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oe1(光电查) - 科学论文

20 条数据
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  • 通过频谱分析对光电容积脉搏波信号进行实时信号处理，以估算按需和连续心率

    摘要： 在医疗应用中，心率是反映人体健康信息的重要生命体征之一。如今，PPG传感器的发展使得相较于心电图（ECG），能以更低的硬件成本开发出经济实惠的心率监测设备。本文提出一种高效算法，通过对PPG信号进行频谱分析来检测心率。采用该算法计算心率时，通过率为99.2%，平均绝对百分比误差（MAPE）为1.59%，平均绝对误差（MAE）为1.20次/分钟，参考接近因子（RCF）为0.989。首个可靠心率输出在第6.5秒出现，这是可能实现的最短时间。该算法运行速度为2MIPS，内存占用为18KB。因此，所提方法可集成至任何低成本实时嵌入式平台，以精确测量心率。

    关键词： PPG（光电容积描记法）、快速傅里叶变换、心率、平滑处理、频域、FFT（快速傅里叶变换）、光电容积图、降采样

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 奇异谱分析滤波与傅里叶逆变换：一种利用低成本霍尔扫描系统高效快速提升电流密度图分辨率与质量的方法

    摘要： 我们提出了一种比奥-萨伐尔反演方案，该方案针对任意二维或具有平面结晶的块状高温超导（HTS）样品，能以更高分辨率和精度确定电流密度分布图，且计算成本仅为传统方法的几分之一。本方案的起点是通过霍尔扫描显微镜获得的电流产生的垂直磁场分量分布图。使用商用级设备扫描真实样品时，此类分布图存在噪声干扰，其误差是限制所有比奥-萨伐尔反演方案精度的关键因素。本方案的核心创新在于对霍尔探头分布图进行奇异谱分析（SSA）滤波，该方法能在不引入场图伪影的前提下消除测量噪声或漂移等误差?；舳酵肥莸腟SA滤波在此任务中表现卓越，使得最终磁场分布图无需采用超定QR反演，从而允许对比奥-萨伐尔问题进行傅里叶反演。我们将霍尔扫描测量的SSA滤波与基于快速傅里叶变换（FFT）的比奥-萨伐尔反演相结合，应用于HTS带材堆叠的模拟与真实样品。该算法在病态条件导致傅里叶反演失效的情况下仍能有效工作，且以传统QR反演几分之一的成本实现更精细的分辨率。所有案例的计算结果均通过物理与统计有效性检验，在三维样品中还能给出样品各层循环电流密度的深度加权平均值。

    关键词： 霍尔磁强计、SSA滤波、快速傅里叶变换、高温超导带材、毕奥-萨伐尔反演

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 用于提高STEAM脉冲序列所获光谱信噪比的快速帕德变换

    摘要： 背景/目的：单体素波谱分析（SVS）常规采用两种脉冲序列——点分辨波谱（PRESS）和刺激回波采集模式（STEAM）。虽然STEAM较PRESS具有多项优势，但PRESS的信噪比（SNR）优势使其成为SVS的首选。采用快速帕德变换（FPT）替代快速傅里叶变换（FFT）可能提升STEAM脉冲序列产生的信号信噪比，从而发挥其技术优势。本研究旨在评估并比较使用FPT与FFT时STEAM脉冲序列的噪声均方根值（RMS）及信噪比。 材料与方法：在19厘米丙烯酸圆柱体内构建明胶仿体，包含正常/肿瘤两部分。使用3T磁共振扫描仪进行SVS检测。STEAM脉冲序列参数设置为：TR=2000毫秒，TM=10毫秒，TE分别为20/135/270毫秒，数据点数1024/512，体素大小1立方厘米。原始数据处理分别采用FFT与FPT估计算法生成波谱，评估胆碱（Cho）与肌酸（Cr）代谢物的噪声RMS值及信噪比。 结果：数据显示，FPT处理的波谱噪声RMS值较FFT降低3619.01%-14252.94%（p<0.00001）。FPT处理的波谱中Cr1峰与Cho峰信噪比分别提升超过96.80倍和97.18倍（0.00006<p<0.02）。 讨论：FPT处理的噪声RMS值较FFT降低达数千个百分点，这种显著的噪声降低带来信噪比的显著提升。FFT处理的Cr1与Cho峰信噪比范围为41.55-120.32，而FPT处理对应范围为1719.99-9744.79，证实FPT与FFT的效率存在显著差异。 结论：研究表明，相较于FFT，FPT应用可提升波谱信噪比，因此在STEAM脉冲序列（其信噪比低于PRESS序列）应用中具有实用价值。我们应充分利用STEAM脉冲序列的技术优势。

    关键词： 磁共振波谱学、信噪比、STEAM脉冲序列、快速帕德变换、快速傅里叶变换

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 美国伊利诺伊州芝加哥(2019.6.16-2019.6.21)] 2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 基于快速傅里叶变换的c-Si太阳能电池及新兴技术高效地形分析技术

    摘要： 通过适当的织构化提高短路电流密度(Jsc)，可增强太阳能电池的光管理效果。采用共聚焦激光显微镜或原子力显微镜获取的地形图像用于研究织构化表面的粗糙度。利用快速傅里叶变换分离并筛选空间频率，这些数据将通过MountainsMap?软件进行分析。研究样本类型多样，包括织构化c-Si太阳能电池，乃至沉积在硅金字塔上的钙钛矿晶粒构成的叠层器件。该方法能以快速、自动且可重复的方式提取结构、形貌和几何参数结果，具备良好的处理通量以实现统计分析。

    关键词： 空间频率、快速傅里叶变换、粗糙度、硅

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于非线性滤波的水下图像增强FPGA实现

    摘要： 背景/动机：统计分析表明，这些系统面临各种恶劣水下环境，需采用FPGA等低功耗设备。方法/自主水下航行器采集的光学图像需进行预处理——由于非均匀光照导致的水下图像退化问题，通过非线性滤波进行校正并在FPGA中实现。作为滤波器实现的一部分，在FPGA中完成了二维快速傅里叶变换(FFT)及其逆变换与对数运算的部署。采用行/列一维FFT先行计算再合成为二维FFT的架构，该方案因其固有并行性特别适用于图像处理等需要高度并行化的算法?；谄德实穆瞬ㄔご矸椒ǔ晒Ω纳屏嗽纪枷竦闹狈酵夹Ч?。本研究估算了实现结构的器件利用率，创新性地运用了FFT及其逆变换与对数运算的实施方案，该方法可推广至FPGA实现的数字信号处理应用。电缆探测、导航等无人水下航行器需自动化图像预处理功能，这类设备应配备FPGA等低功耗器件以满足长期水下作业需求。

    关键词： 非线性滤波、快速傅里叶变换、现场可编程门阵列、自主水下航行器、水下图像增强

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 扎哈罗夫-鲁本奇克方程的两种数值方法

    摘要： 本文提出了两种数值方法用于近似求解扎哈罗夫-鲁本奇克方程（ZRE）。第一种方法是有限差分积分器傅里叶伪谱法（FFP），该方法具有隐式特性，在离散L2范数下能达到最优收敛速率O(N?r + τ2)，且对网格比无任何限制。第二种方法采用傅里叶伪谱法进行空间离散，结合指数波积分器进行时间积分，并通过快速傅里叶变换加速离散非线性系统的数值计算。文中给出了数值算例以验证新方法的有效性和精确性。

    关键词： 无条件收敛、傅里叶伪谱方法、指数波积分器、快速傅里叶变换、扎哈罗夫-鲁本奇克方程

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE TENCON 2019 - 2019年IEEE第十区会议(TENCON) - 印度科钦(2019.10.17-2019.10.20)] TENCON 2019 - 2019年IEEE第十区会议(TENCON) - 电光传感器系统差分检测的低频有效性

    摘要： 本文描述了差分检测在电光（EO）传感器系统中降低低频区域激光噪声的有效性。提高信噪比（SNR）对于扩展电光传感器系统的应用是必要的。在先前的工作中，光学接收器采用交流耦合来消除直流（DC）信号。因此，无法评估差分检测的低频有效性。为此，本研究改进了光电二极管偏置电路以实现直流耦合测量。

    关键词： 相量图，差分检测，快速傅里叶变换，信噪比，电光传感器

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于激光阵列扫描热成像技术（LAsST）的碳纤维增强复合材料层压板亚表面缺陷检测

    摘要： 采用激光阵列扫描热成像技术（LAsST）检测碳纤维增强复合材料（CFRP）的亚表面缺陷。制备了一系列CFRP底面平底孔（BFHs）用于LAsST检测。运用截断伪静态矩阵重建（TC-PSMR）方法对热响应信号进行重建，通过快速傅里叶变换（FFT）、主成分分析（PCA）和偏最小二乘回归（PLSR）处理热响应信号，分别形成FFT图像、PCA图像和PLSR图像。计算缺陷的信噪比（SNRs），以此评估不同后处理算法的缺陷检测能力。实验结果表明：基于FFT相位的图像与PLSR图像具有更高的信噪比，FFT幅值图像和PLSR图像能准确表征缺陷尺寸。

    关键词： 快速傅里叶变换、激光阵列扫描热成像、偏最小二乘回归、碳纤维增强复合材料

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 单层GaTe中晶界诱导的超低阈值随机激光

    摘要： 随机激光是在无序介质中实现的一种激光现象，近年来引起了广泛关注。实现强随机激光的关键在于无序结构晶界间产生强烈且反复的散射。本文报道了一种基于单晶多晶GaTe微片的随机激光器（RL），其激射阈值仅为4.15 kW cm-2，比已报道的单根GaN微丝随机激光器低约1-2个数量级。多晶GaTe微片中减小的晶粒尺寸显著增强了光散射与俘获效应，从而实现了超低阈值。我们还研究了空间局域腔体尺寸对泵浦强度分布和温度的依赖性。该研究为制备低阈值、小尺寸的随机激光器提供了可行途径，为拓展随机激光器的诸多潜在光电子应用开辟了新方向。

    关键词： 快速傅里叶变换，随机激光，碲化镓，超低阈值，晶界

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 稳态辐射传输方程积分形式的快速算法

    摘要： 我们研究了具有各向同性与各向异性散射的稳态辐射传输方程的积分形式及快速算法。当散射项在单位球面上为光滑卷积时，通过二维傅里叶变换和三维球谐变换在角域进行模型降阶，可显著减少自由度数量。所得傅里叶系数或球谐系数满足第二类Fredholm积分方程。我们研究了该方程的唯一性并给出了先验估计。对于均匀介质，可采用FFT与迭代法高效求解该积分方程；对于非均匀介质，则改用递归骨架化分解方法。数值模拟表明，所提算法在均匀与非均匀介质中、以及在输运与扩散机制下均具有高效性。

    关键词： 快速傅里叶变换、辐射传输、Fredholm积分方程、各向异性散射、快速算法、递归骨架化

    更新于2025-09-22 17:18:58