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高等教育领域数字化综合服务平台
一种目标的数字化模型生成与驱动技术
1.痛点问题
本项预期成果是解决复杂场景中目标三维数据重建、驱动的关键技术。
针对实际应用中复杂运动场景，例如刚性运动的交通工具，变形移动行人等，传统的运动结构恢复方法在进行场景深度求解时无法确定每个单元结构的相对尺度，导致无法对复杂运动场景进行重建。在现有的深度估计、语义分割、位姿估计等相关技术，存在识别精度低、提取不到关键信息、应用场景单一等问题，无法满足大尺度场景应用的需求。
2.解决方案
本项目成果提出了一套面向目标、人体深度数据重建技术，有效实现对复杂运动场景下人、物的深度重建与驱动，有效解决现实场景目标的数字化模型生成与虚拟场景下的驱动映射问题。提出多模态采集、时空复用编码摄像方法，获取大景深、高时空分辨、丰富的精确场景视觉信息，基于超像素关系分析的深度重建方法，包括目标超像素分割，图像帧匹配，运动关系判定，通过时序传播与概率模型更新实现实时深度重建，提高最终三维重建模型的稠密度、鲁棒性、一致性和准确度。构建了基于深度卷积神经网络的目标实例检测与位姿估计框架，从目标对象观测图片提取其分割掩码并不断迭代更新，输入深度卷积神经网络进而得到目标6D位姿估计并进行迭代改进，从而实现目标在动态复杂场景下的位姿还原，克服了在光照、姿态变化、遮挡等不良因素环境下的目标位姿不准确问题，确保了目标6D位姿估计的鲁棒性与准确性。
合作需求
寻求在元宇宙、数字城市、自动驾驶、AR/VR、机器人、制造业等领域有相关技术开发、市场推广经验，能推广本技术落地的高科技企业，可以进行深度合作。
清华大学
2022-07-14
河流重金属迁移转化的一维分相模型软件
1.痛点问题
我国水体重金属污染给区域环境造成了一定危害，也给人体健康和生态安全带来了潜在威胁。目前，我国制定区域污废水重金属排放总量控制目标的方法采用目标总量管理模式，忽略了水体水质和底泥质量的约束性；如果考虑上述约束，又缺乏相应的技术手段支撑。特别地，能够预测含重金属污水进入河流后对水质和底质质量的影响，以及根据生态系统保护和修复目标确定污染减排控制要求等定量分析工具的缺失，制约了水污染控制与管理的精细化和精准化发展。为解决重金属容量总量管理和污染控制缺乏决策工具的问题，开发了河流重金属迁移转化的一维分相模型，以支持河流重金属污染过程模拟与相应容量总量定量计算。
2.解决方案
由于河流中重金属的演化规律非常复杂，影响因素众多，因此目前国内外对于河流中重金属数值模拟的研究尚不完善。考虑到基于化学反应动力学机理的模型构建复杂且不易与管理工作结合，而基于化学热力学平衡机理的模型存在过度简化从而不满足控制需求等问题，本项目采用迁移转化动力学机理予以建模。特别地，针对重金属在受纳河流中存在溶解态、悬浮颗粒态和底泥沉淀态的赋存特征，本项目突破已有经验模型、整体模型的局限，采用了分相模型的形式。
所开发的模型软件可用于定量刻画河流中重金属动态迁移转化规律。该模型系统具有分相特征，将河流体系划分为水相和底泥相，同时考虑推流迁移、纵向弥散、沉降作用、再悬浮作用，以及重金属在水相和底泥相之间的吸附解析作用等核心机理。采用一阶隐式欧拉算法实现模型的正向数值求解和预测，用于量化一维河流水相和底泥相中重金属在时间和空间上的迁移转化过程。
针对在流域/区域尺度上开展河流重金属污染管控的需求，本项目在构建重金属模拟模型的基础上，进一步开发了基于蒙特卡洛模拟的逆向算法，可用于估算同时满足水质和泥质要求的污染源最大排放量。当针对河流保护对象给定水质和泥质双重保护目标时，本项目开发的软件可作为在水相和底泥相浓度限值约束下控制排污口重金属总量的计算工具。
合作需求
（1）寻求在水污染监测与环境管理系统研发、生产、销售及运营服务的企业开展技术研发合作；
（2）寻求在生态环境、水利、市政等政府部门或事业单位及受环保部门重点监管的污染源企业的环境监测与管理相关应用场景对接资源。
清华大学
2022-07-04
水电站过渡过程整体物理模型试验平台
一种水电站过渡过程整体物理模型试验平台，包括循环水系统(1)、励磁同期保护系统(2)、调速控 制系统(3)、变频换相系统(4)、监控系统(5)、负荷系统(6)、量测系统(7)、模型机组系统(8)和模型水道系 统(9)，在该平台上可以进行大波动、小波动和水力干扰等过渡过程及其他相关问题的试验研究。其优点 是:本发明集成度高，工作性能稳定可靠，操作简易、控制精密，可有效的完成水电站过渡过程相关的 各项基础性与应用基础性试验。适用于大中小型常规模型水电站和模型抽水蓄能电站。
武汉大学
2021-04-13
利用自学习系统实现逼近理论极限的光学手性材料设计
随着纳米光子学的发展，具有超颖性质的人工微结构吸引了众多研究。针对日益增长的研究和设计需求，北京大学物理学院方哲宇及其研究团队实现了一种自洽的框架——BoNet，其结合了贝叶斯优化（Bayesian optimization）和卷积神经网络（convolutional neural network），实现了纳米结构对于超强光学手性的自学习。基于此框架，他们将纳米结构设计表示为图形，并输入卷积神经网络进行电场分布和反射光谱的学习，此过程不需要将纳米结构参数化为向量，因此最大化的保留了其几何信息和边界条件。同时，利用贝叶斯优化以实现对纳米结构远场光学手性的优化，并运用其采样样本反复训练神经网络实现自学习。利用BoNet，他们针对远场反射光谱的圆二色性进行优化并逼近了其理论极限(CD = 1)，同时利用神经网络匹配预测的近场电场分布，对获得的强光学手性进行分析解释。 此框架能够被直接推广用于其他光学性质的自学习优化，例如实现反常透射，偏振态调制和相位调制。更进一步的，此方法论能够帮助设计更多的，具有良好光学性质和运用价值的纳米光子学器件，比如消色差超透镜，超灵敏的微传感器以及智能超表面等。此研究同时能够启发更多数据驱动的研究，通过利用人工神经网络和其他机器学习的方法，实现对传统科学研究的新探索，在制药，引物设计，固体结构分析上启发新突破。 该工作于2019年11月19日在线发表于学术期刊《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上，题为“Self-Learning Perfect Optical Chirality via a Deep Neural Network”(DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.213902)。北京大学物理学院方哲宇研究员是本文的通讯作者，李瑜，徐优俊，姜美玲为该文的共同第一作者，北京大学定量生物学中心来鲁华教授为合作者，北京大学为唯一通讯作者单位。该工作得到得到了科技部、教育部、国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、北京大学纳光电子前沿科学中心、量子物质科学协同创新中心、北京大学高性能校级计算平台、北京大学生命科学中心高性能计算平台等单位的支持。用于近远场计算的神经网络结构表征实现了逼近理论极限的高手性，并利用神经网络对近场分布进行分析
北京大学
2021-04-11
主动式偏振目标增强的共光路全景环带光学成像装置
本实用新型公开了一种主动式偏振目标增强的共光路全景环带光学成像装置，包括全景环带偏振照明系统与全景环带偏振成像系统；全景环带偏振照明系统与全景环带成像系统共光路，由全景环带透镜、后续镜组、偏振分光组件及靶面依次排布组成；偏振分光组件一侧的靶面为照明光源，另一侧的靶面为成像相机。本实用新型实现了大视场范围高对比度的关键目标探测，利用目标物体和背景物体保偏性能的差异，可增强关键目标物体与背景环境的对比度，有利于目标探测与追踪。采用主动成像方式可以提供更真实有效的物体保偏性能信息。本实用新型采用共光路设计，提高了对振动等环境因素的稳健性，装置结构紧凑，体量轻巧，可适用于较为恶劣的工作环境。
浙江大学
2021-04-13
一种光学模铁磁共振增强的多层膜及其制备方法
高频软磁薄膜的铁磁共振频率是集成化微磁电感的上限工作频率。受限于较低的声学模共振频率，当前微磁电感的频率较低。基于光学模共振的软磁薄膜具有非常高的共振频率，将成为提高微磁电感频率的新突破口。本发明主要介绍了实现光学模共振的多层膜结构及其制备方法，有望用于制备集成化微磁电感或其他磁性薄膜集成器件。本发明所述的光学模共振是从未使用过的新原理，基于光学模共振的高频软磁薄膜材料及其集成电路工艺兼容性制备方法，将有利于将其推广到集成电路磁性元器件的各个应用环节，例如，微磁电感、隔离器、耦合器、滤波器等等，具有广阔的应用前景。
青岛大学
2021-04-13
基于复数互相关的微血管光学造影及抖动补偿方法与系统
本发明公开了一种基于复数互相关的微血管光学造影及抖动补偿方法及系统，该方法结合光学相干层析成像技术的三维空间分辨能力以及动态散射技术的空间运动分辨能力，以一定时间间隔、对同一空间位置或聚焦光斑具有一定的空间相关性的位置进行多次重复的OCT成像，其中，静态组织背景的散射信号不随时间改变，而动态血红细胞的散射信号随时间改变。据此可以在OCT信号中分辨出血流信号，实现基于血流运动特征的微血管光学造影。本发明不受相位整体扰动的影响，不需要进行相位矫正；血流信号的提取与图像整体错移的矫正都基于复数互相关算法，可以并行实现。
浙江大学
2021-04-13
一种具有超宽调谐范围的灵活宽型光学滤波器
本发明公开了一种具有超宽调谐范围的灵活宽型光学滤波器， 包括双光纤准直器、第一三棱镜、第二三棱镜、光束扩束系统、光栅、 准直透镜、平面反射镜、第一楔形反射镜和第二楔形反射镜。本发明 通过两个活动的三棱镜使三个不同中心波长的入射子波段以不同角度 入射到光栅上得到三个不同中心波长调谐子波段；利用电子机械器件 改变光栅的角度，实现衍射中心波长的不同衍射角度；改变两个楔形 反射镜的位置和相对间距，从而改变出射波长的中心波长和
华中科技大学
2021-04-14
双光学放大倍率图像采集装置及图像采集控制处理系统
通过采用两个不同光学放大倍率图像采集系统，进行巧妙的光路切换，实现了针对检测对象变换图像分辨率的要求，有效解决了高密度PCB检测速度和微小元件检测准确度的矛盾，破解了长期困扰自动光学检测技术领域共性技术难题；应用企业已累计生产销售682台套，用户已达到300多家，部分产品出口到了欧盟、东南亚等国家和地区，打破了相关高端设备一直被国外设备垄断的局面，有效促进了行业的技术进步。
华南理工大学
2021-04-14
基于光学超颖表面的多维信息复用防伪标识与加密技术
本成果将全息技术与位置复用、偏振复用、共形超颖表面、非对称传输、结构色、相变材料、轨道角动量调控等超颖表面相关特性相结合，设计出了多种基于光学超颖表面的多维信息复用防伪标识，为提升光存储技术的存储密度和防伪加密性能提供了新的解决方案，具有极大的设计优势和应用前景。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
近年来，超颖表面作为一个新兴的研究领域发展迅速，其强大的波前调控能力和与生俱来的超薄、紧凑的性质非常适合应用于光学加密、防伪领域。为了推进超颖表面的实用化发展，增加其信息容量，项目组在超颖表面的多维信息复用领域做出许多努力。将全息技术与位置复用、偏振复用、共形超颖表面、非对称传输、结构色、相变材料、轨道角动量调控等超颖表面相关特性相结合，设计出了多种基于光学超颖表面的多维信息复用防伪标识，为提升光存储技术的存储密度和防伪加密性能提供了新的解决方案，具有极大的设计优势和应用前景。
基于光学超颖表面的多维信息复用防伪标识与加密技术信息容量大，能提供多层次的防伪特征；必须采用电子束刻蚀系统进行加工，设计制造难度高，极难仿制和伪造；面积小，外表精致，不影响产品或证件的外观；具有极高的唯一性，由于全息算法的特性，即使对应的全息再现像完全相同，也可以通过对比SEM图来从根源上避免伪造。该技术代表着未来光学加密、防伪技术的发展方向，可作为数据存储、模式识别、信息处理和光学加密的平台，有望在增强现实、智能手机等人机交互领域及防伪、信息加密等信息安全领域发挥关键作用。
北京理工大学
2022-08-17