卷积神经网络;双半字符识别;多标签分类   
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        发布时间：2023-07-06
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