本期目录
数学与物理学
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Ar原子与石墨片层相互作用的分子动力学研究
- 吴伟, 余新刚
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2025, 42 (4):
441-449.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.064
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摘要 (
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在EUV(extreme ultraviolet)光刻机中，多层膜反射镜在暴露于高能EUV辐射下会产生碳(C)沉积等污染，严重降低反射镜的反射率以至于降低光刻机的使用寿命。而EUV光对背景气体电离产生的EUV诱导等离子体对沉积碳有着较好的清洁作用。采用分子动力学方法对EUV诱导氩(Ar)等离子体与石墨状沉积碳的相互作用过程进行模拟，从Ar在石墨表面的吸附到大量Ar原子对石墨表面累计辐照进行研究。结果表明，Ar在石墨表面Hollow位点具有最稳定的吸附结构，当Ar在石墨表面扩散时倾向穿过C—C键中间的Bridge点向相邻Hollow点扩散。单个独立载能Ar在入射到石墨表面时会产生反射、吸附和扩散3种现象，这主要与Ar原子入射到石墨的位点有关。而当大量Ar累计辐照石墨时，根据入射Ar数量和能量的增多会产生多种缺陷并不断发展，使石墨层的强度大大减弱并产生物理溅射效果。
环境科学与地理学
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从生态系统服务到决策的过程链——基于671篇中文文献的分析
- 陈沛媛, 黄庆旭, 何春阳, 张金茜, 周昱辰, 白岩松
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2025, 42 (4):
460-471.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.087
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摘要 (
315 )
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利用荟萃分析方法，以1997—2021年间发表的生态系统服务主题的671篇中文论文为例，根据生态系统服务到决策的4要素过程链，定量和定性分析现有研究关注的主要过程链类型，并讨论未来的研究挑战。结果发现，生态系统服务虽受追捧，但完整纳入决策链过程的研究尚少。超过2/3的论文关注了过程链中1~2个要素，有2%的论文包含将生态系统服务应用于决策的完整过程链。生态系统服务在国家尺度的研究较少，对利益相关者的关注较薄弱。在生态调节要素上，粮食产量、生物量和植被净初级生产力是高频考虑因素。在社会经济调节因素上，粮食价格、GDP和人口是高频考虑因素。未来在将生态系统服务应用于决策的过程中，需要在生态系统服务评估方法的标准化、局地优化、时空尺度选择、利益相关者和公众参与以及情景分析上进一步加强，为指导实践和政策制定提供有力支撑。
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基于ARIMA模型的中亚粮食生产量时空变化分析与预测
- 高雪梅, 董晔, 许文强, 包安明, 钟秀凤
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2025, 42 (4):
472-486.
DOI: 10.7523/j.ucas.2024.017
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摘要 (
509 )
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选取中亚地区最为重要的小麦、大麦、玉米、燕麦、水稻等5类粮食作物作为研究对象，分析1992—2021年中亚粮食的单产、总量及播种面积的变化，研究中亚地区粮食波动性的区域化差异，并借助ARIMA模型对中亚未来粮食生产量进行预测。结果表明：1)1992—2021年中亚的粮食单产、总量及播种面积整体呈先减少后增加的趋势，三者的变化区间分别为：0.79～1.96 t/hm2、(0.14～0.37)×108 t、(0.14～0.23)×108 hm2，粮食单产及总量在2011年达到高点，分别为：1.96 t/hm2、0.37×108 t，粮食播种面积在1993年达到高点，为0.23×108 hm2；2)中亚地区的粮食波动性和周期性特征主要表现为粮食产量波动频繁，波动指数的绝对值超过5%的年份占比大，波动幅度较大，平均波动周期为2～4 a，属于短期波动，以古典波动为主，增长型波动极少；3)未来几年中亚的小麦、大麦、玉米、燕麦及粮食总产量均将呈上升趋势，而水稻产量呈下降趋势，与2021年相比，到2030年中亚的小麦、大麦、玉米、燕麦分别可增产(410.15，91.6，795.26，8.91)×104 t，增幅分别为20.1%、31%、299.2%、37.1%，水稻可能减产15.99×104 t，降幅为15.5%。
电子信息与计算机科学
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基于多尺度语义先验的街景图像修复算法
- 曾建顺, 吕炎杰, 覃驭楚
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2025, 42 (4):
496-507.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.089
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摘要 (
264 )
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城市街景图像作为重要的空间数据形式，在地图服务、城市环境三维重建与制图等领域具有广泛的应用价值。由于采集的街景图像面临干扰目标遮挡和隐私安全等问题，因而需要进行精细的预处理。针对街景图像预处理中的问题，提出基于多尺度语义先验特征引导的街景图像修复算法，用于生成更加真实自然的静态街景图像。首先，构建语义先验网络学习输入图像缺失区域的多尺度语义先验以增强上下文信息，语义增强生成网络利用先验转移模块自适应地融合多尺度语义先验和图像特征，同时引入多级注意力转移机制细化图像纹理信息；算法采用马尔可夫判别网络，通过对抗训练区分生成图像与真实图像，使得重建后的街景图像具有更强的真实感。基于Apolloscape数据集的实验证明，该算法在图像语义结构连贯性和细节纹理等方面取得了显著提升，算法的提出在解决街景图像中隐私问题的同时也可为实景化城市应用提供更可靠的基础数据。
简报
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基于热成像的非接触式睡眠呼吸暂停检测与分类
- 廖楚楚, 黄志蓓, 秦飞, 王奕权, 王涛, 童永刚
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2025, 42 (4):
538-546.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.066
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摘要 (
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睡眠呼吸暂停综合征是一种常见且潜在危害巨大的睡眠疾病，睡眠呼吸暂停的分类检测可为疾病诊断提供重要依据。基于视频的睡眠监测系统因其非接触性，适用于该疾病的普适性筛查，其中热像仪隐私保护性强，近年来开始受到广泛关注。提出一种基于热成像的睡眠呼吸暂停检测与分类方法，通过采集胸腹部运动的时序信息，构建不同生理机制映射下中枢性和阻塞性睡眠呼吸暂停的二维复特征空间，并基于其统计特性提出呼吸努力强度特征与呼吸努力异同度特征，进而实现这2类睡眠呼吸暂停的分类检测。实验结果表明2类睡眠呼吸暂停检测的准确率均超过97.0%，有效克服了视频中观测噪声和冗余信息导致的有效信息难以提取等问题，有望助力于睡眠疾病的实际筛查诊断。
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超声引导便携式脉管穿刺机器人
- 孙百强, 王重阳, 林鹏, 赫冠男, 姜振明, 毕建斌, 刘浩
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2025, 42 (4):
547-553.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.061
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摘要 (
319 )
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脉管穿刺介入手术是对目标脉管进行穿刺后插入导丝，精确到达患处进行治疗的一种现代微创治疗方式，具有创伤小、恢复快、安全性高等特点。但由于脉管的深度不同，如何对目标脉管进行定位并精准穿刺是穿刺介入手术的一个难点。目前的穿刺设备由于体积和重量原因并不适用于非临床条件下紧急建立脉管通路使用。为此，设计一种超声引导的便携式脉管穿刺机器人，该机器人通过超声设备观测脉管，利用机械结构将超声图像、穿刺针和目标脉管对准，再通过调节上下移动距离，实现对不同深度脉管的精准穿刺。该机器人体积小、重量轻，可以在非临床条件下便携使用。实验表明，相较于常规的穿刺方法，该机器人可减少患者的创伤，减轻操作者的操作难度，提高脉管穿刺的成功率。
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P2P-Loc:点到点微小人物定位
- 杨溢, 余学辉, 王岿然, 余文文, 王子鹏, 邹佳凌, 韩振军, 焦建彬
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2025, 42 (4):
554-564.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.072
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摘要 (
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边界框是视觉目标定位任务中最常用的标注方法。然而，由于边界框标注对大量精确标注的边界框的依赖，导致其在一些实际场景中难以应用。针对此问题，提出一种新的基于点标注的框架用来定位人体目标，将每个人标注为一个粗略点(CoarsePoint)而不是精确的边界框从而简化标注流程，该点可以是目标范围内的任何点。尽管这极大简化了数据标注的流程和代价，但CoarsePoint标注不可避免地降低了标签的可靠性，并在训练过程中造成网络混乱。因此，提出一种点自优化方法，以自我调整的方式迭代更新点标注。实验结果表明，所提方法有效减轻了标签的不确定性并逐步提高了定位性能，实现目标定位性能的同时可节省高达80%的标注成本。
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多重残差网络的多光谱遥感图像锐化方法
- 周庆泽, 郭擎
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2025, 42 (4):
565-575.
DOI: 10.7523/j.ucas.2023.086
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摘要 (
268 )
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针对传统的遥感图像锐化方法通常会导致锐化图像光谱失真的问题与目前基于深度学习的锐化方法利用网络层之间信息不充分的问题，结合深度卷积神经网络和残差网络的特性，提出一种基于多重残差网络的多光谱遥感图像锐化方法。该方法利用深度卷积网络和残差网络，设计深度残差模块，通过堆叠深度残差模块提取图像深层次的空间和光谱特征，同时利用残差建立子块与子块之间的跳跃连接，将梯度信息传递到更深的网络，避免梯度爆炸问题，使网络更加高效。实验基于WorldView-2的多光谱图像和全色图像进行模拟实验与真实实验，将实验结果与传统方法和现有深度学习方法进行比较。结果表明，该方法改善了传统方法存在的光谱失真现象；相较于现有的深度学习方法，能够学习到更深层次的图像特征，更好地保留图像的空间与光谱信息；全局相对光谱损失、光谱角映射、空间相关系数、整体质量评价指标和全局融合质量评价指标分别比深度卷积锐化网络方法提高24.4%、26.7%、6.2%、4.7%和6.3%。主观视觉评价、客观定量评价和光谱曲线表明，相比于传统的锐化算法以及常用的深度学习锐化算法，该方法在空间分辨率和光谱分辨率上都有显著提升，特别是对于复杂地物环境条件下的遥感图像。
