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分布式成像系统的多模态图像融合技术研究

分布式成像系统的多模态图像融合技术研究

作者：孔大路西安工业大学

学位级别：硕士

在当前科技迅速发展的背景下,单一光轴分布式成像系统成为军事侦察、公共安全监控、环境监测等领域的研究热点。该技术通过整合不同传感器的图像信息来提高图像的信息丰富度和完整性,从而提升目标识别和场景分析的准确性和效率。目前面... 详细信息

在当前科技迅速发展的背景下,单一光轴分布式成像系统成为军事侦察、公共安全监控、环境监测等领域的研究热点。该技术通过整合不同传感器的图像信息来提高图像的信息丰富度和完整性,从而提升目标识别和场景分析的准确性和效率。目前面临的挑战是如何有效地集成不同模态的图像,并在此基础上实现快速且准确的图像处理。本研究的核心是开发一种提升单一光轴分布式成像系统性能的多模态图像融合系统,该方案能够精确地配准和融合不同传感器采集到的不同模态图像。研究涉及到多模态图像的采集与预处理,采用SIFT算法对不同模态图像进行精确配准,确保不同模态图像在空间上的一致性,最后利用小波变换算法对配准后的图像进行融合处理,得到一幅综合图像。所有核心算法均基于Verilog语言设计和FPGA平台实现。围绕多模态图像融合系统的设计逻辑,从理论上分析了中值滤波、SIFT算法和小波变换算法等图像处理技术。根据分析,使用Verilog语言设计实现了多模态图像融合系统中各个子模块的数字逻辑。对每个模块的设计进行仿真分析,验证了关键模块的逻辑设计合理性,实现了多模态图像融合系统对不同模态图像的采集、配准和融合等数字流转逻辑。经过多组实验评估,融合后的图像的结构相似性指数(SSIM)的平均值为0.8732,互信息(MI)的平均值为0.8104。这些指标验证了多模态图像融合方案的有效性,也显示了其在提高图像质量和决策支持方面的应用价值。这一成果意味着,本研究提出的多模态图像融合方案可以提高单一光轴分布式成像系统的目标识别和场景分析的准确性和效率。综上所述,本研究成功地展示了在单一光轴分布式成像系统中实现多模态图像融合技术的可行性和实用性,提升了图像的信息丰富度和决策支持能力。该成果不仅在理论上提供了新的研究视角,也为军事侦察、公共安全监控和环境监测等领域提供了切实可行的技术方案,预示着该技术有望在相关领域产生广泛而深远的影响。未来,该研究成果将为单一光轴分布式成像系统和多模态图像处理技术的发展和应用开辟新的道路,促进相关技术的进步和创新。

关键词：分布式成像系统图像处理多模态图像融合 FPGA SIFT算法

基于Fe3+-邻苯二酚配位作用的自修复功能涂层的合成与表征

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基于Fe3+-邻苯二酚配位作用的自修复功能涂层的合成与表征

作者：孔安南北京化工大学

学位级别：硕士

自修复功能涂层是受自然界生命体愈合过程的启发开发的新一代涂层材料,通过引入特定的自修复机制（微/纳容器或可逆动态键）可以使涂层像生命体（如蝾螈断臂再生,人类皮肤伤口愈合等）一样愈合损伤恢复其屏障作用和功能,进而使材料具有... 详细信息

自修复功能涂层是受自然界生命体愈合过程的启发开发的新一代涂层材料,通过引入特定的自修复机制（微/纳容器或可逆动态键）可以使涂层像生命体（如蝾螈断臂再生,人类皮肤伤口愈合等）一样愈合损伤恢复其屏障作用和功能,进而使材料具有更长的使用寿命,同时节约资源和能源的消耗。Fe3+-邻苯二酚配位作用在室温潮湿环境依旧可以保持较强动态性,在室温条件下实现断裂和重组,同时邻苯二酚作为无关表面性质的锚定基团,可以黏附在不同表面（亲水表面和疏水表面）,这为设计自修复功能涂层提供理想途径。本课题通过贻贝仿生策略将Fe3+-邻苯二酚配位作用引入到聚氨酯体系设计制备在室温修复的本征型自修复功能高分子涂层,并通过化学改性手段赋予其功能性,探究其在防腐和防污领域的应用,主要研究内容如下:首先,基于原位自交联策略合成一种用于金属腐蚀防护的自修复防腐涂层（ISAP）。聚合物以氨丙基封端聚二甲基硅氧烷（ATP-PDMS）,含邻苯二酚的小分子功能单体（LDA）,异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为原料,通过逐步聚合反应制备而成。采用核磁共振波谱（NMR）、傅里叶红外光谱（FTIR）、紫外可见光谱（UV-Vis）、拉曼光谱（Raman）以及凝胶渗透色谱（GPC）表征聚合物的化学结构。通过万能试验机对涂层力学性能和自修复性能进行综合测试。通过电化学阻抗谱（EIS）表征涂层防腐性能的自修复过程并对机理进行研究,验证材料内部邻苯二酚功能基团与钢板腐蚀初期产生的Fe3+发生的配位交联反应可用于涂层物理屏障作用的恢复,以此实现涂层防腐性能的修复从而延长材料的使用寿命。其次,通过将聚合物与Fe3+交联制备了自修复的疏水防污涂层（SHP-DAx-Fy）。聚合物（SHP-DAx-Fy）通过逐步聚合反应制备得到,通过引入含疏水全氟烷基链的双羟基扩链剂（F-telomer）调节材料亲疏水性。采用多种测试手段表征材料的化学结构。并通过调节软硬段比例调控材料力学性能和自修复性能,力学强度最高为4.22 MPa,杨氏模量为7.81 MPa。聚氨酯体系中Fe3+-邻苯二酚配位作用和脲氢键的存在,使材料展现优异的室温水下自修复能力,在去离子水中修复效率可达100%,在人工海水中也可以达到90%以上。制备的SHP-DAx-Fy涂层表面具有极低的表面能(16.3 m J·m-2)和良好的疏水性（110.1°）。此外,通过原子力显微镜（AFM）和能谱分析（EDS）对涂层表面形貌进行分析,证明全氟烷基链成功引入到聚氨酯体系并在表面形成分布均匀的疏水微/纳结构,有利于生物污损物的脱附。利用海洋细菌铜绿假单胞菌证明这种微/纳结构有利于生物污损的脱附,材料具有良好的防污性能和水下自修复性能。综上所述,本文通过贻贝仿生策略引入Fe3+-邻苯二酚配位作用成功制备具有防腐和防污功能的自修复涂层。由于聚氨酯体系内氢键相互作用以及邻Fe3+-邻苯二酚配位作用的存在,制备的功能涂层均表现出良好的室温自修复能力和力学性能。体系内邻苯二酚不仅可以与钢板腐蚀产生的Fe3+交联实现防腐性能的原位自修复,同时也可以预先与Fe3+交联构建可逆动态网络赋予材料水下自修复能力。进一步,通过化学改性引入疏水全氟烷基链可以赋予材料优异的防污能力为设计制备下一代可持续功能涂层提供一种新的设计思路。

关键词：自修复配位作用聚氨酯防腐防污

基于改进WGAN的低剂量双能CT图像降噪研究

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基于改进WGAN的低剂量双能CT图像降噪研究

作者：孔海重庆理工大学

学位级别：硕士

计算机断层扫描(CT)凭借其三维成像、高分辨率,无创性和快速成像等优势,可将复杂的人体内部结构和病变信息展现得淋漓尽致。为了尽可能地降低CT扫描的患者所受辐射相关的健康风险,CT图像的获取应遵循"合理允许的最低剂量"(ALARA)标准。... 详细信息

计算机断层扫描(CT)凭借其三维成像、高分辨率,无创性和快速成像等优势,可将复杂的人体内部结构和病变信息展现得淋漓尽致。为了尽可能地降低CT扫描的患者所受辐射相关的健康风险,CT图像的获取应遵循"合理允许的最低剂量"(ALARA)标准。然而,低剂量CT(LDCT)扫描会降低图像的视觉质量,并导致图像特征和相关信息的丢失,进而影响其诊断效果。为了解决低剂量成像和提高图像质量之间的矛盾,本文对Wasserstein生成对抗网络(WGAN)的生成器结构进行多模块重组和参数调整,设计了一个基于复合损失函数的WGAN-GP有监督网络模型,使用的数据集是成对的低能和高能CT,最终实现将LDCT直接合成高剂量CT(HDCT)图像,从而大幅减少高能量扫描的X射线辐射,达到良好的LDCT降噪效果。首先,为证明生成器的复合损失函数可以优化网络训练的进程和增强LDCT的降噪效果,在原始U形架构的基础上,将生成对抗损失,感知损失和均方误差损失逐一纳入生成模型的损失函数中,并进行对比实验,同时通过验证集的对比训练,拟合生成器混合损失函数的超参数取值。其次,本文采用深度学习的优化方法,在生成器结构中附加卷积注意力模块(CBAM),VGG-16预训练模块和残差模块,鉴于CBAM在不同网络深度的特征提取效率存在差异,在保持生成器的复合损失不变的情况下,对CBAM的各通道参数和模块个数进行了实验优化。在模型的训练过程中,通过同步观测训练集和验证集的损失曲线,避免了数据过拟合的发生。最后,在此优化的WGAN模型基础上,进行了几种深度学习领域具有代表性的方法合成LDCT图像的对比实验。通过对整体和局部的图片进行定量和定性分析,结合t检验,分布统计,像素差异,边缘检测等多种对比方法,研究成果显示,在与RED-CNN、WGAN-VGG以及Ca GAN等人工智能合成LDCT图像处理算法相较下,此技术在诸如PSNR、SSIM和NMI等多个图像质量评估指标上均优于对比组,在图像的视觉质感、精确度量和纹理明细方面展现了更胜一筹的效果,该改进模型在LDCT图像降噪和重建等生物医学领域具有良好的应用前景。

关键词：低剂量CT降噪生成对抗网络复合损失函数注意力模块

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一类分数阶基尔霍夫方程的多峰解的存在性

一类分数阶基尔霍夫方程的多峰解的存在性

作者：孔熙曲阜师范大学

学位级别：硕士

我们考虑了下面分数阶基尔霍夫类型的奇异摄动问题其中a,b>0,00充分小时存在单峰解和多峰解(见(see ***,***,***[Ann Inst H Poincare Anal Non Lineaire.15(1998)73-111],***,***[***.62(2000)213-227]).然而,上述分数阶问题的正多峰解的解决方案仍然未知.本文中,我们致力于寻求在ε>0充分小,1 更多还原 AbstractFilter('ChDivSummary', 'ChDivSummaryMore', 'ChDivSummaryReset');

关键词：分数阶方程非退化性多峰解 Lyapunov-Schmidt约化

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李大钊青年马克思主义者培养观研究

李大钊青年马克思主义者培养观研究

作者：孔茹意长春中医药大学

学位级别：硕士

李大钊青年马克思主义者培养观跨越了新、旧民主主义革命的两个历史阶段,他关于培养青年马克思主义者的理论阐述以及培养青年马克思主义者的实践活动,都对早期党的骨干力量的培养起到了重要作用。从李大钊相关理论研究和实践活动出发,... 详细信息

李大钊青年马克思主义者培养观跨越了新、旧民主主义革命的两个历史阶段,他关于培养青年马克思主义者的理论阐述以及培养青年马克思主义者的实践活动,都对早期党的骨干力量的培养起到了重要作用。从李大钊相关理论研究和实践活动出发,研究李大钊青年马克思主义者培养观,能够为今天培养党的青年政治骨干提供理论借鉴和实践引领。首先,李大钊青年马克思主义者培养观的萌发有其特殊的历史背景。李大钊青年马克思主义者培养观建立在近代中国救亡图存的时代背景下,在十月革命的影响之下,李大钊将目光转向马克思主义。正是在对十月革命的认识中,李大钊意识到只有通过对革命青年进行马克思主义理论教育,号召有志青年投身革命斗争中,才能实现民族解放和复兴。在李大钊、陈独秀等革命先驱的引领下,一大批先进青年迫切要求学习马克思主义理论,李大钊正是在这样的历史际遇下生发了青年马克思主义者培养观。李大钊青年马克思主义者培养观吸收了唯物史观下的政党建设理论、中华优秀传统文化、近代科学民主思潮的理论精华。其次,作为中国传播马克思主义的第一人,李大钊的马克思主义理论素养非常深厚,他运用马克思主义对青年马克思主义者培养进行了系统的理论体系建构,其中包括培养目标的设置与阐述、培养内容的规制与构建、培养方法的整合和创新。在培养目标上,李大钊培养青年马克思主义者的根本目标是教育青年掌握马克思主义,让他们成长为真正的青年马克思主义者;在培养内容上,他以马克思主义理论教育为根本;在培养方法上,他以马克思主义科学方法论为指引,采用了理论灌输法、“物心两面”改造法等多种方法对青年进行教育。再次,文章对李大钊青年马克思主义者培养的实践活动进行整理总结。在早期青年马克思主义者的培养过程中,李大钊做了大量工作,通过开展马克思主义科学理论灌输、组建马克思主义社团、领导青年革命运动、发挥党团组织的作用和开展思想交锋等方式,培养了毛泽东、周恩来、邓中夏等在中国革命史上大放异彩的青年马克思主义者。掌握了青年就掌握了未来,引领了青年就占据了战略主动权。不断在广大青年中培养党的青年政治骨干,使大批青年成为党的事业接班人是我们党兴旺发达和领导中国人民进行社会主义建设事业的需要,是新时代党的建设的重要任务。李大钊青年马克思主义者培养的理论构建和实践探索为我们今天培养青年马克思主义者提供了很多有益启示:必须高度认识青年马克思主义者培养的战略性意义;将青年马克思主义者培养同新时代党的建设工作统一起来;对青年进行系统的中国化时代化马克思主义教育;着力培养新时代青年马克思主义者奋斗精神;激发青年马克思主义者自我成长的主体自觉;以学生社团为主要载体强化自我教育,推进新征程上青年政治骨干培养工作的高质量发展。

关键词：李大钊青年马克思主义者培养马克思主义理论教育

大豆振兴计划背景下中国大豆振兴的影响因素研究

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大豆振兴计划背景下中国大豆振兴的影响因素研究

作者：孔盈河南农业大学

学位级别：硕士

有机多孔材料的设计、合成及其气态碘吸附和光催化性能研究

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有机多孔材料的设计、合成及其气态碘吸附和光催化性能研究

作者：孔启迪烟台大学

学位级别：硕士

有机多孔材料是一类由有机结构单元构成的多孔材料,主要包括有机多孔笼（porous organic cages,POCs）及有机多孔聚合物（porous organic polymers,POPs）。结构单元的多样性以及易修饰性赋予这类材料独特的结构可设计性及多功能性,使... 详细信息

有机多孔材料是一类由有机结构单元构成的多孔材料,主要包括有机多孔笼（porous organic cages,POCs）及有机多孔聚合物（porous organic polymers,POPs）。结构单元的多样性以及易修饰性赋予这类材料独特的结构可设计性及多功能性,使其在气体存储、催化、能源环境等众多领域展现出良好的应用潜力。本文基于有机多孔材料的基块设计理念,从特定几何构型的有机结构单元之间的自组装规律出发,设计并合成了两组具有高比表面积的晶态POCs和POPs材料。基于两组材料不同的微观结构及功能特点,分别探究了其在几种气体吸附以及水中光催化生成过氧化氢（HO）方面的性能。杯芳烃是一种立体大环有机化合物,杯型空腔结构使其对一些小分子物质存在特定主客体效应,具备气体吸附剂潜能。研究发现,在锥形的杯[4]芳烃与平面三角形结构基元自组装过程中,倾向形成计量比为[6+8]的笼型结构。基于此,本论文利用5,11,17,23-四（对甲酰基）-25,26,27,28-四羟基杯[4]芳烃（CHO-C4A）分别与三（4-氨基苯基）胺（TAPA）和1,3,5-三（4-氨苯基）苯（TAPB）反应,合成了两种亚胺型POCs,分别命名为C4A-TAPA和C4A-TAPB。粉末X射线衍射（PXRD）中明显的衍射峰表明C4A-POCs均为晶态材料,且飞行时间质谱分别检测到C4A-TAPA在离子信号m/z 5109.0和C4A-TAPB在离子信号m/z 5594.2处与理论值m/z 5109.7（C336H240O4N32）和m/z 5598.4（C384H264O4N24）一致。C4A-POCs均呈现Ⅰ-型N吸附等温线,具典型的微孔特性,孔径均一,约为1.1 nm;C4ATAPA和C4A-TAPB的BET比表面积分别达1444.9 m·g和1014.6 m·g。273 K时100 Kpa下C4A-TAPA和C4A-TAPB的CO吸附量分别为62.1 cm·g和52.4 cm·g。且C4A-TAPA对298 K和1.3 bar下表现出对SO、CO、CH、CH和CH的不同吸附能力。C4A-POCs中的亚胺键与苯环π-π共轭结构可作为I2吸附位点,348 K时C4A-TAPA和C4A-TAPB对饱和碘蒸气静态吸附量分别达3.9 g·g和3.5 g·g。自然条件下碘保留百分比在72 h内达到70%。该C4A-POCs的合成提供了构筑可预测POCs的有效策略。在上述POCs合成的基础上,采用类似的四连接与三连接结构基元,旨在得到笼型多孔材料。具体的,利用平面型单体1,2,4,5-四（4-甲酰基苯基）苯（TPBH）与1,3,5-三（氨基甲基）苯三盐酸盐（TAMB-3HCl）结合,最终结果表明产物为POPs材料（TPBH-POPs）而非POCs,分别命名为TPBH-TAMB-C（晶态）和TPBH-TAMB-A（非晶态）。N2吸附等温线表明两种产物同时具有微孔和介孔结构,TPBH-TAMB-C的BET比表面积为641.3 m·g,而TPBH-TAMB-A的比表面积较小。考虑到TPBH-POPs不仅具有多孔材料的吸附性能,TPBH结构单元还可能赋予材料光化学活性。因此,研究了TPBH-POPs的光催化活性,并探讨了晶态与无定形材料的性能差别。在可见光（λ>420 nm）下无牺牲剂的纯水中TPBH-TAMB-C和TPBH-TAMB-A光催化生成HO产率分别为1100μmol·g·h和596μmol·g·h。TPBH-TAMB-C具有更优的电子-空穴分离能力和更低的价带能（1.85 eV）,有利于光催化过程中·O-和h+的共同参与生成HO。实验证明,可见光照射下,TPBHTAMB-C上同时发生生成HO的两步单电子氧还原（ORR）与水氧化（WOR）过程。TPBH-TAMB-C的合成提供了一种新型无牺牲剂下可见光催化生成HO的晶态POPs光催化剂。

关键词：有机多孔材料亚胺键气体吸附碘吸附光催化

联用积分球光学和原位吸光测量技术研究吸光碳气溶胶宽波段吸光增强效应

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联用积分球光学和原位吸光测量技术研究吸光碳气溶胶宽波段吸光增...

作者：孔尧中国环境科学研究院

学位级别：硕士

黑碳（BC）和棕色碳（BrC）统称为吸光性碳质气溶胶（LACs）。近几十年来,大气中的LACs因其在气候变化和大气能见度下降中的重要作用而受到高度关注。BC可以与其他成分形成外混合和内混合结构,其中内混合具有的核壳结构产生光学透镜效应... 详细信息

黑碳（BC）和棕色碳（BrC）统称为吸光性碳质气溶胶（LACs）。近几十年来,大气中的LACs因其在气候变化和大气能见度下降中的重要作用而受到高度关注。BC可以与其他成分形成外混合和内混合结构,其中内混合具有的核壳结构产生光学透镜效应,使BC的吸光效率明显提高,这种吸光增强效应是碳质气溶胶气候效应的关键不确定因素,也是近年碳气溶胶领域的研究热点。然而,迄今开展的吸光增强因子测量工作面临若干困扰。第一,传统吸光增强因子测量中由于原位LACs无法实现BrC的分离,因而最终得到的BC吸光增强因子受到BrC的“伪”增强干扰;第二,由于传统原位测量仪器能力的不足,无法实现宽光谱连续波段（而非个别波长）的吸光增强能力测试,进而难以完成面向真实太阳光谱的现实吸光增强效果估算;第三,由于透镜效应的受体是BC,因而人们习惯于从BC吸光增强角度研究,而未将LACs作为一个整体来研究,这不利于后续气候模式对整体LACs吸光增强效应的模拟评估。本研究采用团队创立的“积分球光学+原位吸光”测量技术,开展了LACs在太阳光谱宽波段（370nm-880nm）的吸光增强效应研究,发现:（1）无透镜效应的LACs吸收系数(Babs＿LACs)在观测期内具有明显的季节性变化特征。观测期内Babs＿LACs的均值为6.06±3.27 Mm-1,呈现秋冬高,春夏低的季节特征。Babs＿LACs的波长依赖性也表现出明显的季节差异。（2）吸收（?）ngstr（?）m指数（AAE）的选择对于原位气溶胶吸收系数波段的拓展至关重要。利用幂律拟合法测得的AAEAE33（由AE33型黑碳仪获取）与AAEDRI（由DRI Model 2015型热光碳分析仪获取）,两者在均值、日变化和季节变化特征上存在显著的差异,这种差异主要由滤膜材质引起。由于Babs＿LACs由积分球宽幅吸收光谱仪通过采样滤膜分析获得,因此本研究最终选取了来自同样滤膜的AAEDRI进行后续研究。（3）环境原位气溶胶吸收系数(Babs＿coated)的波长平均与AAEDRI有一定的线性关系,且存在季节差异。冬夏秋三季,拟合优度（R2）>0.70,线性关系显著;春季,R2=0.40,线性关系有所降低,可能与春季沙尘天气频发对AAEDRI带来的影响有关。波长平均Babs＿coated(即（?）abs＿coatedλ)同样具有显著的季节差异,数值从大到小依次为:冬季(9.90±4.92 Mm-1)>秋季(8.64±4.94 Mm-1)>春季(7.92±3.89 Mm-1)>夏季(4.41±1.27 Mm-1)。这种季节差异受排放源结构与气象条件的季节差异影响。（4）获得了宽波段（370～880nm）的逐波长吸光增强因子(Eabs＿LACs),其季节平均值为:春季（1.59±0.65）>冬季(1.26±0.21>秋季（1.22±0.37）>夏季（1.18±0.22）,全年平均值为1.31±0.42。Eabs＿LACs的波长依赖性可以分为四类:幂律变化型,对数变化型,平稳型,单峰型。与以往的数值模拟和实验室模拟结果对比,发现这种波长依赖性的影响因素,可以635nm为界限,分别考虑短波区和长波区的主导影响因素,其中短波区受BrC光吸收的影响较大。（5）实现了获取整体LACs宽波长吸光增强因子的目标。研究发现当波段的选取能够覆盖大部分的太阳光谱波段时,每个样品吸光增强因子的波长平均与相对于太阳光谱下的样品整体吸光增强（加权平均）几乎完全一致。

关键词：吸光碳气溶胶宽波段吸光增强效应积分球光学原位吸光