高效的基于傅里叶单像素成像的亚像素级边缘检测技术

针对无法实现先验的边缘检测场景,并解决边缘提取效率过低的问题,提出一种更高效的基于傅里叶单像素成像的亚像素级边缘检测方法。该方法结合快速傅里叶单像素成像,减少图像算法的相移步数,在原有四步相移的基础上分别实现了三步相移与两步相移边缘检测。该算法上的改进能够在同等采样数下扩大参与边缘提取的频谱宽度,从而提升边缘提取效率。数值仿真结果表明,与四步相移亚像素级边缘检测相比,无噪声条件下两步相移在655~13 100次左右的采样数区间内峰值信噪比增长幅度高出2.27 dB,噪声条件下低于0.054噪声浮动比率时两步相移方法可以获得比四步相移更高的边缘提取质量。该方法可以一定程度上提升边缘提取效率,同时促进单像素成像领域与图像处理方向的技术交叉和应用化发展。     

光子晶格中新颖的空间带隙孤子——饶毓泰基础光学二等奖介绍

光子晶格作为一种光学周期性离散体系,具有通常均匀介质所无法比拟的独特性质,它为空间离散孤子、表面波以及衍射操控等一系列线性和非线性离散动力学行为的实验观测提供了便利条件,同时在全光路由、全光开关和光子计算机等方面具有重要的应用前景.文章简要回顾了南开大学的研究小组近期在二维光子晶格中有关空间带隙孤子的一系列研究工作,包括二维基本带隙孤子、类偶极带隙孤子、带隙孤子串以及涡旋带隙孤子等.在有的实验过程中,文章作者清晰地观测到探测光束的频谱整形,波常数从具有反常衍射的导带底部演化到光子禁带中,并且通过干涉图反映     

Fabrication and investigation of ferroelectric memristors with various synaptic plasticities

In the post-Moore era, neuromorphic computing has been mainly focused on breaking the von Neumann bottlenecks. Memristors have been proposed as a key part of neuromorphic computing architectures, and can be used to emulate the synaptic plasticities of the human brain. Ferroelectric memristors represent a breakthrough for memristive devices on account of their reliable nonvolatile storage, low write/read latency and tunable conductive states. However, among the reported ferroelectric memristors, the mechanisms of resistive switching are still under debate. In addition, there needs to be more research on emulation of the brain synapses using ferroelectric memristors. Herein, Cu/PbZr_0.52Ti_0.48O₃ (PZT)/Pt ferroelectric memristors have been fabricated. The devices are able to realize the transformation from threshold switching behavior to resistive switching behavior. The synaptic plasticities, including excitatory post-synaptic current, paired-pulse facilitation, paired-pulse depression and spike time-dependent plasticity, have been mimicked by the PZT devices. Furthermore, the mechanisms of PZT devices have been investigated by first-principles calculations based on the interface barrier and conductive filament models. This work may contribute to the application of ferroelectric memristors in neuromorphic computing systems.     

散射效应强化纳米颗粒悬浮液太阳能吸收性能

本文基于有限元法-蒙特卡洛法研究了散射效应对纳米流体太阳能吸收性能的影响。结果表明,在一定范围内增强纳米流体的散射能力可以提高纳米流体的太阳吸收效率。此外,将具有强散射能力的TiO₂纳米颗粒分散到Au纳米流体中,通过调控TiO₂纳米颗粒的体积分数(f_v-TiO₂),在考虑纳米流体稳定性的同时,可以提高混合纳米流体的太阳能吸收效率。当f_v-TiO₂=0.05%时,混合纳米流体的太阳吸收效率提高了16.6%(f_v-Au=0.0005%,厚度d=5.0 cm)。对于强散射的纳米流体,增大d,可以进一步提高混合纳米流体的太阳能吸收效率。当d=5.0 cm时,混合纳米流体的太阳吸收效率为78.7%,比d=1.0 cm时高35.7%(f_v-Au=0.0005%,f_v-TiO₂=0.05%)。     

融合欧拉弹性能及边缘检测项的图像分割模型

欧拉弹性能量作为正则项已经被成功应用于图像处理模型中.Egil Bae等人在L²欧拉弹性模型的基础上提出的ECV-L1模型具有偏向于分割凸轮廓的性质,但分割结果易受参数及弹性项的影响,使得分割结果不易紧贴目标物体边缘.在ECV-L1模型基础上引入边缘检测项提出新模型,并应用增广拉格朗日算法和交替方向乘子法对新模型进行数值求解.数值实验表明,新模型具有使分割结果保持为凸的性质,同时新模型的分割结果更易靠近目标物体边缘.     

基于二值化计算鬼成像的图像隐藏方法

图像隐藏技术在当今大数据时代扮演着重要角色,尤其在版权保护和保密通信等领域中有着巨大的应用价值。提出了一种基于计算鬼成像的图像隐藏方法,目标图像经过计算鬼成像系统加密,随机散斑作为系统密钥,将密文进行二值化后的结果采用最低有效位算法嵌入到宿主图像中,利用相应的水印提取规则和二阶相关算法恢复目标图像。仿真结果表明,该方法具有较好的隐蔽性,嵌入水印图像的峰值信噪比可以达到50 dB,授权用户可以用密钥获得目标图像,同时,所提方案有一定的容错能力,对椒盐噪声和图像裁剪具有一定的鲁棒性。     

Anomalous Metallic State Driven by Magnetic Field at the LaAlO3/KTaO3(111) Interface

The origin of the quantum superconductor to metal transition at zero temperature in two-dimensional superconductors is still an open problem, which has caused intensely discussion. Here, we report the observation of a quantum superconductor-to-metal transition in La Al O₃/KTa O₃(111) interface, driven by magnetic field. When a small magnetic field perpendicular to the film plane is applied, the residual saturated resistance is observed,indicating the emergence of an anomalo...     

Gate tunable Rashba spin-orbit coupling at CaZrO3/SrTiO3 heterointerface

High mobility quasi two-dimensional electron gas (2DEG) found at the CaZrO₃/SrTiO₃ nonpolar heterointerface is attractive and provides a platform for the development of functional devices and nanoelectronics. Here we report that the carrier density and mobility at low temperature can be tuned by gate voltage at the CaZrO₃/SrTiO₃ interface. Furthermore, the magnitude of Rashba spin-orbit interaction can be modulated and increases with the gate voltage. Remarkably, the diffusion constant and the spin-orbit relaxation time can be strongly tuned by gate voltage. The diffusion constant increases by a factor of ～ 19.98 and the relaxation time is reduced by a factor of over three orders of magnitude while the gate voltage is swept from -50 V to 100 V. These findings not only lay a foundation for further understanding the underlying mechanism of Rashba spin-orbit coupling, but also have great significance in developing various oxide functional devices.     

光子晶格中新颖的空间带隙孤子——饶毓泰基础光学二等奖介绍

光子晶格作为一种光学周期性离散体系,具有通常均匀介质所无法比拟的独特性质,它为空间离散孤子、表面波以及衍射操控等一系列线性和非线性离散动力学行为的实验观测提供了便利条件,同时在全光路由、全光开关和光子计算机等方面具有重要的应用前景.文章简要回顾了南开大学的研究小组近期在二维光子晶格中有关空间带隙孤子的一系列研究工作,包括二维基本带隙孤子、类偶极带隙孤子、带隙孤子串以及涡旋带隙孤子等.在有的实验过程中,文章作者清晰地观测到探测光束的频谱整形,波常数从具有反常衍射的导带底部演化到光子禁带中,并且通过干涉图反映的相位关系验证了带隙孤子形成.实验的结果可以为其他离散系统中带隙孤子态的观测提供有益参考和启示.     

通过Scholl反应合成螺烯类纳米碳分子的研究进展

近年来,通过有机合成方式构建的结构精确的纳米碳材料备受关注,展现出独特的性质和广阔的应用前景.将具有螺旋手性的螺烯与大尺寸的分子基纳米碳结合,产生了一类独特的手性纳米碳分子,在手性光学、手性光电子学及自旋电子学等领域具有潜在的应用价值.然而,由于其特殊的螺旋结构及分子内较大的张力,这类纳米碳分子的合成颇具挑战.在合成螺烯类纳米碳分子的几类常用方法中,Scholl反应条件温和且十分高效,被广泛使用.从合成的角度出发,详细综述了通过Scholl反应构建螺烯类纳米碳分子的研究进展,并对该领域未来的发展提出展望.