第一篇：CMP(化學機械拋光)技術發展優勢及應用

CMP(化學機械拋光)技術發展優勢及應用

CMP-化學機械拋光技術它利用了磨損中的“軟磨硬”原理，即用較軟的材料來進行拋光以實現高質量的表面拋光。在一定壓力及拋光漿料存在下，被拋光工件相對于拋光墊作相對運動，借助于納米粒子的研磨作用與氧化劑的腐蝕作用之間的有機結合，在被研磨的工件表面形成光潔表面151.CMP技術最廣泛的應用是在集成電路(IC)和超大規模集成電路中(ULSI)對基體材料硅晶片的拋光。而國際上普遍認為，器件特征尺寸在0.35 5m以下時，必須進行全局平面化以保證光刻影像傳遞的精確度和分辨率，而CMP是目前幾乎唯一的可以提供全局平面化的技術。其中化學機械拋光漿料是關鍵因素之一。拋光磨料的種類、物理化學性質、粒徑大小、顆粒分散度及穩定性等均與拋光效果緊密相關。此外，拋光墊的屬性(如材料、平整度等)也極大地影響了化學機械拋光的效果.隨著半導體行業的發展，2003年，全球CMP拋光漿料市場已發展至4.06億美元.但國際上CMP拋光漿料的制備基本屬于商業機密，不對外公布。1化學機械拋光作用機制

CMP作用機理目前還沒有完整的從微觀角度的理淪解釋。但從宏觀上來說，可以解釋如下:將旋轉的被拋光晶片壓在與其同方向旋轉的彈性拋光墊上，而拋光漿料在晶片與領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

底板之間連續流動。上下盤高速反向運轉，被拋光晶片表面的反應產物被不斷地剝離，新拋光漿料補充進來，反應產物隨拋光漿料帶走。新裸露的品片平面又發生化學反應，產物再被剝離下來而循環往復，在襯底、磨粒和化學反應劑的聯合作用下，形成超精表面，要獲得品質好的拋光片，必須使拋光過程中的化學腐蝕作用與機械磨削作用達到一種平衡。如果化學腐蝕作用大于機械拋光作用，則會在拋光片表面產生腐蝕坑、桔皮狀波紋;反之，機械拋光作用大于化學腐蝕作用則表面產生高損傷層.為了進一步了解CMP作用的本質，近年來國內外有很多關于CMP作用微觀機理的研究.清華人學王亮亮、路新春的研究表明:CMP中主要是低頻、大波長的表面起伏被逐漸消除，而小尺度上的粗糙度并未得到顯著改善;當顆粒直徑在10^-25 nm的范圍時，粒徑和粗糙度不存在單調的增減關系;桔皮的產生主要是拋光漿料中堿濃度過高所致。而北京交通大學張朝輝等根據Lei提出的CMP作用中納米流體薄膜理論，提出化學機械拋光過程中，受載的粗糙峰和被拋光的品片表面之間存在一納米量級的薄流體膜，形成了納米級薄膜流動系統，指出對納米級流動規律進行研究將有助r-了解化學機械拋光的作用機理，其中，在極薄的膜厚情況下的溫度場分析是一項迫切任務。同時，陳楊的研究也表明了相似的觀點:材料的去除首先源于化學腐蝕作用。一方面，在拋光領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

過程中晶片表面局部接觸點產生高溫高壓，從而導致一系列復雜的摩擦化學反應;在拋光漿料中的堿性組分和納米磨料顆粒作用下，硅片表面形成腐蝕軟質層，從而有效地減弱磨料對硅片基體的刻劃作用，提高拋光效率和拋光表面質量。另一方面，根據Preston公式: N RR=QWNV(其中，NRR為材料去除率;QW為被拋光材料的密度;N為拋光有效磨料數;V為單個磨料所去除材料的體積，包括被去除的硅叢體的體積V,和軟質層的體積V2)，軟質層的形成導致v增大(即化學腐蝕作用可促進機械磨削作用)，V1減小，從而有利于減小切削深度、增強塑性磨削和提高拋光表面質量。因此，在拋光漿料質量濃度相同的條件下，采用納米磨料拋光不僅有利于減小切削深度、提高拋光表面質量，同時由于有效磨料數N的急劇增大，還有利于提高拋光效率。應該指出的是，軟質層的厚度同拋光條件有關，就納米級磨料而言，相應的軟質層的厚度一般處于幾納米至十幾納米之間:而由于CMP是機械去除和化學去除相互作用的過程，因此難以通過靜態化學腐蝕測最軟質層的硬度。忽略拋光墊和其它一些因素的影響，拋光漿料的流動特性對CMP的行為有很大的影響。一般拋光漿料磨粒為圓形的納米級粒子，利用微極性流體可以模擬粒子的微旋運動對拋光性能的影響。張朝輝研究的模擬結果表明微極性將增加承載能力，從而有利于提高拋光速率。這一特性在低節距或低轉速下更為顯著，體現出尺寸依賴性。

領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

2化學機械拋光漿料

拋光漿料的成分主要由三部分組成:腐蝕介質、成膜劑和助劑、納米磨料粒子。拋光漿料要滿足拋光速率快、拋光均一性好及拋后易清洗等要求.磨料粒子的硬度也不宜太高，以保證對膜層表面的機械損害比較輕。

按pH值分類，拋光漿料主要分為兩類:酸性拋光漿料和堿性拋光漿料。一般酸性拋光漿料都包含氧化劑、助氧化劑、抗蝕劑(又叫成膜劑)、均蝕劑、pH調制劑和磨料。氧化劑起在被拋光物件表面發生氧化腐蝕作用，然后通過機械作用去除表面凸起部分，使物件表面平整:另外，氧化劑還能氧化基體表面形成一層氧化膜從而提高選擇性。助氧化劑起到提高氧化速率的作用。均蝕劑可使腐蝕均勻，從而使表面光滑細膩;抗蝕劑的作用是在被拋光物件表面與被腐蝕基體形成一層聯結膜，從而阻止腐蝕的進行以提高選擇性。而堿性拋光漿料中一般包含絡合劑、氧化劑、分散劑、pH調制劑和磨料。因為堿性拋光漿料僅在強堿中才有很寬的腐蝕領域，而且磨料易造成劃傷，所以應用遠不如酸性拋光漿料廣泛。對于不同的腐蝕基體要選擇不同的絡合劑:分散劑一般為大分子量非離子有機分散劑，其作用是保證漿料中的磨料不發生絮凝和沉降現象，并使磨料的勤度保持盡可能低，具有良好的流動性。下面主要介紹目前使用最為廣泛的幾種拋光漿料。

領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

2.1 CeO2拋光漿料

稀土氧化物CeO2具有很好的拋光性能，其特點是拋光速率高，對材料的去除率高，被拋光表面粗糙度和表面微觀波紋度較小，顆粒硬度低，對被拋光表面損傷較弱;其缺點是勃度大，易劃傷且高低選擇性不好，沉淀在介質膜_L吸附嚴重，為后續清洗帶來困難.CeO2拋光漿料廣泛應用于玻璃精密拋光、超大規模集成電路Sio2介質層拋光和單晶硅片拋光等，而現在國內外有很多研究也致力于CeO2拋光漿料對半導體襯底材料(如GaAs晶片)的拋光。

首先納米CeO2粒子通過化學吸附與拋光表面上的Sio2之間形成Ce-O-Si鍵，CeO2粒子將表面部分Sio2撕裂下來，進入溶液中;經過擴散，Sio2粒子又從CeO2粒子的表面脫落。Ce-O-Si鍵的形成與S-O-Si鍵的斷裂影響著拋光速率.化學吸附作用和機械撕裂作用同時影響著Si-O-Si鍵的斷裂。CeO2拋光漿料區別于傳統拋光活性強的拋光漿料都是強酸，它在堿性拋光環境下是兩性的，能同時吸附陽離子和陰離子，故有更好的拋光性能。鄉屯度、硬度、粒度、粒度分布、懸浮性、表面電性、表面活性和密度等都是影響其拋光性能的主要因素.粒度大的適合高速拋光，粒度小的適用于低速拋光圈.具有高拋光性能的納米CeO2目前的合成方法主要有:液相反應法、固相反應法、機械化學法。液相反應法包括:溶領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

膠一凝膠法、液相沉淀法、電化學法、水熱法、微乳液法、噴霧熱分解法等。張鵬珍等采用溶膠一凝膠法制備了平均晶粒度在13.3 nm且粒度分布均勻的納米CeO2粉體，經此CeO2拋光漿料拋光后的玻璃幕片表面粗糙度(Ra)可降到0.6nm左右，顯示了良好的拋光性能。Ming等(2a)也采用此法在常壓下制備納米CeO2,原料為硝酸飾錢、尿素和去離子水，通過加熱得到的CeO2粒徑為8 nm，具有立方體結構。電化學法制得的CeO2優點是粒子粒度很小，分散性也較好，工藝也相對簡單，但是產率較低。水熱法的優點是不需要進行高溫灼燒處理，避免了硬團聚。Verdon等在耐熔的合金容器中，于1.5 MPa和500%條件下進行水熱合成制得的納米CeO2晶型較好。BondioliF等利用固相反應在得到的CeO2產物尺寸為10-20 nm，且具有較好的尺寸分布.有研究表明，用機械化學法也能制成粒度在10-20nm的納米CeO2.Rajendran(291通過一種新的方法研究了CeO2拋光Si仇過程，發現CeO2的機械作用能加速其與Siq還原的化學反應，并且在拋光過程中存在Cc 3+與Ce0+兩種價態。

2.2 Si02拋光漿料

Si仇拋光料的優點是選擇性和分散性好，機械磨損性能較好，化學性質較活潑，后清洗過程廢液處理較容易，其缺點是硬度較高，易在被拋光物體表面造成不平整，且在拋光領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

漿料中易產生凝膠現象，對拋光速度的再現性有不良影響，同時會使被拋光物體表面產生刮傷。SiO2拋光漿料的pH值、磨料粒徑(50-200 nm)與分散度、濃度等都對其拋光效果有很大的影響。Si02拋光漿料用于硅片的拋光、層間介電層OLD)的拋光、妮酸鉀晶片的拋光、硬盤基片的拋光等。Siq拋光料的制備方法國內外有很多研究，從總體來說主要是分散法與凝聚法:分散法是通過機械攪拌將納米Si仇粉末直接分散到水中來制備Si02漿料的。用分散法制備Si02漿料主要包括以下3個過程:①納米Si02穎粒在液體中潤濕:②團聚體在機械攪拌力作用下被打開成獨立的原生粒子或較小的團聚體;③將原生粒子或較小的團聚體穩定住，阻止再發生團聚。采用分散法制備出的Si仇漿料濃度高、顆粒均勻、分散性好、純度高、黏度較小，但受粉體本身性能的影響特別嚴重。凝聚法是利用水溶液中化學反應所生成的SiO2通過成核、生長，采用各種方法脫除其中雜質離子得到納米Sio2水分散體系的一種方法，該法制得的Sio2漿料穎粒粒徑均一，形狀規整，純度與濃度也較高.王占銀以SiO2作為拋光漿料，分析了影響妮酸鏗晶片拋光效果的因素，通過優化工藝參數，使妮酸銼的表面粗糙度凡達到0.387 nmo雷紅制備了Sio2拋光漿料用來拋光鎳磷敷鍍的硬盤基片，表面形貌儀測得拋光后基片的表面粗糙度和波紋度分別為0.052 nm和0.063 nm,且基片表面無凹坑、電蝕等缺陷。另有研究領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

表明[301當Si02拋光漿料pH->9時，在拋光漿料中加入適量的活性劑和鰲合劑，能消除Si02凝膠現象，得到較好的拋光結果。目前，對影響Si02拋光漿料拋光效果〔高拋光速率、低表面損傷、高表面平整度、易清洗等)的各種因素(拋光漿料粒度、pH值、溫度、拋光漿料流速等)的研究己比較成熟.2.3 A1203拋光漿料

1998年日本COSMOS公司首次開發了納米級別的超細A1203微粉作磨料的納米級拋光劑，從而Al2o3拋光漿料廣泛應用于CMP領域，以納米Y-AI203為研磨粒子的漿料可用于集成電路生產過程中層間鎢、鋁、銅等金屬薄膜的平坦化及高級光學玻璃、石英品體和各種寶石的拋光等.A12o3場拋光漿料因具有選擇性低、分散穩定性不好、易團聚等缺點，往往在幾分鐘內就會出現沉淀，顆粒變粗，所以在拋光中表面劃傷嚴重，損傷層深，所以通常A1203拋光漿料要混合有機添加物一起使用并控制好工藝條件以達到良好的拋光效果。宋曉嵐等的研究表明，在y-A12偽固含量為6%的漿料中，加入異丙醉胺分散劑的用量為-y-A1203粉體質量的1%，同時控制漿料的pH值約為4，此時納米y-A12場粉末的潤濕性能最佳，漿料Zeta電位值較高，勃度較小，在該條件下可成功獲得長時間不沉降的穩定漿料。盧海參采用丙烯酞氯對超細氧化鋁進行表面改性，有效提高了氧化鋁拋光漿料的分領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

散性，進一步的研究表明材料去除速率隨壓力或下盤轉速先增大后減小，隨拋光時的延長，材料去除速率初期較人，后期變化趨于平緩。具有良好的抗靜電性和可擦性的A1203拋光漿料在國內已經研制出來，應用于磁性材料的精密拋光加工中。有研究表明,通過A1203外層包覆Si02形成殼一核性結構粒子拋光漿料拋光能很好地提高拋光性能，減低表面損傷和粗糙度，其機理可能為殼一核結構的緩沖效應和粒子之間的解聚作用。

3化學機械拋光技術發展趨勢

隨著計算機、通信及網絡技術的高速發展，對作為其基礎的集成電路的性能要求愈來愈高。集成電路芯片增大而單晶體管元件減小及多層集成電路芯片是發展的必然趨勢，使得CMP在集成電路行業的重要性越來越顯著，這對CMP技術提出了更高的要求。

在CMP設備方面，正在由單頭、雙頭拋光機向多頭拋光機發展;結構逐步由旋轉運動結構向軌道拋光方法和線形拋光技術方面發展;開發帶有多種在線檢測裝置的設備，如組裝聲學信號、力學信號、薄膜厚度及拋光漿料性質等在線測量裝置，并且結合目前的干進干出要求，將拋光后清洗裝置與拋光機集成來進行開發。在應用方面，CMP技術已從集成電路的硅品片、層間介質(ILD)、絕緣體、導體、鑲嵌金屬W.AI.Cu.Au及多晶硅、硅氧化物溝道等的平面化，拓展至領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

薄膜存貯磁盤、微電子機械系統(MFMS)、陶瓷、磁頭、機械磨具、精密閥門、光學玻璃和金屬材料等表面加工領域。在CMP拋光漿料方面，關鍵是要開發新型拋光漿料，特別是復合磨料拋光漿料，使其能提供高的拋光速率、好的平整度、高的選擇性以及利于后續清洗過程，以使磨料粒子不會殘留在芯片表面而影響集成電路性能。

CMP漿料有待于發展的技術有:磨料制各技術、漿料分散技術和拋光漿料配方技術。首先要解決的就是尺寸小、分散度大、硬度適中、均勻性好、純度高的納米磨料粒子。拋光漿料的排放及后處理工作最也在增大(出于環保原因，即使漿料不再重復利用，也必須先處理才可以排放)。而且，拋光漿料價格昂貴，如何對拋光漿料進行后處理，補充必要的化學添加劑，重復利用其中的有效成分，或降級使川，不僅可以減少環境污染，而且可以大大降低加工成本。拋光漿料的后處理研究將是未來的新研究熱點。另外一方面，復合磨料拋光漿料的研究也將是未來的趨勢之一，因為復合磨料拋光漿料在保持單一磨料拋光漿料優點同時也改善了其缺點，在國外已經出現了復合拋光磨料的研究報道，如A1203, Si02, CeO2各種單一拋光磨料互相通過包覆形成殼一核型的復合拋光磨料，集中各種單一拋光磨料的優點，從而配制出拋光效果更佳的新型復合拋光漿料。實驗表明，在較軟的磨料粒子外面包覆一層較硬的物質，可以在提高其拋光速率的同時領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

也保持了較高的選擇性;而在較硬的磨料粒子外面包覆一層較軟的物質，則可在保持其較高拋光速率的基礎上改善其拋光表面質量。如Lu等成功地在球形SiO2粒子外面包覆一層Ce02，并以其作為磨料制備復合拋光漿料與Sio2和Ce02拋光漿料進行拋光實驗的比較，研究表明，復合磨料具有更好的拋光效果。目前，CMP技術己經不局限于使用固體磨料，甚至出現了用氣體來進行拋光的技術(如HVPE技術等)，為拋光漿料的發展開拓了新的思路。

近年來，CMP技術得到了長足的發展，涌現出了不少新技術，例如:固結磨料化學機械拋光技術、電化學機械平坦化技術、無磨料化學機械拋光技術、無應力拋光技術、接觸平坦化技術和等離子輔助化學蝕刻平坦化技術等。

盡管CMP技術發展的速度很快，但目前對CMP技術的了解還處于定性的階段，需要解決的理論及技術問題還很多。如人們對諸如拋光參數(如壓力、轉速、溫度等)對平面度的影響、拋光墊一漿料一片子之間的相互作用、漿料化學性質(如組成、pH值、顆粒度等)對各種CMP參數的影響及其機理了解仍然甚少，因而定量確定最佳CMP工藝、系統地研究CMP工藝過程參數、建立完善的CMP理論模型、滿足各種超大型集成電路生產對CMP工藝的不同要求，是研究CMP技術的重大課題。由于缺乏有效的在線終點檢測技術，維持穩定的、一次通過性的生產運轉過程還存在困難，因而迫切需要開發領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

實用的在線檢測手段。一般在芯片工藝的最后幾個階段也需進行CMP加工，此時每個芯片的價值已達到數千至數十萬美元，因而，芯片表面殘留漿料的清除是CMP后清洗的主要課題。研制合適的CMP工藝、拋光設備及漿料以使去除速度高而穩定、片子的模內均勻性和片內均勻性都理想，且產生的表面缺陷少，是CMP技術發展的主要難題。4結語

綜上所述，CMP技術可用于各種高性能和特殊用途的集成電路制造，且應用領域口益擴展，已成為最為重要的超精細表面全局平面化技術，也是國際競爭的關鍵技術，其增長勢頭和發展前景非常可觀。深入研究和開發CMP技術，并形成擁有自主知識產權的材料和工藝，將促進我國IC產業的良性發展，提高我國在這一方面的國際地位，同時也將帶來了巨大的經濟和社會效益。

領升：拋光機 http://www.tmdps.cn

第二篇：無線光通信技術發展及其應用

無線光通信技術發展及其應用

一、無線光通信技術發展歷史

光在空氣中直接傳輸的通信方式稱之為無線光通信。也就是利用激光束作為信道在空間（近地或外太空）中直接進行語音、數據、圖像等信息雙向傳送的一種技術。又稱為“自由空間光通信”（Freespace opticalunicanon）或虛擬光纖（VirtualFiler）。無線光通信的出現比無線電通信要早得多。在兩千七百年前的周幽王時代，就有了利用烽火臺通信的方法。這是人類最早利用無線光通信的典型方式。后來，雖然人類社會的文明程度和科學技術得到了很大的提高，但是簡單的利用光傳遞信息的方式仍然在廣泛使用，例如紅黃綠交通信號燈、旗語等。不論是烽火臺，還是交通紅綠燈、旗語，它們都是利用大氣來傳播可見光，由人眼來接收。這些都是非常原始的無線光通信方式。其后許多年，無線光通信幾乎沒有什么太大的發展。

盡管如此，人們仍然沒有對無線光通信失去興致。以發明電話而著名的貝爾，在1876年發明了電話之后，就想到利用光來通電話。1880年，他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質，用硒晶體作為光接收器件，成功地進行了光電話的實驗，通話距離最遠達到了213m。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關于利用光線進行聲音的產生與復制》的論文，報導了他的光電話裝置。在貝爾本人看來：在他的所有發明中，光電話是最偉大的發明。這被認為是近代無線光通信的開始。1930年至1932年間，日本在東京的日本電報公司與每日新聞社之問實現了3 6kn，的無線光通信，但在大霧大雨天氣里效果很差。第二次世界大戰期間，無線光電話發展成為紅外線電話，因為紅外線肉眼看不見，更有利于信息保密。

利用光在大氣中傳送信息方便簡單，所以人們開始研究的光通信都是這種方式。但是光在大氣中的傳送要受到氣象條件的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、陰天、下霧等情況，信號傳輸受到很大阻礙。此外，太陽光、燈光等普通的可見光源，都不適合作為通信的光源，因為從通信技術上看，這些光都是帶有“噪聲”的光。也就是說，這些光的頻率不穩定、不單一，光的性質也很復雜。因此，要用光來通信，必須找到高強度的、可靠的光源。在此后的幾十年中，由于這項關鍵技術沒有得到解決，無線光通信就一直裹足不前。也正因此，貝爾的光話始終沒有走上實用化的階段。

1960年7月8日，美國科學家梅曼發明了紅寶石激光器，從此人們便可獲得性質與電磁波相似而頻率穩定的光源。激光器的發明對無線光通信的研究工作產生了重大的影響。研究現代化無線光通信的時代也從此開始。20世紀60年代后，隨著人們對通信的要求變得越來越強烈，無線光通信獲得了突飛猛進的發展。許多實驗室用氫-氖氣體激光器做了傳送電視信號和20路電話的實驗。也有的公司制成了語言信道試驗性通信系統，最大傳輸距離為600米。到70年代初無線激光通信己進入應用發展階段。然而1970年半導體激光器和低損耗光纖這兩項關鍵技術的重大突破，使光纖通信開始從理想變成可能，這立即引起了各國電信科技人員的重視，他們競相進行研究和實驗。1977年，世界上第一條光纖通信系統在美國芝加哥市投入商用，速率為45Mb/s。這也同時標志著無線光通信的研發開始轉向外太空光通信，近地的無線光通信工作幾乎停滯。20世紀90年代后期，隨著全光接入網的發展，對固定無線應用的關注和對高速率的要求，無線光通信技術因其具有獨到的優勢，在固定無線寬帶接人技術中，能為寬帶接人的快速部署提供一種靈活的解決方案，又得到了極大的關注。其應用范圍己從軍用和航天逐漸邁人民用領域，技術也在得以逐步完善。

二、基本工作原理

1880年，貝爾的光電話用弧光燈或者太陽光作為光源，光束通過透鏡聚焦在話筒的震動片上。當人對著話筒講話時，震動片隨著話音震動而使反射光的強弱隨著話音的強弱作相應的變化，從而使話音信息調制在光波上。在接收端，裝有一個拋物面接收鏡，它把經過大氣傳送過來的載有話音信息的光波反射到硅光電池上，硅光電池將光能轉換成電流。電流送到聽筒，就可以聽到從發送端送過來的聲音了。這是無線光通信的基本工作原理。現代無線光通信設備的每一端分別包括專用光學望遠鏡、激光收發器、線路接口、電源、機械支架等部分組成。一些廠商的設備還包括伺服機構、監控裝置、微波備份及遠程管理軟件等部分。

激光收發器的光源主要采用LD和LED，其中的LD多采用鋁砷化鉀二極管、DFB，接收器主要采用PIN或APD。

三、技術優勢與劣勢

1、技術優勢 相對于常用的數字微波、銅纜數字用戶線、光纖等其他幾種接入方式，無線光通信主要優勢有：①良好的安全保密性，由于激光的高指向性使它的發射光束極窄，方向性很好。通常激光光束的發散角都在毫弧度，甚至微弧度數量級，因此具有數據傳遞極高的保密性。②無微波頻段的許可證，因為無線光通信的工作頻段在350THz，設備間無射頻信號干擾前無需申請頻率使用許可證。③運營成本相對低廉，由于無須進行昂貴的管道工程鋪設和維護，使得其造價約為光纖通信工程的五分之一。④架設迅速無線光通信架設、組網速度快，只須在通信節點上進行設備安裝，工程建設以小時或天為計量單位，尤其適合作為光纖通信的應急故障后備及臨時構造大容量的通信鏈路。重新撤換部署也很方便。⑤透明的傳輸協議對于任何傳輸協議均可容易的迭加，電路和數據業務都可透明傳輸。⑥設備尺寸小，由于光波的波長短，在同樣功能情況下，光收發天線的尺寸比微波、毫米波通信天線尺寸要小許多，同時功耗小，體積小，重最輕。⑦信息容量大，光波作為信息載體可輕易傳輸高達10Gb/s的數據。目前已經商用無線激光設備，最高速率已達2 5Gb/s。實驗室里最高傳輸速率已達160Gb/s。

2、技術劣勢

當然，無線光通信也有其固有的劣勢：①天氣影響通信質量天氣因素尤其是大霧、沙塵暴等所引起的光的色散、漫反射將極大影響光通信的質量。②通信距離受限目前用于近地的民用無線光通信的設備所能達到的距離受人眼安全的發射功率、成本、數據速率、天氣條件等的限制，一般為100m-5kmm，延長傳輸距離也可以通過建立中繼站的方法。③只能在視距范圍內建立通信鏈路兩個通信節點之間視距范圍內必須無遮擋。對于中間存在障礙物而不可直視的兩點之間的傳輸，可以通過建立一個中繼站實現連接。④安裝點的震動影響樓頂搖晃、振動可能會影響兩個節點之間的激光對準，使通信質量下降甚至暫時中斷。⑤意外因素可能使通信鏈路中斷如飛鳥等障礙物經過鏈路空問，通信可能會瞬間中斷。

總之，由于無線光通信設備固有的特點，在眾多接入方式中具有比較明顯的優勢。

四、應用領域

與傳統的租用線路比較，無線光通信綜合了光纖通信與微波通信的優點，根據其最大優勢（寬帶寬）與最大劣勢（短距離），定位在城域接入網、交換機和移動基站等設備的連接、閉路監視系統、廣播電視信號的單、雙工的傳輸中使用。可以很靈活的接人數據、話音、視頻業務。其益處在于長期費用的節約和對數據吞吐能力的增長。目前的主要應用場合包括：①對于特殊要求的線路進行冗余備份以及應急時鏈路和意外恢復：在突發的自然或人為意外災害中，原有通信線路被破壞，難以立即恢復時，或者在一些特殊地方發生突發事件，需要應急通信，采用無線光通信進行快速的部署。②提供室內外、臨近局域網之間的互連互通：當分布在兩座樓宇之間的辦公室需要建立一條企業內部通信鏈路，受價格、帶寬、線路資源等因素和其他通信方式不能較好地解決時，采用無線光通信就可快速解決。③解決綜合業務網（FSN）接入的“最后一公里”：對智能小區的寬帶接入，大企業Intmnet的互連，校園網的互連，大客戶的寬帶接入等提供一種快速靈活的方案，可提供2Mb／s～2.5Gb／s的帶寬。④在不具備接入條件或帶寬不足時提供高效的接入方案：在通信鏈路跨越高速公路、鐵路、河流、峽谷、海灣或擁擠的城區時，由于地理條件的限制無法敷設光纖線路時，采用無線光通信可以有效解決。⑤用于移動通信蜂窩網基站與交換中心的互聯。⑥用于一些大型集會如運動會、展覽會、慶祝會等需要快速建立一些臨時鏈路用于現場通信的場合。

五、結束語

無線光通信填補了受頻率資源許可、價格、帶寬等限制的無線通信方式與受地形、建網時間等特殊限制的光纖通信方式之間的空白。在一些情況下可以解決其他方式無法解決的問題。可以靈活、快速地以較小的投資建立寬帶通信鏈路。因此，在調查和了解使用過程中的不同條件和要求如傳輸的距離、速率、誤碼率、可通率以及當地的鳥群和氣象條件如降雨、雪、霧、沙塵的天數及程度等情況下，可以充分考慮利用無線光通信的方式組阿，迅速建立一個有效覆蓋且能夠為用戶提供端到端的綜合接入服務能力的寬帶接入網絡。

第三篇：淺析脈沖電子圍欄技術發展及應用

淺析脈沖電子圍欄技術發展及應用

前言》

脈沖電子圍欄作為最主流應用的一種實現公共安全的新型高科技智能周界報警產品，它與傳統的紅外、微波、靜電感應等周界安防系統相比，具有誤報率低、不受地形和環境限制、安全性高等顯著優點，已被廣泛應用于世博會、奧運會、變電站、工廠、小區、學校、別墅、倉庫、機場、軍事基地、看守所、監獄等各個行業。

隨著網絡技術的發展與信息化建設的深入，市場對周界安防要求不斷提高，尤其對解決安防行業核心系統存在的技術漏洞需求最為明顯。市場需求催生了創新的周界安防產品，第五代脈沖電子圍欄產品—“T6/T8系列觸網防旁路脈沖電子圍欄主機”應運而生。T6/T8系列電子圍欄主機采用Smart DEC智能算法（全稱“防等電位破解技術”），新增單線觸網報警、防旁路報警功能，終結了電子圍欄行業長期存在的兩大技術漏洞，且能通過識別前端觸網信號，極大的降低誤報率。從用戶的角度考慮，第五代脈沖電子圍欄主機最大程度上改善了用戶體驗，電子圍欄技術發展及應用進入了下一個里程碑時代。

脈沖電子圍欄的前世今身》

電子圍欄發展可追溯到上世紀二三十年代，從最原始的牧場電子圍欄到第五代智能觸網防旁路型脈沖電子圍欄的演化，這無疑是電子圍欄近100年來無數次技術革新的成果。第一階段：牧場電子圍欄

電子圍欄最早起源于英國英格蘭的流動牧場，牧人為了放牧的需要，拉一根導線，通上直流電，就形成簡單的電子圍欄，使牲畜在一定范圍內活動。戰后在歐洲，牧業在農業中的比重是很高的，大量的牧業市場需求促進了“電子圍欄”的開發和推廣。牛羊等遇到“電子圍欄”的電擊阻擋而退回，很好地起到“牧羊人”的作用，同時也防止圈外的大型動物或猛獸跑進來，對當時的牧業發展起到了較大的促進，在一些畜牧業比較發達的國家仍然在發揮著較大的作用，姑且算是第一代電子圍欄產品的雛形。第二階段：報警電子圍欄

隨著整個“電子圍欄”行業的發展和深入，產品附件和種類越來越多，90年代中后期具有阻擋和報警功能的智能型周界安防報警系統，開始專業用于社會公共安全領域，它具有斷路、短路、失電報警功能同時又秉承了電子圍欄的安全阻擋功能。該產品充分考慮了人的主動性和智慧性，能準確判斷出無意觸摸、蓄意破壞、非法闖入等各種情況，是現周界安防項目的比較好的選擇。第三階段：智能電子圍欄

隨著人們對產品性能和功能的要求越來越高，產品需要更加人性化，具有更多功能的產品開始出現。第二代產品輸出脈沖電壓恒定，當周界的長短出現變化時，前端的電壓會隨著周界的長度出現過高或過低的現象;同時當產品安裝在圍墻較低的別墅或小區時，白天會出現誤擊到小孩或附近工作人員的現象。基于以上問題，第三代可調節輸出電壓和可設定高壓模式、安全模式切換功能的產品入市，如G3/T5系列脈沖電子圍欄主機，它具有斷路、短路、失電報警功能同時又秉承了電子圍欄的安全阻擋功能，充分考慮了人的主動性和智慧性，能準確判斷出無意觸摸、蓄意破壞、非法闖入等各種情況。同時，這一階段的產品還有的具有遙控操作、遠距離操作等功能，為產品大規模地應用于別墅、小區提供了更好的產品。第四階段：網絡電子圍欄

隨著安防行業物聯網的逐步深入，絕大部分周界報警系統仍停留在前端報警和單一設備的控制管理之上，存在無法進行聯動的缺陷，致使安防系統處于“分散管理”的狀態。由此網絡電子圍欄應運而生，以G5S/G5P系列脈沖電子圍欄主機為例，其主要節點設備全網絡電子圍欄主機、智能控制終端和管理軟件都可直接接入以太網，用戶通過網絡即可監管電子圍欄，實現信息實時傳遞、數據交互和遠程監管的功能需求。第四代產品的網絡化與集成化程度達到了空前成熟水平，且具有方案靈活、施工簡便、成本節省、傳輸穩定的特點。

三年磨一劍的技術突破》

智能感知磁場平衡波，彌補技術漏洞

脈沖電子圍欄是通過主機的發射端口向前端圍欄上的合金線發射脈沖電，由接收端接收脈沖電信號，使電子圍欄系統形成一個完整的回路。一旦有人為入侵，造成相鄰兩根合金線的短路或者有人故意破壞剪斷前端圍欄合金線（開路），脈沖電子圍欄主機會及時發出警報并通過通信線路傳送至控制中心。

在脈沖電子圍欄行業蓬勃發展的當下，卻有著兩個致命的技術弊端困擾著行業從業人員多年：單線觸網不報警和旁路跨接不報警，為用戶帶來了極大的安全隱患。目前市面上的脈沖電子圍欄產品單線觸網雖然可以對入侵者產生電擊，在電阻很小的時候有些產品也會產生報警，但當電阻很大的時候就不會報警。這也就是說，當入侵者穿著球鞋或帶著塑膠手套以單線觸網方式攀爬圍欄，則市面上的電子圍欄將不會產生報警，而入侵者所穿戴的絕緣材質物品也可阻擋其遭受前段圍欄的電擊，使其順利翻越圍墻，存在嚴重的防范漏洞。

旁路跨接不報警是現有電子圍欄的另一技術弊端。旁路跨接分為單線旁路跨接（圖1）和回路旁路跨接（圖2），當入侵者用短路線分別連接電子圍欄前端每根金屬線的兩端（單線旁路跨接），或用兩

（四）條短路線在圍欄網絡接線跨接處分別連接相間隔的金屬線（回路旁路跨接）后，電子圍欄前端產生失效區，而當失效區金屬線被剪斷時，主機不報警，入侵者就可以趁這個“漏洞”翻越圍欄，造成財產損失。

圖1

圖2 為了彌補電子圍欄的缺陷及增加客戶的安全保障，上海廣拓耗時3年成功研發出全新的T6/T8系列觸網防旁路型脈沖電子圍欄，采用Smart DEC智能算法（全稱“防等電位破解技術”），能通過識別前端觸網情況，實現單線觸網報警、防旁路報警、短路報警和斷路報警這四類報警方式，從真正意義上解決了長久存在的技術漏洞，提升電子圍欄的安全性。全析計算識別入侵信號，最大降低誤報

電子圍欄主機原則上是不允許有漏報，如何在沒有漏報的基礎上減少誤報是目前各電子圍欄技術急需解決的問題。現如今，減少誤報普遍著力于對硬件的改進上，即傳感器與前端關鍵元器件的提升。傳感器負責對收集信號進行分析，傳感器分析的程度越準確，就越能將各種誤報的信號排除在外。從總的趨勢來看，脈沖電子圍欄正不斷向數字化技術邁進，并成為一種主流趨勢。與以往幾代脈沖電子圍欄在硬件上的更迭相比，現在數字化的技術越來越偏重于軟件，即把一些產生誤報、漏報的可能情況，比如小動物、風、雨、雪等干擾信號進行軟件建模，通過軟件算法識別出各種誤報信號，這樣就可以減少誤報情況發生的機率。在這個方面，T6/T8系列脈沖電子圍欄主機采用Smart DEC智能算法，通過感知電子圍欄金屬線上的磁場變化，并經由一系列精密運算，從而精準判斷出前端圍欄的觸網情況，全面革新了電子圍欄的報警技術。當前端圍欄被碰觸，搭載于主機內的Smart DEC智能算法能夠通過計算圍欄金屬線上電磁場的變化量辨別出是人體還是小動物的觸碰，并針對人為入侵行為向控制中心發出報警信號，極大減少電子圍欄產品的誤報率。同時，當入侵者使用短路方式對前端圍欄進行接駁，圍欄金屬線上的電磁場平衡將被遭到破壞，Smart DEC智能算法通過對電磁場平衡波動的監測準確探知入侵者的旁路跨接行為（包含單線旁路跨接和回路旁路跨接），并即刻將報警信息發送控制中心，為安保人員進行處警提供絕佳的時間優勢。

行業發展趨勢》

網絡化、數據化應用引發的市場大變革

基于物聯網的滲入，未來周界安防的發展趨勢，必然是以用戶為核心而設計網絡化、數據化等特征的綜合信息操作系統。作為安防系統的第一道屏障，電子圍欄需要一個數據化的系統操作從而更有效的來判斷系統的穩定性及安全性。業內專家普遍認為，T6/T8系列觸網防旁路型脈沖電子圍欄主機采用獨創的Smart DEC技術，智能識別入侵者觸碰電子圍欄前端的多種報警類型，其技術設計理念在周界的前端入侵探測領域具有顯著創新性和先進性。

然而，電子圍欄主機入侵探測傳感模式與觸發判斷的技術革新仍不能完全滿足日益增長的用戶需求，周界安防解決方案更需要擁有強大的網絡系統集成平臺，這使得電子圍欄主機在設計上考慮多種通信方式。以T6/T8系列主機為例，產品內置以太網，RS485豐富接口，最大程度提高了產品通訊連接能力和穩定性，適應用戶與視頻監控系統、語音對講系統、燈光控制系統有效集成需求。便捷的通過智能鍵盤或控制軟件調控用戶服務器結構，如遠程防區布撤防、模式切換、輸出電壓調整、靈敏度調節、報警響應時間調節等功能，順利實現跨地區遠程移動的安全警戒和管理。

當有人非法翻越圍墻或破壞圍欄時，脈沖電子圍欄具有阻擋作用，聯動視頻監控系統彈出報警點視頻畫面，進行視頻復核。通過智能控制終端配套的移動云警APP管理前端電子圍欄防區信息一目了然，推送機制保障報警信息即時送達，報警信息列表輕松查看報警詳情，隨時隨地處理警情。

最后，電子圍欄系統采用的全網絡化架構，和MK智能控制終端、SMC3000管理平臺組成三級網絡結構，只需簡單的將網線插入主機和光纖收發器，施工費用至少減少30%，降低了工程施工的復雜程度及成本。以上正是脈沖電子圍欄網絡化、數據化所帶來的技術革新，這種變革真正意義上區別了國內各廠商在產品技術和設計理念上的差異。產品技術上的差異可以在較短時間內得以趕超，而設計理念的差異往往源自于廠商本身自帶的基因，并非簡單就能彌補及突破。在全球安防市場風云驟變的時代，更驗證了電子圍欄領先廠商創新、匠心的戰略實施為用戶創造安防的全新價值。

第四篇：超聲成像技術發展現狀及應用

超聲成像技術的發展現狀及應用引言

超聲成像以其使用安全、成像速度快、價格便宜和使用方便等優勢在臨床診斷中被大量使用，是臨床診斷的重要工具之一[1]。隨著超聲在醫學診斷領域的廣泛而深入的應用，以及微電子技術、計算機技術、圖像處理技術和探頭技術等工程技術的進步，促進了超聲診斷技術不斷發展。不僅儀器的圖像質量明顯提高，而且診斷的模式和方法也更加豐富。國內外很多研究人員從事著超聲的研究，使超聲技術從模擬技術擴展到數字技術，即數字聲束形成技術[2]；從低幀率成像擴展到高幀率成像[3]；從二維成像擴展到三維成像[4]；從線性技術擴展到非線性技術[5]，以適應臨床不同的需求。本文著重對多普勒血流成像、三維成像技術和諧波成像技術作一下介紹，并對各自在臨床方面的應用進行概括。超聲多普勒成像技術

超聲多普勒技術主要應用于心臟和血管疾病的診斷。它是無損診斷血管疾病的一種重要手段，對超聲多普勒血流信號的分析處理可以為疾病診斷提供重要依據[6]。當超聲源與人體內運動目標之間存在相對運動時,接收到的回波信號將產生多普勒頻移,由此確定其運動速度大小、方向以及在斷層上的分布。

2.1多普勒成像技術簡介

目前應用于臨床的有一維連續多普勒、一維脈沖多普勒、彩色多普勒、能量多普勒和多普勒組織成像[7]。下面就多普勒組織成像技術及其應用做一個簡單的介紹。

多普勒組織成像技術[7]是將低速高振幅的心肌運動信息進行彩色編碼顯示心臟運動信息的圖像診斷技術。該技術能夠直觀的觀察心動周期內各時相的室壁運動方向，并定量分析心臟各節段的室壁運動速度。與傳統超聲目測分析室壁運動相比，能夠更為客觀地評價心臟的運動特點。但多普勒組織成像無法克服多普勒聲束與室壁運動方向夾角所產生的影響[8]。

2.2 超聲多普勒成像技術應用

關于超聲多普勒成像技術的臨床應用的報道有很多。學者經研究發現二維及

彩色多普勒超聲對甲狀腺良惡性腫瘤的鑒別有一定的診斷價值[9]。李斌采用彩色多普勒超聲對子宮頸部肌瘤的聲像圖特征及其相應的生理、病理學基礎作了相關的實驗分析，得出彩色多普勒超聲對子宮頸部肌瘤有很高的診斷價值[10]。也有人針對彩色多普勒超聲和多層螺旋CT兩種檢查方式進行比較[11]。另外，超聲多普勒成像技術也可用于心臟圖像的動態三維圖像[12]。三維超聲成像技術

三維超聲成像的概念最初由Baun和Greewood在1961年提出[13]。他們在采集一系列平行的人體器官二維超聲截面的基礎上，用疊加的方式得到了器官的三維圖像。在這之后，很多人進行了這方面的研究工作。隨著計算機技術和圖像處理技術的發展，三維超聲成像取得了明顯的進展，一些實用的系統開始進入臨床應用。

3.1 三維超聲成像技術原理簡介

三維超聲成像技術包括數據獲取、三維圖像重建和三維圖像的顯示[14]。三維超聲成像是在采集二維圖像的基礎上進行重建而成。

要獲得理想而準確的三維圖像，需要清楚地了解二維圖像的位置及角度，還需盡快掃查以避免運動偽像。常用機械驅動掃查、自由掃查、一體化容積探頭掃查等方式獲取[15]。

獲取二維圖像數據后，便可形成三維立體數據庫。當選擇一個參考切面對三維立體數據庫進行任意方向的切割和觀察時，即可完成對感興趣結構的三維重建與顯示。常用的重建方法為[15]：基于特征的三維圖像重構法、基于體素的三維圖像重構方法。顯示方式有：斷面成像、表面成像、透明成像。

3.2 三維超聲成像的優缺點

與傳統二維超聲成像相比，三維超聲成像具有明顯的優勢。主要表現在以下幾個方面[16]：直接顯示臟器的三維解剖結構；可對三維成像的結果進行重新斷層分層，從而能從傳統成像方式無法實現的角度進行觀察；可對生理參數進行精確測量，對病變位置精確定位。

無可厚非，三維超聲成像還存在不足之處[16]。主要表現在三個方面：(1)成像速度慢；(2)空間分辨力低；(3)成像效果未達到臨床診斷要求。

3.3 三維成像的應用

三維超聲在產科領域的應用較早，技術也較成熟[14]。不僅可以對胎兒體表結構進行表面成像，還可利用透明成像對胎兒體內結構進行三維重建，從而對胎兒整體形態結構進行觀察。在心血管疾病診斷中，可用于多種心臟疾病以及血管內疾病的檢查。隨著實時三維超聲成像的研究成功，三維超聲有望在心臟疾病檢查中發揮更大的作用。另外，三維成像對慢性膀胱炎癥、憩室、結石、凝血塊等膀胱疾病的診斷，也顯示出優越性[14]。當然，它的臨床應用還有很多，如在肝臟疾病、腎臟疾病以及眼科疾病等方面的治療中也取得不錯的成效[17]，再次不一一列舉。諧波成像技術

在諧波成像應用于臨床之前，所有超聲成像系統都是按照線性超聲來設計的。非線性聲學的理論和實驗表明，有限振幅聲波在傳播過程中會產生非線性效應，因此可以利用人體組織產生的高次諧波進行成像[18]。當前應用較廣的有造影諧波成像，組織諧波成像等。具有諧波成像和Doppler血流成像功能成為高端超聲成像儀的主要標志。

4.1 組織諧波成像和造影諧波成像

臨床上，由于肥胖、胃腸氣體干擾、腹壁較厚或疾病等原因，約有20%-30%此類的病人被稱為超聲顯像困難病人[18]。對于此類病人需要較低頻率的超聲檢查以增加穿透力從而得到進一步的診斷研究，組織諧波成像便能解決此問題。

組織諧波成像是利用超聲傳播過程中由人體組織自身產生的高次諧波進行成像[19]。組織諧波成像和造影諧波成像都是通過提取回波信號中的高次諧波分量進行成像，但高次諧波產生的物理原理卻不相同。造影諧波成像的原理如下

[20]：超聲造影劑內存在大量的微氣泡，若通過靜脈注射造影劑，由于造影劑中的微氣泡與周圍血液的聲阻抗差異較大，增強了超聲束的后向散射信號，從而提高超聲圖像的對比度，改善圖像質量。這種利用造影劑反射回波的二次諧波成像的方式稱為造影劑諧波成像。

4.3 諧波成像應用

目前諧波成像技術在心臟和腹部疾病超聲圖像診斷方面的應用較為廣泛。但諧波成像發射頻率較低，接受頻率較高，使得靶區圖像分辨力降低。因此，此項技術尚處在初級應用階段。國內對組織諧波成像研究僅限于臨床應用研究，尚缺

少對該項技術在理論和實驗方面的深入研究。國外已經開展了組織諧波成像模型的理論研究，取得了一些成果。比如Yadong Li研究了用于產生諧波B型超聲圖像的計算模型[21]。組織諧波成像已經被證實具有較好的影像解析度，它比基波圖像有著更好的對比，造影劑二次諧波成像可以增強造影劑與周圍組織的對比度，使成像更為清晰。展望

從早期超聲診斷技術到目前的超聲多普勒成像技術、三維成像技術和諧波成像技術的發展歷程來看，超聲圖像診斷技術的發展目的是為了提高圖像質量，準確反映疾病信息。超聲成像技術在過去、現在和將來都是醫學影像研究的重點內容之一。隨著技術的發展、研究的深入，相信將會有更多新發現和新技術用于超聲成像中。

參考文獻：

[1] 王艷丹, 高上凱.超聲成像新技術及其臨床應用[J].北京生物醫學工程，2006，25(5):553-556.[2] 伍于添.超聲診斷方法和設備的前沿技術[J].中國超聲醫學雜志，2004，20(6):470-475.[3] 彭虎，韓雪梅，杜宏偉.高幀率超聲成像系統中一種高信噪比扇形成像模式的實現[J].生物醫學工程學雜志，2006，23(1):25-29.[4] B.SEDGMEN, C.McMAHON.The impact of two-dimensional versus three-dimensional ultrasound exposure on maternal–fetal attachment and maternal health behavior in pregnancy[J].Ultrasound Obstet Gynecol, 2006(27): 245–251.[5] 杜宏偉，彭虎等.吸收媒質中非線性gauss聚焦超聲場的仿真研究[J].中國科學技術大學學報，2007,37(9):1120-1124.[6] 張良筱，張涇周，馬穎穎.超聲多普勒血流信號的分析方法.北京生物醫學工程，2007，26(5):548-551.[7] 吳立順, 管喜歧.超聲圖像診斷技術的發展及應用現狀[J].醫療衛生裝備, 2007, 28(12):35-36.[8] 余薇, 胡佑倫.醫學超聲成像方法學進展[J].北京生物醫學工程, 2001，20（3）：225-228.[9] 米和偉，顏社平.彩色多普勒超聲對甲狀腺良惡性腫瘤的鑒別診斷[J].現代醫用影像學, 2008, 17(4):211-212.[10] 李斌.彩色多普勒超聲診斷子宮頸部肌瘤的價值[].現代醫用影像學, 2008，17(4):187-189.[11] 蘭莉，許方洪.彩色多普勒超聲與多層螺旋CT成像對下肢深靜脈血栓診斷的對比研究

[J].溫州醫學院學報, 2008, 38(5):432-434.[12] 何愛軍，鄭昌瓊，汪天富.組織多普勒超聲心臟圖像的動態三維重建[J].生物醫學工程學雜志，2005，22(3):570-574.[13] 郝曉輝，高上凱.三維超聲成像的發展現狀及若干關鍵技術分析[J].生物醫學工程學雜志, 1998, 15(8):311-316.[14] 王建紅.三維超聲成像的臨床應用現狀與進展[J].醫學影像雜志，2004，14(10):858-860.[15] 黃志遠.三維超聲成像的新技術及發展趨勢[J].武漢科技學院學報, 2006, 19(10):5-8.[16] 刑晉放，曹鐵生，杜聯芳.三維超聲成像研究概述[J].中華超聲影像學雜志，2005，14(8):629-631.[17] 孫彥.三維超聲成像診斷肝臟疾病的現狀與進展[J].中國醫學影像學雜志，2005，13(1):55-57.[18] 劉貴棟，沈毅，王艷等.醫學超聲諧波成像技術研究進展[J].哈爾濱工業大學學報，2004,36(5):600-602.[19] 劉貴棟，沈毅等.基于編碼脈沖技術的醫學超聲組織諧波抑制[J].中國醫學物理學雜志，2007,27(6):444-446.[20] Pompili M, Riccardi L.Contrast-enhanced gray-scale harmonic ultrasound in the efficacy assessment of ablation treatments for hepatocellular carcinoma[J].Liver International, 2005(25): 954-961.[21] YaDong Li.Computer model for harmonic ultrasound imaging[J].IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control,2000,47(5):1259-1272.

第五篇：人臉識別技術發展及應用分析解讀[推薦]

人臉識別技術發展及應用分析

人臉識別是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術。用攝像機采集人臉圖像，并自動在圖像中檢測和跟蹤人臉，進而對檢測到的人臉進行臉部的一系列相關技術處理，包括人臉圖像采集、人臉定位、人臉識別預處理、記憶存儲和比對辨識，達到識別不同人身份的目的。

市場現狀

人臉識別技術的研究始于20世紀60年代末期。20世紀90年代后期以來，一些商業性的人臉識別系統逐漸進入市場，但是，這些技術和系統離實用化都有一定距離，性能和準確率也有待提高。

美國遭遇恐怖襲擊后，這一技術引起了廣泛關注。作為非常容易隱蔽使用的識別技術，人臉識別逐漸成為國際反恐和安全防范重要的手段之一。近年來，人臉識別在中國市場，也經歷著迅速的發展，而且發展的腳步也越來越快。主要原因有以下兩方面。科技的進步

國際上，美國標準與技術研究院（NIST）舉辦的Face Recognition Vendor Test 2006，通過大規模的人臉數據測試表明，當今世界上人臉識別方法的識別精度比2002年的FRVT2002至少提高了一個數量級（10倍），而對于高清晰，高質量人臉圖像識別，機器的識別精度幾乎達到100%。在我國，近年來科技界和社會各個方面都認識到人臉識別技術的重要性，國家政策對人臉識別技術研究給予了很大支持，使得我國人臉識別技術也得到了迅速的發展。應用需求的增加

越來越趨向于高科技的犯罪手段使得人們對各種場合的安全機制要求也近乎苛刻，各種應用需求不斷涌現。人臉識別市場的快速發展一方面歸功于生物識別需求的多元化，另一方面則是由于人臉識別技術的進步。從需求上來說，除了傳統的考勤、門禁等應用外，視頻監控環境下的身份識別正成為一種迫切的需求，即在一個較復雜的場景中，在較遠的距離就識別出特定的人，這顯然是其它生物識別方法所欠缺的，而人臉識別卻是一個極佳的選擇。技術歷程

國家“十一五”科技發展規劃將人臉識別技術的研究與發展列入其中，明確指出：“要在生物特征識別技術領域縮小與世界先進水平的差距，開展生物特征識別應用技術研究，開發具有高安全性、低誤報率的出入口控制新產品。”在這種環境下，國內一些科研院所和院校在人臉識別技術方面取得了很大進展。如中科院自動化所，清華大學，中科院計算所自主開發的人臉識別技術已經達到了國際先進的水平。

傳統的人臉識別技術主要是基于可見光圖像的人臉識別，這也是人們最熟悉的識別方式，已有30多年的研發歷史。但這種方式有著難以克服的缺陷，尤其在環境光照發生變化時，識別效果會急劇下降，無法滿足實際系統的需要。解決光照問題的方案有三維圖像人臉識別，和熱成像人臉識別。但目前這兩種技術還遠不成熟，識別效果不盡人意。

最近迅速發展起來的一種解決方案是基于主動近紅外圖像的多光源人臉識別技術。它可以克服光線變化的影響，已經取得了卓越的識別性能，在精度、穩定性和速度方面的整體系統性能超過三維圖像人臉識別。這項技術在近兩三年發展迅速，使人臉識別技術逐漸走向實用化。[nextpage] 可見光人臉識別技術

可見光是光譜中人眼可以感知的部分，可見光譜沒有精確的范圍，一般人的眼睛可以感知可見光的波長在400到700納米之間。作為可為人眼感知的光源，也是生活中最常見的光源。因此，傳統的人臉識別技術主要基于可見光圖像的人臉識別，這也是人們最熟悉的人臉識別方式。

為了克服受環境光照的影響，學術界做了大量的研究和技術開發。對可見光人臉識別系統進行了大量改進,以減輕環境光照的影響，目前也取得了一定的進步。

多光源人臉識別技術

在自然界中，除人眼可見的光線外，還存在著紅外、紫外等不可見的光線。為了克服可見光因環境因素而變化的影響，相關企業做了大量的研究和技術開發。基于紅外與可見光融合的多光源人臉識別方法是人臉識別技術的一項革命性創新，目的在于消除可見光變化對人臉識別的影響。

可見光圖像受光源影響較大，而單純的紅外圖像可以獨立光源，但對溫度變化比較敏感，而紅外與可見光融合的多光源人臉識別方法，被證明比任意單一光源的識別更有效。它是一種基于融合紅外與可見光圖像的人臉識別方法，對紅外與可見光人臉圖像分別采用PCA與線性辨別分析相結合的方法進行特征提取和識別，并利用獲得的識別結果與它們各自的置信度進行決策融合，并確定最終的人臉識別結果。實驗表明，可以有效提高人臉識別性能和對各種應用環境的適用性。技術優勢

人臉識別較之于其它生物識別技術，在社會公共安全領域的應用，具有更明顯的優勢。

首先是其自然性，該識別技術同人類（甚至其它生物）進行個體識別時所利用的生物特征相同。例如臉部識別，人類也是通過觀察比較人臉區分并確認身份的，另外具有自然性的識別還有語音識別、體形識別等，而指紋識別、虹膜識別等都不具有自然性，因為人類或者其它生物并不通過此類生物特征區別個體。

其次是其不被察覺性，不被察覺對于一種識別方法也很重要，這會使該識別方法不令人反感，并且因為不容易引起人的注意而不容易被欺騙。人臉識別具有這方面的特點，它完全利用可見光獲取人臉圖像信息，而不同于指紋識別或者虹膜識別，需要利用電子壓力傳感器采集指紋，或者近距離采集虹膜圖像，這些特殊的采集方式很容易被人察覺，從而更有可能被偽裝欺騙。這一特點特別適用于逃犯跟蹤系統。

再則是其非接觸性和唯一性，使其更加適合運用于公安刑偵系統，門禁考勤系統，網絡應用系統等。應用前景

目前生物識別技術已廣泛用于政府、軍隊、銀行、社會福利保障、電子商務、安全防務等領域。例如，一位儲戶走進了銀行，他既沒帶銀行卡，也沒有回憶密碼就徑直提款，當他在提款機上提款時，一臺攝像機對該用戶的眼睛掃描，然后迅速而準確地完成了用戶身份鑒定，辦理完業務。這是美國德克薩斯州聯合銀行的一個營業部中發生的一個真實的鏡頭。而該營業部所使用的正是現代生物識別技術中的“虹膜識別系統”。此外，美國“9.11”事件后，反恐怖活動已成為各國政府的共識，加強機場的安全防務十分重要。美國維薩格公司的臉像識別技術在美國的兩家機場大顯神通，它能在擁擠的人群中挑出某一張面孔，判斷他是不是通緝犯。

隨著技術的進一步成熟和社會認同度的提高，人臉識別技術將應用在更多的領域。

1、企業、住宅安全和管理。如人臉識別門禁考勤系統，人臉識別防盜門等。

2、電子護照及身份證。這或許是未來規模最大的應用，國際民航組織（ICAO）已確定，從2010年起，其118個成員國家和地區，必須使用機讀護照，人臉識別技術是首推識別模式，該規定已經成為國際標準。中國的電子護照計劃公安部一所正在加緊規劃和實施。

3、公安、司法和刑偵。如利用人臉識別系統和網絡，在全國范圍內搜捕逃犯。

4、自助服務。如銀行的自動提款機，如果用戶卡片和密碼被盜，就會被他人冒取現金。如果同時應用人臉識別就會避免這種情況的發生。

5、信息安全。如計算機登錄、電子政務和電子商務。在電子商務中交易全部在網上完成，電子政務中的很多審批流程也都搬到了網上。而當前，交易或者審批的授權都是靠密碼來實現，如果密碼被盜，就無法保證安全。但是使用生物特征，就可以做到當事人在網上的數字身份和真實身份統一，從而大大增加電子商務和電子政務系統的可靠性。人臉識別產業的發展

這些年來我國經濟發展日新月異，政府各部門對利用新技術解決關鍵問題熱情支持。人臉識別技術廣泛應用到電子護照、生物特征身份證、銀行系統、公安系統、電子商務、電子政務等系統中，不但可以提高社會運行的效率，也可以大大增強公民日常生活的安全性。這將是一件功在當代利在千秋的好事。發展人臉識別技術離不開標準化工作。目前人臉識別標準化工作在公安部一所、電子技術標準研究所和中科院自動化所的倡導下，正在積極進行。這個工作不僅為規范國內技術產品提供標準化規范，也將為中國技術進入國際提供平臺。

目前，人臉識別技術的應用還沒有做到“普及”，但是不可否認，它已經在開始影響我們的生活。通過一批專家學者不倦的努力，我國的人臉識別技術已經不落后于發達國家。與此同時，市場對可靠的人臉識別技術的需求也越來越迫切。一旦人臉識別得以推廣，發展前景將不可**。屆時，人臉識別技術本身的發展和應用效果還將有更大的提升，那將為我們的生活帶來更多的便利和安全。人臉識別產品選購安裝需注意的事項

由于生物識別產品受到外界因素的影響比較大，因而在選購、安裝等事項上也需要注意很多問題，而人臉識別產品受環境影響更大則更應該做較多的考慮。

那么在具體的選購安裝中要注意的事項有：第一，該人臉識別產品在逆光下的檢測結果是否理想。第二，注意該產品數據庫的模板建立是否達到要求。理想情況下數據庫的模板數量是越多越好，當然在選擇的時候只要能達到自己的容量大小就可以了；另外，對最小像素點的要求也需考慮，如雙眼要達到100個像素點則比較不錯。第三，對產品采集圖像的最小角度的要求能否達到自己的預期。若不能達到自己滿意的角度則可以不考慮。

除此之外，眼鏡對于識別率的影響也應該列入選購范圍內，如采集圖片的時候雙目會不會被眼鏡遮擋，若被采集者佩戴較粗的鏡框，則有影響識別誤差的可能性。還有一個比較重要的因素是，該產品是否具有活體檢測功能，對于眼睛的睜開和關閉、眼球的運動等是否會影響到產品的識別誤差。

安裝的時候需要雙向的結合考慮，安裝攝像機不能太高，還要考慮軟件能適應多少容量，補光情況怎樣，對光線下的識別率影響情況如何，是否受偏光的影響較大等，都是需要安裝的時候去認真考慮的問題。

以上這些都是檢測人臉識別產品好壞的一些標準，希望能給工程商和用戶提供一些選購安裝的依據。

讀書的好處

1、行萬里路，讀萬卷書。

2、書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟。

3、讀書破萬卷，下筆如有神。

4、我所學到的任何有價值的知識都是由自學中得來的。——達爾文

5、少壯不努力，老大徒悲傷。

6、黑發不知勤學早，白首方悔讀書遲。——顏真卿

7、寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來。

8、讀書要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不學、不知義。

10、一日無書，百事荒廢。——陳壽

11、書是人類進步的階梯。

12、一日不讀口生，一日不寫手生。

13、我撲在書上，就像饑餓的人撲在面包上。——高爾基

14、書到用時方恨少、事非經過不知難。——陸游

15、讀一本好書，就如同和一個高尚的人在交談——歌德

16、讀一切好書，就是和許多高尚的人談話。——笛卡兒

17、學習永遠不晚。——高爾基

18、少而好學，如日出之陽；壯而好學，如日中之光；志而好學，如炳燭之光。——劉向

19、學而不思則惘，思而不學則殆。——孔子

20、讀書給人以快樂、給人以光彩、給人以才干。——培根