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Canny-Gauss通用域图像隐写算法

计算机学报 2024年第1期47卷 213-230页

作者：李季瑀付章杰王帆南京信息工程大学数字取证教育部工程研究中心南京210044 西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室西安710126

自适应图像隐写算法是一种以图像为载体,通过手工设计嵌入失真代价,指导隐写码在图像载体中嵌入秘密消息的信息隐藏算法.长期以来,这类算法将秘密消息尽可能隐藏在图像纹理更深更复杂的位置以对抗基于富特征的隐写分析检测.然而,伴随着... 详细信息

自适应图像隐写算法是一种以图像为载体,通过手工设计嵌入失真代价,指导隐写码在图像载体中嵌入秘密消息的信息隐藏算法.长期以来,这类算法将秘密消息尽可能隐藏在图像纹理更深更复杂的位置以对抗基于富特征的隐写分析检测.然而,伴随着深度学习在隐写分析领域的快速发展,人工设计的自适应算法受到严重挑战.此外,基于加性失真的隐写编码在嵌入消息时,复杂纹理向边界聚集所产生的统计异常问题也亟待解决.因此,本文总结了各类人工失真代价的优势和不足,归纳出当前自适应算法在空域的设计范式,并结合UNIWARD在各嵌入域的转换规则,提出基于嵌入失真代价ρ的通用域隐写转换公式.然后,从隐写嵌入失真代价与图像纹理稀疏关系的角度出发,以Canny算子划分纹理、Gauss模糊缩放轮廓、AutoML搜索阈值的方式,提出了一种通用域隐写算法Canny Gauss.实验结果表明,本文所提通用域隐写转换公式能够有效应用于现有主流算法.同时,在UNIWARD所有可行嵌入域中,本文所提算法表达出更高嵌入失真代价稳定性和隐写隐蔽性,在第三方权重加持下的深度隐写分析表现与UNIWARD相比至少提升2.6%、最高提升14.6%.这为自适应隐写算法的通用域设计,以及抵抗基于纹理特征的深度隐写分析检测提供了新思路.

关键词：自适应隐写术隐写失真设计通用域 Canny算子自动化机器学习

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基于深度学习的非零水平集保凸的左心室分割

光电子．激光 2024年第6期35卷 596-603页

作者：李季胡锦萍重庆工商大学数学与统计学院重庆400067 重庆工商大学统计智能计算与检测重庆市重点实验室重庆400067 电子科技大学信息与通信工程学院四川成都611731

采用距离正则化水平集演化(distance regularized level set evolution, DRLSE)模型对左心室(left ventricle, LV)进行分割会使其产生锯齿状,分割效果较差。为了解决左心室分割目前面临的问题,本文首先使用基于卷积神经网络(convolution... 详细信息

采用距离正则化水平集演化(distance regularized level set evolution, DRLSE)模型对左心室(left ventricle, LV)进行分割会使其产生锯齿状,分割效果较差。为了解决左心室分割目前面临的问题,本文首先使用基于卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)的心肌中心线检测算法,取代了水平集方法的人工初始化过程,其次提出了一种基于非零水平集保凸的左心室分割方法。将距离正则化水平集演化(distance regularized level set evolution, DRLSE)模型(水平集方法)、深度学习方法与新方法的平均度中心性进行比较发现,新方法在收缩末期(end-systole, ES)的平均DC(dice coefficient)值为0.93,高于其他方法;除此之外,新方法在舒张末期(end-diastole, ED)与ES阶段的平均豪斯多夫距离(Hausdorff distance,HD)分别为2.51、2.54,明显小于深度学习方法以及水平集方法。实验结果表明,新方法能够有效地提高分割精度。

关键词：左心室(LV)分割非零水平集曲率保凸卷积神经网络(CNN)

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亚麻催化氧化与碱煮一浴脱胶工艺及其性能

纺织学报 2024年第3期45卷 87-96页

作者：杨树曹巧丽李季媛李召岭郁崇文张阳东华大学河南平棉纺织集团股份有限公司天津工业大学

使用棉纺系统进行亚麻纺纱前需经过脱胶处理，为解决传统碱脱胶工艺得到的亚麻纤维白度低和氧化脱胶时纤维易氧化受损、木质素残留造成纤维断裂伸长率低的问题，采用N-羟基-3,4,5,6-四苯基邻苯二甲酰亚胺(NHTPPI)催化氧化与碱煮一浴的... 详细信息

使用棉纺系统进行亚麻纺纱前需经过脱胶处理，为解决传统碱脱胶工艺得到的亚麻纤维白度低和氧化脱胶时纤维易氧化受损、木质素残留造成纤维断裂伸长率低的问题，采用N-羟基-3,4,5,6-四苯基邻苯二甲酰亚胺(NHTPPI)催化氧化与碱煮一浴的方法对亚麻落麻进行脱胶，研究了pH值，反应温度以及催化剂NHTPPI、助催化剂9,10-蒽醌、双氧水、氢氧化钠质量浓度等因素对脱胶后亚麻纤维断裂强度以及白度的影响，得到了NHTPPI催化氧化与碱煮一浴亚麻脱胶的最佳工艺：pH值为10.5,反应温度为83.6℃,NHTPPI、 9,10-蒽醌、双氧水、氢氧化钠质量浓度分别为0.6、 0.5、10.35、5.67 g/L,此优化条件下得到的亚麻纤维断裂强度为4.39 cN/dtex,白度为70.53%。将催化氧化与碱煮一浴脱胶、高碘酸钠氧化脱胶以及传统碱脱胶与双氧水漂白3种工艺进行对比，发现3种工艺得到的纤维主体长度在28 mm左右，白度均在70%以上，但催化氧化与碱煮一浴脱胶得到的亚麻纤维断裂强度最高，处理时间最短。

关键词：亚麻前处理催化氧化碱煮脱胶

基于集成学习的近实时FY-4A反演降水快速订正方法

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遥感学报 2024年第3期28卷 677-688页

作者：吕毅雍斌沈哲辉李季梅俊河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 河海大学水文水资源学院南京210098

卫星遥感反演是大范围快速获取近实时高分辨率降水信息的重要途径。2016年成功发射的风云四号卫星(FY-4A)是中国自主研发的新一代地球静止轨道定量遥感气象卫星,由FY-4A反演的中国区域近实时降水产品(FY-4A REGC)为天气监测、水文预报... 详细信息

卫星遥感反演是大范围快速获取近实时高分辨率降水信息的重要途径。2016年成功发射的风云四号卫星(FY-4A)是中国自主研发的新一代地球静止轨道定量遥感气象卫星,由FY-4A反演的中国区域近实时降水产品(FY-4A REGC)为天气监测、水文预报、气候分析等研究提供了高分辨率的近实时降水数据,但其精度与全球卫星降水观测计划的对标产品(IMERG-Early)仍有差距,降水反演的核心订正算法亟待改进与提高。本研究针对中国内地区域,设定FY-4A REGC和IMERG-Early为模型输入和训练标定,采用最新的集成学习方法(LightGBM)动态构建了一种快速订正高分辨率FY-4A降水产品的新方法。以国家气象信息中心发布的气象地面自动站观测数据(CMPA)作为地面参考,将订正后的FY-4A降水产品(FY-4A Adj)与原始FY-4A REGC进行对比,结果表明新产品FY-4A Adj的相关系数、均方根系误差、相对误差等均有明显改善,而且订正算法有效地降低了原始FY-4A REGC数据对中国东南部区域降水的显著高估。综上,本文提出的基于集成学习的订正算法能够快速、有效地提高近实时风云降水数据FY-4A REGC的综合性能,为生产高精度高分辨率的国产卫星反演降水产品提供了新方法。

关键词：遥感风云卫星 FY-4A 集成学习近实时降水降水订正

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P91钢在高流速液态铅铋介质中的冲蚀行为

工程科学学报 2024年第10期46卷 1812-1825页

作者：李季声王彦斐王显宗西北工业大学材料学院西安710072

基于第四代核能系统的发展和需求,铅冷快中子反应堆(Lead-cooled fast reactor,LFR)是下一步优先发展的6种主要堆型之一.铅冷快堆以液态纯铅(Lead)或铅铋共晶合金(Lead-bismuth eutectic,LBE)作为冷却剂,然而在高温、高流速条件下,LBE... 详细信息

基于第四代核能系统的发展和需求,铅冷快中子反应堆(Lead-cooled fast reactor,LFR)是下一步优先发展的6种主要堆型之一.铅冷快堆以液态纯铅(Lead)或铅铋共晶合金(Lead-bismuth eutectic,LBE)作为冷却剂,然而在高温、高流速条件下,LBE与结构材料的冲刷腐蚀磨损严重限制了其工程应用.本文以P91钢为研究对象,在相对流速为5 m·s^(−1),温度分别为350℃和450℃,不进行控氧处理的LBE中进行了3000 h的动态测试.研究发现,350℃时P91钢表面生成的氧化层为多层结构:从外到内分别为疏松的Fe_(3)O_(4)层、Fe–Cr尖晶石层、内氧化区(Internal oxidation zone,IOZ),合金表面氧化层经历了“生成—剥落—再生成”的动态平衡过程.当介质温度为450℃时,试样表面氧化腐蚀现象更加严重,但是不同冲击迎角区域的试样表面腐蚀特征有较大差异.试样表面损伤的严重程度排序为:30°>90°>−90°.30°迎角区域氧化层完全剥落,且LBE渗透入基体;90°迎角区域部分氧化层剥落,内部基体未受到LBE侵蚀;−90°迎角区域氧化层结构保持完整.本文分析了P91钢在高流速(5 m·s^(−1))LBE中的冲蚀行为,阐明了合金氧化层的生成和剥落机制,可以为我国第四代核反应堆LFR结构或包壳材料研发及其在LBE中腐蚀机制研究提供一定实验数据与参考.

关键词：铅冷快中子反应堆铅铋共晶合金 P91钢氧化冲蚀迎角

飞秒激光仿生调控材料表面浸润性:当前进展与挑战(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 161-241页

作者：雍佳乐吴东中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026

特殊浸润性表面在众多应用领域都发挥着重要作用,因而它的制备不论是在基础科学研究领域还是在工程实际应用方面都具有重要意义。可加工材料广泛以及擅长微纳结构精细设计的优势使飞秒激光成为一种制备各种超浸润微结构表面的有效工具... 详细信息

特殊浸润性表面在众多应用领域都发挥着重要作用,因而它的制备不论是在基础科学研究领域还是在工程实际应用方面都具有重要意义。可加工材料广泛以及擅长微纳结构精细设计的优势使飞秒激光成为一种制备各种超浸润微结构表面的有效工具。本综述系统总结了飞秒激光微加工技术在调控材料表面浸润性方面的研究进展。基于飞秒激光对材料表面微纳结构的设计和改性,可以实现超亲水与超疏水性、超疏油性、水下超疏气与超亲气性、液体灌注超滑表面、水下超疏聚合物性、超疏液态金属性、可调黏滞性、各向异性浸润性、智能可调浸润性等一系列极端浸润性质。这些特殊的浸润性使得飞秒激光作用后的材料获得了一系列实际应用,如防水/防油/防气、自清洁、液滴操控、液体图案化、浮力增强、微小液滴/气泡释放、油水分离、水气分离、防结冰、防腐蚀、水下减阻、水雾收集、微流控、柔性电路/电子器件、细胞工程、生物医疗、海水淡化、表面增强拉曼散射等。最后,本文总结讨论了飞秒激光调控材料表面浸润性技术的突出优势以及当前所面临的挑战。

关键词：激光技术飞秒激光微纳加工浸润性超疏水

中国东北北部地区雪面雨日数变化及其影响因素

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地理研究 2024年第7期43卷 1850-1861页

作者：宝乐尔其木格内蒙古农业大学林学院呼和浩特010019

本文基于中国东北北部地区121个气象站1968—2019年逐日积雪深度、降水、气温、海拔高度资料,利用统计方法对雪面雨日数气候学和长期变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:中国东北北部地区年均雪面雨日数在0.12~3.60 d之间,其中... 详细信息

本文基于中国东北北部地区121个气象站1968—2019年逐日积雪深度、降水、气温、海拔高度资料,利用统计方法对雪面雨日数气候学和长期变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:中国东北北部地区年均雪面雨日数在0.12~3.60 d之间,其中长白山(1.34 d),大、小兴安岭地区雪面雨日数偏多,最多出现在长白山南部,高原和平原地区雪面雨日数少,年均0.83 d以下。雪面雨发生在秋季积雪积累期和春季融化期,峰值分别出现在10月和4月,春季积雪消融期比秋季积累期多,约是其2倍。近52 a东北北部地区雪面雨日数呈减少趋势,大、小兴安岭减少较快(气候倾向率分别是-0.107 d/10a和-0.105 d/10a,均通过显著性检验)。冷季降雨日数和积雪日数对雪面雨贡献具有空间异质性,大兴安岭地区虽然降雨日数少但积雪日数多,使得该地区雪面雨日数较大,长白山地区则相反。月尺度上,雨日和积雪日数的共同增加(减少)导致3月(9月)雪面雨日数增加(减少),4月长白山、松嫩平原和小兴安岭地区雨日和积雪日数共同减少导致雪面雨日数减少。10月积雪日数减少是雪面雨日数减少的主因。积雪积累和融化初期(9月和3月)降雨日数和积雪日数共同变化导致雪面雨变化,而在积雪积累和融化后期(10月和4月)积雪日数对雪面雨变化贡献更大。年雪面雨日数和雪面雨量随海拔的升高而增加。

关键词：东北北部地区雪面雨变化影响因素

高马赫数激波作用下单模界面的Richtmyer-Meshkov不稳定性数值模拟

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爆炸与冲击 2024年第7期44卷 36-56页

作者：高士清邹立勇唐久棚李季林健宇中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所四川绵阳621000

为了研究高马赫数激波冲击下的单模界面Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性,特别是高马赫数激波带来的热化学非平衡效应的影响,采用基于有限体积方法的二维高温非平衡流动程序,利用自适应非结构网格模拟了空气中高马赫数激波冲击两侧温度不... 详细信息

为了研究高马赫数激波冲击下的单模界面Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性,特别是高马赫数激波带来的热化学非平衡效应的影响,采用基于有限体积方法的二维高温非平衡流动程序,利用自适应非结构网格模拟了空气中高马赫数激波冲击两侧温度不同的单模界面导致的RM不稳定现象。研究中涵盖了轻/重界面和重/轻界面2种情况,涉及的激波马赫数范围分别为6~9和8~11。对比了冻结流、热非平衡流和热化学非平衡流3种气体模式下的流场演化过程,揭示了扰动增长和增长率的变化规律。通过对比扰动增长的线性理论和非线性理论,分析了初始激波马赫数和初始扰动尺度的变化对RM不稳定性的影响,同时讨论了涡量场分布和环量的演化规律。结果表明,与冻结流相比,热化学非平衡流中透射激波、反射波及界面速度明显不同,扰动振幅增长率峰值降低,界面增长率脉动减弱,界面不稳定性增长速度变慢。通过对比多种理论模型和本文的数值模拟结果,发现Zhang-Sohn模型相对于其他模型更适用于高马赫数激波作用下的单模界面RM不稳定性问题。对涡量场的研究发现,有2个较强的涡量生成区域,一个位于界面上,另一个位于透射激波波后,这同低马赫数下涡量主要在界面上生成的结论显著不同。此外,热化学非平衡流中环量的幅值大小低于冻结流中的结果,这与热化学非平衡流中扰动的增长低于冻结流的结论对应。

关键词： Richtmyer-Meshkov不稳定性高马赫数激波高温非平衡效应 Zhang-Sohn模型

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饱和砂土中DNAPL污染物迁移过程及数值模拟

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中国环境科学 2024年第1期44卷 386-395页

作者：肖鹏刘汉乐桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心广西桂林541004

基于物理砂箱实验所获参数,运用数值模拟Petrasim程序模拟DNAPL在饱和多孔介质中的迁移过程,探究DNAPL在重力和毛细力共同作用下的迁移行为与迁移路径中污染物的分布特征.研究表明:⑴DNAPL污染物入渗前期主要受重力影响呈“液滴”状垂... 详细信息

基于物理砂箱实验所获参数,运用数值模拟Petrasim程序模拟DNAPL在饱和多孔介质中的迁移过程,探究DNAPL在重力和毛细力共同作用下的迁移行为与迁移路径中污染物的分布特征.研究表明:⑴DNAPL污染物入渗前期主要受重力影响呈“液滴”状垂向扩散,在垂向扩散至底部不透水层后,DNAPL在毛细力驱动下开始横向再分布扩散,最后在底部形成长期的“池状”污染源区;⑵通过对比验证数值模拟结果和实验结果,其垂向扩散相对误差范围为-2.96%~5.95%.横向扩散的相对误差范围为0.04%~23.41%.平面污染面积相对误差范围为0.03%~19.39%.表征横向扩散、垂向扩散与污染面积模拟值与实验值差异性的拟合决定系数R2分别为0.8827、0.9919、0.9832,模拟结果与实验值接近,模拟效果良好.结果说明了数值模拟Petrasim程序预测饱和多孔介质中DNAPL迁移行为和污染分布范围的可靠性与准确性.在野外环境中DNAPL泄露污染的污染范围评估与迁移行为预测方面具有广阔的应用前景.

关键词：重非水相液体污染物分布数值模拟饱和砂土