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最新刊期

2020 年第 6 期

综述

图像分割方法综述
黄鹏,郑淇,梁超
2020, 66(6): 519-531. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0002

摘要：为了解图像分割领域的研究现状，对图像分割方法进行了系统性梳理，首先按照基于阈值、边缘、区域、聚类、图论及特定理论等6类方法介绍传统图像分割方法；然后介绍基于深度学习的分割方法，并探讨了几种常用的分割网络模型，包括全卷积网络（full convolutional network，FCN）、金字塔场景解析网络（pyramid scene parsing network，PSPNet）、DeepLab、Mask R-CNN；最后在图像分割的常用数据集上对同类方法进行了性能比较和分析。
关键词：图像处理;图像分割;深度学习

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发布时间：2021-01-26

地球物理

中低纬电离层多参数对震前异常电场响应的数值模拟
胡艳莉,徐彤,朱庆林,朱梦言,许正文,吴健
2020, 66(6): 532-540. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0065

摘要：电场驱动机制常用来解释震前电离层扰动现象。基于该理论，利用电离层物理模型SAMI2，模拟了电离层电子/离子密度（n_e和n_i）及温度（T_e和T_i）等参数对电离层异常电场的响应。结果表明，mV/m量级的电离层异常水平电场可以导致与观测数据相当的电离层电子密度异常扰动，相对其他离子成分，O⁺密度变化明显；扰动的空间分布与观测结果基本一致，扰动峰值点与震中投影点不重合，且震中两侧扰动相位不同，并存在“磁共轭”效应；异常电场方向不同，扰动相位的空间分布不同；电离层n_e与T_e扰动呈现负相关关系。模拟结果有助于全面认识震前电离层异常现象，加深对其机理的理解，为震前电离层异常的甄别提供理论支持。
关键词：异常电场;电离层;异常扰动;数值模拟

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发布时间：2021-01-26
高纬地区惯性重力波的无线电探空仪观测研究
宋杨力子,黄开明
2020, 66(6): 541-551. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0028

摘要：利用美国阿拉斯加州Nome Ap站点（64.5°N，165.43°E）无线电探空仪约8年的无线电探空观测数据，分析了高纬度地区低平流层惯性重力波的特征。基于矢端曲线法以及Lomb-Scargle谱分析法，从纬向风、经向风和温度廓线中提取了低平流层惯性重力波，统计分析了惯性重力波的波参数及其季节变化。统计研究发现，在春、秋、冬季，惯性重力波向西传播占主导地位，而在夏季，向东传播略显优势，这是由于背景风滤波效应导致惯性重力波传播方向的差异性。在所有月份中向上传播的惯性重力波均占绝对优势，冬季向下传播的惯性重力波明显增加，这是因为冬季强烈极涡活动激发出向上和向下传播的惯性重力波。多年平均的纬向动量有一个较大的净垂直通量（-0.30 mPa），表明高纬地区重力波的活动会对极区平流层涡旋有一个拖曳效应。
关键词：惯性重力波;无线电探空仪;矢端曲线法;Lomb-Scargle谱

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发布时间：2021-01-26

物理学

Pt/Nb：SrTiO₃肖特基结的电阻变换效应和光响应特性
谢帅,李美亚,张源
2020, 66(6): 552-560. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0167

摘要：制备了Pt/Nb：SrTiO₃肖特基结，测试了该器件的电阻变换和光响应特性。该器件的最大阻变（resistive switching,RS）倍率达到1.1×10⁶，有较好的翻转和保持性能，并且具有多级存储特性。对器件施加紫色（405 nm）和红色（650 nm）激光光照，可观察到明显的光响应特性，特别是器件在高阻态下的光响应具有显著的开关特性。实现了光照对Pt/Nb：SrTiO₃器件阻变的调控以及电压对器件光响应的调控。对实验结果的分析表明，Pt/Nb：SrTiO₃的阻变以及光响应现象来源于Pt/Nb：SrTiO₃界面肖特基势垒及附近缺陷对电子的束缚/解束缚。该器件在多级阻变存储器以及多功能光电传感器中有潜在的应用价值。
关键词：电阻变换;光响应;肖特基结;载流子束缚/解束缚

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发布时间：2021-01-26
N=3的自旋链上二比特量子信息传输的调控
王清亮,任恒峰
2020, 66(6): 561-564. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0125

摘要：利用对角化哈密顿矩阵的方法，研究了中心对称、两端反向的弱磁场对N=3的自旋链上二比特量子信息完美传输的影响。此时，实现二比特量子信息完美传输的时间条件不仅仅取决于体系自身，还取决于该外加磁场。借助该磁场的影响，提出了对N=3的自旋链上二比特量子信息完美传输进行量子调控的理论方案：缩短信息完美传输的时间可通过增大近邻格点磁场的差值来实现，反之，延长信息完美传输的时间则可通过减小该差值实现。
关键词：量子信息传输;量子比特;自旋链;量子调控

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发布时间：2021-01-26
Pt/NiO/Nb：SrTiO₃异质结的阻变、光响应及磁性
丁华琪,朱永丹,程向阳,谢帅,李美亚
2020, 66(6): 565-571. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0054

摘要：利用脉冲激光沉积法在Nb：SrTiO₃（NSTO）单晶衬底上制备了NiO薄膜并构筑了Pt/NiO/NSTO异质结器件。该器件表现出典型的双极性阻变行为，具有多级电阻变换特性和优异的保持与翻转性能。在光照作用下，器件高阻态（high resistance state，HRS）的电阻值减小到暗场下电阻值的约1/100，而低阻态（low resistance state，LRS）的阻值无明显变化。对器件磁性的研究表明，LRS下的饱和磁化强度明显高于初始态（initial state，IS）和HRS下的饱和磁化强度。这些结果归因于NiO/NSTO界面的电子注入束缚/解束缚和氧空位迁移。该器件在非易失性多级存储、光敏、磁电等多功能器件中有潜在的应用价值。
关键词：Pt/NiO/Nb：SrTiO₃异质结;电阻变换;光响应;磁性

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发布时间：2021-01-26

化学

水液相环境下两性脯氨酸分子旋光异构的理论研究
刘军,潘宇,李加欢,赵祥云,戚铭,刘新越,刘芳,王佐成
2020, 66(6): 572-582. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0167

摘要：采用密度泛函理论的M06-2X方法结合自洽反应场理论的SMD模型方法，研究水液相下两性脯氨酸（Pro）分子的旋光异构，考察了Pro以氨基氮和羰基氧为氢迁移桥梁的旋光异构反应通道。势能面计算表明：Pro异构成中性亚氨基酸，羧羟基再旋转后，以氨基氮为氢迁移桥梁的反应通道最具优势，决速步的自由能垒是237.8 kJ·mol^-1；Pro异构成中性亚氨基酸后，以氨基氮为氢迁移桥梁的反应通道是亚优势通道，决速步的自由能垒是245.9 kJ·mol^-1；Pro直接以羰基氧为氢迁移桥梁的反应通道是季优势通道，决速步的自由能垒是250.6 kJ·mol^-1；Pro异构成中性亚氨基酸，再以羰基氧为氢迁移桥梁的反应通道是劣势通道，决速步的自由能垒是306.0 kJ·mol^-1。二聚水的催化使优势通道的决速步能垒降到101.9 kJ·mol^-1。
关键词：脯氨酸;旋光异构;密度泛函理论;自洽反应场理论;过渡态;能垒

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发布时间：2021-01-26
噻吩骨架的构建和2，3，5位的选择性修饰
范威
2020, 66(6): 583-588. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0193

摘要：在55 ℃微波辐射条件下，以叔丁醇钠催化硫氰基芳基乙酮和苊酮，通过环加成、原位开环、消除等过程，合成了多取代噻吩衍生物。该反应在构建噻吩骨架的同时实现了2，3，5位的选择性修饰。产物经红外光谱（IR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）和高分辨质谱（HRMS）表征，产物3a的结构得到了单晶确认。该合成方法产率优良、反应时间短、温度适宜。
关键词：选择性修饰;噻吩;微波辐射

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发布时间：2021-01-26

图像处理

基于孪生网络的全参考彩色图像质量评价算法
杨光义,叶凌轩,龙敏义,林漫晖
2020, 66(6): 589-596. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0160

摘要：针对彩色图像质量评价问题，提出了一种基于孪生网络的全参考图像质量评价算法。在特征提取阶段，将双卷积结构作为特征提取单元，分别提取参考图像块和失真图像块的不同维度特征。通过卷积和池化操作，充分融合提取的图像特征，然后通过两级全连接层和平均池化，得到最终的质量评价分数。分别在LIVE和TID2013数据集上展开训练和测试，并交叉进行跨库测试，均取得了较好的实验结果。实验表明，本文算法对彩色图像质量的评价表现出良好的主客观评价一致性，体现了优越的质量评价性能和良好的泛化能力。另外，本文算法结构简单，参数计算量少，能够实现端到端训练，有望作为反馈网络用于图像去噪等场合。
关键词：全参考;图像质量评价;孪生网络;端到端

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发布时间：2021-01-26
全局色调映射和局部对比度处理相结合的图像增强算法
赵海法,朱荣,杜长青
2020, 66(6): 597-604. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2019.0011

摘要：由于环境光照不足和亮度不均等客观因素的影响，低光照环境下采集的图像容易出现细节丢失和对比度降低等现象，现有的增强算法容易导致过曝光和细节处理不当等问题。针对上述问题，提出了一种全局色调映射和局部对比度处理相结合的图像增强算法。首先，将低照度图像从RGB颜色空间转换到HSI颜色空间；其次，采用自适应全局色调映射增强的方法对HSI空间图像的亮度分量I进行亮度增强；最后，通过局部对比度处理增强图像的细节，以期在对全局亮度进行增强的同时充分保留图像细节。实验结果表明，本文提出的算法能够有效提高低照度图像的整体亮度和对比度，增强图像细节，降低噪声，获得视觉效果良好的清晰图像。
关键词：低照度;自适应;图像增强;色调映射;对比度增强

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发布时间：2021-01-26

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