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2023年 第44卷 第6期    出版日期：2023-11-25

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计算机网络技术

基于局部卷积的视频图像像素补偿方法

查怀志

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  1-8. 

摘要 ( 187 )   PDF ( 235 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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查怀志. 基于局部卷积的视频图像像素补偿方法[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 1-8.

ZHA Huaizhi. Design of Pixel Compensation Algorithm for Video Image Based on Local Convolution[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 1-8.

为了修复高速运动目标视频图像的缺失像素，提出了一种基于局部卷积的视频图像像素补偿方法(局部卷积补偿方法).首先引入局部卷积方法，分割神经网络模型，重建视频图像帧；再激活源视频图像及对应像素空间；最后采用线性均值补偿方法补偿视频图像内插帧空洞，并判断视频图像匹配程度，完成视频图像像素补偿.对比实验结果表明，局部卷积补偿方法的平均梯度为11.239，明显高于遥感图像分类方法、单幅图像超分辨率重建方法和多尺度递归图像超分辨率重建方法的平均梯度，说明经过局部卷积补偿方法补偿后的视频图像具有较高的清晰度.

基于谱聚类的二分网络社团检测算法

刘晨晨, 许英

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  9-13. 

摘要 ( 213 )   PDF ( 226 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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刘晨晨, 许英. 基于谱聚类的二分网络社团检测算法[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 9-13.

LIU Chenchen, XU Ying. Community Detection Algorithm for Bipartite Networks Based on Spectral Clustering[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 9-13.

针对二分网络社团检测算法存在精度不高和丢失原始网络信息等问题,设计了一种新的融合奇异值分解的谱聚类（SVD-MS）算法.该方法是将Barber的二分网络模块度最大化问题映射到奇异值向量分解上,并结合启发式算法快速求解向量划分问题.在3个真实世界的网络中对比SVD-MS算法与7种算法的模块度，结果表明,在保留原始网络信息的情况下，SVD-MS算法能更有效地划分二分网络的社团结构.

通信技术

一种基于偏度和峰度联合检测的频谱感知算法

谭哲雯, 雷可君, 杨喜, 汪旭明, 谭宇豪

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  14-19. 

摘要 ( 185 )   PDF ( 225 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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谭哲雯, 雷可君, 杨喜, 汪旭明, 谭宇豪. 一种基于偏度和峰度联合检测的频谱感知算法[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 14-19.

TAN Zhewen, LEI Kejun, YANG Xi, WANG Xuming, TAN Yuhao. Spectrum Sensing Algorithm Based on Joint Detection of Skewness and Kurtosis[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 14-19.

通过对接收信号样本偏度和样本峰度进行归一化处理，设计了一种基于偏度和峰度联合检测的频谱感知算法（联合检测算法）.利用卡方分布的概率密度函数分析非渐近条件下算法的理论虚警性能，推导出相应的理论判决门限.仿真实验结果表明，联合检测算法在小样本条件下仍然可以保证可靠的检测结果，并表现出比经典的Jarque-Bera频谱感知算法更优的检测性能.

基于MSLDSMC窗的谐波与间谐波参数估计算法

陈乾明, 张志威, 李明皓, 汪旭明, 雷可君

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  20-27. 

摘要 ( 189 )   PDF ( 219 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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陈乾明, 张志威, 李明皓, 汪旭明, 雷可君. 基于MSLDSMC窗的谐波与间谐波参数估计算法[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 20-27.

CHEN Qianming, ZHANG Zhiwei, LI Minghao, WANG Xuming, LEI Kejun. Harmonic and Inter-Harmonic Parameter Estimation Algorithm Based on MSLDSMC Window[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 20-27.

快速傅里叶变换(FFT)方法在谐波检测过程中会出现频谱泄漏和栅栏效应，导致谐波与间谐波参数的检测精度不高.为了提高估计精度，利用最大旁瓣衰减窗(MSLD)进行乘积和卷积运算，构建出旁瓣性能优越的MSLD自乘-卷积窗(MSLDSMC)，并在此基础上设计了一种三谱线插值的高精度谐波与间谐波参数估计算法.在不同复杂场景下进行仿真实验，实验结果验证了基于MSLDSMC窗三谱线插值的谐波与间谐波参数估计算法检测的准确性.

功能超材料

微腔体内微泡的声辐射力

田振, 孔鹏, 邓科

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  28-31. 

摘要 ( 175 )   PDF ( 247 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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田振, 孔鹏, 邓科. 微腔体内微泡的声辐射力[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 28-31.

TIAN Zhen, KONG Peng, DENG Ke. Acoustic Radiation Force of Microbubbles Within Microcavities[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 28-31.

基于微泡声辐射力理论和数值模拟分析微泡的捕获机理，研究微泡在石英微腔体内的声辐射力.结果显示，声场驱动频率低于微泡共振频率时微泡受力方向指向声场极大值，声场驱动频率高于微泡共振频率时微泡受力方向指向声场极小值.有限元仿真结果进一步验证，在同一声场中不同尺寸的微泡所表现出来的共振性质是不同的，较小尺寸的微泡在驻波的作用下往声场极小值的方向移动，较大尺寸的微泡则相反.

透射型声超表面斗篷的设计

隋玉梅, 孔鹏, 邓科, 赵鹤平

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  32-36. 

摘要 ( 218 )   PDF ( 242 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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隋玉梅, 孔鹏, 邓科, 赵鹤平. 透射型声超表面斗篷的设计[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 32-36.

SUI Yumei, KONG Peng, DENG Ke, ZHAO Heping. Design of Ultrathin Transmissive Acoustic Cloak[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 32-36.

利用2种超表面（相位调控超表面和近零折射率超表面），构建了一种透射型声超表面斗篷.首先，设计了一种具有迷宫结构的近零折射率超表面，该超表面具有近零折射特性，能够使声波绕过障碍物，并沿原入射方向传播；其次，在近零折射率超表面外层基于亥姆霍兹共振结构设计了一种相位调控超表面，该超表面可以通过改变内部空腔长度来实现相位变化，既能调节声波相位，又能保持高透射率，确保声波有效通过.仿真计算结果显示，透射型声超表面斗篷在4 960 Hz频率下能有效隐藏方形物体.

石墨烯可调谐双频完美吸收器设计

赵金云, 单馨雨, 高广波, 黄勇刚

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  37-43. 

摘要 ( 242 )   PDF ( 309 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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赵金云, 单馨雨, 高广波, 黄勇刚. 石墨烯可调谐双频完美吸收器设计[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 37-43.

ZHAO Jinyun, SHAN Xinyu, GAO Guangbo, HUANG Yonggang. Tunable Dual-Frequency Perfect Absorber with Graphene[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 37-43.

利用石墨烯优异的可调光学特性，设计了一种由石墨烯谐振器、SiO₂介质层及金属反射层组成的可调谐双频完美吸收器，研究了石墨烯化学势、偏振角及尺寸大小对吸收器吸收性能的影响，并分析了共振频率处的电场模式，进一步解释吸收器的吸收原理.结果表明，吸收器在6.363 THz和8.987 THz处的吸收率分别为99.98%和99.99%；吸收峰位可通过改变石墨烯化学势进行有效调节，0°~80°范围内的任意偏振角下，峰值吸收率均可达90%以上；SiO₂介质层厚度对吸收器的共振峰位几乎没有影响，但对峰值吸收率有一定影响，随着厚度的逐渐增加，吸收率先升高后降低，在厚度为3.1 μm附近时实现完美吸收.以上结果说明，吸收器的高吸收率主要源于电磁共振作用.

微纳光学

三能级原子与光场的动力学演化特性

卿嘉阳, 邬云文

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  44-49. 

摘要 ( 198 )   PDF ( 313 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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卿嘉阳, 邬云文. 三能级原子与光场的动力学演化特性[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 44-49.

QING Jiayang, WU Yunwen. Entanglement Dynamics of Three-Level Atoms with Light Fields[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 44-49.

运用全量子理论的方法分析了三能级原子与光场相互作用系统，并基于波函数研究了同一耦合强度下不同量子态的动力学演化特性，进一步探讨了同一量子态不同耦合强度对系统动力学演化特性的影响.在同一耦合强度下，原子在|b_1>态的布居值随着时间的增加呈现出先减小后增大的趋势，原子处于|b₂>态与|b₃>态的布居值随着时间的延长呈现出先增大后减小的趋势；|b₂>态所对应的布居值在同一个周期内产生3个峰，|b₃>态所对应的布居值在同一个周期内产生2个峰，且在第1个峰值之后还产生了1个低谷；不同量子态的布居值均随着时间的推移呈现出周期性振荡规律.在同一量子态下，随着耦合系数的增大，光场与原子间量子态的动力学演化振荡特性逐渐增强，系统动力学演化图形始终随着时间的增加而保持周期变化.

纳米银球附近三能级原子的自发辐射动力学特性

李芸, 高广波, 单馨雨, 黄勇刚

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  50-58. 

摘要 ( 185 )   PDF ( 253 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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李芸, 高广波, 单馨雨, 黄勇刚. 纳米银球附近三能级原子的自发辐射动力学特性[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 50-58.

LI Yun, GAO Guangbo, SHAN Xinyu, HUANG Yonggang. Spontaneous Radiation Dynamics of Three-Level Atoms Near Silver Nanospheres[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 50-58.

基于格林函数预解算子方法，研究了纳米银球附近V型三能级原子的自发辐射动力学特性.结果表明，原子的自发辐射动力学强烈依赖于原子的跃迁频率和所处位置.原子动力学演化谱呈现出双主峰的特征，距离较近时，高频峰宽度远小于低频峰宽度；自发辐射动力学振荡频率由演化谱双峰频率差决定，而振荡衰减快慢主要由演化谱峰宽决定；距离越近，相干振荡越强；2个跃迁频率越接近自发辐射增强谱峰值频率，演化谱峰高越低，尤其是低频峰，相干振荡越弱.

凸起结构附近原子的共振卡西米尔-波德力特性

高广波, 单馨雨, 赵金云, 黄勇刚

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  59-66. 

摘要 ( 158 )   PDF ( 231 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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高广波, 单馨雨, 赵金云, 黄勇刚. 凸起结构附近原子的共振卡西米尔-波德力特性[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 59-66.

GAO Guangbo, SHAN Xinyu, ZHAO Jinyun, HUANG Yonggang. Resonant Casimir-Polder Force Properties of Atoms in the Vicinity of a Convex Structure[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 59-66.

利用COMSOL Multiphysics软件，研究凸起结构附近二能级原子的跃迁频率及所处位置对共振卡西米尔-波德力的影响.结果表明，相较于截面银纳米球结构，凸起结构会产生新的表面等离激元共振模式，该模式对原子所受的共振卡西米尔-波德力产生极大的增强作用.当原子离凸起结构表面较近时，新局域共振模式对原子所受的共振卡西米尔-波德力的调控起主导作用；随着距离的逐渐增大，新局域共振模式对原子所受的共振卡西米尔-波德力的贡献急剧减小，且凸起结构的共振模式比截面银纳米球结构的共振模式对原子所受的共振卡西米尔-波德力的贡献减小得更快.

基于准正则模理论的双柱结构中原子自发辐射特性

陈炫任, 单馨雨, 杨红

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  67-74. 

摘要 ( 221 )   PDF ( 297 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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陈炫任, 单馨雨, 杨红. 基于准正则模理论的双柱结构中原子自发辐射特性[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 67-74.

CHEN Xuanren, SHAN Xinyu, YANG Hong. Spontaneous Emission of Atoms in Double-Column Structure Based on Quasi-Normal Mode Theory[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 67-74.

基于准正则模理论，分别考虑金属中自由电子的局域光响应模型、流体动力学模型和广义非局域光学响应模型，研究纳米双柱结构中二能级原子的自发辐射增强特性.利用耦合模理论，研究二能级原子所处位置和双柱间隙对自发辐射增强特性的影响.结果表明，相较于全波仿真方法，准正则模方法可准确高效地计算表面等离激元纳米双柱结构中原子的自发辐射增强谱，原子所处位置和纳米柱间隙均对准正则模式共振频率产生重要影响.

拓扑量子技术

金属掺杂对碲化镉纳米器件整流特性的影响

杨金彪, 廖文虎, 鲍海瑞

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  75-79. 

摘要 ( 163 )   PDF ( 198 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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杨金彪, 廖文虎, 鲍海瑞. 金属掺杂对碲化镉纳米器件整流特性的影响[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 75-79.

YANG Jinbiao, LIAO Wenhu, BAO Hairui. Effect of Metal Doping on the Rectification Characteristics of CdTe Nanodevices[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 75-79.

结合密度泛函理论与非平衡格林函数，系统研究了过渡金属（铜-铬、铜-钒和铜-钛）共掺杂碲化镉纳米电子器件的伏安特性.结果表明，3种不同共掺杂碲化镉纳米器件的伏安特性曲线均为二极管伏安特性曲线，并且在[+0.4 V，+0.8 V]偏压范围内均产生了强整流效应，最高整流比分别为5.4×10⁴，3.8×10⁵，2.1×10⁶，投影态密度进一步印证了器件在+1.0 V偏压条件下的高整流比.在铜-铬共掺杂条件下，随着中心区域沟道长度的增加，器件的电流在+0.9 V偏压时有一定程度的降低，但是在[+0.5 V,+0.7 V]偏压范围内，整体整流性能得到了显著提升.

外加电场和磁场对外尔半金属能带结构的调控

罗淑珍, 廖文虎, 鲍海瑞

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  80-89. 

摘要 ( 235 )   PDF ( 271 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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罗淑珍, 廖文虎, 鲍海瑞. 外加电场和磁场对外尔半金属能带结构的调控[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 80-89.

LUO Shuzhen, LIAO Wenhu, BAO Hairui. Manipulation of the Band Structure of Weyl Semimetals by Electric and Magnetic Fields[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 80-89.

基于紧束缚近似下的低能有效哈密顿模型，研究了外加电场、外加磁场及同时外加电场和磁场对外尔半金属电子能带结构的调控作用.结果表明，仅在正向（负向）电场作用下，随着电场强度的不断增大，体系的外尔点逐渐向布里渊区边界（布里渊区中心）移动，当电场强度增大到一定程度时，可以实现半金属向半导体或绝缘体的转变；仅在外加磁场作用下，外尔半金属可以形成分立的朗道能级，n=0子带不随着磁长度的增加而变化，n=1和n=2子带随着磁长度的增加不断向费米能级靠近，且相同指标导带和价带间的能隙不断减小；在保持磁长度不变的条件下，体系的外尔点随着外加正向（负向）电场强度的增大逐渐向布里渊区边界（布里渊区中心）移动，在适当的外加电场作用下，n=0子带由部分占据的价带变为第一导带或完全占据的第一价带，实现半金属向半导体或绝缘体的转变.

基于无轨道密度泛函理论的金属钠板系统能量泛函

刘润凤, 胡奇宏, 周芳, 程晓迪, 王小云, 黄勇刚

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  90-96. 

摘要 ( 163 )   PDF ( 197 )  

相关论文 | 参考文献 | 计量指标 | 引用本文

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刘润凤, 胡奇宏, 周芳, 程晓迪, 王小云, 黄勇刚. 基于无轨道密度泛函理论的金属钠板系统能量泛函[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 90-96.

LIU Runfeng, HU Qihong, ZHOU Fang, CHENG Xiaodi, WANG Xiaoyun, HUANG Yonggang. Energy Functional of Orbital-Free Density Functional Theory for Sodium Metal Slab[J]. Journal of Jishou University(Natural Sciences Edition), 2023, 44(6): 90-96.

使用OF-DFT计算了金属钠板的基态密度和功函数，并通过大量数值实验，确定了对于金属钠板获得准确基态性质所需的vW动能泛函.结果表明，金属钠板获得准确基态性质所需的vW动能泛函比重为0.4，该动能泛函比重能适用于不同的交换关联势.

其他

吉首大学学报（自然科学版）2023年总目次

吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6):  97-104. 

摘要 ( 83 )   PDF ( 99 )  

相关论文 | 计量指标 | 引用本文

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. 吉首大学学报（自然科学版）2023年总目次[J]. 吉首大学学报（自然科学版）, 2023, 44(6): 97-104.