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基于MICF-DMAS算法的乳腺癌微波共焦成像技术研究

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基于MICF-DMAS算法的乳腺癌微波共焦成像技术研究

作者：郭东昊山东师范大学

学位级别：硕士

乳腺癌是对女性健康造成严重威胁的疾病之一,其发病率和致死率始终居高不下。早期发现乳腺癌对于提高治疗成功率和改善患者生活质量至关重要。目前用于乳腺癌检测的超声、X射线、电子计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)等方法存在辐... 详细信息

乳腺癌是对女性健康造成严重威胁的疾病之一,其发病率和致死率始终居高不下。早期发现乳腺癌对于提高治疗成功率和改善患者生活质量至关重要。目前用于乳腺癌检测的超声、X射线、电子计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)等方法存在辐射高、检测速度慢、成本高等缺点。微波成像技术由于其非侵入性和非电离性的特点,受到人们的广泛关注,并在医学成像领域得到了迅速发展。微波共焦成像算法是乳腺癌微波成像的常用方法,具有计算简单、成像快速、鲁棒性高的特点。目前,乳腺癌微波共焦成像方法在准确定位乳腺癌,提高对比度和消除伪影方面面临挑战。本文首先提出了基于介电常数估计的时延乘算法,使用有效介电常数准确计算了时延,从而提高乳腺癌定位的准确性,并利用不同信道的信号相乘达到了提高对比度的目的。在此基础上,本文进一步提出了鲁棒性更高的多项乘改进相干因子时延乘和(MICF-DMAS)算法并把它应用到乳腺癌微波成像系统中,其使用改进的相干因子对图像加权,在不影响肿瘤定位准确性的前提下降低了图像中的伪影。本文主要工作总结如下:1.本文通过对人体乳房组织介电特性的研究发现,微波共焦成像技术对乳腺癌的定位能力主要与参与时延计算的介电常数的准确性有关。为了实现乳腺癌的准确定位并减少图像中的伪影,本文提出了一种基于介电常数估计的时延乘算法。该算法通过最大化图像适应度函数,确定了图像最优结果对应的介电常数,进而提高了时延计算的准确性。在不同像素点,本文将经过时延处理的信号相乘,得到合成信号。在存在肿瘤的像素点,由于信号之间相干性较高,合成信号的强度也较高。而在不存在肿瘤的像素点,合成信号的强度较低。通过在基于时域有限差分(FDTD)法的乳房仿真模型下进行的仿真实验,验证了采用基于介电常数估计的时延乘算法得到的图像中肿瘤的位置与实际位置的误差更小,图像对比度更高。2.本文通过对伪影像素点信号之间相干性的研究,发现微波共焦成像产生伪影的原因是不同信道的肿瘤散射信号经过时延后,在某些没有肿瘤存在的像素点上,不同信道的信号之间相干性过高。或者不同信道的肿瘤信号存在的时间不重叠,导致无法通过相加抑制合成信号的强度。为了解决这一问题,本文提出了多项乘改进相干因子时延乘和算法(MICF-DMAS)。该算法首先将信号按顺序两两分组,然后使用最大类间方差法(OTSU)识别出肿瘤信号存在时间不重叠的信号对,接着通过加窗降低这些信号对的相干因子强度,得到改进的相干因子(ICF)。再将所有信号对的ICF相乘得到多项相乘改进相干因子(MICF)。最后通过将时延乘和(DMAS)算法得到的图像的像素值使用MICF加权,抑制了伪影的强度。此外,本文还制作了几种包含人乳腺组织和肿瘤组织介电特性的低成本均质和异质模型,并使用提出的基于矢量网络分析仪和天线阵列的微波共焦成像系统对模型进行成像。实验结果表明MICF-DMAS算法获得的图像比其他算法获得的图像表现出至少4d B的信杂比(SCR)的改进,对比度(CR)至少提高了6,且肿瘤定位误差与其他算法相当。

关键词：微波成像共焦成像乳腺癌检测 MICF-DMAS

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基于模糊PID的高精度温度控制系统

基于模糊PID的高精度温度控制系统

作者：张震昊盐城工学院

学位级别：硕士

随着现代工业技术的不断发展,特别是在化工、医药、材料制备等领域,对温度控制系统的要求越来越高。精确的温度控制不仅关乎产品质量和生产效率,更是保证生产安全、节能减排的关键环节。然而,现有的磁力搅拌器电阻炉盘往往存在大滞后、... 详细信息

随着现代工业技术的不断发展,特别是在化工、医药、材料制备等领域,对温度控制系统的要求越来越高。精确的温度控制不仅关乎产品质量和生产效率,更是保证生产安全、节能减排的关键环节。然而,现有的磁力搅拌器电阻炉盘往往存在大滞后、非线性等特性,且其数学模型难以精确获取,给温度控制带来了很大的挑战。本文利用上升曲线法构建了磁力搅拌器电阻炉盘的数学模型,在温度-电流串级控制的基础上设计了基于模糊PID的高精度温度控制系统,能够更好地应对电阻炉盘的特性,并设计了以STM32为控制核心的硬件电路和下位机软件以对电阻炉盘的温度控制,为了方便调试和记录数据,本文还设计了以LabVIEW为开发平台的上位机程序,最终通过仿真和对比实验验证了该控制系统达到了控制精度高、稳态性能好的设计要求。本文完成的主要工作内容如下:(1)基于电阻炉盘的加热原理,应用经验建模法和上升曲线法确定参数构建了被控对象的数学模型;基于模型在温度-电流串级控制的基础上设计了基于模糊PID的高精度温度控制器,并使用MATLAB仿真软件分别搭建了传统PID、温度-电流串级PID以及本文中的模糊PID三种控制仿真结构,通过模拟仿真证明了本文中的模糊PID算法在稳态性能方面更具优势。(2)针对磁力搅拌器温度控制系统的硬件设计问题,本文首先采用PT1000传感器和运放芯片设计温度与电流检测电路,利用TL432电压基准芯片构建基准电压电路,实现了温度的精确测量。然后选用STM32单片机作为下位机的控制核心,并结合双向可控硅实现了对电阻炉盘的加热驱动,同时设计的RS232通讯电路保证了上下位机的数据交互。进一步,设计的HT1621设计温度显示电路配合编码器实现了人机交互。最后,仿真实例验证了模糊PID温度控制算法取得了预期的效果。(3)为配合下位机硬件电路以验证本文中高精度温度控制系统的有效性,应用C语言在Keil平台设计并编写下位机软件,其中包括下位机主程序、温度电流采集程序、平均值滤波程序、温度控制程序以及RS232通讯程序。同时,应用LabVIEW平台设计上位机软件,上位机软件包含数据通讯、数据保存、数据导出、曲线绘制以及参数设置等功能,方便后期的调试和温度数据记录工作。(4)为了验证基于模糊PID的高精度温度控制系统能否实现预期功能,进行了控制系统的对比测试实验。通过与市面上常见的磁力搅拌器温度控制系统之间的对比测试,最终实验表明本文中基于模糊PID的高精度温度控制系统在50℃～350℃的温控范围之间,系统的稳态误差在±1℃内,并且超调量小,达到了控制精度高、稳态性能好的设计要求。本研究课题所设计的基于模糊PID的高精度温度控制系统,在温度-电流串级控制的基础上结合了模糊PID控制算法,经过仿真和对比实验验证,可以实现高精度温度控制的要求,具有广泛的应用前景,可以满足磁力搅拌器的应用需求。

关键词：温控系统模糊PID 串级控制 STM32 LabVIEW 电阻炉盘磁力搅拌器

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邛崃美术馆文创设计应用研究

邛崃美术馆文创设计应用研究

作者：王家昊成都大学

学位级别：硕士

随着文创产业不断发展,以美术馆为代表的文化单位开发了各种类型的文创产品来提高文化影响力。其中,邛崃美术馆文创产品处于待开发阶段。在此背景下,利用邛崃美术馆的文化资源开发一套体现美术馆独特性的文创产品,可以很好地提升美术馆... 详细信息

随着文创产业不断发展,以美术馆为代表的文化单位开发了各种类型的文创产品来提高文化影响力。其中,邛崃美术馆文创产品处于待开发阶段。在此背景下,利用邛崃美术馆的文化资源开发一套体现美术馆独特性的文创产品,可以很好地提升美术馆文化载体作用,同时为其他同类美术馆文创设计提供思路。本设计首先在理论和实践上探讨美术馆及其文创设计,随后分析邛崃美术馆各类文化资源,总结出人群划分、主题结合、产品适配的美术馆文创设计方法。结合邛崃美术馆的文化资源和各方面调研进行设计实践,最后通过视觉化语言设计出以“美之所在”、“文脉相传”、“又见邛崃”为主题的美术馆文创产品,产品类型涵盖学习办公用品、生活用品、厨房用品、玩具等。总之,邛崃美术馆在文创设计过程中需要将美术馆建筑、美术馆藏品、邛崃地方文化等文化内涵进行深度挖掘并以视觉化的语言进行呈现,从而满足不同参观者的文创产品需求,提高美术馆综合体验。

关键词：视传设计邛崃美术馆文创设计

不同吸水环境下碱渣固化淤泥毛细吸水和强度性质

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材料导报 2024年第9期38卷 143-148页

作者：何俊罗时茹龙思昊朱元军湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068

地下水位以上的固化淤泥中存在毛细吸水现象,可能会对固化淤泥的耐久性产生不利影响。以碱渣、矿渣和电石渣对淤泥进行固化处理,开展不同吸水环境下固化淤泥的毛细吸水、无侧限抗压强度、X射线衍射和核磁共振试验,研究毛细传输系数和强... 详细信息

地下水位以上的固化淤泥中存在毛细吸水现象,可能会对固化淤泥的耐久性产生不利影响。以碱渣、矿渣和电石渣对淤泥进行固化处理,开展不同吸水环境下固化淤泥的毛细吸水、无侧限抗压强度、X射线衍射和核磁共振试验,研究毛细传输系数和强度的变化规律及其微观机理。研究表明,固化淤泥毛细管系数与吸水系数之比为2.3~3.2;固化淤泥的吸水系数和毛细管系数随碱渣掺量的增加先减后增,在碱渣掺量为25%(质量分数,下同)时最小,对应毛细孔体积也最小;随着水中含盐量增加,更多的钙矾石生成并发生氯化钠的迁移和聚集,毛细孔体积增多,孔径增大,毛细吸水能力增强,导致固化淤泥的毛细吸水系数和毛细管系数增大,无侧限抗压强度降低。在海水环境下毛细吸水使碱渣固化淤泥强度损失比水泥固化淤泥更严重。以碱渣等工业固体废弃物作为淤泥固化剂时,需考虑毛细吸水对固化淤泥耐久性的不利影响。

关键词：碱渣固化淤泥毛细吸水吸水环境毛细水传输系数无侧限抗压强度

基于调和线性化Navier-Stokes方程的局部感受性

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空气动力学学报 2024年第3期42卷 69-82页

作者：黄加昊赵磊赵瑞天津大学力学系天津300350 天津市现代工程力学重点实验室天津300350 北京理工大学宇航学院北京100081

高超声速边界层中Mack模态的感受性决定了触发转捩的扰动的初始幅值,因而考虑感受性是构建合理的转捩预测方法的前提。壁面粗糙元与来流声波作用从而激发Mack模态是典型的局部感受性过程,对该过程的描述方法大致包括大雷诺数渐近理论、... 详细信息

高超声速边界层中Mack模态的感受性决定了触发转捩的扰动的初始幅值,因而考虑感受性是构建合理的转捩预测方法的前提。壁面粗糙元与来流声波作用从而激发Mack模态是典型的局部感受性过程,对该过程的描述方法大致包括大雷诺数渐近理论、有限雷诺数理论和直接数值模拟。由于需要做小粗糙元线性假设,所以前两种方法无法有效预测有限高度粗糙元工况,而第三种方法则由于计算量庞大而无法进行参数化研究。本文发展了一套基于调和线性化Navier-Stokes方程的局部感受性高效算法,并针对马赫数5.92的高超声速平板边界层系统地研究了小尺度及有限高度粗糙元与声波引起的Mack模态感受性。结果表明,快声波诱导Mack模态的局部感受性显著强于慢声波。对于有限高度粗糙元,快声波的局部感受性在较大声波参数范围内随粗糙元高度增加而超线性增强。

关键词：感受性粗糙元调和线性化Navier-Stokes方程高超声速边界层

基于色谱峰形优劣的代谢组学峰检测参数优化算法比较

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分析化学 2024年第1期52卷 130-140页

作者：盛阳昊王珏蒋跃平中南大学湘雅医院药学部复杂基质样本生物分析湖南省重点实验室中南大学湘雅医院国家老年疾病临床医学研究中心长沙医学院药学院

非靶向代谢组学数据预处理的关键步骤之一为峰检测（Peak picking），在高分辨质谱的峰检测过程中应用最广泛的算法为基于连续小波变换的cent Wave算法。本研究通过代谢物标准品和尿液两个数据集，结合优良峰形色谱峰比例、可信色谱峰... 详细信息

非靶向代谢组学数据预处理的关键步骤之一为峰检测（Peak picking），在高分辨质谱的峰检测过程中应用最广泛的算法为基于连续小波变换的cent Wave算法。本研究通过代谢物标准品和尿液两个数据集，结合优良峰形色谱峰比例、可信色谱峰比例和可重复色谱峰比例3个评价指标对IPO(Isotopologue parametersoptimization)和cent Wave Sweep两种cent Wave参数优化算法进行了全面比较。为了快速准确地对色谱峰形优劣进行区分，比较了随机森林（Random forest）、自适应提升（Adaboost）和梯度提升树（Gradient boosting decisiontree） 3种集成学习算法在区分色谱峰形优劣方面的性能。根据准确度和衡量二分类模型精确度的F1分数，选择随机森林建立区分模型（准确度93.5%, F1分数0.938）。研究结果表明，相比于XCMS Online推荐的参数，采用IPO和cent Wave Sweep进行参数优化后，不同数据集的可信色谱峰比例和可重复色谱峰比例均得到了提高，取得了较好的优化效果；但是，对于不同数据集的优良峰形色谱峰比例，与推荐参数相比并无明显差异，并且得到的优良峰形色谱峰比例均较低，表明现有的参数优化算法并不能使优良峰形色谱峰比例得到提升。过多的不良峰形色谱峰可能会导致下游的统计分析降低检验效能，或由于潜在特征峰无法准确积分而产生假阳性结果，提示在代谢组学研究中需要对得到的潜在生物标志物进一步确认。

关键词：代谢组学峰检测 centWave 集成学习

基于水电解制氢的梯度多孔传输层中气液流动可视化实验研究

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化工学报 2024年第2期75卷 520-530页

作者：刘志鹏赵长颖吴睿张智昊上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

在电解水制氢的过程中,多孔电极内的孔隙会发生气泡阻塞现象,这会妨碍气体扩散以及电解液在多孔电极内的流动,从而导致电极传质电阻的增加,进而影响电解水制氢的速率和能耗。采用3D金属打印技术制备了LSL-PTL、MMM-PTL和SLS-PTL三种规... 详细信息

在电解水制氢的过程中,多孔电极内的孔隙会发生气泡阻塞现象,这会妨碍气体扩散以及电解液在多孔电极内的流动,从而导致电极传质电阻的增加,进而影响电解水制氢的速率和能耗。采用3D金属打印技术制备了LSL-PTL、MMM-PTL和SLS-PTL三种规则的镍铁合金电极扩散层,进行了可视化的水电解实验,定量地记录了不同电流密度下梯度多孔传输层中气液两相流动的变化,包括气泡形态、孔隙含气率和气泡脱离速率等参数,研究扩散层梯度对气液传质过程的影响,并分析了不同电极梯度结构对电解过程中阻抗和过电位的影响。实验结果显示,与SLS-PTL和MMM-PTL相比,LSL-PTL的梯度结构从催化层即逐渐增大孔隙尺寸,始终保持较低的容积含气率,可以加速气泡在扩散层中的迁移,使气液交换更加频繁,有效减小气液传质阻力,并获得更低的传质阻抗和电解过电位,三种梯度电极在相同电流密度下的电解电势关系为ELSL

关键词：水电解多孔传输层梯度结构制氢气液两相流

基于视觉感知和深度学习的车道保持控制方法研究

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基于视觉感知和深度学习的车道保持控制方法研究

作者：肖天昊重庆理工大学

学位级别：硕士

随着计算机视觉的发展和智能驾驶技术的兴起,车道保持辅助系统作为一项关键技术,为减少交通事故和提升行驶安全做出了显著贡献。结合车道线识别的车道保持辅助系统,属于视觉感知思想的典型应用,该系统通过自动纠正车辆行驶轨迹,有效避... 详细信息

随着计算机视觉的发展和智能驾驶技术的兴起,车道保持辅助系统作为一项关键技术,为减少交通事故和提升行驶安全做出了显著贡献。结合车道线识别的车道保持辅助系统,属于视觉感知思想的典型应用,该系统通过自动纠正车辆行驶轨迹,有效避免了因驾驶员失误而引发的车道偏离事件,成为提升道路安全性和交通效率的关键技术,具有重要研究意义。本文对车道保持控制系统进行了较为全面的探究,主要内容如下:首先,本文对车道保持系统的前置关键技术进行了分析,说明车载相机成像原理;比对常用的各类标定方法后,选择张氏标定法使用自行准备的棋盘格完成摄像头标定工作;在图像处理阶段,根据已有图像数据具备的各种特点,针对性的采用符合问题特征的解决方法对其进行优化,确保车道线检测模块可以使用高质量的数字图像输入。其次,基于结构感知的理念,建立用于车道线检测的深度卷积神经网络模型,利用车道位置的先验结构信息设置损失函数,对分步的整体网络结构进行了详细阐述。并将实验室设备自行采集的重庆市道路图像和中国特色道路数据集CULane作为输入,在无遮挡路面和拥挤、强光、阴影等挑战性路况下对模型的性能进行了综合评估,结果得到平均FPS为169.2,F1分数达到72.8%。将本模块输出的道路信息输入至横向控制算法。进一步,构建了有效的轮胎模型和车辆二自由度模型,基于多传感器融合思想,综合三种估计路面曲率的方法,将利用车道识别得到结果的权重设置得较大,通过二次规划求解最终输出。在MATLAB/Simulink中,根据自适应前馈调节和LQR反馈控制结合的方式设计了横向控制模型。最后,根据车道保持系统国家标准,对联合仿真的多个测试条件进行严格的约束和设计。在两种符合要求的工况下,对运行过程中的动态参数指标进行了深入分析。结果表明,在规定工况下的最大横向偏差为0.18m,最大质心侧偏角为1.38度。以现实车道宽度为3.5m计算,可知目标车辆能在车道内沿着理想轨迹稳定行驶,体现了本文设计模型的有效性和准确性。

关键词：车道保持视觉感知深度学习车道线检测多传感器融合

空间视角下绿色金融对CO_(2)排放的溢出效应研究——以长江经济带为例

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长江流域资源与环境 2024年第6期33卷 1313-1324页

作者：徐胜刘同泽刘宇昊中国海洋大学经济学院山东青岛266100 中国海洋大学海洋发展研究院山东青岛266100 海洋碳中和创新研究中心山东青岛266100

金融业要支持低碳经济,发展绿色金融是必经之路,探究绿色金融的降碳效果具有重要意义。利用多种空间计量经济学模型,对2013~2020年长江经济带11个省份及直辖市面板数据进行分析,从空间视角探究绿色金融对二氧化碳排放的影响作用及其溢... 详细信息

金融业要支持低碳经济,发展绿色金融是必经之路,探究绿色金融的降碳效果具有重要意义。利用多种空间计量经济学模型,对2013~2020年长江经济带11个省份及直辖市面板数据进行分析,从空间视角探究绿色金融对二氧化碳排放的影响作用及其溢出效应。结果表明:(1)绿色金融发展水平呈现出明显的空间相关性,具有显著空间聚集特征,绿色金融、环境投资、经济发展等因素对二氧化碳排放水平的影响存在空间溢出效应。(2)绿色金融与二氧化碳排放水平之间表现出显著倒“U”形曲线关系,环境投资和经济发展水平会负向调节绿色金融的作用效果,同时,利用动态SDM模型验证了二氧化碳排放存在时间维度的正反馈效应。(3)由于地理位置和经济发展情况不同,绿色金融在长三角地区和其他地区对二氧化碳排放产生不同影响,倒“U”形曲线的影响关系在长三角以外的其他地区更为明显。

关键词：长江经济带绿色金融溢出效应空间计量